浅谈二甲醚的生产及应用

崔立波（定州天鹭新能源有限公司甲醇车间 073000）

近来两年，二甲醚作为新型清洁能源，以其价格和环保优势，成为石油替代品。作为一种重要的清洁能源，二甲醚能够替代柴油和液化气，用做清洁汽车燃料和民用燃料，有效减少环境污染。能源专家认为，在能源消费结构不改变的情况下，高油价的困境将无从改变，这种状况为二甲醚在国内市场的发展提供了广阔空间。

一、二甲醚特征

二甲醚,缩写为DME，无色，形态不固定，在常温下为气体，在0.6MPa下为液体，无害。二甲醚的特性在温度的影响下会呈现不同的反应，在高温情况下会被分解，分解物质有甲醛、甲烷等。其它的正常的情况下，不会自发氧化，具有很强的惰性。易于燃烧也是二甲醚的特性之一，在燃烧时火焰略带光亮。其特性与液化石油气所十分相似，可替代石油液化气和天然气作为民用燃料；同时二甲醚的某些属性，例如温度临界点、十六烷值等，比目前正在使用的主流燃料要好很多，将来会是我们正在使用的许多燃料的理想的替代品。用二甲醚作燃料使用后无黑烟，对环境产生的破坏极少，有害气体含量极低，是一种性价比非常高的的新型绿色能源[1]。

二、生产方法

在目前的化学技术水平下，二甲醚的生产方法主要有两种，分别是甲醇脱水法和合成气制取法。由于合成气制取法具有很高的转化率和较强的选择性的特点，而且效果很好，所以现在成为了生产二甲醚的主流方法。除此之外还有一些正在研究中的方法。下面将简要介绍下上面两种方法。

1.甲醇脱水法

甲醇脱水可制得二甲醚。早期采用的辅助原料是浓硫酸，在液相和加热的条件下，用浓硫酸对甲醇进行脱水，主要的反应生成式如下：

该反应过程需要在100℃以下的温度环境中进行。高于80%的转化率、99%的选择性、反应温度低是该过程的优点，但该过程也存在设备损毁严重、废水残液污染、操作难度较大等缺点。从上个世界60年代开始，二甲醚的甲醇脱水法水平因为催化剂的发展也得到了提高。催化剂的发展，经历了五十多个年头，从一开始出现的含金属盐的碳酸铝催化剂催化二甲醚生产开始，到后来的HZSM-5催化剂，再到γ-A l2O3催化剂，催化剂技术的不断发展，使得甲醇的转化率也不断提高，二甲醚选择性也到了99%的高度，生产环境和条件也进一步改善，到现在的催化剂已经可以保持长期的使用寿命，有效地节约了生产成本。国内科研机构在甲醇脱水法方面也进行了一定的研究，促进了甲醇脱水制备二甲醚的催化剂水平在国内的进步和发展。

2.合成气制取法

用合成气制取法制取二甲醚是目前的主流方法，主要采用一氧化碳CO和氢气H2进行反应，某些时候也会采用二氧化碳CO2。该方法的相关反应方程式如下：

由于直接使用一氧化碳CO制取二甲醚在实际生产中速度较慢，因此核心为催化剂和反应器的甲醇合成法和甲醇脱水法在实际生产中得到了广泛的应用，反应方程式如上面(3)、(4)所示。

在反应器方面，目前反应器的种类繁杂、使用方法都不尽相同。在国际上，凭借着良好的传热性和温度可控性，浆态床反应器得到了广泛的应用。浆态床反应器制法通过MeOH气相、惰性溶剂和催化剂的液相和固相三者相互协作配合，引导一氧化碳CO和氢气H2在固体催化剂表面完成反应，制取二甲醚。

在催化剂方面，目前国内外还是以铝氧化物混合金属盐的使用为主。对于不同的操作方法，催化剂的选择也不尽相同。甲醇合成催化剂可以选择Cu-ZnO-ZrO2或者CuO-ZnO-A l2O3，而甲醇脱水催化剂可选择的种类更多，A l2O3、沸石、阳离子交换树脂等都可以。除此以外，以HZSM-5、SiW 12O40-La2O3、CuOZnO-A l2O3为代表的双效应催化剂可同时适用于上面两种方法。国内相关的高校研究室和产业科研机构也对催化剂做了相关的研究，有了一定的成果。

相对于甲醇脱水法生成二甲醚既有打破甲醇合成的热力学平衡，又有通过逆水气转换反应来抑制该反应副作用的优点来说，虽然通过二氧化碳CO2与氢气H2直接反应也可制取二甲醚，但由于较低的转化率和选择性一般不会被采用。

三、市场应用

在现代社会注重环境保护和资源有效利用的情况下，新型原料二甲醚凭借其独有的优势在农业、化工业、交通运输业中得到了广泛的运用。传统的空调使用氟利昂作为制冷剂，虽然有效，但会造成环境污染特别是臭氧层的破坏，高纯度的二甲醚则会有效地解决这个问题。在石油产业里，由于易溶于水、易溶于油的特性，二甲醚具有很大的优越性。除此以外，由于二甲醚使用和分解产生物的纯洁性和安全性，它在城市煤气、发电和交通运输的燃料方面都是理想的选择。未来所倡导的低碳生活，二甲醚将发挥很大的作用。

结语

利用先进的化学技术生产的二甲醚是世界大力发展碳化学技术的结果。二甲醚作为作为资源和技术优势相结合的产物，作为清洁能源，在将来世界工业转型、环境治理和可持续发展的过程中将发挥重要的作用。持续地对二甲醚技术的研究与发展，将对化工产业、能源产业的结合，对社会效益的产生，特别是对资源有效利用和可持续发展方面具有现实和深远的意义。

[1]“高价油”催生清洁能源二甲醚，能源工程，2008（2）：35.

[2]王栋，王树荣等，洁净燃料二甲醚的制取方法，能源与环境，2004：34～36.

[3]兰基智，浅谈二甲醚的生产方法及应用前景，煤化工，2006（4）：59～60.