二甲醚作为城市天然气保障气源的探讨

曹辉娜，郭威

（鹤壁宝发能源科技股份有限公司，河南 鹤壁 458008）

1 引言

天然气是城市发展中的主要能源，不仅能够用作城镇燃料，而且还可以代替柴油，应用于汽车燃料，从而为城市的发展做出重要贡献。而天然气作为一次性能源，且我国天然气总储量有限，随着天然气的使用，终有一天会消耗殆尽，所以，寻找出相应的燃料对其进行代替，会为社会发展奠定良好基础。

2 我国能源市场概述

改革开放政策的实施，推动了我国经济的开展，使得我国能源消耗量不断增加，据统计，我国能源消耗位于世界第二位，位于美国之后。在所消耗的能源当中，主要以天然气、石油、煤炭为主，共占总消耗量的90%以上，其中，由于天然气是清洁能源，使得城市对天然气的需求逐渐提升。我国天然气产量有限，导致我国城市当中出现需求大于供应的现象，因而需要从国外采购大量天然气。为了进一步推动我国城市发展，应增强城市天然气保障能力[1]。

煤炭作为我国储量最多的石化能源，占自然资源的60%以上。而直接对煤炭资源进行应用，会排出CO2、SO2等污染气体，对环境造成严重破坏。所以，从保护环境的角度出发，也应增强城市天然气的保障能力，通过对煤炭资源的转化，制备出清洁的二次能源，以代替煤炭与天然气资源，避免煤炭资源的直接应用，对环境造成破坏。

以煤炭资源为基础，制备天然气代替燃料，首先利用汽化的方式，将煤转化成CO、H2等气体混合物，之后对混合物进行深加工，从而制备出代用天然气与二甲醚。经过多年发展之后，我国二甲醚制备技术较为完善，年生产能力为1.523×104t，产量在810×104t以上，远远高于我国当前工业领域的需求，所以，可以将其用作天然气保障气源，以降低我国城市发展中天然气供应紧张的局面。

3 二甲醚制备方法与低碳烃的差异

3.1 二甲醚制备方法[2]

利用煤炭制备二甲醚时，通常采用间接制备法，即将煤汽化后，转化成CO、H2等气体混合物，之后通过该混合物的深加工生成甲醇，最后由甲醇制备二甲醚，其化学反应式分别为：

反应式（1）内，从甲醇的角度出发，反应焓为183.5kJ/mol，反应式（2）内，从二甲醚的角度出发，反应焓为-24.2kJ/mol。

除间接制备法外，还可以直接利用煤炭制备二甲醚，即将煤转化成CO、H2等气体混合物后，直接利用其合成二甲醚，其化学反应式为：

反应式（3）内，从二甲醚的角度出发，反应焓为-247.1kJ/mol，反应式（4）内，从二甲醚的角度出发，反应焓为-206.2kJ/mol

3.2 二甲醚与低碳烃的差异

通过对二甲醚与低碳烃物理与化学性质的调查，可以得到两者之间的差异，具体表现在以下几个方面：①二甲醚的沸点较高一些，在常温压力条件下，呈现出液态，而在常温常压下，则呈现出气态。同时二甲醚液化储存时，耗能略低一些。所以说，在正常条件下，能够利用液化的方式对二甲醚进行运输。②对于二甲醚与甲烷来说，华白数基本相同。由我国城镇燃气分类参数可知，二甲醚的燃烧负荷与天然气基本相同，所以说，能够利用二甲醚代替天然气，利用相应的比例，将二甲醚混入到天然气内，共同作为城市燃料。③二甲醚对金属不具备腐蚀性，而对有机材料具备腐蚀性，使其性能受到破坏。

4 二甲醚作为天然气保障气源的方法

通过上述分析，可以确定出4种二甲醚作为城市燃气的供应方法，具体如下所示：

4.1 二甲醚液化瓶装供应

利用特定的金属材料，制成二甲醚储存瓶，通过该装置完成二甲醚的供应。通过这一方式供应二甲醚时，能够对城市内局部地区进行供应，从而减少城市总体的天然气供应量，但无法调整城市天然气供应量，所以，该供应方法条件下，二甲醚无法作为城市天然气的保障气源。

4.2 二甲醚液化管道供应

即利用相应的输送管道完成二甲醚的供应工作。通过这一方式供应二甲醚时，能够将其应用于单位用燃气，而独自作为城市燃气时，为了避免二甲醚对整个供应系统造成破坏，应使用二甲醚专用供应装置。若供应系统可以避免二甲醚的腐蚀，且用户处的燃气灶不仅能够使用天然气，而且还可以使用天然气与二甲醚的混合物，二甲醚就能够作为城市天然气保障气源。

4.3 二甲醚、石油气液化瓶装供应

即按照一定的比例，将二甲醚与液化石油气混合到一起后，装入特定的储存瓶内，通过储存瓶的运输，从而达到二甲醚供应的目的。采用这一方法来供应二甲醚时，应确保整个混合液体内，二甲醚的含量在标准值以下，且储存瓶能够防治二甲醚的腐蚀。

4.4 二甲醚汽化与天然气管道供应

混合气内，可以根据不同的要求，对二甲醚的含量进行调整，若天然气供应量较为充分，需减少其中二甲醚的含量；若天然气供应量较为缺乏，需适当增加其中二甲醚的含量，使得燃气能够正常燃烧的基础上，减少资源的浪费。这样对二甲醚含量进行调节，即可达到城市天然气供应保障的目的。但需要注意的是，由于二甲醚具有一定的腐蚀性，所以，供应管道制备时，应采用不易被二甲醚腐蚀的材质。

对二甲醚进行供应时，采用上述四种方式全部能够减少城市天然气的使用量，但对于天然气保障气源来说，只有第二种与第四种方法。

5 二甲醚作为天然气保障气源的注意事项

与天然气相比来说，二甲醚更容易液化，且储存于运输成本较低，同时，两者华白数基本相同。所以，对于一个城市而言，若通过天然气与二甲醚混合的方式为用户提供燃料，则可以在天然气供应量较低时，通过提升二甲醚含量的方式，保障燃料的充足。这样，不仅增强了城市燃气供应的稳定性，同时还能够加强对二甲醚的应用效率，使得产能过剩的二甲醚不会出现浪费问题，有利于我国社会的和谐发展。

利用二甲醚作为天然气保障气源时，虽然可以将二甲醚当作城市燃气，且华白数与天然气基本相同，但两者依然存在一定差异，其中，天然气传输或储存时，设备材质通常为有机材质，设备使用过程中，若出现泄漏问题，将会出现严重的安全事故，对经济以及人身安全带来威胁。所以，利用二甲醚作为城市天然气保障气源时，需要注意以下几个方面事项：①由于同时对天然气和二甲醚同时供应，因而设计供应设备时，需要保证其同时满足天然气与二甲醚的传输、储存相关标准。②今年来，已经寻找出能够耐二甲醚腐蚀的有机材质，但是否能够应用到二甲醚与天然气的混合物中，还应进一步探索。③根据混合气中各成分的不同，应采用不同的材质，并在正式应用之前，通过动力学模型的方式，对其进行实验，以确定材质的使用年限。

6 总结

综上所述，若将二甲醚作为城市天然气保障气源，通常可采用两种供应方法，一种为二甲醚液化管道供应，另一种为二甲醚与天然气混合管道供应，两种方法各自具备各自的特点与优势。因此，应根据实际应用的需求，采用最佳的供应方法，只有这样，才会使二甲醚作为城市天然气保障气源发挥出最大的作用，为推动城市的发展奠定良好基础。