二甲醚作为城市天然气保障气源的探讨

曹辉娜 郭威

【摘 要】社会的发展与经济的增长加快了天然气的使用，使得我国天然气储量逐渐降低，将会在一段时间后，导致天然气无法满足人们的日常需求，人们开始将二甲醚当作城市天然气保障气源，以减少天然气的消耗。论文通过对我国能源市场的概述，进而分析了二甲醚的制备方法，及其与低碳烃的差异，之后以此为基础，探讨了二甲醚作为天然气保障气源的方式及注意事项。

【Abstract】The development of society and the growth of the economy have accelerated the use of natural gas， which has led to a gradual reduction of China's natural gas reserves. After a period of time， people's demand for natural gas will not be satisfied. People begin to take dimethyl ether as the safeguard gas source for urban natural gas， so as to reduce the consumption of the natural gas. Through outlining the energy market in China， the paper analyzes the preparation of dimethyl ether and the differences between it and low carbon hydrocarbon. An then based on this， the paper discusses the methods and matters need attention of taking dimethyl ether as the safeguard gas source of natural gas.

【关键词】二甲醚；天然气；保障气源

【Keywords】 dimethyl ether； natural gas； safeguard gas source

【中图分类号】TE99 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）09-0143-02

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時，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：

2CO+4H2=2CH3OH （1）

2CH3OH=CH3OCH3+H2O （2）

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：

3CO+3H2=CH3OCH3+CO2 （3）

2CO+4H2=CH3OCH3+H2O （4）

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，則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。

【参考文献】

【1】史宇倩.二甲醚作为城市天然气保障气源的探讨[J].煤气与热力，2017，37（05）：28-30.

【2】李翔宇，陈樑，李志锋，等.二甲醚制备方法的研究进展[J].化工时刊，2002（10）：11-15.