二甲醚作为城市燃气的可行性分析

摘要：进行了二甲醚与LPG和天然气的性质比较，探讨了二甲醚作为城市燃气的可行性。二甲醚可替代LPG作为城市燃气，但管道输送压力不宜过高，供气范围不宜过大。

     

    目前，全球面临着经济、能源和环保协调发展的挑战。据统计，全球的石油资源还可以用67 a，天然气资源还可以用123 a_1 J。有关专家认为，我国可以开发利用煤炭资源，生产煤制甲醇和二甲醚作为石油替代品。近年来，二甲醚的生产和技术备受关注旧J，各地相继建立了二甲醚生产基地，如宁夏灵武煤矿年产二甲醚83×10。t／a，山东兖矿集团年产二甲醚60×10。t／a，设备全部国产化。



    二甲醚简称DME(Dimethyl ether)，分子式为 C2H60 L引。二甲醚是一种用途广泛的化工产品，广泛用于燃料、农药、医药、制冷和精细化工等领域，可用于生产冷冻剂、溶剂、萃取剂和气雾剂，也可用于制造硫酸二甲醚、醋酸甲脂和乙烯等化工产品及作为车用燃料使用。二甲醚不污染环境，在水中溶解度大，毒性微弱。高浓度的二甲醚可作为麻醉剂。本文分析将二甲醚用于城市燃气的技术可行性。1二甲醚与LPG和天然气的比较二甲醚与LPG和天然气的特性比较见表1。从表1可以看出，二甲醚与LPG的特性比较相近，可作为LPG的替代燃料。经有关测试，二甲醚的燃烧性质优于LPG，见表2。二甲醚与 LPG的饱和蒸气压比较见表3。由表1—3可见， DME可以替代LPG作为城市燃气。



表1 二甲醚与LPG和天然气的特性比较  



项目 一甲醚 LPG 天然气

相对分子质量 46 44—56 16



液态密度／(kg•m。) 667 501 445



沸点／~C 一24.9 —42.0 —162.0



自燃温度／~C 235 470 650



低热值／(1【J•m。) 64 686 91 960 34 750



气化潜热／(kJ•kg。) 468 426 510



动力黏度(20℃)／(MPa•s) 0.15 0.15  



饱和蒸气压(20℃)／MPa 0.511 O．370  



爆炸极限／％ 3.4～17．O 2.1～9.4 4.7～15.0



表2 DME与LP6的燃烧性质  

项目 理论空气量／(m。•kg。) 理论烟气量／(m。•kg一) 理论燃烧温  度／~C

二甲醚     6.96     7.46     2 250

LPG       11.32     12.02    2 055



表3二甲醚与LPG在不同温度下的饱和蒸气压   



温度/ -40 -20 0 20 50 60

二甲醚 0.050 0.140 0.253 0.511 1.145 1.350

LPG 0.043 0.101 0.190 0.370 0.830 1.920



    2二甲醚作为城市燃气的可行性

    2.1  燃烧性

    二甲醚含有c—H键，具有可燃性。其自燃温度比LPG低，易着火，可作为燃料。另外，二甲醚的燃烧温度高，并可实现无烟燃烧。



    2.2气化性

    二甲醚沸点为一24．9℃，I临界压力为5．441 MPa，I临界温度为126．75℃。二甲醚在常温常压下是气态，压缩后可成为液体。二甲醚的气化潜热为468 kJ／kg，而LPG的气化潜热为426．0 kJ／kg，二甲醚与LPG一样易气化。另外，0℃时二甲醚的饱和蒸气压高于LPG，使其更利于气化旧0。二甲醚在常温常压下是一种无色可燃气体，具有轻微的醚香味，在空气中长期暴露不会形成过氧化物。



    2.3储运与输配

    ①储运性

    由于二甲醚的临界温度(126．75℃)较高，较易液化，液化后较易储运。经分析，可用LPG槽车、储罐和钢瓶等储运二甲醚。



     ②管道输配

    二甲醚的沸点(一24．9℃)较低，容易气化。在常温常压下为气态，可采用管道输送。二甲醚在管道输送中应考虑温度和压力的影响，否则管道中的二甲醚会液化。如在一10℃下，管道中二甲醚的绝对压力应控制在0．182 MPa以下。二甲醚管网的输送压力不能过高，供应区域范围不能太大。



    ③安全性

    a．危险性。二甲醚爆炸下限比LPG的爆炸下限高，所以其危险性比LPG小。



    b．毒性。一般二甲醚的毒性很低，但达到一定浓度时，具有刺激性和麻醉性。人在30 min内吸入二甲醚质量浓度为154．24 g／m’的空气，会被轻度麻醉。高浓度的二甲醚在医学上可作为麻醉剂。



    c．腐蚀性。二甲醚能溶于水、甲醇和乙醇等溶剂，可作为制冷剂。有关资料显示，二甲醚不会腐蚀金焉，司嘞传统管耪储运。



    3.3结论

    ①二甲醚替代LPG作为城市燃气，在技术上是可行的。



    ②二甲醚在城市管道燃气应用中，应考虑温度和压力的影响，供应的区域范围受到一定限制。



    ③二甲醚燃烧物理化学机理及其燃烧产物的毒性程度还有待进一步研究。