新型清洁燃料二甲醚开发进展简况 人们预测,作为运输用燃料的轻油及民用燃料的LPG的需求将有
人们预测,作为运输用燃料的轻油及民用燃料的LPG的需求将有很大增长。LPG是使用简便的清洁燃料，供应多在我国中东部地区，而进口价格较贵。 亚洲地区的能源消费稳定增长。在该地区如能以未利用的资源，
亚洲地区的能源消费稳定增长。在该地区如能以未利用的资源，如亚沥青煤、褐煤等低品位煤，温室效应高的煤层甲烷，中小气田的天然气，油的伴生气等为原料，在其产地制造与LPG同样容易使用的二甲醚（Dimethyl Ether,简称DME）作为新型的清洁燃料，将对今后环境改善大有好处。DME比LPG、汽油、柴油、甲醇、乙醇的排放都要低得多，各项排放指标甚至大大低于目前世界上最严格的欧Ⅲ标准。使用轻油的柴油发动机比汽油发动机热效率高，但排气成为环境保护的很大问题。燃烧效率的提高和排放的降低，使DME在商业上非常具有竞争力。目前，DME是各国竞相研究的热点，也是我国能源未来发展的一个最有希望的方向。 DME以前采取由合成气生成甲醇，甲醇再脱水得到DME。这样，DME
DME以前采取由合成气生成甲醇，甲醇再脱水得到DME。这样，DME成本高于甲醇。为了将DME作为燃料利用，就必须降低成本，并能大量生产。 近年来，国内外一直在开发从合成气直接合成DME的技术，将可
近年来，国内外一直在开发从合成气直接合成DME的技术，将可大大降低成本。我国中科院山西煤化所在两步法和一步法制DME领域都有相当的研究，西安交通大学对于DME在柴油机上的燃烧试验也得出了结果。宁夏银川正在筹划年产83万t DME项目，初步决定采用美国空气产品公司(APC)的技术。日本NKK公司从合成气直接合成DME获得了成功，确立了DME合成的基本技术。一、ＤＭＥ工艺开发 日本NKK公司根据1989年以来的基础研究，及开发从合成气直
日本NKK公司根据1989年以来的基础研究，及开发从合成气直接高效率合成DME的催化剂，确立了使用悬浮液床式反应器的合成工艺，并以此为基础,从1997年与煤炭综合利用中心、太平洋煤矿、住友公司一起，使用5t/a规模的试验装置共同研究，采用传热特性好、温度控制容易的悬浮液床，开发适合于悬浮液床反应的高效催化剂,实现了主反应。 1.基本技术开发
1.基本技术开发 在开发适合悬浮液床反应的催化剂的同时，用燃杯放大试验及小
在开发适合悬浮液床反应的催化剂的同时，用燃杯放大试验及小型台式装置试验研究了采用悬浮液床反应器，直接合成DME的各种设备、工艺条件及对反应率、选择率的影响，其基本反应条件（气体组成、反应温度和压力）和催化剂活性的试验结果为： H2/CO=1时，转化率最大，DME的选择性超过90%，选择率变化
H2/CO=1时，转化率最大，DME的选择性超过90%，选择率变化少。CO转化率的温度、压力互为依存。在260℃、50atm下（1atm=101.33kPa），得到了超过50%的CO转化率。另外，对催化剂活性进行了1000h的连续试验，CO转化率的降低率在初期为10%以下，生成物的选择性几乎一定。这种活性降低与从以前的甲醇催化剂和固定床DME合成催化剂的活性降低同等。 2.应用开发要点
2.应用开发要点 对DME合成技术的应用开发要点为：确立高反应率、高选择率的
对DME合成技术的应用开发要点为：确立高反应率、高选择率的合成工艺；确立悬浮液床反应器内部温度控制方法和实现稳定运转；确立规模放大技术；对总系统进行预测和评价。 为了完成这些目标，NKK公司从1997年开始，约用2年时间进
为了完成这些目标，NKK公司从1997年开始，约用2年时间进行了5t/a试验装置的设计、制造、安装等，于1999年8月完成。 合成气采用太平洋煤矿的煤矿气（甲烷40%、空气60%）进行部
合成气采用太平洋煤矿的煤矿气（甲烷40%、空气60%）进行部分燃烧制取。但因该煤矿气中的氧气浓度高，影响合成气组成，所以将丙烷作为原料气用，并对制造设备加入一些水蒸气、CO2来调节生成气体的H2与CO之比。 合成气经冷却后，用压缩机升压，脱碳酸后，导入DME反应器（内
合成气经冷却后，用压缩机升压，脱碳酸后，导入DME反应器（内径约55cm、高15m）。反应生成的DME和CO2及未反应气体进行冷却分离，未反应气体由再循环压缩机再次供给反应器，重新参加反应。DME中含的CO2、甲醇、水进行蒸馏分离，产品DME贮藏在储罐（容量10t）中。被分离出的CO2作为合成原料再循环到DME反应器使用。 NKK公司从100%丙烷气到100%煤矿气，改变原料进行合成试验，
NKK公司从100%丙烷气到100%煤矿气，改变原料进行合成试验，成功地制造出DME约4t/a。合成气制造、DME合成等试验装置运行状况非常稳定，DME的纯度达99%以上。 2000年NKK公司采取调节再循环比，综合转化率达95%以上。同
2000年NKK公司采取调节再循环比，综合转化率达95%以上。同时，为了进一步验证本技术，进行了约2个月的连续运转。预计在2001年度最终评价应用规模总系统。 3.放大规模
3.放大规模 悬浮液床反应器对从下部气体分散器产生的气泡大小和悬浮液深
悬浮液床反应器对从下部气体分散器产生的气泡大小和悬浮液深度有很大影响。因此，为保持悬浮液深度、气体分散器的结构，将5t/a的反应器直径放大10倍、断面积放大100倍，这样可以实现500t/a的规模放大。二、应用前景 目前可用DME替代生活燃料LPG。作为生活燃料，DME与LPG在
目前可用DME替代生活燃料LPG。作为生活燃料，DME与LPG在物理性质上极为相似，DME常温下是无色气体，蒸气压与温度关系在丙烷和丁烷之间，比空气轻，其性质类似LPG，与LPG不同的是与水互溶性高，并且完全可以利用现有的LPG运输、分配与储藏设施，在经济和技术上都不存在任何问题。作为车用燃料替代柴油，现仍有一定问题，有待研究。 DME的生产因为经过合成气，除煤、天然气等可作原料以外，石
DME的生产因为经过合成气，除煤、天然气等可作原料以外，石油残渣、生物废渣、未来太阳光发电的氢气及CO2含量高的天然气，都可以直接作为原料使用，供应弹性比LPG高。 DME的发热量比LPG、甲烷低，比甲醇高。爆炸极限的下限约为
DME的发热量比LPG、甲烷低，比甲醇高。爆炸极限的下限约为LPG的2倍，比LPG更安全。 DME制造技术已确立，为解决能源供应开辟了一条新路。特别可
DME制造技术已确立，为解决能源供应开辟了一条新路。特别可以从多种原料制造，是与LPG同样运输方便的优质清洁燃料，今后可在民用、运输、发电等多种消费领域使用。目前价格是制约DME推广的问题，降低DME的生产成本，使之比LPG有竞争力，是一个重要研究方向。