二甲醚 应用及技术现状
辽河油田油气工程技术处 赵晓雷
在城镇燃气中应用
二甲醚在常温、常压下为气态，在一定压力下变为液体，与液化石油气有相似之处。液化石油气与二甲醚的性
质比较见表1。
表1 液化石油气和二甲醚的性质比较 m3/kg
类别 蒸汽压 平均热值/ 爆炸下 理论空 理论 预混气热 理论燃烧
(60℃)/MPa kJ·kg-1 限/% 气量 烟量 值/kJ·m-3 温度/℃
液化石油气 1.92 45760 1.7 11.32 12.02 3909 2055
二甲醚 1.35 31590 3.5 6.96 7.46 4219 2250
由表1可见：①在同等温度下，二甲醚的饱和蒸汽压比液化石油气低，储存运输比液化石油气安全；②二甲醚
在空气中的爆炸下限比液化石油气高1倍，因此在使用过程中，二甲醚更安全；③虽然二甲醚的热值比液化石油气
低，但由于二甲醚本身含氧，使燃烧过程中所需的理论空气量远低于液化石油气，从而使二甲醚的预混气热值与理
论燃烧温度高于液化石油气。
二甲醚组分单一，碳链短，燃烧性能好，热效率高，燃烧过程中无残液和黑烟，是一种优质、清洁的燃料。另
一方面，二甲醚与液化石油气一样，在减压后均为气体，因此燃烧器不必做多少改动便可通用。
国内二甲醚作为燃料现有两种方式：一是在液化石油气中掺烧20%二甲醚，这也是国内二甲醚的主要销售方式。
该方式不必改变现有灶具就可正常使用，不仅可以用于瓶装燃气，还可以用于管道供气。二是纯二甲醚燃气应用，
其领军企业为山东久泰公司，为了配合推广纯二甲醚燃气，该公司与国内灶具知名品牌厂家共同研制了二甲醚专用
燃气灶，据用户长期使用后反映：二甲醚燃气燃烧充分、无残液，使用后灶具无积碳，优点明显。目前该公司已在
全国各地建立了销售网络，发展了50余个区域代理商。
城镇燃气用二甲醚建设行业产品标准已于2007年8月21日获批，批准号：CJ/T259-2007，于2008年1月1
日起执行。城镇燃气用二甲醚国家标准正在制定过程中。鉴于与建设行业标准重名，按照我国标准管理方面的相关
规定，存在国家标准将行业标准覆盖的问题。因此标准编制组正在起草报告，建议此国家标准更名为“城镇燃气用
二甲醚混合气”；液化石油气与二甲醚混合，二甲醚含量≤20%，不设下限。
作为柴油机燃料
二甲醚作为柴油机燃料具有以下特点：
(1)二甲醚分子结构中无C-C键，只有C-O和C-H键，且含有34.8%的氧，燃烧后生成的碳烟微粒少，NOx排放
仅为柴油排放的20%。
(2)二甲醚的十六烷值高于柴油，自燃温度低，滞燃期比柴油短，燃烧噪音比柴油低。
(3)二甲醚的低热值比柴油低，仅为柴油的64.7%，但二甲醚与空气的理论混合气热值比柴油高5%(二甲醚为
3066kJ/kg，柴油为3911kJ/kg)，因此二甲醚发动机的功率可高于柴油机。
(4)二甲醚的汽化潜热大，为柴油的1.64倍，采用直喷燃烧方式可大幅度降低柴油机缸内最高燃烧温度，改善
NOx的排放。
(5)二甲醚在常压下24.9℃就汽化成气体。为了保证二甲醚在燃油系统不汽化，造成输送管道内气阻，必须对
燃油加压。
(6)二甲醚对金属无腐蚀性，所以对燃油系统的材料没有特殊的要求。然而，天然橡胶长期与二甲醚接触会溶
胀老化，所以必须恰当选择密封材料。
目前，我国有上海交通大学、西安交通大学、吉林大学等科研单位在研究二甲醚车用燃料的应用；上海汽车集
团公司承担了二甲醚公交车的试运行，并于2007年10月10日通过由国家发改委、清洁汽车中心、上海市发改委
组织的验收；山东久泰的二甲醚轿车也在试验中。
二甲醚技术
二甲醚是重要的化工原料，可用于许多精细化学品的合成，还可以作为合成汽油和烯烃的中间体。二甲醚在制
药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途，可以替代部分氟氯卤代烃用作气溶胶喷射剂和制冷剂，高浓度的
二甲醚可用作麻醉剂。二甲醚最大的潜在用途是作为城市煤气和液化气的代用品，更有战略意义的是作为石油能源
的补充，替代柴油作为机动车燃料。
二甲醚的生产工艺已经从传统的浓硫酸作用下的甲醇脱水，发展到气相甲醇催化脱水及合成气直接合成等工
艺。
1.硫酸法（液相甲醇脱水法）
甲醇在硫酸存在下，生成硫酸氢甲酯，再生成二甲醚。
H2SO4 + CH3OH → CH3HSO4 + H2O
CH3HSO4 + CH3OH → CH3OCH3 + H2SO4
该工艺可生产纯度大于99.6%的二甲醚产品。该工艺的主要特点是反应条件温和（130～160℃），甲醇单程转
化率高（>85%），可间歇或连续生产。但设备腐蚀严重，残液及废水对环境污染严重，操作条件苛刻，产品后处理
比较困难。
2.甲醇气相催化脱水法
甲醇气相催化脱水法反应方程式如下：
2CH3OH → CH3OCH3 + H2O
该工艺的催化剂种类较多，常见的有磷酸铝钙、硅酸铝、ZSM-5及γ-Al2O3等，反应条件因催化剂性能而异，
反应温度在200～400℃。由于反应为放热过程，故甲醇单程转化率在70%～80%，二甲醚选择性大于99%。该工艺
可采用多种形式的反应器，其主要特点是流程简单，自动化程度高，基本无“三废”污染及设备腐蚀问题。由该工
艺制得的二甲醚产品纯度可达到99.9%，最高可达99.999%。
3.合成气直接合成二甲醚
合成气合成二甲醚反应如下：
4H2 + 2CO → 2CH3OH
2CH3OH → CH3OCH3 + H2O
CO + H2O → CO2 + H2
3H2 + 3CO → CH3OCH3 + CO2
合成气一步法合成二甲醚工艺是把合成甲醇及甲醇脱水两步反应合并在一个反应器内进行，关键是选择高活性
及高选择性的双功能催化剂，国际上自20世纪80年代后对此研究较多，目前仍处于试验阶段。
4.二氧化碳加氢直接合成二甲醚
CO2加氢直接合成二甲醚工艺是CO2和H2在甲醇合成和甲醇脱水复合双功能催化剂上直接合成二甲醚的过程。
该工艺可有效利用CO2，减少工业排放对环境的污染；CO2转化率和选择性都很低，但目前尚处于实验室探索性
研究阶段。
综上所述，采用一步法和两步法合成二甲醚技术各有所长。但因两步法合成二甲醚工艺受热力学平衡限制，甲
醇单程转化率低，流程较长，因此一步法合成二甲醚工艺成为国内外研究热点，但该工艺技术尚不成熟，设备复杂、
操作条件苛刻、投资大、复合催化剂的制备与活性维持问题未完全解决。目前国内外公布的大型二甲醚建设项目绝
大多数采用两步法工艺技术，说明两步法工艺有较强的综合竞争力。若是开发出高效的甲醇合成工艺，将CO的单
程转化率提高到90%以上，就可以避免合成气的大量循环，大大降低压缩功耗（这项技术目前已经有所突破），两
步法合成二甲醚工艺将具有很好的发展前景。值得一提的是，山东科技大学开发的两步法反应精馏液相催化脱水法
合成二甲醚工艺，可以将复合超强酸催化剂封闭在反应精馏塔下部，有效消除污染和设备腐蚀，同时获得高质量的
二甲醚产品。该技术工艺简单易行，具有很高的甲醇单程转化率和选择性、较低的分离能耗，设备投资省，可以解
决百万吨二甲醚的工业化生产装置问题，具有很好的经济效益和发展前景。