乙二醇二甲醚 的生产及应用
■ 江苏天音化工有限公司 梁乐楠 陈永福
乙二醇二甲醚（DME）是一种略带醚味的无色液体，溶于水，能与醇、醚、酮、酯、烃、氯代烃等多种有机溶剂混溶。它本身是一种优良的溶剂，能与多种金属化合物形成配位化合物而溶解，也能溶解SO2、氯代甲烷、乙烯等气体，它对各种纤维素有很好的溶解能力，俗称二甲基溶纤剂。
一、生产工艺
DME可由乙二醇单甲醚与金属钠、氯甲烷反应制得。在60℃、搅拌下将金属钠分次少量加入到乙二醇单甲醚中，控制反应温度在78~81℃。金属钠加完后，降温至45℃，然后通入氯甲烷。反应结束后，蒸馏，收集84.5~85.5℃馏分，即得DME。
也可以用乙二醇单甲醚与氢氧化钠、氯甲烷反应制备DME。江苏省化工研究所以乙二醇单甲醚、氢氧化钠和氯甲烷为原料，采用聚乙二醇醚作催化剂，可在温和的条件下反应，通过分离和精制，制得纯度较高的DME。
二、DME的精制
传统的DME精制方法是用无水氯化钙干燥数天，过滤，然后加金属钠蒸馏。其中无水氯化钙的用量约10%，能使DME中的水降至1%以下。由于无水氯化钙吸水的同时，也吸附一定量的DME形成胶状物，回收比较困难，弃之则污染环境。另外，也有工艺用分子筛吸附DME中的水分，但这种方法只能吸微量水，对于生成物含水量7%～10%的DME采用分子筛吸附时，存在水分的穿透问题，所以必须配套其他的化学法和精馏法。
江苏省天音化工有限公司研发了一种萃取精馏分离DME和水的方法。采用萃取精馏塔和脱水塔的双塔流程，以A组分或A与B两种组分的混合物作为萃取剂。A组分为乙二醇、丙二醇、丁二醇或其混合物；B组分为醋酸钾、氯化钠、 硫酸钠或其混合物。可得到水含量为0.1%以下的DME产品。工艺流程如图1所示。
萃取剂从萃取精馏塔3的管口1（第4块塔板处）加入，DME与水的混合物以泡点温度从口2（第22块塔板）处加入。则第5～22块塔板之间为精馏段。该段内萃取剂的摩尔分数近似恒定，从上往下，气相中DME的摩尔分数逐渐降低，液相中水的摩尔分数逐渐升高。从第22块塔板往下至塔釜为提馏段，从液体中提取DME。萃取精馏塔3的操作条件为常压，萃取剂体积流量与原料液体积流量之比为1.0～3.0，塔釜温度控制在95～140℃，塔顶温度控制在83.5～85.0℃，在此条件下塔顶可得到水分含量为0.1%以下的DME。塔顶馏出物经冷凝器5 冷凝，部分经管道7返回到萃取精馏塔3，回流比控制在1.0~2.0。DME成品由管道8排放。含水的塔釜液由塔底管道9送入脱水塔11进行萃取剂脱水处理并循环使用。
脱水塔11的操作条件为常压或减压，塔釜温度控制在100～196℃，塔顶温度控制在45～100℃，塔顶馏出物经冷凝，回流比0.5～5.0，由管道16放出的是水。脱水塔11塔底由管道17放出的是经过脱水处理的萃取剂，可经由萃取精馏塔3的管口1返回循环使用。
该工艺已在德纳滨海化工有限公司建成1万吨规模的DME生产装置，并已成功实施规模化生产，产品纯度高、水分含量低，受到用户广泛好评，远销韩国、日本、印度和中国台湾等地。
三、市场应用
由于DME对水、有机化合物、金属化合物和气体等的良好溶解性能，被广泛用作工业生产和实验室溶剂，用于制备硼化物、金属有机化合物、高分子聚合反应、有机化合物及医药中间体的合成等领域。近期研究发现DME还可代替甲醇和乙醇作为柴油添加剂。
1. 制备硼化物
DME作为溶剂，可用于制备硼烷、硼氢化物、多硼氢化合物、多硼氢酸盐等多种硼衍生物。例如三烷基硼化物和氢化铝钠在DME中反应，制得的硼氢化钠纯度高、颗粒大。
2. 制备金属有机化合物
DME可用于制备锑、硒、锡、钛、铼、铁、钉、锇、镍等金属有机化合物。该类金属化合物可用作烯烃、炔烃、丙烯腈、丙烯酸酯等高分子材料的聚合反应催化剂，也可用作络合反应催化剂和合成试剂。
3. 用于高分子材料的聚合反应
DME可用于苯乙烯、氯乙烯、丁烯、丙烯酸酯、酰胺等聚合，制得性能优良的功能或复合高分子材料。例如1:1的钠萘DME络合物可用作苯乙烯、甲基丙烯酸酯、丁二烯等聚合的催化剂。
DME用于有机玻璃聚合，在不损失透明性、耐热性和耐候性条件下，有较好的抗静电性能；用于丁烯聚合制得的硫化橡胶，能改进其耐油、化学物质、溶剂和臭氧腐蚀的性能。
4. 有机化合物及医药中间体的合成
由于DME对碱金属及其氢化物、氢氧化物稳定，而且可以与双齿配体反应成螯合物，对多种金属化合物具有增溶作用，广泛用于有机化合物和医药中间体的制备。例如可用于制备四溴二酚烯丙基醚、甲基羟乙基纤维素醚、乙基环状糊精醚、3，5-二烷基-4-羟基苯甲酸、高级直链烃等。美国专利报道，以氯铂酸为催化剂，DME和水作促进剂，烯烃、CO和MeOH进行反应，制得的十三酸甲酯转化率为72%，选择性达98%。
5. 电化学
DME跟高电容率的化学物质（如碳酸丙烯酯）混合可做为锂电池的低黏度电解质，用于电化学设备、充电电池及有机化合物电解反应等。例如，苯、四丁基溴化铵、DME的水溶液体系进行电解反应，可制得纯度为96%的对苯二酚。
6. 用于药物有效成分提取剂
江西科技情报研究所研究发现，将DME用在药物有效成分提取工艺中安全可靠，性质稳定、无毒，而且与水和乙醇两种溶剂组合，能对药用植物的多种有效成分进行梯度提取，流程简单，克服了传统药用提取过程中工艺复杂且不能将有效成分恰当的组合在一起等缺点。
7. 用作粘接剂复配物
萘、联苯、三联苯、蒽等芳香烃在DME中与钠生成络合物。钠-萘DME络合物在聚四氟乙烯等含氟树脂粘合时用于表面处理，处理后的表面易于用环氧胶粘接。因此DME可用作陶瓷和半导体用聚酰亚胺粘剂复配物、聚乙烯乙缩醛粘结剂和聚醋酸乙烯耐低温粘结剂等。
8. 用作清洗剂复配物
DME有很强的溶解性能，可用于民用和工业清洗剂中。能配制通用液体洗涤剂、挡风玻璃除水清洗剂、金属清洗剂等。
9. 用作柴油添加剂
由于DME具有较高的辛烷值，比甲醇、乙醇的都高，而且与柴油互溶，性能稳定，发火性能好，因此可以用于降低柴油机的烟度排放。
第二炮兵工程学院郑利等将DME和乙醇混合作为柴油添加剂，研究了其对柴油机烟度等排放的影响，结果发现，DME与乙醇以辛烷值为50进行配比加入20%时，柴油机的烟度排放大大降低，在2300r/m中高负荷条件下，烟度比柴油降低近80%；在1800r/m中高负荷条件下，烟度降低75%，而且油耗均有一定程度的降低，具有较好的经济性。但同时发现，在2300r/m中高负荷条件下，NOx排放有所增加。
解放军汽车管理学院陆克久等使用工业用无水DME（99.9%）作为柴油添加剂，同样也发现添加DME后，不仅烟度降低，而且具有较好的经济性，然而他们并没有发现NOx排放的增加，相反，他们发现在中高负荷条件下，NOx排放降低了5%～8%，他们认为这是DME较大的气化潜热使得燃烧温度降低造成的。由此可以看出，DME作为柴油添加剂具有广阔的前景。