Dimetüüleetri esmaklassiline klass

Mis on dimetüüleeter?

Dimetüüleetrit nimetatakse ka metoksümetaaniks, dme-gaasiks või dimetüüleetriks, see on orgaaniline ühend, standardolekus värvitu ja lõhnatu tuleohtlik gaas ning selle keemiline valem on C2H6O või CH3-O-CH3. Suhteline aurutihedus (õhk on 1) 1,62, plahvatuspiirkond: 3,4–27.{11}} protsenti (V/V), süttimistemperatuur: 350 kraadi, dimetüüleeter lahustub kergesti vees, alkoholis ja eetris.

DME on inertne, mittesöövitav, mittekantserogeenne ja peaaegu mittetoksiline. Dimetüüleeter ei moodusta pikaajalisel kokkupuutel õhuga peroksiide. See on normaalrõhul värvitu gaas, millel on iseloomulik eetrite lõhn. Freooni asendajana kasvab dimetüüleetri kasutamine aerosooli- ja külmutusagensitööstuses kiiresti.

Dimetüüleeter sisaldab hapnikuaatomeid, kõrge termilise efektiivsusega, täielikku põlemist, puhast jääkgaasi ilma musta suitsuta ja on keskkonnasõbralik kütus.

Seoses naftahinna tõusuga ning sõiduki- ja tsiviilkütuste keskkonnakaitseprobleemidega on dimetüüleeter kui puhas ja keskkonnasõbralik kütus pälvinud üha suuremat tähelepanu kõigilt elualadelt.

DME-st võib lähitulevikus saada oluline kütus.

Naftasaaduste hind on aasta-aastalt tõusnud, samas kui kivisöel põhineva dimetüüleetri hind on madal. DME asendab täielikult vedelgaasi ja asendab osaliselt diislikütuse.

Dimetüüleetri kütuse omadused:

(1) DME on keskkonnasõbralik mittesaasteaine, vees lahustuv ja lagunev.

DME molekulid lahustuvad vees ning võivad troposfääris laguneda ja vees lahustuda: vihm ja lumi võivad atmosfäärist DME-d absorbeerida ning see ei jää atmosfääri igavesti.

Lagunemine: Atmosfääris muutuvad suured molekulid väiksemateks molekulideks, pikad süsinikuahelad lühemateks süsinikuahelateks ning lõpuks lagunevad süsinikdioksiidiks ja veeks.

(2) DME-l on kõrge põlemistõhusus ja madal hapnikutarve.

Dimetüüleetri molekulis sisalduvad hapnikuaatomid ja põlemiseks vajalik õhuhulk on väike:

CH3OCH3 pluss 3O2=3H20 pluss 2CO2, hapnikutarve ühe kg dimetüüleetri kohta on 1,46 Nm3

Veeldatud naftagaas: C3H8 pluss 5O2=4H20 pluss 3CO2, hapnikutarve kilogrammi vedelgaasi kohta on 2,55 Nm3

(3) DME on puhas kütus – puhas, musta suitsuta.

DME kütus on lihtsate komponentidega ja hapnikuaatomeid sisaldav, nõuab vähese õhu segamist, täielikku põlemist, puhast ja musta suitsuta.

(4) Dimetüüleetri segamise majanduslik kasu on kõige ilmsem – segamise asendussuhe on 1:1.

Veeldatud gaasiga segamisel, kui suhe ei ületa 25 protsenti, on veeldatud gaasiga asendussuhe 1:1.

Põhjus: väiksem hapnikutarve, kõrge termiline kasutegur, ainult kütusena täielikult põletades on asendussuhe vedelgaasiga umbes 1,3:1.

(5) Praegu on mõistlikum segada dimetüüleeter - põleti valik.

Vedelgaasiga segamisel, kui dimetüüleetri osakaal ei ületa 25 protsenti, võib kasutada veeldatud gaasipõletit; kui seda kasutatakse ainult kütusena, võib kasutada maagaasipõletit; kõige parem on kasutada spetsiaalset põletit.

Põhjus: hapnikuvajaduse ja Wobbe'i indeksi erinevus Wobbe'i indeks: kütteväärtus mahuühiku kohta/(suhteline erikaal) 1/2

(6) DME-l on lihtsad nõuded transpordile ja tihendusmaterjalidele.

Vedelgaasiga segamisel ei ületa suhe 25 protsenti ning kasutada võib veeldatud gaasi hoidmise, transportimise ja põleti tihendeid ja voolikuid; kui seda kasutatakse ainult kütusena, ei saa õlikindlat kummi (nt nitriilkummi) kasutada tihendite ja voolikute jaoks, tihendid ja voolikud tuleb välja vahetada. Seda saab vahetada polütetrafluoroetüleeni vms vastu ja O-rõnga saab vahetada spetsiaalse kummi vastu.

 

Mis vahe on dimetüüleetril, diislil ja veeldatud naftagaasil?

Tabelist on näha, et dimetüüleetri omadused on väga sarnased veeldatud naftagaasile (LPG) ja madalamal rõhul (5,1 bar) on see vedel, seega saab vedelgaasi infrastruktuuri DME jaoks täielikult kasutada. , ja naftapaake saab kasutada kaugvedudeks, naftapaakautosid, saab transportida ka madalsurvetorustike kaudu või jagada kasutajatele 15 kg mahutitega.

Dimetüüleetri tootmisprotsess:

Praegu hõlmavad DME tootmismeetodid kodus ja välismaal peamiselt üheastmelist sünteesigaasi meetodit ja metanoolimeetodit (kaheetapiline meetod). Metanooli meetod jaguneb veel metanooli gaasifaasi meetodiks ja metanooli vedelfaasi meetodiks. Süngaasi üheastmelise protsessi industrialiseerimistehnoloogia ei ole veel küps.

Põhjused on järgmised:

① Olemasolevat tehnoloogiat ei ole seade testinud;

② Isegi olemasoleva tehnoloogia kohaselt on selle tootmiskulud kõrgemad kui metanooli gaasifaasi meetodil.

Üheastmeline meetod:

Üheastmelise sünteesgaasi meetodi puhul kasutatakse toorainena sünteesgaasi (CO pluss H2) ning metanooli sünteesireaktsioon ja metanooli dehüdratsioonireaktsioon viiakse lõpule ühes reaktoris, millega kaasneb CO nihkereaktsioon.

Reaktsiooni valem on järgmine: 2CO pluss 4H2=2CH3OH CO pluss H2O =CO2 pluss H2

2CH3OH =CH3OCH3 pluss H2O

Kogu reaktsioon: 3CO pluss 3H2 =H3COCH3 pluss CO2

Üheetapilise sünteesigaasimeetodi põhiomadus seisneb reaktsiooni eelistes, metanooli sünteesireaktsioon ja metanooli dehüdratatsioonireaktsioon viiakse lõpule ühes reaktoris. Reaktsiooni tasakaalukonstant on suur ja sünteesgaasi ühesuunaline konversioonimäär on kõrge, ulatudes 40.0 protsenti ~75,0 protsenti . Kuna reaktsioonis tekkiv metanool läbib koheselt dehüdratatsioonireaktsiooni, mille tulemusena tekib dimetüüleeter, on sünteetilise metanooli reaktsiooni madala konversioonikiiruse nõrkus ületatud.

Kaheastmeline meetod:

1. Metanooli vedelfaasi meetod

Metanooli dehüdratsioonireaktsioon viiakse läbi vedelas faasis, normaalrõhul või kergel positiivsel rõhul, temperatuuril 130 kraadi. Selle keemilise reaktsiooni valem on järgmine: 2CH3OH =H3COCH3 pluss H2O

Metanooli vedelfaasi meetod on välja töötatud väävelhappe meetodist ja dimetüüleetri tootmine väävelhappe meetodil on tootmisprotsessi esimene pool dimetüülsulfaadi tootmisprotsessis väävelhappe meetodil. Metanooli dehüdratsioonireaktsioon viiakse läbi vedelas faasis, normaalrõhul või kergel positiivsel rõhul, temperatuuril 130 kraadi. Metanool siseneb reaktorisse pärast eelkuumutamist ja läbib anorgaanilise happe katalüüsil dehüdratsioonireaktsiooni. Kuumutamisel reaktsiooni käigus tekkinud dimetüüleeter, vesi ja faasitasakaalu metanool aurustatakse ja saadetakse reaktorist välja. Reaktsiooniprodukt kondenseeritakse ja eraldatakse ning kondenseerimata gaasifaas pressitakse kokku ja veeldatakse, et saada dimetüüleeter. Kondensaat eraldatakse rektifikatsiooniga, vesi juhitakse veekeetjast välja ja metanool tagastatakse toorainena.

2. Metanooli gaasifaasi meetod

Metanooli dehüdratsiooni reaktsiooni keemilise reaktsiooni valem on järgmine.

Põhireaktsioon: 2CH3OH =H3COCH3 pluss H2O

Peamised kõrvalreaktsioonid: CH3OH =CO pluss 2H2 H3COCH3 =CH4 pluss H2 pluss CO CO pluss H2O =CO2 pluss H2

Metanooli gaasifaasi katalüütiline dehüdratsioon on kodus ja välismaal kõige laialdasemalt kasutatav dimetüüleetri tööstuslik tootmismeetod. Seda iseloomustab küps ja usaldusväärne tehnoloogia, madalad investeeringud, paindlik toote kohandamine, lihtne protsess ja madalad tootmiskulud. Reaktsioonirõhk on 0,5–1,5 MPa ja temperatuur on 230–400 kraadi. Metanool aurustatakse soojusvahetis, et vahetada soojust reaktori reaktsiooniproduktiga, ja seejärel siseneb reaktorisse gaasifaasi katalüütilise dehüdratsioonireaktsiooni jaoks ning reaktsioonisaadus jahutatakse ja kondenseeritakse pärast soojusvahetust ringleva veega. Reaktori struktuuride hulka kuuluvad adiabaatiline fikseeritud kiht, soojusvahetusega fikseeritud kiht, mitmeastmeline jahutatud püsikiht ja isotermiline torukujuline fikseeritud kiht. Materjal pärast jahutamist ja kondenseerumist eraldatakse toormetüüleetri vahepaagis gaas-vedelik. Gaasifaas on külgreaktsiooni käigus tekkiv mittekondenseeruv gaas ning dimetüüleetri ja metanooli küllastunud aur, mis suunatakse pesutorni, et absorbeerida ja taastada dimetüüleeter metanoolis või metanooli-vee lahuses. Absorptsioonivedelik suunatakse tagasi toormetüüleetri vahepaaki ja absorptsioonijääkgaas suunatakse seadmesse. Toormetüüleetri vahepaagis olev toordimetüüleeter eraldatakse rektifikatsiooniga rektifikatsioonitorniga. Rektifikatsioonitorni tipust tulev dimetüüleetri aur kondenseerub alalditornjahutiga ning osa sellest voolab tagasi torni ning osa suunatakse tootena tootemahutisse. . Dimetüüleetri rektifikatsioonitornist saadud metanooli-vee lahus suunatakse metanooli kontsentratsioonitorni metanooli rektifikatsiooniks ja kontsentreerimiseks ning kontsentreeritud metanool suunatakse tagasi reaktsiooni toorainena. Alkoholi sisaldav reovesi juhitakse metanooli kontsentratsioonitorni mahutist.

3. Ladustamine ja transport

Hoida jahedas, ventileeritavas laos, mis on pühendatud tuleohtlikele gaasidele. Hoida eemal tulest ja soojusallikatest. Säilitustemperatuur ei tohi ületada 30 kraadi. Seda tuleks hoida oksüdeerijatest, hapetest ja halogeenidest eraldi ning seda ei tohi segada. Võetakse kasutusele plahvatuskindlad valgustus- ja ventilatsiooniseadmed. Keelake sädemetele kalduvate mehaaniliste seadmete ja tööriistade kasutamine. Ladustamisala peaks olema varustatud lekke hädaabiseadmetega.

Dimetüüleetri rakendusväljad

1. Tsiviilkasutuses:

Dimetüüleeter on värvitu, mittetoksiline, mittekantserogeenne ja vähem söövitav toode. Sellel on hea põlemisvõime, kõrge soojustõhusus, jääkaineteta, põlemisel puudub musta suitsu ning madalad CO- ja NO-heitmed. Seda võib soojuse suurendamiseks segada ka vedelgaasi, kivisöegaasi või maagaasiga ning 95% või rohkem dimetüüleetrit saab vedelgaasi asendamiseks vahetult kasutada kütusena. Seetõttu võib see olla ideaalne puhas kütus vedelgaasi asendamiseks. DME võib asendada söegaasi ja vedelgaasi kodumaise kütusena. Dimetüüleetri aururõhk normaaltemperatuuril on 0,5 MPa. Samal temperatuuril on dimetüüleetri küllastunud aururõhk madalam kui vedelgaasil ning selle ladustamine ja transportimine on ohutum kui vedelgaasil. Kui dimetüüleetrit kasutatakse kütusena üksinda, on selle rõhu tase kooskõlas veeldatud naftagaasi rõhutasemega. Nõuded, olemasolevaid vedelgaasipaake saab kasutada tsentraliseeritud ja ühtseks konserveerimiseks ning pliiti saab kasutada ka vedelgaasipliidiga ühiselt. Dimetüüleetrit saab segada ka linnagaasiga või maagaasiga teatud vahekorras tipptaseme reguleerimiseks ning see võib parandada gaasi kvaliteeti ja soojusväärtust. Samal temperatuuril on dimetüüleetri küllastunud aururõhk madalam kui vedelgaasil, mistõttu on selle ladustamine ja transportimine ohutum kui vedelgaasil; dimetüüleetri alumine plahvatuspiir õhus on kaks korda kõrgem kui vedelgaasil, seega on see ka Ohutum kui vedelgaas; kuigi dimetüüleetri kütteväärtus on madalam kui vedelgaasil, kuna dimetüüleeter ise sisaldab hapnikku, on põlemisprotsessis vajaminev õhk palju madalam kui vedelgaasil, mistõttu dimetüüleetri eelsegatud gaasi kütteväärtus ja selle teoreetiline Põlemistemperatuur on kõrgem kui vedelgaasil. Lisaks eraldi kasutamisele saab dimetüüleetri, metanooli, vee (ei ole lisatud, tooraine metanooli ja metanooli reaktsioonist dimetüüleetriks) ja muude komponentide segust valmistada stabiilse kütuse-alkoholeetri kütuse.

2. Kütteõli alternatiivkütusena:

Kuna naftaressursid on taastumatud, uuritakse ja arendatakse tulevaste sõidukite jaoks alternatiivseid kütuseid kogu maailmas. Suurim potentsiaalne turg tulevaste DME rakenduste jaoks on diislikütuse alternatiivkütus. Seevastu tavaliste mootorite alternatiivkütuste, nagu vedelgaas, maagaas, metanool jne, tsetaaniarv on alla 10, mis sobib ainult süütemootoritele. Tsetaaniarvu sisaldus on diislikütuse põlemisomaduste oluline näitaja. Dimetüüleetri tsetaanarv on kõrgem kui diisliõlil, millel on suurepärane kokkusurutavus ja mis sobib väga hästi diiselmootoritele. DME võib vähendada lämmastikoksiidi heitkoguseid, asendades diisliõli. Suitsuvaba põlemise tõttu on see ideaalne puhas kütus diiselmootoritele. Dimetüüleetrit kasutades ei vaja jääkgaas katalüütilist muundustöötlust ning lämmastikoksiidide ja musta suitsu osakeste emissioon vastab California kütusega sõidukite ülimadala heitgaasi heitgaasi nõuetele ja võib vähendada mootorimüra. Uuringud on näidanud, et olemasolevad automootorid suudavad kasutada DME kütust vaid vähese modifikatsiooniga. Kuigi DME maksab rohkem kui diislikütus, on see odavam ja vähem saastav kui vähesaastavad alternatiivid, nagu vedel propaan.

Dimetüüleetri kasutamine kütusena nõuab algse diiselmootori kütusesüsteemi vaid mõningast täiustamist. Algse diiselmootori efektiivsuse, sama väljundvõimsuse, pöördemomendi ja kütusesäästu säilitamise eeldusel, ilma heitgaasitagastussüsteemita ja heitgaaside puhastusseadmeta, saab lämmastikoksiidide sisaldust oluliselt vähendada alla 2,5 g/(kW·). h) , Samal ajal ei ole enam vastuolu lämmastikoksiidide ja tahkete osakeste heitkoguste kontrollimise vahel, tahma emissioon on null, kiirendatud suitsu ei teki ja tahkete osakeste heitkogused on samuti oluliselt vähenenud.

3. Dimetüüleetri energia tootmine:

DME-d saab kasutada ka kombineeritud tsükliga elektrijaamade kütusena. Elektritootmissüsteemid kasutavad kütusena tavaliselt sünteesigaasi. Kui elektritootmiskoormus on madal, saab sünteesigaasi muuta DME toodeteks, mida saab mugavalt ladustada korduskasutamiseks või suurel koormusel eksportimiseks. Mõju on sarnane metanooli kasutamisele kombineeritud tsükliga elektritootmise kütusena.

Kuum tags: esmaklassiline dimetüüleeter