二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì)馊舾蓡?wèn)題的探討
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二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì)馊舾蓡?wèn)題的探討

更新時(shí)間:2009/8/3  來(lái)源:中國(guó)燃?xì)庠O(shè)備網(wǎng)  [收藏此信息]

二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì)馊舾蓡?wèn)題的探討
1二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)獾膽?yīng)用必要性
    目前.煤炭、石油和天然氣是世界上最主要的一次能源。石油消費(fèi)已經(jīng)位居一次能源之首,石油的生產(chǎn)與供應(yīng)已成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要依賴。但是世界上一次能源的結(jié)構(gòu)與一次能源的資源結(jié)構(gòu)并不協(xié)調(diào),石油的儲(chǔ)采比為41.煤炭的儲(chǔ)采比為230,儲(chǔ)采比****的煤炭?jī)H占一次能源消費(fèi)的1/4,這種能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和資源結(jié)構(gòu)的不協(xié)調(diào)性,將能源問(wèn)題推到了戰(zhàn)略性的位置。進(jìn)入20世紀(jì)后期。能源結(jié)構(gòu)開(kāi)始發(fā)生很大的變化,天然氣供應(yīng)量迅速增加。1998年天然氣在世界一次能源中的比重已達(dá)到24%。
    我國(guó)是一個(gè)能源消費(fèi)大國(guó),一次能源的總消費(fèi)量?jī)H次于美國(guó),居世界第二位。2000年我國(guó)一次能源消費(fèi)量為7.5億t油當(dāng)量.到本世紀(jì)中葉中國(guó)全面達(dá)到小康水平時(shí).一次能源的消費(fèi)量將達(dá)到30多億t油當(dāng)量.然而目前中國(guó)人均一次能源的消費(fèi)量不到美國(guó)的1/18。僅為世界平均水平的1/3。世界上一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)我國(guó)也有一定的影響。近年來(lái),我國(guó)原油、石油產(chǎn)品和天然氣的進(jìn)口量逐漸增加,不僅消耗大量外匯。而且也影響到我國(guó)的能源安全。與世界一次能源構(gòu)成不同的是中國(guó)以煤為主,煤占一次能源的比例為60%左右,由于煤的高效、潔凈利用難度大.使用過(guò)程中已對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染。另一方面中國(guó)人均能源資源嚴(yán)重不足,人均石油儲(chǔ)量不到世界平均水平的1/10,人均煤炭?jī)?chǔ)量?jī)H為世界平均值的1/2。預(yù)計(jì)到2010年,中國(guó)石油供需缺口1億t,天然氣缺口400億m3。因此,開(kāi)發(fā)潔凈能源已成為緊迫的課題。
    城鎮(zhèn)燃?xì)馐且环N潔凈能源,其中包括天然氣、液化石油氣、人工煤氣等。近年來(lái),隨著西氣東輸?shù)膶?shí)施.我國(guó)城市天然氣有了快速的發(fā)展.由于天然氣燃料的優(yōu)越性所在,許多城市已經(jīng)或正在由原有的人工煤氣轉(zhuǎn)換為天然氣.天然氣的比例逐年增加(見(jiàn)表1)。我國(guó)天然氣的儲(chǔ)量并不太多,而且儲(chǔ)存設(shè)施有限.天然氣供應(yīng)的可靠性還不太高。前幾年冬季用氣高峰時(shí)出現(xiàn)過(guò)“天然氣荒”,由此應(yīng)該得到警覺(jué)。從目前我國(guó)城鎮(zhèn)燃?xì)夤⿷?yīng)最廣泛的液化石油氣來(lái)講,其液化儲(chǔ)存方便,設(shè)施簡(jiǎn)單.既可瓶裝供應(yīng),又可管道供應(yīng),受到各地的歡迎,因此許多中小城鎮(zhèn)乃至農(nóng)村都有廣闊的市場(chǎng)。但隨著國(guó)際上原油價(jià)格的上漲,液化石油氣的價(jià)格也在不斷上漲。許多村鎮(zhèn)用戶由于經(jīng)濟(jì)上承受不了,紛紛棄之不用,改燒薪木。開(kāi)發(fā)城鎮(zhèn)燃?xì)獾男職庠匆哑仍诿冀蕖?/DIV>
    我國(guó)是一個(gè)煤炭資源相對(duì)豐富的國(guó)家,煤炭的生產(chǎn)總量和消費(fèi)總量均居********位。因此,以煤為原料制取潔凈的氣體燃料和液體燃料,是提高能源品質(zhì)、減少環(huán)境污染的主要技術(shù)路線,也是減少油氣進(jìn)口、增強(qiáng)能源安全的重要措施。
以煤為原料制取潔凈的氣體和液體燃料,世界上已經(jīng)研究了幾十年,許多工藝已經(jīng)工業(yè)化,我國(guó)在這方面也開(kāi)展了許多基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究.積累了豐富的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。就煤炭氣化而言,我國(guó)在化肥、動(dòng)力和城市燃?xì)庑袠I(yè)應(yīng)用很廣。是世界上在用氣化爐型最多的國(guó)家.新一代爐型也在陸續(xù)推廣。煤的液化方面,上世紀(jì)60年代我國(guó)年產(chǎn)數(shù)萬(wàn)噸F-T合成石油的石油六廠還在運(yùn)行.后因成本比天然石油貴而轉(zhuǎn)產(chǎn)。近幾十年來(lái).我國(guó)煤的液化技術(shù)研究在不斷發(fā)展.進(jìn)行了大量的技術(shù)儲(chǔ)備.隨著國(guó)際上原油價(jià)格的不斷上漲.煤液化的重要性將逐步顯現(xiàn)出來(lái)。煤液化的工藝路線有多種.有直接液化和間接液化之分,選用何種工藝路線:主要取決于目標(biāo)產(chǎn)品的需求和經(jīng)濟(jì)性。由煤生產(chǎn)二甲醚的選擇性好,比直接液化或間接液化過(guò)程的產(chǎn)品分布簡(jiǎn)單.后加工比較方便,因此應(yīng)該是煤制城鎮(zhèn)燃?xì)獾?***產(chǎn)品之一。
表1  我國(guó)城鎮(zhèn)燃?xì)獍l(fā)展情況104
                                                            
年份
人工煤氣用量
(108 m3/a)
天然氣用量
(108 m3/a)
液化石氣用量
 (104t/a)
合計(jì)(換算成天然氣)
 (108 m3/a)
天然氣比例
(%)
  1995
    126.7
    67.3
    488.7
    186.4
    3&10
  1996
    134.8
    63.8
    575.8
    197.7
    32.27
  1997
    126.9
    66.3
    578.6
    197.4
    33.59
  1998
    167.6
    68.8
    797.3
    246.2
    34.85
  1999
    132.1
    8n 1
    761.3
    237.5
    33.73
  2000
    152.4
    82.1
    1053.7
    286.8
    28.63
  2001
    136.9
    99.5
    981.8
    288.0
    34.55
  2002
    198.9
    125.9
    1136.4
    361.5
    34.83
  2003
    202.0
    141.6
    1126.3
    377.3
    37.53
  2004
    213.7
    169.4
    1126.7
    410.1
    4l-3l
  2005
    255.8
    210.5
    1222.0
    482.0
    43.67
  2006
    296.5
    244.7
    1263.0
    539.2
    45.38
注:人工煤氣按14.65 MJ/m3計(jì);天然氣按34.02 mj/m3計(jì);液化石油氣按44.85 mj/kg計(jì)。
    綜上所述.不論從天然氣和液化石油氣的保障供應(yīng)和價(jià)格遏制來(lái)看.還是從環(huán)保的角度來(lái)講,都需要有新的城鎮(zhèn)燃?xì)獾臍庠磥?lái)補(bǔ)充和調(diào)節(jié)。研究二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì)獾难a(bǔ)充或調(diào)峰氣源的技術(shù)與設(shè)備是非常必要的。
2二甲醚的基本性能
    二甲醚fdimethyl ether,簡(jiǎn)稱DME),又稱甲醚,分子式為CHsOCH3.相對(duì)分子質(zhì)量為46.69。在常溫常壓下為無(wú)色有輕微醚香味的氣體,不刺激皮膚、不致癌、不會(huì)對(duì)大氣臭氧層產(chǎn)生破壞作用。
    二甲醚具有優(yōu)良的混溶性.可以同大多數(shù)極性和非極性的有機(jī)溶劑混溶,例如汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸乙酯。較易溶于丁醇,對(duì)多醇類(lèi)的溶解度不佳。常壓下在100 mL水中可溶解3 700 mL二甲醚.但是加入少量的助劑后就可與水以任意比例互溶。長(zhǎng)期儲(chǔ)存可形成不穩(wěn)定過(guò)氧化物,易自燃或爆炸。
    二甲醚毒性很低.氣體有刺激及麻醉作用的特性,通過(guò)吸人或皮膚吸收過(guò)量的二甲醚,會(huì)引起麻醉、失去知覺(jué)和呼吸器官損傷。小鼠吸人225.72 g/m,有麻醉作用;貓吸人1 658.85 g/m,會(huì)深度麻醉;人吸人154.24 g,m。有輕度麻醉,吸人940.50 e,/m3有極不愉快的感覺(jué),有窒息感。因此,人身接觸二甲醚要有防護(hù)。帶隔絕式呼吸器,佩戴防護(hù)手套。日本規(guī)定二甲醚在空氣中的允許濃度為300 cm3]m3f大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn))。  
    二甲醚及其他相關(guān)燃?xì)獾闹饕锘阅芘c燃燒特性見(jiàn)表2。
    二甲醚是一種易液化儲(chǔ)存與輸送的可燃?xì)怏w,在常溫常壓下為氣態(tài),在常溫、0.6 MPa壓力下為液
表2二甲醚與甲烷、液化石油氣的物化性能與燃燒特性
 
 
    三甲醚
甲烷
 丙烷
    正丁烷
    相對(duì)分子質(zhì)量
    46.069
    16.043
    44.097
    58.124
    沸點(diǎn)(℃)
    一24.9
    —161.5
    —42.1
    一O.5
    凝固點(diǎn)(℃)
    一141.4
    —182.5
    —187.7
    —138.4
    臨界溫度(℃)
    126.8
    —82.6
    96.7
    152.O
    臨界壓力(mpa)
    5.37
    4.60
    4.25
    3.80
    20℃蒸氣壓(mpa)
    O.53
  超臨界狀態(tài)
    O.83
    0.21
    沸點(diǎn)汽化潛熱(kJ/kg)
    466.9
    509.9
    425.7
    385.2
    液態(tài)低熱值(MJ/kg)
    28.44
 
    47.16
    47.35
    液態(tài)高熱值(MJ/kg)
    31.09
 
    51.26
    51.31
    標(biāo)況氣態(tài)低熱值(mj/m3)
    58.50
    35.89
    92.83
    122.87
    標(biāo)況氣態(tài)高熱值(MJ/m3)
    63.16
    39.85
    100.90
    133.14
    15℃氣態(tài)低熱值(MJ/m3)
    55.46
    34.02
    88.00
    116.48
    15℃氣態(tài)高熱值(MJ/m3)
    59.87
    37.78
    95.65
    126.21
    相對(duì)密度
    1.592
    O.554
    1.550
    2.079
    15℃華白數(shù)0IJ/m。)
    47.45
    50.76
    76.83
    87.53
    火焰?zhèn)鞑ニ俣?m/s)
    O.50
    O.38
    0.42
    O.38
    燃燒勢(shì)
 
    40.3
    48.2
    41.6
    二甲醚燃燒勢(shì)’
 
    53.O
    57.4
    54.7
    爆炸下限(體積分?jǐn)?shù))%
    3.5
    5.0
    2.1
    1.5
    爆炸上限(體積分?jǐn)?shù))%
    24.5
    15.O
    9.5
    8.5
    理論空氣量( M3/m3)
    14.28
    9.52
    23.80
    30.94
    理論燃燒溫度(℃)
    2250
    2043
    2055
    2055
    理論煙氣量(m3/m3)
    16.28
    10.52
    25.80
    33.44
    自燃溫度(℃)
    235
    540
    460
    365
    動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)(m2/s)
    11.OO
    14.50
    3.81
    2.53
    熱量擴(kuò)散系數(shù)(m2/s)
    6.01
    19.57
    5.11
    3.64
  空氣中質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)(m2/s)
    11_OO
    19.60
    8.80
    7.50

態(tài),不同壓力下的蒸氣壓見(jiàn)表3。
    作為城鎮(zhèn)燃?xì)猓酌雅c主要燃?xì)獾臒嶂蹬c華白數(shù)見(jiàn)表4。
    雖然二甲醚作為城鎮(zhèn)燃?xì)庥性S多優(yōu)點(diǎn).但是必須注意到.二甲醚對(duì)于一些有機(jī)物有較強(qiáng)的溶解性能.二甲醚單獨(dú)使用或與其他燃?xì)饣旌献鳛槌擎?zhèn)燃?xì)鈶?yīng)用時(shí),設(shè)備中有關(guān)的材質(zhì)如密封圈、膜片、軟管、密封脂等的性能必須能耐這種溶解性能.不然會(huì)出現(xiàn)材質(zhì)腐蝕而泄漏的危險(xiǎn)。
  表3不同溫度下二甲醚的飽和蒸氣壓
溫度(0c )
20
30
40
50
60
70
80
蒸氣壓(mpa)
0.506
0.667
0.887
1.142
1.448
1.8102
2.240
表4二甲醚與相關(guān)燃?xì)獾闹饕。眭能m3
(1 5~C.101.325 kPa)100%C4H10                            
                             
燃?xì)?/DIV>
基準(zhǔn)氣組分
高熱值(mj/ m3)
相對(duì)密度
華白數(shù)(mj/ m3)
D婭
  100%DME
    59.87
  1.592
    47.45
12T
    100/CH4
    37.78  
  O.555
    50.76
19Y
  100 c3H8
  95.65
  1.550
    76.83
 20Y
75%C3H8+25%C4H10
    103.29
  1.682
    79.64
 22Y
 100%C4H10
  126.21
  2.079
    87.53
3二甲醚的生產(chǎn)
3.1合成氣直接合成二甲醚的熱力學(xué)分析
    二甲醚可以由煤、天然氣出發(fā),先制成CO和H2為主的合成氣.再由合成氣直接合成二甲醚,也可先生成甲醇.再由甲醇脫水生成。由合成氣直接合成二甲醚的反應(yīng)過(guò)程包括3個(gè)相互關(guān)聯(lián)的反應(yīng),即甲醇合成、甲醇脫水和水煤氣變換反應(yīng):
4Hz+2CO-+2CH30H    (甲醇合成) (1)
2CH30H---CH30CH3+H20    (甲醇脫水) (2)
CO+H20--)C02+H2    (變換反應(yīng)) (3)
上述反應(yīng)的總包反應(yīng)為:
  3CO+3H~--*CH30CH3+C02  (總包反應(yīng))    (4)
    從熱力學(xué)來(lái)講.合成氣直接合成二甲醚反應(yīng)最理想的條件是較低的溫度、較高的壓力和合適的合成氣組成。
3.2二甲醚合成的催化劑
    根據(jù)合成氣直接合成二甲醚反應(yīng)過(guò)程的特點(diǎn)。二甲醚合成催化劑應(yīng)該兼有甲醇合成、甲醇脫水以及水煤氣變換的多重功能。即在催化劑上同時(shí)含有這3種活性中心。催化劑的制備方法主要分為以下幾類(lèi)。
   (1)復(fù)合催化劑(機(jī)械混合):采用銅鋅鋁合成的甲醇催化劑和吖-A1203組成的復(fù)合催化劑,在250%-400℃范圍內(nèi).該催化劑可以再生。以分子篩與銅基合成甲醇催化劑組成雙功能催化劑,在較溫和的反應(yīng)條件下(溫度為250~C-265℃。壓力為3.0MPa.空速為2 500-3 000 h。).500 h后CO轉(zhuǎn)化率為75%.DME選擇性為93.1%。
    (2)單一復(fù)合催化劑:將Cu(N0,):、Zn(N03)擔(dān)載在3'-A1203上。優(yōu)點(diǎn)是使組分間更緊密地接觸,減少擴(kuò)散的影響.進(jìn)一步地提高組分的混合程度.相應(yīng)地提高整體反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和二甲醚的反應(yīng)選擇性。催化劑制備技術(shù).可分為共沉淀法、擔(dān)載法和膠體沉積法等類(lèi)。
3.3二甲醚合成動(dòng)力學(xué)分析
    甲醇合成、甲醇脫水及水煤氣變換反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程描述了合成氣制二甲醚的反應(yīng)過(guò)程。在反應(yīng)到達(dá)平衡前.反應(yīng)速度的大小取決于反應(yīng)偏離平衡的程度和反應(yīng)條件。若3個(gè)反應(yīng)同時(shí)達(dá)到平衡,反應(yīng)速度取決于最慢的一步,在達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)速度為零,產(chǎn)物組成受熱力學(xué)平衡限制。通常銅基催化劑在相應(yīng)的反應(yīng)條件范圍內(nèi)。水煤氣變換反應(yīng)已接近平衡。因此整個(gè)反應(yīng)速度取決于一定反應(yīng)條件下催化劑對(duì)CO加氫反應(yīng)和甲醇脫水反應(yīng)催化活性的高低。
3.4二甲醚合成反應(yīng)器和工藝過(guò)程
    合成氣直接合成二甲醚的反應(yīng)過(guò)程,有固定床和漿態(tài)床兩種工藝。固定床適于富氫的合成氣,漿態(tài)床適于富一氧化碳的合成氣。
   (1)固定床反應(yīng)器及工藝過(guò)程:固定床合成二甲醚在列管式反應(yīng)器中進(jìn)行。固體顆粒催化劑裝入管中.靠管間水汽化產(chǎn)生蒸汽而移去反應(yīng)熱,以保持反應(yīng)溫度。其優(yōu)點(diǎn)是時(shí)空產(chǎn)率較高,但反應(yīng)溫度不易控制.煤基合成氣需先經(jīng)變換成富氫合成氣,才能進(jìn)行反應(yīng)。裝卸催化劑需停車(chē),且裝填要求嚴(yán)格。
(2)漿態(tài)床反應(yīng)器及工藝過(guò)程:在漿態(tài)床反應(yīng)器中,極細(xì)的催化劑粒子與惰性的液體介質(zhì)形成漿狀液體,由于液體介質(zhì)的存在,傳熱效果好,可使反應(yīng)在等溫條件下進(jìn)行,一方面,催化劑不易超溫失活,使用壽命長(zhǎng);另一方面,由于水蒸氣變換、甲醇合成與甲醇脫水三個(gè)可逆的放熱反應(yīng)協(xié)同進(jìn)行,避免了多步合成法中所受平衡條件的限制?芍苯邮褂酶籆O的煤基合成氣.減少變換工藝和設(shè)備。漿態(tài)床反應(yīng)器還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單與操作簡(jiǎn)易、可在線裝卸催化劑、開(kāi)停車(chē)容易等優(yōu)點(diǎn)。
3.5二甲醚的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)
    (1)甲醇脫水制二甲醚:甲醇由泵送入熱交換器使甲醇?xì)饣烧魵猓M(jìn)入冷激式二甲醚合成反應(yīng)器,反應(yīng)在常壓和150℃下進(jìn)行.反應(yīng)產(chǎn)物全部進(jìn)入精餾塔.在lOPa-60 Pa壓力下精餾。二甲醚由塔頂餾出,塔底甲醇和水進(jìn)入汽提塔,在常壓下分離,回收的甲醇循環(huán)使用。
   (2)合成氣直接合成二甲醚:含硫量小于l×10-6的合成氣經(jīng)壓縮機(jī)升壓后,由油水分離器進(jìn)入催化反應(yīng)器,在壓力2 MPa-4MPa、溫度230%-300%條件下進(jìn)行反應(yīng).反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入水洗塔。其中二甲醚被水吸收.部分不溶于水的組分得以分離,水及溶解的二甲醚再進(jìn)入精餾塔,在120%-140%、0.5 MPa-0.6MPa條件下進(jìn)行產(chǎn)品分離.二甲醚由塔頂抽出。
3.6生產(chǎn)消耗指標(biāo)
    甲醇脫水工藝和合成氣工藝生產(chǎn)二甲醚,主要原材料及動(dòng)力消耗定額指標(biāo)見(jiàn)表5。
4二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)獾膽?yīng)用前景分析
4.1二甲醚作為城鎮(zhèn)燃?xì)獾膽?yīng)用范圍
    二甲醚作為燃料可以直接作為柴油的替代品和作為城鎮(zhèn)燃?xì)獾难a(bǔ)充氣源或應(yīng)急氣源。下面主要討論用作城鎮(zhèn)燃?xì)狻?/DIV>
4.1.1二甲醚單獨(dú)用作城鎮(zhèn)燃?xì)?/DIV>
    二甲醚的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)正在制訂.日本和我國(guó)已經(jīng)制訂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì)獾臍赓|(zhì)要求我國(guó)已經(jīng)制訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
    從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講.應(yīng)提倡二甲醚單獨(dú)用作城鎮(zhèn)燃?xì)猓ㄆ垦b供應(yīng)和管道供應(yīng)。供應(yīng)工藝的有關(guān)設(shè)備與器具應(yīng)該重新設(shè)計(jì)。應(yīng)采用專用設(shè)備。
4.1.2二甲醚與液化石油氣摻混使用
    目前.我國(guó)二甲醚生產(chǎn)能力不大,各地液化石油氣的瓶裝供應(yīng)已非常普遍,為了借鑒液化石油氣瓶裝供應(yīng)的技術(shù)與設(shè)備.有的二甲醚企業(yè)制訂了二甲醚與液化石油氣混合氣的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),開(kāi)始進(jìn)行二甲醚與液化石油氣摻混供應(yīng)的試用.已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,但也存在一定問(wèn)題,需要盡快解決。
4.1.3作為天然氣的摻混或應(yīng)急氣源
    以12T為例.其華白數(shù)為50.73 MJ/m3,若將城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌岩匀我獗壤c12T天然氣混合,則混合氣的華白數(shù)為50.73Mj/m3-47.63 MJ/m3,基本符合GB/T一13611的要求.燃燒熱負(fù)荷基本滿足12T燃?xì)庠罹叩男枰?/DIV>
    城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌阎卸酌训臐舛葹?9%以上,其性質(zhì)比較穩(wěn)定,常溫下的蒸汽壓力約為0.6MPa.作為管道燃?xì)夤⿷?yīng)不會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象。另一方面,二甲醚的蒸汽壓比丙烷的蒸汽壓低,便于液化儲(chǔ)存.可以作為天然氣的應(yīng)急調(diào)峰氣源。
4.2影響二甲醚發(fā)展與推廣的市場(chǎng)因素分析
4.21二甲醚的生產(chǎn)成本
    二甲醚的技術(shù)還在不斷研究與發(fā)展.總體上來(lái)講生產(chǎn)工藝已經(jīng)基本成熟。其生產(chǎn)成本一方面取決
 
表5生產(chǎn)二甲醚主要原材料及動(dòng)力消耗指標(biāo)
 
    項(xiàng)目名稱及規(guī)格
 
  甲醇脫
  水工藝
 合成氣工藝
 項(xiàng)目名稱及規(guī)格
 
  甲醇脫
  水工藝
  合成氣
  工藝
  甲醇(工業(yè)級(jí))/t
    1.5
 
  軟水/M3
 
 
    3.1
 合成氣(c:H2=1:1)/m。
-
    4 500
    電(380 v)/kW·h
    115
    1330
    冷卻水(≤31*C)/m。
    100
    400
    蒸汽(O.6 MPa)/t
    3.O
    O.8
 
講生產(chǎn)工藝已經(jīng)基本成熟。其生產(chǎn)成本一方面取決軟水/M3于生產(chǎn)裝置的規(guī)模.另一方面取決于原料的價(jià)格。生產(chǎn)裝置規(guī)模主要在規(guī)劃階段考慮。一旦確定就是一個(gè)比較穩(wěn)定的因素,而原料的價(jià)格是經(jīng)常變化的。對(duì)于由甲醇脫水制造二甲醚生產(chǎn)工藝,甲醇市場(chǎng)的價(jià)格對(duì)于二甲醚的生產(chǎn)有重要的影響。由于甲醇的生產(chǎn)能力不斷增加,市場(chǎng)出現(xiàn)了供大于求的局面,促使甲醇價(jià)格下滑,這無(wú)疑對(duì)于降低甲醇脫水制造二甲醚的生產(chǎn)成本是一個(gè)有利的因素。但如果采用甲醇脫水制造二甲醚的裝置過(guò)多,必然會(huì)抬高甲醇的價(jià)格,進(jìn)而會(huì)提高二甲醚的生產(chǎn)成本。
4.2.2 LPG與天然氣的價(jià)格
    試驗(yàn)和使用實(shí)踐證明,二甲醚作為民用燃料有許多優(yōu)點(diǎn),甚至比液化石油氣使用更加方便。但能否用作城市燃?xì)?當(dāng)液化石油氣和天然氣的價(jià)格一定時(shí),主要取決于二甲醚的價(jià)格。由于原煤價(jià)格的上升幅度比原油的價(jià)格的上升幅度小,二甲醚的價(jià)格有可能低于液化石油氣的價(jià)格.在局部地區(qū)替代液化石油氣作為民用燃料的可能性就很大。
    另一方面.城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌延幸粋(gè)合理定價(jià)的問(wèn)題。定價(jià)的基準(zhǔn)應(yīng)該是單位熱量的價(jià)格要相等。表6為二甲醚與液化石油氣、天然氣的相對(duì)熱值。由表6可以看出.城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌雅cLPG(75%丙烷+25%正丁烷)相比液態(tài)熱值低.按單位熱量?jī)r(jià)格相等的原則,瓶裝供應(yīng)單位質(zhì)量的價(jià)格應(yīng)為L(zhǎng)PG的60%。作為管道燃?xì)夤⿷?yīng)單位體積的價(jià)格應(yīng)為天然氣的158%。
    液化石油氣的市場(chǎng)價(jià)格隨原油價(jià)格的走勢(shì)而變化。隨著國(guó)際原油市場(chǎng)價(jià)格大幅攀升,國(guó)內(nèi)液化石油氣的價(jià)格也大幅度上揚(yáng),早已超過(guò)5 000元/l。從需求來(lái)看,由于環(huán)保意識(shí)加強(qiáng),國(guó)內(nèi)大力推行車(chē)用高清潔液化石油氣,推動(dòng)了車(chē)用液化石油氣用量逐步增加。隨著農(nóng)民生活水平的提高,農(nóng)村液化石油氣的銷(xiāo)售量也不斷增長(zhǎng)。這些因素導(dǎo)致液化石油氣的供應(yīng)緊張,這為二甲醚替代液化石油氣提供了很好的機(jī)遇。
    無(wú)論將二甲醚作為單獨(dú)的管道燃?xì)鈿庠椿蜃鳛樘烊粴獾膽?yīng)急調(diào)峰氣源,都要考慮其經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題。從熱量上來(lái)看,1。m]二甲醚約相當(dāng)于1.58 m,天然氣(熱值按100%計(jì)),如果天然氣的價(jià)格為2.5元/m,二甲醚的價(jià)格應(yīng)低于3.95元/m3 f相當(dāng)于2 000元,方可替代天然氣。二甲醚與天然氣混合供應(yīng)時(shí),其等熱值價(jià)格應(yīng)高于天然氣的價(jià)格,具體價(jià)格隨混合比例而異。作為調(diào)峰氣源,其價(jià)格高一點(diǎn)還是可行的。如果作為應(yīng)急氣源,主要考慮供氣的安全可靠,以社會(huì)效益為主.其價(jià)格則另當(dāng)別論。
4.2.3城市燃?xì)馐袌?chǎng)發(fā)展的需求
    我國(guó)近年來(lái)的城市燃?xì)獍l(fā)展的歷史數(shù)據(jù)見(jiàn)表7。
    總的來(lái)講.我國(guó)目前城市燃?xì)庵腥斯っ簹獍l(fā)展不快,5年內(nèi)用氣總量與用氣人口均增加不多;天然氣發(fā)展最快。5年內(nèi)用氣總量與用氣人口均增加1
表6二甲醚與液化石油氣、天然氣的等熱值價(jià)格
 
 
  三甲醚
  丙烷
  正丁烷
    LPG
    天然氣
 15℃氣態(tài)高熱值(MJ/m3)
    59.87
    95.65
    126.21
    103,29
    37.78
    液態(tài)高熱值(MJ/Kg)
    31.09
    51.26
    51.3l
    51.27
 
   液態(tài)相對(duì)熱值
   1.0
 
 
    1.649
 
  等熱量?jī)r(jià)格沅/t)--
    3 032
 
 
    5 OOO
 
 15 kg瓶裝供應(yīng)價(jià)格(元)
 
    60
 
 
 
    100
   
 
 氣態(tài)相對(duì)熱值
    1.58
 
 
 
    1.00
 管道煤氣價(jià)格(元/m3)
    3.95
 
 
 
    2.50
 
表7我國(guó)近年來(lái)城市燃?xì)獍l(fā)展的歷史數(shù)據(jù)(MJ/Kg)m3
 
  2000年
2001年
  2002年
2003年
  2004年
2005年
人工
煤氣
用氣總量/億m3
    152
    137
    199
    202
    214
    226
用氣人口/萬(wàn)人
 3 944
 4 349
 4 541
  4 792
  4 654
 
天然
  氣
用氣總量/m3
    83
    99
    126
    142
    169
    202
用氣人口/萬(wàn)t
  2 581
  3 127
  3 686
  4 320
   5 628
 
液化石  油氣
  用氣總量/萬(wàn)t
  1 054
   982
  1 136
   1 126
   1 127
    1 222
用氣入稿,萬(wàn)人
  11 107
  13 875
  15 431
  16 834
  17 559
 
倍多:液化石油氣用氣總量增加不多,但用氣人口增加近60%,主要原因是天然氣在城市發(fā)展快,液化石油氣的市場(chǎng)轉(zhuǎn)向小城鎮(zhèn),耗氣指標(biāo)有所下降。
    據(jù)推測(cè),到“十一.五”末人工煤氣會(huì)略有減少,天然氣將達(dá)到600億m,(其中包括工業(yè)用氣),液化石油氣約1 200萬(wàn)t。
    根據(jù)目前發(fā)展趨勢(shì),“十一·五”期間二甲醚產(chǎn)量將快速增加,市場(chǎng)能消納多少二甲醚,這是要考慮的問(wèn)題。如果按2010年產(chǎn)1 000萬(wàn)t二甲醚計(jì)算,相當(dāng)于570萬(wàn)t液化石油氣,如果進(jìn)入城鎮(zhèn)燃?xì)忸I(lǐng)域,相當(dāng)于增加1億人的用氣量,這將是一個(gè)難題。為此,應(yīng)該從多方面開(kāi)拓市場(chǎng)。一是開(kāi)發(fā)其他市場(chǎng),如車(chē)用燃料市場(chǎng);二是發(fā)展城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌咽袌?chǎng),每年城市化的人口約1%,則每年增加1 300萬(wàn)城鎮(zhèn)人口,這些人口多住在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)達(dá)不到的地方,需
要以二甲醚為燃料;三是替代進(jìn)口液化石油氣的供應(yīng)市場(chǎng),只要二甲醚的價(jià)格有優(yōu)勢(shì),也是有可能的。
4.3  二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì)獾拇嬖趩?wèn)題
    二甲醚(目前主要是與液化石油氣摻混)用于城鎮(zhèn)燃?xì)膺存在一些問(wèn)題。主要表現(xiàn)為:二甲醚的燃燒特性如燃燒勢(shì)尚未能進(jìn)行準(zhǔn)確的確定,影響到與其他燃?xì)饣Q性的判斷;二甲醚與液化石油氣混合氣的比例尚未制訂,檢驗(yàn)方法與手段尚未研究出來(lái),缺乏監(jiān)督的標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)施;二甲醚及其與液化石油氣摻混應(yīng)用的工藝參數(shù)尚未規(guī)范;二甲醚應(yīng)用的專用設(shè)備多未開(kāi)發(fā)出來(lái),有的與二甲醚應(yīng)用相關(guān)的設(shè)備不能抗二甲醚腐蝕性,在著二甲醚泄漏的隱患。
5二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)獾难芯糠较?/B>
    二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì)膺剛剛開(kāi)始試用,還有許多工程技術(shù)問(wèn)題有待解決,還需要在標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、儲(chǔ)配設(shè)施及應(yīng)用技術(shù)等方面進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。如作為民用燃?xì)馓匦缘倪M(jìn)一步研究、適合其性能的儲(chǔ)存輸送參數(shù)的研究、儲(chǔ)存輸送設(shè)備及燃燒器具的研究、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)措施的編制等課題的研究亟待開(kāi)展。我國(guó)近年來(lái)天然氣發(fā)展速度很快,由于氣源分布不均,儲(chǔ)氣能力小,全國(guó)天然氣管網(wǎng)尚未成環(huán).天然氣的季節(jié)調(diào)峰能力很差,迫切需要尋找能代替天然氣的季節(jié)調(diào)峰氣源,也需要研究用二甲醚進(jìn)行調(diào)峰的可行性。二甲醚與液化石油氣性質(zhì)雖有相似之處,但是二甲醚有其特殊性,需要制訂二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)鈶?yīng)用的整體研究規(guī)劃。
    目前來(lái)講,需要研究的問(wèn)題還很多。二甲醚用作城市燃?xì),要積極研究與開(kāi)發(fā)二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì)獾膶S迷O(shè)備,開(kāi)辟二甲醚單獨(dú)供應(yīng)城鎮(zhèn)燃?xì)獾氖袌?chǎng)。目前.我國(guó)二甲醚主要是與液化石油氣}昆合供作城鎮(zhèn)燃?xì)猓b于二甲醚與液化石油氣混合供應(yīng)城鎮(zhèn)燃?xì)庖呀?jīng)形成相當(dāng)?shù)囊?guī)模,涉及的面相當(dāng)廣,為促進(jìn)我國(guó)二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)馐聵I(yè)健戚、穩(wěn)定地發(fā)展,急需研究的方向?yàn)椋?/DIV>
   (1)科學(xué)確定混合氣中二甲醚的摻混比例。從氣質(zhì)上某講,二甲醚與液化石油氣已有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),二者混合用作城鎮(zhèn)燃?xì)獾臉?biāo)準(zhǔn)我國(guó)尚未制訂,二甲醚與液化石油氣混合氣的使用,根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究、理論計(jì)算和實(shí)際應(yīng)用表明,就燃燒性能而言,在現(xiàn)有燃?xì)馊紵到y(tǒng)使用,二甲醚的比例在20%以F是可行的。
    (2)加快研究抗二甲醚腐蝕性的對(duì)策。二甲醚對(duì)于現(xiàn)有燃?xì)庀到y(tǒng)(包括閥門(mén)、表具、調(diào)壓器、灶具、熱水器等)的普通橡膠和塑料有一定腐蝕作用。前期的研究表明。耐二甲醚溶解腐蝕性能的材料已有一定研究,如三元乙丙橡膠、聚四氟乙烯等均有較強(qiáng)抗二甲醚溶解腐蝕性能,但制造二甲醚專用設(shè)備的相關(guān)部件和組裝成燃?xì)饩弋a(chǎn)品還要研究與開(kāi)發(fā),將其實(shí)際應(yīng)用還需要進(jìn)行一系列試驗(yàn)研究,應(yīng)組織力量加快攻關(guān)。
   (2)盡快研究制訂二甲醚與液化石油氣混合燃?xì)獾臉?biāo)準(zhǔn)、二甲醚進(jìn)入城市燃?xì)獾姆诸?lèi)標(biāo)準(zhǔn)、二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)規(guī)范等。深入開(kāi)展二甲醚與其他燃?xì)饣Q性能的研究、二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì)饨?jīng)濟(jì)上的可行性研究和二甲醚作為城鎮(zhèn)燃?xì)鈶?yīng)用的系統(tǒng)技術(shù)研究。應(yīng)進(jìn)行二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)鈶?yīng)用的工程示范研究.以確定適合二甲醚性能的儲(chǔ)存輸送參數(shù),完成二甲醚儲(chǔ)存與輸配罐站標(biāo)準(zhǔn)圖的設(shè)計(jì),取得不同規(guī)模二甲醚儲(chǔ)罐站的建設(shè)與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
   (3)加強(qiáng)二甲醚使用的安全管理。二甲醚是一種易燃易爆的氣體,相關(guān)的燃?xì)庠O(shè)施應(yīng)該采用專用設(shè)備,在專用設(shè)備未研制出來(lái)以前,對(duì)在用的氣瓶及相關(guān)設(shè)備要定期進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)有漏氣的鋼瓶應(yīng)及時(shí)維修或更換,確保供氣安全。
   (4)規(guī)范二甲醚使用的市場(chǎng)行為。二甲醚的熱值與液化石油氣不一樣,二甲醚與液化石油氣混合氣的價(jià)格與純液化石油氣的價(jià)格有區(qū)別,對(duì)于二甲醚與液化石油氣的供應(yīng)比例要明示,其價(jià)格應(yīng)由燃?xì)庵鞴懿块T(mén)會(huì)同技術(shù)監(jiān)督、工商管理等部門(mén),根據(jù)二甲醚與液化石油氣的價(jià)格差別和燃料的稀缺程度確定。同時(shí)對(duì)進(jìn)入市場(chǎng)的二甲醚混合氣的質(zhì)量進(jìn)行抽查.確保二甲醚混合氣的質(zhì)量達(dá)標(biāo),保護(hù)廣大消費(fèi)者的合法權(quán)益。
   (5)加強(qiáng)二甲醚相關(guān)企業(yè)的管理。2007年山東省建設(shè)廳等單位已出臺(tái)二甲醚作為民用燃?xì)鈶?yīng)用的意見(jiàn),對(duì)于規(guī)范二甲醚在城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)的應(yīng)用有重要的作用。各地可以比照山東省的作法,制定二甲醚進(jìn)人城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)要求、條件和審批原則以及液化石油氣與二甲醚混合氣在城鎮(zhèn)燃?xì)忸I(lǐng)域推廣應(yīng)用的管理?xiàng)l例,制定現(xiàn)有液化石油氣設(shè)施用作二甲醚單獨(dú)供應(yīng)或其與液化石油氣混合供應(yīng)設(shè)施的改造技術(shù)和條件,規(guī)范二甲醚準(zhǔn)入城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)的門(mén)檻。
6結(jié)語(yǔ)
    (1)、從城鎮(zhèn)燃?xì)獾谋U瞎⿷?yīng)和價(jià)格遏制及環(huán)保的角度來(lái)講,需要用二甲醚作為補(bǔ)充或調(diào)峰氣源。
    (2)我國(guó)二甲醚用作城鎮(zhèn)燃?xì),已?jīng)進(jìn)行過(guò)許多研究與試用,已顯現(xiàn)出新能源的作用,為二甲醚的實(shí)際應(yīng)用打下一定基礎(chǔ)。
   (3)二甲醚在城鎮(zhèn)燃?xì)庠囉弥斜┞冻鲆恍﹩?wèn)題,主要為二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)獾募夹g(shù)體系尚未健全,抗二甲醚腐蝕的專用設(shè)備尚未開(kāi)發(fā)出。
   (4)要加速二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)與設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā),創(chuàng)建規(guī)范的二甲醚城鎮(zhèn)燃?xì)鈨?chǔ)配與應(yīng)用技術(shù)體系.進(jìn)行二甲醚應(yīng)用的工業(yè)示范,以科學(xué)地消納現(xiàn)有二甲醚上游產(chǎn)品。
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