| 目前二甲醚（DME）的主要用途是用作拋射劑、制冷劑和發(fā)泡劑。其次是用作化工原料，生產(chǎn)多種有機(jī)化學(xué)品。如硫酸二甲酯、烷基鹵化物、N，N－二甲基苯胺、乙酸甲酯、醋酐、碳酸二甲酯、二甲基硫醚、乙二醇二甲醚系列醚化物等。
二甲醚易壓縮、易貯存、燃燒效率高、污染低，可替代煤氣、LPG作民用燃料。同時(shí)，二甲醚具有較高的十六烷值，可直接用作汽車燃料替代柴油。二甲醚作為清潔燃料方面的發(fā)展，前景潛力巨大。已經(jīng)得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
一.國內(nèi)外市場分析
◆國外市場分析
目前世界上二甲醚的生產(chǎn)主要集中在美、德、荷蘭和日本等國，2002年世界（不包括中國，下同）總生產(chǎn)能力為20.8萬噸/年，產(chǎn)量為15萬噸，開工率為72%。國外二甲醚的主要生產(chǎn)廠家有美國Dopnt公司、荷蘭AKZO公司、德國DEA公司和United Rhine Lignite Fuel公司等，其中德國DEA公司的生產(chǎn)能力最大，生產(chǎn)能力為6.5萬噸／年。
世界二甲醚的主要生產(chǎn)廠家
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序 號 |
廠家名稱 |
生產(chǎn)能力（萬噸／年） |
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1 |
Dopnt (美國) |
3.0 |
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2 |
DEA （德國） |
6.5 |
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3 |
UnitedRhineLigniteFuel(德國) |
3.0 |
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4 |
AKZO （荷蘭） |
3.0 |
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5 |
Sumitomo (日本) |
1.0 |
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6 |
DEA（澳大利亞） |
1.0 |
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7 |
Mitsui toatsu (日本) |
0.5 |
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8 |
Kang Sheng (日本) |
1.8 |
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9 |
NKK （日本） |
1.0 |
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合計(jì) |
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20.8 |
由于二甲醚的市場需求潛力十分巨大，在世界范圍內(nèi)，二甲醚的建設(shè)已經(jīng)成為熱點(diǎn)，一些大型二甲醚裝置已在籌建之中。
二甲醚開發(fā)公司（由道達(dá)爾菲納埃爾夫公司和日本8家公司組成的財(cái)團(tuán)）計(jì)劃建設(shè)能力為2500噸/天 的商業(yè)化二甲醚裝置。日本東洋工程公司完成了在中東建設(shè)單系列250萬噸/年二甲醚裝置的可行性驗(yàn)證，預(yù)計(jì)該裝置可望于2005-2006年建成。BP公司、印度天然氣管理局、印度石油公司將投資6億美元建設(shè)180萬噸/年商業(yè)化二甲醚生產(chǎn)廠，用以替代石腦油、柴油和LPG，建設(shè)工作已于2002年開始，定于2004年投產(chǎn)。日本財(cái)團(tuán)(三菱瓦斯化學(xué)公司、日揮公司、三菱重工公司和伊藤忠商事)組成的合資公司將在澳大利亞建設(shè)140-240萬噸/年的大規(guī)模二甲醚裝置，定于2006年投產(chǎn)。
目前二甲醚的主要消費(fèi)領(lǐng)域是作溶劑和氣霧劑的推動(dòng)劑，其它方面的消費(fèi)不多。2002年全世界二甲醚的消費(fèi)量為15萬噸/年，預(yù)計(jì)到2005年需求量在20萬噸/年左右。
二甲醚是一種性能優(yōu)良、安全清潔的化工產(chǎn)品，發(fā)展前景被普遍看好。更為重要的是，作為一種新型、清潔的民用和車用燃料，被看作是柴油或LPG／CNG的優(yōu)秀替代品，其作為燃料的市場需求增長將會(huì)是非常驚人的。
2000年全世界有400萬輛LPG汽車、400萬輛乙醇汽車、1百萬輛CNG汽車，還有部分甲醇汽車。以美國為例，2000年美國使用替代燃料的汽車為42萬輛，預(yù)計(jì)，到2005年美國使用代用燃料（LPG和CNG）的汽車將達(dá)到110萬輛，2010年為330萬輛，2015年達(dá)到550萬輛。
目前美國替代燃料的消費(fèi)量折合為當(dāng)量汽油的話大約為100萬噸（352×106加侖當(dāng)量汽油），約占當(dāng)年全部燃料消費(fèi)量的0.2%。如果美國代用燃料的比例提高到5%的話，其需求量將達(dá)到2500萬噸，可見代用燃料的市場前景是相當(dāng)可觀的。
亞洲地區(qū)是世界上柴油消費(fèi)增長最快的地區(qū)，據(jù)國外研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，二甲醚作為替代燃料，2005年亞洲地區(qū)的年需求量達(dá)3000萬噸�？梢�，由于二甲醚具有其它代用燃料不可比擬的優(yōu)勢，將會(huì)成為柴油的主要替代燃料，具有難以估量的市場前景。
◆國內(nèi)市場分析
近年來，我國二甲醚的生產(chǎn)發(fā)展迅速，目前共有十幾家生產(chǎn)企業(yè)，2002年總生產(chǎn)能力為3.18萬噸/年，產(chǎn)量約為2萬噸左右，開工率較低，約為63%。
我國二甲醚主要生產(chǎn)廠家及能力（單位：噸/年）
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序 號 |
廠家名稱 |
生產(chǎn)能力 |
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1 |
江蘇吳縣合成化工廠 |
2000 |
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2 |
廣東中山凱達(dá)精細(xì)化工有限公司 |
5000 |
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3 |
成都華陽威遠(yuǎn)天然氣化工廠 |
2000 |
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4 |
上海石油化工研究院 |
800 |
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5 |
江蘇昆山 |
1000 |
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6 |
陜西新型燃料燃具公司 |
5000 |
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7 |
安徽省蒙城縣化肥廠 |
2500 |
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8 |
浙江諸暨新亞化工公司 |
1000 |
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9 |
廣東江門氮肥廠 |
2500 |
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10 |
浙江義烏光陽化工實(shí)業(yè)有限公司 |
2500 |
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11 |
上海申威氣霧公司 |
1000 |
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12 |
山東久泰化工科技股份有限公司 |
5000 |
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13 |
湖北田力實(shí)業(yè)股份有限公司 |
1500 |
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合計(jì) |
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31800 |
近年來國內(nèi)二甲醚的建設(shè)已經(jīng)形成熱潮，有數(shù)家公司擬通過合資合作等方式引進(jìn)技術(shù)建設(shè)大型二甲醚生產(chǎn)裝置。
主要在建或擬建項(xiàng)目如下：
2001年4月份陜西新型燃料燃具有限公司與美國兆運(yùn)資源有限公司簽訂聯(lián)合開發(fā)“煤基一步法合成20萬噸/年二甲醚超潔凈燃料”工程協(xié)議書，工程總投資20.3億元，美方投資90%。
寧夏83萬噸/年煤基二甲醚項(xiàng)目，計(jì)劃投資47.8億元，計(jì)劃利用國外資金，已與加拿大麥耐特聯(lián)合公司簽訂了合作協(xié)議書，并依托美國空氣動(dòng)力公司的技術(shù)。
四川瀘州天然氣股份有限公司采用兩步法工藝已經(jīng)建成1萬噸/年二甲醚裝置，第二套10萬噸/年二甲醚裝置，也已經(jīng)開工建設(shè)。
山東臨沂魯明化工有限公司正在建設(shè)3萬噸/年二甲醚裝置，采用自主開發(fā)的液相兩步法工藝技術(shù)。
山東華星集團(tuán)年產(chǎn)3萬噸/年二甲醚項(xiàng)目于2004年8月開始動(dòng)工，該裝置采用兩步法工藝。
山東兗州礦業(yè)集團(tuán)公司計(jì)劃建設(shè)60萬噸二甲醚裝置，擬引進(jìn)國外一步法二甲醚工藝技術(shù)。
另外，國內(nèi)還有很多地方提出建設(shè)二甲醚裝置，如：西南石油天然氣管理局、新疆、黑龍江雙鴨山、大慶油田、陜西、蘭州、安徽等。
國內(nèi)二甲醚的主要用途是作為氣溶膠、氣霧劑和噴霧涂料的推動(dòng)劑，每年消耗二甲醚 1.8萬噸。由于我國氣霧劑行業(yè)的發(fā)展較快，預(yù)計(jì)到2005年需二甲醚約3萬噸，2010年為4萬噸左右。另外我國二甲醚用于合成硫酸二甲酯等多種化工產(chǎn)品的消費(fèi)量約為1.1萬噸。
由于二甲醚的性質(zhì)與液化氣相近，易貯存、易壓縮，因而可替代天然氣、煤氣、LPG作民用燃料。2002年我國LPG的表觀消費(fèi)量為1620萬噸，同時(shí)中國自1990年開始大量進(jìn)口LPG，2002年LPG進(jìn)口量為626萬噸。如果二甲醚的價(jià)格合適，假設(shè)二甲醚替代進(jìn)口的LPG，以目前的進(jìn)口量計(jì)算，需要燃料級二甲醚約1000萬噸。隨著人民生活水平的不斷提高，對民用燃料的需求量將會(huì)有較大的增長，特別是對天然氣、二甲醚、LPG等清潔能源的需求一定會(huì)有很大的增長，因此，二甲醚作為民用燃料的發(fā)展前景十分光明。
由于二甲醚具有優(yōu)良的燃料性能，方便、清潔、十六烷值高、動(dòng)力性能好、污染少、稍加壓即為液體易貯存，作為車用柴油的替代燃料，有液化汽、天然氣、甲醇、乙醇等不可比擬的綜合優(yōu)勢。
2002年我國柴油的消費(fèi)量為7662萬噸，柴油消費(fèi)的增長很快，預(yù)計(jì)2005年消費(fèi)量將達(dá)到8290萬噸左右，2010年將達(dá)約10100萬噸。二甲醚作為良好的柴油替代燃料，按其對柴油的替代率為5%計(jì)算，2005年約需二甲醚約553萬噸左右，2010年需674萬噸左右。
綜上所述，預(yù)計(jì)2005年我國二甲醚作為氣霧劑和化工等方面的需求量將達(dá)到的需求量約為5-6萬噸。二甲醚作為代用燃料方面的消費(fèi)主要取決于二甲醚的供應(yīng)，如果二甲醚的價(jià)格降到能與柴油或LPG相競爭的水平，相信二甲醚作為燃料的消費(fèi)增長速度會(huì)很快，市場規(guī)模也是相當(dāng)驚人的。
二.工藝技術(shù)分析
二甲醚的生產(chǎn)方法有一步法和二步法。一步法是指由原料氣一次合成二甲醚，二步法是由合成氣合成甲醇，然后再脫水制取二甲醚。
◆一步法
該法是由天然氣轉(zhuǎn)化或煤氣化生成合成氣后，合成氣進(jìn)入合成反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成甲醇合成與甲醇脫水兩個(gè)反應(yīng)過程和變換反應(yīng)，產(chǎn)物為甲醇與二甲醚的混合物，混合物經(jīng)蒸餾裝置分離得二甲醚，未反應(yīng)的甲醇返回合成反應(yīng)器。
一步法多采用雙功能催化劑，該催化劑一般由2類催化劑物理混合而成，其中一類為合成甲醇催化劑，如Cu-Zn-Al(O)基催化劑，BASFS3-85和ICI-512等；另一類為甲醇脫水催化劑，如氧化鋁、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、絲光沸石等。
◆二步法
該法是分兩步進(jìn)行的，即先由合成氣合成甲醇，甲醇在固體催化劑下脫水制二甲醚。國內(nèi)外多采用含γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子篩作為脫水催化劑。反應(yīng)溫度控制在280~340℃，壓力為0.5-0.8MPa。甲醇的單程轉(zhuǎn)化率在70-85%之間，二甲醚的選擇性大于98%。
一步法合成二甲醚沒有甲醇合成的中間過程，與兩步法相比，其工藝流程簡單、設(shè)備少、投資小、操作費(fèi)用低，從而使二甲醚生產(chǎn)成本得到降低，經(jīng)濟(jì)效益得到提高。因此，一步法合成二甲醚是國內(nèi)外開發(fā)的熱點(diǎn)。國外開發(fā)的有代表性的一步法工藝有：丹麥Topsφe工藝、美國Air Products工藝和日本NKK工藝。
二步法合成二甲醚是目前國內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)的主要工藝，該法以精甲醇為原料，脫水反應(yīng)副產(chǎn)物少，二甲醚純度達(dá)99.9%，工藝成熟，裝置適應(yīng)性廣，后處理簡單，可直接建在甲醇生產(chǎn)廠，也可建在其它公用設(shè)施好的非甲醇生產(chǎn)廠。但該法要經(jīng)過甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝，流程較長，因而設(shè)備投資較大。但目前國外公布的大型二甲醚建設(shè)項(xiàng)目絕大多數(shù)采用兩步法工藝技術(shù)，說明兩步法有較強(qiáng)的綜合競爭力。
（一）國外主要工藝技術(shù)
◆Topsφe工藝
Topsφe的合成氣一步法工藝是專門針對天然氣原料開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)。該工藝造氣部分選用的是自熱式轉(zhuǎn)化器(ATR)。自熱式轉(zhuǎn)化器由加有耐火襯里的高壓反應(yīng)器、燃燒室和催化劑床層三部分組成。
二甲醚合成采用內(nèi)置級間冷卻的多級絕熱反應(yīng)器以獲得高的CO和CO2轉(zhuǎn)化率。催化劑用甲醇合成和脫水制二甲醚的混合雙功能催化劑。
二甲醚的合成采用球形反應(yīng)器，單套產(chǎn)能可達(dá)到7200噸/天二甲醚。Topsφe工藝選擇的操作條件為4.2MPa和240～290℃。
目前，該工藝還未建商業(yè)裝置。1995年，Topsφe在丹麥哥本哈根建了一套50kg/d的中試裝置，用于對工藝性能進(jìn)行測試。
◆Air products的液相二甲醚(LPDMETM)新工藝
在美國能源部的資助下，作為潔凈煤和替代燃料技術(shù)開發(fā)計(jì)劃的一部分，Air products公司開發(fā)成功了液相二甲醚新工藝，簡記作LPDMETM。
LPDMETM工藝的主要優(yōu)勢是放棄了傳統(tǒng)的氣相固定床反應(yīng)器而使用了漿液鼓泡塔反應(yīng)器。催化劑顆粒呈細(xì)粉狀，用惰性礦物油與其形成漿液。高壓合成氣原料從塔底噴入、鼓泡，固體催化劑顆粒與氣體進(jìn)料達(dá)到充分混合。使用礦物油使混合更充分、等溫操作、易于溫度控制。
二甲醚合成反應(yīng)器采用內(nèi)置式冷卻管取熱，同時(shí)生產(chǎn)蒸汽。漿相反應(yīng)器催化劑裝卸容易，無須停工進(jìn)行。而且，由于是等溫操作，反應(yīng)器不存在熱點(diǎn)問題，催化劑失活速率大大降低了。
典型的反應(yīng)器操作參數(shù)為：壓力2.76～10.34MPa，推薦5.17MPa；溫度200～350℃，推薦250℃。催化劑量為礦物油質(zhì)量的5%～60%，最好在5%～25%之間。該工藝用富CO的煤基合成氣比天然氣合成氣更具優(yōu)勢。但以天然氣為原料也可獲得較高收率。 Air products公司已在15噸/天的中試工廠對該工藝進(jìn)行了測試，結(jié)果令人滿意，但還沒有建設(shè)商業(yè)化規(guī)模的大型裝置。
◆日本NKK公司的液相一步法新工藝
除Air products公司外，日本NKK公司也開發(fā)了用漿相反應(yīng)器由合成氣一步合成二甲醚的新工藝。
原料可選用天然氣、煤、LPG等。工藝的第一步首先是造氣，合成氣經(jīng)冷卻、壓縮到5～7MPa，進(jìn)入CO2吸收塔脫除CO2。脫碳后的原料合成氣用活性炭吸附塔脫除硫化物后換熱至200℃進(jìn)入反應(yīng)器底部。合成氣在反應(yīng)器內(nèi)的催化劑與礦物油組成的淤漿中鼓泡，生成二甲醚、甲醇和CO2。出反應(yīng)器產(chǎn)物冷卻、分餾，將其分割為二甲醚、甲醇和水。未反應(yīng)的合成氣循環(huán)回反應(yīng)器。經(jīng)分餾，從塔頂可得到高度純凈的二甲醚產(chǎn)品(95%～99%)，從塔底則可得到甲醇、二甲醚和水組成的粗產(chǎn)品。采用NKK技術(shù)已在新瀉建成1萬噸/年合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚的半工業(yè)化裝置。
（二）國內(nèi)工藝技術(shù)及科研情況
我國90年代前后開始?xì)庀嗉状挤ǎ▋刹椒ǎ┥a(chǎn)二甲醚工藝技術(shù)及催化劑的開發(fā)，很快建立起了工業(yè)生產(chǎn)裝置。近年來，隨著二甲醚建設(shè)熱潮的興起，我國兩步法二甲醚工藝技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展，工藝技術(shù)已接近或達(dá)到國外先進(jìn)水平。
山東久泰化工科技股份有限公司（原臨沂魯明化工有限公司）開發(fā)成功了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的液相法復(fù)合酸脫水催化生產(chǎn)二甲醚工藝，已經(jīng)建成了5000噸/年生產(chǎn)裝置，經(jīng)一年多的生產(chǎn)實(shí)踐證明，該技術(shù)成熟可靠。該公司的第二套3萬噸/年裝置也將投產(chǎn)。
山東久泰二甲醚工藝技術(shù)已經(jīng)通過了山東省科技廳組織的鑒定，被認(rèn)定為已達(dá)國際水平。特別是液相法復(fù)合酸脫水催化劑的研制和冷凝分離技術(shù)，針對性地克服了一步法合成和氣相脫水中提純成本高、投資大的缺點(diǎn)，使反應(yīng)和脫水能夠連續(xù)進(jìn)行，減少了設(shè)備腐蝕和設(shè)備投資，總回收率達(dá)到99.5％以上，產(chǎn)品純度不小于99.9％，生產(chǎn)成本也較氣相法有較大的降低。
2003年8月由瀘天化與日本東洋工程公司合作開發(fā)的兩步法二甲醚萬噸級生產(chǎn)裝置試車成功。該裝置工藝流程合理，操作條件優(yōu)化，具有產(chǎn)品純度高、物耗低、能耗低的特點(diǎn)，在工藝水平、產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備硬件自動(dòng)化操作等方面均處于國內(nèi)先進(jìn)水平。
近年來，我國在合成氣一步法制二甲醚方面的技術(shù)開發(fā)也很積極，而且一些科研院所和大學(xué)都取得了較大進(jìn)展。
蘭化研究院、蘭化化肥廠與蘭州化物所共同開展了合成氣法制二甲醚的5mL小試研究，重點(diǎn)進(jìn)行工藝過程研究、催化劑制備及其活性、壽命的考察。試驗(yàn)取得良好結(jié)果：CO轉(zhuǎn)化率>85%；選擇性>99%。兩次長周期(500h、1000h)試驗(yàn)表明：研制的催化劑在工業(yè)原料合成氣中有良好的穩(wěn)定性；二甲醚對有機(jī)物的選擇性>97%；CO轉(zhuǎn)化率>75%；二甲醚產(chǎn)品純度>99.5%；二甲醚總收率為98.45%。
中科院大連化物所采用復(fù)合催化劑體系對合成氣直接制二甲醚進(jìn)行了系統(tǒng)研究，篩選出SD219-Ⅰ、SD219-Ⅱ及SD219-Ⅲ型催化劑，均表現(xiàn)出較佳的催化性能，CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，生成的二甲醚在含氧有機(jī)物中的選擇性接近100%。
清華大學(xué)也進(jìn)行了一步法二甲醚研究，在漿態(tài)床反應(yīng)器上，采用LP+Al2O3雙功能催化劑，在260-290℃，4-6MPa的條件下，CO單程轉(zhuǎn)化率達(dá)到55%～65%，二甲醚的選擇性為90-94%。
目前，國內(nèi)的浙江大學(xué)、山西煤化所、西南化工研究院、華東理工大學(xué)等單位也都致力于合成氣一步法制二甲醚的研究工作。
杭州大學(xué)采用自制的二甲醚催化劑，利用合成氨廠現(xiàn)有的半水煤氣，在一定反應(yīng)溫度、壓力和空速下一步氣相合成二甲醚。CO單程轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%～83%，選擇性達(dá)95%。該技術(shù)現(xiàn)巳在湖北田力公司建成了年產(chǎn)1500噸二甲醚的工業(yè)化裝置。該裝置既可生產(chǎn)醇醚燃料，又可生產(chǎn)99.9%以上的高純二甲醚，CO轉(zhuǎn)化率70%-80%。這是國內(nèi)第一套直接由合成氣一步法生產(chǎn)高純二甲醚的工業(yè)化生產(chǎn)裝置。
對于兩步法二甲醚工藝技術(shù)，無論是氣相法還是液相法，國內(nèi)技術(shù)均已經(jīng)達(dá)到先進(jìn)、成熟可靠的水平，完全有條件建設(shè)大型生產(chǎn)裝置。
由國內(nèi)開發(fā)的合成氣一步氣相法制二甲醚技術(shù)基本成熟，并已建成千噸級裝置。但對于建設(shè)大型二甲醚裝置，國內(nèi)技術(shù)尚需實(shí)踐驗(yàn)證。
三.結(jié)論及建議
二甲醚作為清潔的替代燃料已經(jīng)得到國內(nèi)外廣泛的關(guān)注，特別是其替代煤氣、LPG和柴油方面所具有的巨大的市場潛力，對我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、環(huán)境保護(hù)等方面有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二甲醚工藝技術(shù)是國內(nèi)外工藝技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn)之一，一步法工藝流程簡單、設(shè)備少、投資小、操作費(fèi)用和生產(chǎn)成本較低，但由于合成反應(yīng)和分離過程復(fù)雜，目前尚未完全工業(yè)化。二步法工藝是目前國內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)的主要工藝，產(chǎn)品純度高，工藝成熟，裝置適應(yīng)性廣，綜合競爭力強(qiáng)，但也有流程較長，設(shè)備投資較大的弱點(diǎn)。
目前推廣和應(yīng)用是二甲醚發(fā)展的關(guān)鍵，二甲醚作為清潔替代能源需要政府的大力扶持和幫助。建議國家應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，在沒有油氣資源而煤炭資源豐富的地區(qū)，建設(shè)大型二甲醚生產(chǎn)基地。以二甲醚替代煤氣、LPG作為市場推廣的先導(dǎo)，同時(shí)大力加強(qiáng)二甲醚替代柴油方面的研究，全面促進(jìn)二甲醚的生產(chǎn)和使用，預(yù)計(jì)在不久的將來，二甲醚必將成為我國能源結(jié)構(gòu)中重要的組成部分。 |
