新型抛射剂二甲醚之替代性及实用性.doc

抛射剂二甲醚的应用前景及其他一、 抛射剂种类及演进1. 压缩气体 Compressed Gases压缩气体用的比液态气体更早，远在1869年即已被采用，比较常用者有：CO2二氧化碳、N2O氧化氮、及N2氮气，然而因其压力太高，例如：在21.1时，其压力为：CO2-837 PSIG，N2O-720 PSIG，N2-477 PSIG，除此之外，这些气体时常会与罐内的组成份互溶，所有的抛射的动力便消失。后来有了氟氯碳化物CFCS的大量生产，此压缩气体日渐减少为业者所采用， 到了1950年以后就难得见到大量的压缩气体式产品了。2. 氟氯碳化合物 Chlorofluorocarbons-CFCS(氟里昂Freons)在二次世界大战前，氟氯碳化物只在冷冻及冷气空调方面使用，二次大战期间，因野战军人之需要，杜邦公司等以CFCS发展在杀虫剂之抛射剂上。使用氟里昂Freons 12，因为它具有不燃性等多项优点，得到快速发展，自此以后，因为压力的要求或配方的需要，及各类产品的增产，逐渐发展氟里昂Freons 11、12、21、31、32、113、114、115、123、124、125等，后因市场的大量需求，除了杜邦公司外，美国的Allied chemical Corp.、Kaiser Chemical，英国Imperial Chemical、ISC Co. ，日本的Mitsui、Daiker、Asahi、Showa等约50家厂商争先恐后设厂，其名称除杜邦的Freons，如有Genetron、 Kaiser、 Isotron、 Arcton，日本的Daiflon、 Asahiflon、 Flon-showa等不一，琳琅满目，而且产品项目除了各类杀虫剂外也扩展到了化妆品、家庭用品、食品、工业用品等，仅在美国，1974年就生产了430万罐到1973年达到30亿罐。世界总产量1982年为59万吨，1983年63万吨、1984年90万吨、1986年105万吨，因为大量的耗用CFCS，却造成了难以弥补的灾难。1974年美国加州大学F.S.Rowland教授及M.J.Molina 博士发表“环境中的氟氯甲烷”，指责CFCS是破坏地球外表平流层臭氧的元凶。美国气相卫星观测资料1978年到1984年大气层中臭氧减少3%，严重的是臭氧层每减少1%，地球紫外线就增强2%，人类皮肤病患率提高5%。美国EPA警告如不改善，到2075年前仅美国即有4000万人罹患皮肤癌。其中约80万人将因此而死亡。除了生命的威胁外，亦有温室效应，必将对地球气候产生大的变化，致使人类生存引发危机。乃有Freons之管制及全面禁用之议。联合国环境计划处于1977年召开臭氧问题调整委员会，讨论Freons问题。1979年该会警告应立即大量消减Freons之用量，1980年该会通过管制劝导，1985年3月签订维也纳臭氧层保护条约，1987年9月加拿大蒙特利尔Montreal签定管制条约管制项目CFCS 11、12、113、114、115，管制程序，要以1986年度之量为基准，1993年7月以后减量至1986年80%以下，1998年7月以后减量到1986年50%以下，多数国家提早年限，且有完全禁用之势。3. 碳氢化合物Hydrocarbons(丙烷、丁烷) 碳氢化合物Hydrocarbons，1947年美国MR.Goodhue 在Airoslo Inc. 首次使用碳氢化合物在喷雾剂上，到了1950年代，Colgate Palmolive Co. 将它用在刮胡水，展开了抛射剂的大量使用，致使美国用量在1971年为一亿磅，而当时CFCS为四亿二千磅，占有率达19%，到1974年，CFCS用量六亿一千万磅，丙、丁烷升高到一亿六千万磅，占22%，到1978年升高到比例为6070%。此丙、丁烷因其价廉易得，故使用广泛，但因其为油性，不易与他项物质混合，配方较困难，且强燃性、危险性高，对使用者存在不利的影响。二、 二甲醚DME的性质表1二甲醚成份表项目 数值 产品纯度99.95%饱各碳0.04%水500ppm硫1ppm甲醇 10ppm矿物油30ppm表2二甲醚的物理性质项目 数值 项目 数值 气体比重1.617折光率1.3411液体密度0.66g/ml燃烧热值347.6Kcal/mol凝固点-141.5蒸气压5.31105Pa沸点-24.9临界温度126.9着火点27临界压力5.44105Pa自燃点350 二甲醚，又称木醚、甲醚、氧二甲，简称DME (dimethyl ether)，分子量46.069，分子式CH3OCH3，在室温和常压下是一种无色、有轻微醚香味的气体，不刺激皮肤。室温下其蒸气压为0.5MPa，-4050的温度范围内，易冷凝，易气化。二甲醚成份如表1所示，其物理性质如表2所示。DME具有优良的混溶性（Sloubility），能同大多数极性和非极性有机溶剂混溶在100ml水中可溶解3700ml二甲醚气体，且二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂，加入少量助剂后就可与水以任意比互溶。其燃烧时火焰略带亮光。毒性试验表明， DME毒性很弱，无致癌性。a. 唯一与水有高互溶性的抛射剂。（可降低燃烧性）DME可溶于水达34%以下及94%以上，水可溶于DME6%以下及66%以上（上列比例为完全互溶且为单相One Phase）如加入6%的酒精则任何比例的水与DME均可互溶且为单相。DME + 水 其压力与比重如下：（21.1）DME %压力 PSIG比重 G/ML5100.97510190.95315290.92920380.90725480.88930570.87135630.85240630.83360630.76980630.764100630.668b. 不论极性(Polar)或非极性（Nonpolar）的溶剂均可互溶。极性为水性，非极性为油性。DME均可与之互溶，此种特性亦为DME独有之特性，为配方工程师创造了更大的领域，可适应于各种产品之需要。c. 与一般有机溶剂可互溶与一般有机溶剂几乎均可互溶。如碳氢化合物即丙烷、丁烷(Hyduocabons)、卤化碳氢化合物(Halogenated Hydrocabons)、醇类(Alcohols)、丙酮(Ketones)、醚类(Ethers)、胺类(amies)、脂类()、醛类()、铵类(ammonium)，另有些复合物如油漆、树脂类(Paint Resins)等非常广泛。d. DME可与丙烷、丁烷互溶混合使用。丙烷、丁烷最大的弱点有两个，一是燃烧性太强，另一个弱点是油性，溶解度很低。但是这两个弱点均可与DME混合而大为改善。其要点是：DME可与丙、丁烷完全混合，因此分享DME的优点。燃烧性因DME及水的混合，而大为降低为弱燃性。因DME之混合而增加溶解性，配方更为方便。因DME之混合，配方得以加水，乳化剂可免除，甚至若干其他溶剂可大幅减少，除了品质改善外，成本可降低。定时自动喷雾成为可能如放置于屋内的清香剂、除臭剂、杀虫剂，可定时自动喷出，因DME之适量混合，而使用前不必摇动，可达到预期的效果。否则用前要摇动，则自动喷射的作用无法达到。e. DME亦可怀CFC类抛射剂混合使用。DME可与CFC互溶且可互补优劣点，但CFC面临禁用，故此项发展性有限。f. 化学性、稳定性高 属于惰性气体（Inert）极为稳定虽然DME名称有醚的含意，一般的想法以为是稳定、易爆或过氧化物生成之气体，其实经长期试验及实用证明，并非如此。因此有些人比较喜欢称呼它为二甲基氧化物(Dimethyl Oxide)，DME经长期使用证明它是很稳定的化合物，只有在非常少的特殊条件下才会反应分解，基本上归入惰性气体。不生成过氧化物(Peroxide)亦不起氯化作用（Chlorinated）纯的DME或与其他物质混合在40试验六个月没有过氧化物形成。如当作纯的抛射剂，不论纯DME或与压缩气体混合加压到 75PSIG，也不会产生过氧化物。美国杜邦公司及日本三菱公司之报告均提到DME在制造、贮存运输过程中，几十年来尚无因形成过氧化物而引起爆炸的报告。与喷雾剂内其它组成成份不会产生反应，不会破坏效率。DME可以与各种喷雾剂的浓缩液组成体互溶外，它和氯碳化合物(Chlorocabon)及氟氯碳化合物(Chlorofluorocarbons-CFCS)一起混合使用，会得到更优良的品质及安全性，但DME不会起氯化作用，因此也可以和氯化深剂混合使用，如二氯甲烷(Methylene Chloride)、三氯甲烷(1，1，1Trichloroethane)，DME与此氯化物反应也不会形成氯二甲基乙醚(Bischlorodimethyther)及单氯二甲基乙醚(Monochlorodemethyther)这二种物质已证实系为致癌物质。因此DME不被氯化之稳定性，亦相当独特可取。对喷雾剂配方而言，DME可谓得天独厚。g. 燃烧性Flammability基本上属可燃性气体（中燃烧性）爆炸下限 3.4%火焰长度(Flame Extension)，100%DME30-35cm (每分钟射出45g)变成不燃性（可加入15%以上的水及6%以上的酒精即可达到不燃烧性效果。）燃烧热6900kcal/kg在欧洲国家的标准，每罐气雾产品含45%(重量)或250g 以上的可燃物质则谓之非不燃性。美国方面则以火焰长度（45g/min喷出）20cm（8英寸）以内为不燃性，h. asdfasdfi. asdfj.因其特有的分子结构和理化性质，用途十分广泛，目前主要用途是作气雾剂的抛射剂。另外DME80还可作为合成硫酸二甲酯等的化工原料。由于DME是无色、无毒、环境友好的化合物，且具有良好的燃料性能，可以替代柴油用作清洁的汽车燃料以及替代液化气作民用燃料，其重要性为人们所认识到。近年来能源短缺及环保问题已成为世界性话题，受到人们的日益对于关注，而随着合成气一步法制备DME技术的不断发展进步，使得以装置的大型化降低DME成本成为可能，其作为新型清洁燃料在替代柴油或液化气方面的发展前景更被普遍看好。随着我国经济的快速发展，能源需求迅猛增长，已经成为能源消耗的大国，然而能效低、污染严重的问题依然突出，因此，如何利用国内丰富的煤炭资源及分布在边远地区的天然气资源发展清洁能源的问题显得更为突出，越来越受到各方面的重视。三、 DME消费现状及市场前景3.1 国内外DME消费分析3.1.1 消费现状虽然DME应用领域很广泛，但是到目前为止，甲醇气相脱水法是仍是目前DME生产的主要方法，因其生产成本高而制约了其它应用领域的发展，气雾剂推进剂仍是DME当前的首要用途。60年代以后，气雾剂产品以其特有的包装特性，深受消费者的欢迎，国际上气溶胶工业得到迅速发展。以前气雾剂产品大量使用CFCs作抛射剂，由于使用时，CFCs全部释放到大气，对大气臭氧层造成严重破坏，从而影响人类健康、动植物生长和地球生态环境。因此，世界各国都在致力于寻找CFCs的替代品，我国已从1998年起禁止气雾剂中使用CFCs(医疗用品除外)作抛射剂。CFCs的替代品现有LPG、DME、压缩气(CO2、N2、N2O)、HCFC(氢氯氟碳)、HFC(氢氟碳)。二甲醚在气雾剂工业中的应用正以其良好的性能及相对较好的安全性能逐步替代压缩气体、氟里昂及丙丁烷气，而成为第四代抛射剂（推进剂）的主体，DME的使用量无论是在国外还是在中国都居LPG之后居第二位，在欧美国家气雾剂中DME的用量较大，约有25%的气雾剂以DME作抛射剂。因此，DME市场需求量日益增长。1989年全世界气雾剂产量为86亿瓶，1998年全世界产量已达105亿瓶，以年均2.24%的速度增长。据估计，2003年全世界DME的需求量为15万吨/年。3.1.2 发展趋势分析近年合成气一步法生产DME的技术进展很快，该工艺开发中有代表性的公司有：丹麦Topse、美国Air Products和日本NKK公司，目前已进入中试阶段，预期不久将可建设工业化装置。由于通过天然气或煤生产合成气的技术已相当成熟，而且装置规模达到5000吨/天以上，基于此，各专利公司普遍认为建设大型DME装置在技术上已经成熟。目前，国内的清华大学、浙江大学、山西煤化所、化工部西南化工研究院等单位也都致力于合成气一步法制DME的研究，而且都取得了较大进展，并且建成了千吨级以上生产装置。随着大型DME装置技术的开发成功，人们对DME的应用前景作出了更乐观的估计。3.1.2.1 柴油车代用燃料由于石油资源的不可再生性，世界范围内都在研究开发未来汽车代用燃料。相比而言，常规发动机代用燃料如液化石油气（LPG）、天然气（CNG、LNG）、甲醇等的16烷值都小于10，只适合于点燃式发动机；DME具有较高的十六烷值，具有优良的压缩性，非常适合压燃式发动机，是柴油发动机理想的替代燃料。使用DME燃料，尾气无需催化转化处理，氮氧化物及黑烟微粒排放就能满足美国加利福尼亚燃料汽车超低排放尾气的要求，并可降低发动机噪音。研究表明，现有的汽车发动机只需略加改造就能使用DME燃料。另外，阿莫科石油公司的经济研究表明，DME成本虽高于柴油，但成本和污染都低于液态丙烷等低污染替代燃料。国内西安交通大学能源与动力工程学院汽车工程系采用DME代替柴油，进行柴油发动机试验研究，并与一汽合作开发了我国第一辆改用二甲醚的柴油发动机汽车，实验表明使用DME后可使发动机功率提高10-15%，热效率提高2-3%，噪音降低10-15%。与柴油机相比，燃用DME后，发动机完全消除了碳烟排放，氮氧化物排放降低5070%，未燃碳氢排放降低30%，CO排放降低20%，排放指标不仅可达到欧洲标准，而且接近欧洲将于2005年实施排放标准和美国加州超低排放标准。近年国内柴油供需矛盾突出， DME具有良好的燃烧特性，是柴油良好的替代燃料，若按其取代率为5%计算，2005年约替代柴油约415万吨左右，2010年约替代505万吨左右，可见，DME作为车用燃料有利于缓解国内柴油供应的紧张局面，市场前景广阔。3.1.2.2 作为民用或商用燃料另外，DME具有易压缩、易贮存的特点，可替代煤气、LPG作民用燃料。若DME单独用作燃料，其压力等级符合液化气的要求，可用现有的液化气罐集中统一罐装，灶具也可与液化气灶具通用。DME本身含氧，燃烧充分，不析炭，无残液，燃烧尾气完全符合国家卫生标准，是一种理想的清洁燃料。DME还可以以一定比例掺入到城市煤气或天然气中作为调峰之用，并可改善煤气质量，提高热值。(1)同等温度下，DME饱和蒸气压低于LPG，因而其贮存、运输比LPG更安全；(2)DME在空气中爆炸下限比LPG高1倍，因此在使用过程中，DME也比LPG安全；(3)虽然DME的热值比液化气低，但由于DME自身含氧，在燃烧过程中所需空气量远低于液化气，因此，DME的预混气热值及理论燃烧温度均高于LPG。除单独使用外，将DME、甲醇、水(不外加，来自原料甲醇及甲醇制DME反应)及其他组分混合可配成稳定燃料醇醚燃料。 DME能溶于甲醇及水，同时还能在钢瓶中产生供料所需压力，因此醇醚燃料可以避免醇基燃料难以解决的空气充压(或自充压)及外预热的缺点，而且燃料热值可通过调整各组分比例加以调节。醇醚燃料热值比甲醇燃料高，且价格适中，易于推广，被列入国家“九五”科技成果重点推广项目，已建数套生产装置。但在使用安全、方便等方面逊于DME液化气。原化工部西南化工研究院与中科院山西煤化所还研究开发了醇醚燃料及其配套灶具。目前我国大中型城市民用燃料仍是以天然气、煤气、液化气等为主，DME性质与液化气相近，易贮存、易压缩，因而可替代天然气、煤气、LPG作民用燃料。中国自1990年开始大量进口LPG，伴随着南方沿海地区需求的迅速膨胀，年进口量从1990年的11.7万吨增加到2000年的482万吨，年均增长率高达45%。由于中国陆上大型LPG冷冻库陆续建成投产，预计未来一段时间内LPG的进口量将持续大幅增长，若今后十年LPG的年进口增长率按7%计算，到2005年，中国的LPG进口量将达670万吨，到2010年，中国的LPG进口量将达950万吨。如果DME的价格合适，仅取代进口LPG一项，2005年中国就需燃料级DME约680万吨，2010年需950万吨。如果DME只能取代其中一部分，其需求量也相当可观。3.1.2.3 用于燃气轮机发电及分布式电热联供DME也可以用于联合循环发电装置的燃料。联合发电系统一般采用合成气做燃料。在发电低负荷的时候，可以将合成气转化为DME产品，这样就可以方便地贮存以便高负荷时再用或外销出去。其效果类似于联合循环发电用甲醇做燃料。据资料报道，英国BP公司与印度石油公司、天然气局印度公司决定在中东地区合资建设世界第一套大型燃料型DME工厂，产品用做电厂燃料，规模为180万吨/年，总投资约5亿美元。经过BP和GE公司合作的严格测试，DME用于燃气轮机是一种极好的燃料，从燃烧性能和排放性能都没什么问题，甚至优于柴油，和天然气接近。在印度南方的四个洲（Andhra-Pradesh, Tamil Nadu,Kerala 和Karnataka）已和BP公司签订合同，建立7个电厂，总装机容量为248MW，准备用DME作为燃料发电。分布式电热联供是当前世界上迅速发展的领域，可以提高能源的利用效率和可靠性，这个技术是和迅速发展的Internet网络技术紧密相连的，反大量的分布式装置组成一个虚拟电厂。例如应用微型燃气轮机发电，排气通入余热锅炉供热和供冷。可见微型燃气轮机发电技术可以用于城镇社区热电供应，也是缓解城市高峰用电的方案之一。日本为了解决国内的能源需求，解决方案之一就是在天然气资源地生产二甲醚，利用LPG船运回日本。3.1.2.4 化工利用技术的发展为进一步发展DME下游应用领域提供了可能。DME作为一种重要的化工原料，可合成多种化学品及参与多种化学反应：与SO3反应可制得硫酸二甲酯；与HCl反应可合成烷基卤化物；与苯胺反应可合成N,N-二甲基苯胺；与CO反应可羰基合成乙酸甲酯、醋酐，水解后生成乙酸；与合成气在催化剂存在下反应生成乙酸乙烯；氧化羰化制碳酸二甲酯；与H2S反应制备二甲基硫醚。此外，利用DME还可以合成二甲基硫醚、低烯烃、甲醛和有机硅化合物。我国生产硫酸二甲酯采用的工艺方法是以甲醇和硫酸为原料，DME作为中间产物出现于生产过程中。该工艺过程是先将气化后的甲醇与硫酸反应生成硫酸氢甲酯，后者在一定温度下继续和甲醇作用，生成DME气体，DME再与SO3在溶媒中反应，最后经真空蒸馏得到成品硫酸二甲酯。该工艺不但流程长，而且存在设备腐蚀问题，尤其是中间产物硫酸氢甲酯的毒性比硫酸二甲酯更大，所以生产环境甚是恶劣，目前中国大多数厂家仍采用该工艺生产硫酸二甲酯。采用DME直接同三氧化硫反应的工艺，便可避免出现剧毒物质硫酸氢甲酯，是一条可取的工艺路线，国外早已工业化。随着大型DME装置的建设，DME成本下降，将促进下游产品发展。 3.1.2.5 其它方面利用DME的低污染、制冷效果好等特点，许多国家正在开发以DME代替氯氟烃作制冷剂或发泡剂。例如用DME与氟里昂制备特种制冷剂，随着DME含量增加，其制冷能力增加，能耗降低。国外已相继开发出利用DME作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯泡沫的发泡剂。DME作为发泡剂，能使泡沫塑料等产品孔洞大小均匀，柔韧性、耐压性增强。近年我国空调制冷、民用建材等领域发展很快，随着国内DME新装置的建设和产能的增加，国内生产和研发单位已合作进行这些方面的开发，以促进DME下游应用领域的发展。3.2 国外一步法技术进展3.2.1 Topse工艺Topse的合成气一步制二甲醚新工艺是专门针对天然气原料开发的一项新技术。该工艺的第一步是造气，选用的是自热式转化器(ATR)。但对于小型装置，传统的两步转化工艺在经济上可能更有利。脱硫天然气加入水蒸气混合后进入自热式转化器。自热式转化器由加有耐火衬里的高压反应器、燃烧室和催化剂床层三部分组成。来自ATR造气部分的合成气经冷却后进入二甲醚合成装置。合成部分用内置级间冷却的多级绝热反应器以获得高的CO和CO2转化率。催化剂用甲醇合成和脱水制二甲醚的催化剂混合的双功能催化剂。所用DME合成催化剂的稳定性高于一般的甲醇合成催化剂MK-101。催化剂配方为甲醇合成(如铜、锌和铬)、甲醇脱水(如氧化铝和硅酸铝)和水气变换催化剂混合构成。用球形反应器，单套产能可达到10000吨/天甲醇，约相当于7200吨/天DME。甲醇合成要在高压下完成(一般在7.9312.07MPa，典型压力为8.27MPa)，但DME生产则可在2.93MPa的低压下完成。Topse工艺选择的操作条件为4.2MPa和240290。目前，该工艺还未建商业装置。1995年，Topse在丹麦哥本哈根建了一套50kg/d的中试装置，对工艺性能进行了测试，并规划建设7000吨/天的商业化装置。 3.2.2 Air products的液相二甲醚(LPDMETM)新工艺在美国能源部的资助下，作为洁净煤和替代燃料技术开发计划的一部分，Air products公司开发成功了液相二甲醚新工艺，简记作LPDMETM。该工艺与同期开发的液相甲醇合成(LPMeOHTM)工艺是一对姊妹工艺。合成气与循环气混合后一起进入浆相反应器，同时加入少量水以利用水气变换反应调节反应平衡。合成气与循环气混合前用反应的产物预热。换热后的产物送入集油罐脱除所浃带的油和催化剂。然后将气流冷却并送入一分离器，在此被冷凝的甲醇/DME/水与未反应的合成气分离，但有一部分DME仍留在了气相中。分离器顶气主要用作循环，少量用作吹扫气。这股吹扫气用甲醇洗涤，脱除任何浃带的DME，这种DME/甲醇产品与DME终产品混合。出分离器的冷凝甲醇/DME/水混合物首先送入DME塔，塔顶馏出的即DME产品。它与来自吹扫洗涤塔DME/甲醇混合即得到燃料级DME。根据需要，粗DME产品也可进行进一步的加工。DME塔底馏出物送入甲醇塔，在此将甲醇从塔顶分出，塔底水则送往废水处理装置。出甲醇塔的甲醇产品可以用于洗涤吹扫气，也可循环到浆相反应器完全转化为DME。一些甲醇也可作为副产品分离出售。LPDMETM工艺的主要优势是放弃了传统的气相固定床反应器而使用了浆液鼓泡塔反应器。催化剂颗粒呈细粉状，用惰性矿物油与其形成浆液。高压合成气原料从塔底喷入、鼓泡，固体催化剂颗粒与气体进料达到充分混合。使用矿物油使混合更充分、等温操作、易于温度控制。用反应器内置式冷却管取热，同时生产蒸汽。浆相反应器催化剂装卸容易，无须停工进行。而且，由于是等温操作，反应器不存在热点问题，催化剂失活速率大大降低了。Air products公司已在一15吨/天的中试工厂对该工艺进行了测试，结果令人满意，但还没有建设商业化规模的大型装置。目前，与LPDMETM工艺类似的LPDMETM工艺已有一套260吨/天的半工业化装置在Eastman Chemicals公司建成，以煤造气生产甲醇。该工艺的主要目的是生产燃料级二甲醚，用作柴油替代燃料或添加剂。Amoco及其它一些公司已进行了多方面的性能测试，二甲醚用作柴油发动机燃料的性能已毋庸置疑。但二甲醚在一般条件下呈气态，需特殊的燃料加入系统和特定的加油基础设施。在欧洲，由于已有一些LPG汽车及加油系统，二甲醚的引入较容易。而在其它地区，如美国，就缺乏这种环境，接受较困难。为解决这个问题，Air products公司研究开发实验室又开发出一种新技术，将DME转化为高十六烷值的车用燃料，这种新型燃料在一般条件下仍为液态，英文名称为CETANERTM。据资料介绍，CETANERTM燃料与传统柴油燃料可以任意比例混合，都能显著提高柴油的十六烷值，单纯CETANERTM燃料是以DME为主的混合燃料，十六烷值高达100以上。3.2.3 日本NKK公司的液相一步法新工艺除Air products公司外，日本NKK公司也开发了用浆相反应器由合成气一步合成二甲醚的新工艺。NKK技术的开发起始于1989年日本东京工业大学工学部藤元薰教授的研究成果。1989年进行了1kg/d的实验室模试，1995年又进行了50kg/d的小试，在1997年又于日本钏路市建设一套5吨/天的中试装置。1999年10月，NKK、Taiheiyo煤矿和Sumitomo金属工业公司三家合作以煤层甲烷为原料，在该中试装置上进行了为期300 h的试运行。据称，装置在运行一周后就达到了设计产能的80%，DME纯度可达97%。在优化了蒸馏条件后三公司预测其纯度至少可达到99%。新工艺可将DME价格从目前的200日元/kg下降到40日元/kg左右。三家公司计划进一步试验后再建一套500吨/天的工业示范装置。四、 建设二甲醚项目的经济性分析及项目进展4.1 建设DME项目经济性分析国外相关资料分析了采用甲醇脱水技术和天然气一步法技术建设一套237万吨/年的大型DME装置的投资及收益情况，二步法DME装置包含相匹配的甲醇装置，甲醇装置采用鲁奇公司的低压合成技术。合成气一步法装置则以天然气为起始原料。对于甲醇脱水技术，如不考虑建设配套的甲醇装置而外购原料，则在美国海湾地区建设同样规模的装置需投资约7870万美元。以1998年美国海湾地区价格为基础，分别对建设于美国海湾和中东地区的DME装置进行了估算，如下表所示。美国及中东DME生产装置的投资估算比较表项目美国海湾中东地区 合成工艺甲醇气相脱水技术空气产品公司合成气一步法技术甲醇气相脱水技术空气产品公司合成气一步法技术总投资额/百万美元1131.3937.81224.51013.0总装置投资844.3698.1928.7767.9界区内投资645.1537.0709.7590.7氧气装置 225.0 247.5合成气造气装置 145.0 159.5甲醇合成与精馏584.5 643 DME合成及精馏60.6167.066.7183.7界区外投资199.1161.1219.0177.2其他工程投资211.1174.5232.2192.0流动资金75.965.263.753.1 产品成本/美元t-1217.7208.110895.6现金成本177.3174.763.658.8可变成本159.6156.845.440.5原材料成本130151.329.436.4公用工程29.65.5164.1固定成本17.717.918.218.3折旧40.433.444.436.8注：中东地区投资较美国海湾高约