液化石油气二甲醚混合燃气

液化石油气二甲醚混合燃气地方标准编制说明（征求意见稿）2012年2月1日1、二甲醚产业发展现状：二甲醚广泛应用于制药、染料、农药等工业领域，也用作气雾推进剂和制冷剂。随着近年二甲醚生产技术的提高和应用的开发，使二甲醚生产成本降低实现大规模生产，二甲醚以其优越的燃烧和排放性能成为未来全球理想的新型替代清洁能源，在车用燃料和民用燃料领域有着极强的竞争实力。中国煤资源丰富，以煤炭为原料合成甲醇，进一步脱水生成二甲醚，是解决石油、天然气资源紧缺的良好途径之一。由于能源安全、环境保护是经济发展的重要环节，因此二甲醚的生产、应用日益受到关注，行业发展前景广阔。随着二甲醚生产的规模化的扩大、技术的发展、产品用途的拓展和质量要求的差异，制定二甲醚相关标准，适应市场和生产的需要，推动二甲醚产业的稳步健康发展，势在必行。二甲醚是无色易液化气体，沸点-24.9，熔点-141.5，闪点（开杯法）-41.4，液体密度0.661g/cm3，相对密度1.617，爆炸极限（空气中）3.45%26.7%。目前国内二甲醚的主要用途是替代LPG，用作民用燃气，其次是替代柴油用作汽车燃料。此外，二甲醚还可应用于气雾剂、制冷剂、发泡剂；或者用于化工原料，生产硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、烷基卤化物等。据统计，2008年我国新增二甲醚产能147.5万吨/年，总产能达到408.5万吨/年。20092010年，二甲醚项目共14个，产能合计395万吨/年。到2011 年二甲醚产能达到966万吨，生产企业达到90家，其中年产能20万吨及以上企业17家。2011年经济发展逐渐恢复，国内二甲醚行业整体开工率回升至38%左右，全年产量在344万吨左右，较去年增幅44%左右。二甲醚在中国民用燃气领域和替代燃料领域都潜在着巨大的市场需求。2007年，中国LPG消费量为2300万吨，柴油消费量为1.25亿吨，随着国民经济的持续发展，国内市场对于LPG和柴油的需求量都将保持稳定增长。预计到2012年，国内LPG和柴油的市场需求量将分别达到2600万吨和1.4亿吨。如果按照LPG替代10、柴油替代3计算，2012年二甲醚的市场需求量将达到680万吨。2、标准编制的目的和意义城镇燃气是一种洁净能源，其中包括天然气、液化石油气、人工煤气等。近年来，随着西气东输的实施，我国城市天然气有了快速的发展，由于天然气燃料的优越性所在，许多城市已经或正在由原有的人工煤气转换为天然气，天然气的比例逐年增加。我国天然气的储量并不太多，而且储存设施有限，天然气供应的可靠性还不太高。前几年冬季用气高峰时出现过“天然气荒”，由此应该得到警觉。从目前我国城镇燃气供应最广泛的液化石油气来讲，其液化储存方便，设施简单，既可瓶装供应，又可管道供应，受到各地的欢迎，因此许多中小城镇乃至农村都有广阔的市场。但随着国际上原油价格的上涨，液化石油气的价格也在不断上涨。许多村镇用户由于经济上承受不了，纷纷弃之不用，改烧薪木。开发城镇燃气的新气源已势在必行。我国是一个煤炭资源相对丰富的国家，煤炭的生产总量和消费总量均居世界第一位。因此，以煤为原料制取洁净的气体燃料和液体燃料，是提高能源品质、减少环境污染的主要技术路线，也是减少油气进口、增强能源安全的重要措施。以煤为原料制取洁净的气体和液体燃料，世界上已经研究了几十年，许多工艺已经工业化，我国在这方面也开展了许多基础研究与应用研究，积累了丰富的理论基础与实践经验。煤液化的工艺路线有多种，有直接液化和间接液化之分，选用何种工艺路线，主要取决于目标产品的需求和经济性。由煤生产二甲醚的选择性好，比直接液化或间接液化过程的产品分布简单，后加工比较方便，因此应该是煤制城镇燃气的首选产品之一。二甲醚进入城镇燃气领域主要有两条路线：一是使用二甲醚专用钢瓶、瓶阀，灶具等，实现二甲醚纯烧，二是将二甲醚掺混入液化石油气中，实现液化石油气与二甲醚的混烧。一直以来，我国的二甲醚主要以与液化石油气掺混销售为主。2010年9月2日国家发布了GB25035-2010城镇燃气用二甲醚，并于2011年7月1日起实施，这为二甲醚进入民用燃气行业打开另一扇大门二甲醚纯烧。液化二甲醚钢瓶、瓶阀，灶具、密封材料、调压器等相关行业也在积极制定与二甲醚应用于民用燃气相关标准，实现二甲醚纯烧，而且专瓶专用。而液化石油气二甲醚混合燃气拒腐蚀而耐用的密封件已经研发成功，能保证石油液化气二甲醚掺烧的安全应用。我国二甲醚的生产能力已经接近千万吨级规模，而开工率只有38%，二甲醚的销售市场竞争十分激烈，而二甲醚作为城镇燃气实现纯烧还需要一个推广的过程，需求量不会在短期内骤然放大。目前二甲醚销售还是主要进入液化石油气行业，按照一定比例与液化石油气掺混后进行市场销售，目前这方面的标准和管理措施欠缺，制定液化石油气二甲醚混合燃气标准就势在必行。在替代柴油用作汽车燃料方面，目前只报批了车用二甲醚燃料国家标准，二甲醚公交车在未来一段时间内也只能处于试运行阶段。二甲醚汽车从研发到试运行，再到大范围推广必然经过一个比较漫长而且曲折的过程。目前，国内二甲醚企业的扩能积极性很高，部分以煤炭为原料的甲醇企业则做好了进入该领域的准备。但是，在配套条件尚不完善，上、下游需求增长缓慢的情况下，急于上马二甲醚项目是不明智的。盲目的扩张不但会造成行业产能过剩，而且也会导致企业间的恶性竞争加剧，带来无法弥补的损失。液化石油气二甲醚混合燃气暂无国家标准和行业标准，目前只有重庆市出台了地方标准液化石油气二甲醚复合燃料标准号：DB50/338-2009，山东省出台了地方标准液化石油气二甲醚混合燃气标准号：DB37/T1697-2010，湖北省出台了地方标准液化石油气与二甲醚混合燃气标准号：DB42/T736-2011，广东省液化石油气二甲醚混合燃料地方标准已经通过审查即将发布实施，福建省出台了二甲醚液化石油气的测定气相色谱法地方标准。但是这些地方标准的出台远远不能满足安全应用和市场规范。近几年在国家替代能源产业政策的鼓励和推动下，二甲醚在国内的生产突飞猛进，二甲醚用于民用燃气，对减少液化石油气进口、平抑液化石油气价格都发挥了很好的作用，二甲醚燃料是国家实施能源多元化的重要组成部分，是国家鼓励的终端能源优质化的发展方向。由于二甲醚掺烧液化石油气标准的缺失，煤制二甲醚行业的发展受到了制约，同时由于液化石油气二甲醚混合燃气经营市场管理法规滞后，对违规行为查处不力，造成大多数液化石油气储配（充装）站将二甲醚掺混在液化石油气中，冒充纯液化石油气销售，除严重损害消费者利益外，还因在液化石油气中大量掺混二甲醚引起气瓶瓶阀密封件腐蚀造成安全隐患。目前，全国各地在液化石油气中掺混二甲醚作为民用燃料已经非常普遍，在没有国家标准的前提下，编制液化石油气二甲醚混合燃气的地方标准，规范液化石油气掺混二甲醚的生产销售行为的条件已经具备，且非常必要。因此有必要尽快制定液化石油气二甲醚混合燃气相关标准，促进二甲醚混和燃气市场秩序的形成。到目前为止，国内二甲醚作为燃气方面的技术研究工作（如液化石油气二甲醚混合燃气燃烧势、华白数测定，20%二甲醚混合燃气对灶具适用性试验等）所取得的研究成果表明，二甲醚作为补充气与液化石油气混烧技术已成熟。本次制定行业标准规范液化石油气二甲醚混合燃气产品性能，从原料开始控制，对液化石油气二甲醚混合燃气产品的品质是一个重要的保证，从而可以有效推进二甲醚在燃气领域的应用。因此本标准的制定，具有有积极重要的意义。内蒙古是以液化石油气为主，天然气为辅的燃气消费省份，液化石油气二甲醚混合燃气是液化石油气的补充，液化石油气掺混二甲醚后，不仅符合国家替代能源的产业政策，起到一定的节能作用，而且由于二甲醚对液化石油气重组分具有亲和作用，有利于液化石油气重组分的挥发，能将液化石油气普遍燃烧不完全的重组分带动烧尽，从根本上解决了液化石油气在使用后残留物（碳五）常被用户倾倒而经常引发事故的隐患。液化石油气掺混二甲醚燃烧后的空气质量，经检测各项有害气体指数均比纯液化石油气低，对加强城市环保，减少有害气体排放，为将来国内二甲醚产能过剩，开发应用下游产品具有重要的前瞻性。与此同时，可以从根本上改变现在液化石油气行业气瓶大流转、大循环，安全管理难的现状，对国家推行电子标签气瓶安全立体管理，把液化石油气二甲醚混合燃气气瓶充装、使用全过程置于气瓶产权单位的可控状态奠定基础，进而为国家增设液化石油气充装站的税控管理，防止国家税收流失做好前期工作。3、液化石油气二甲醚混合燃气地方标准的政策及技术支持一、国家产业政策支持二甲醚是理想的石油能源的替代和补充，2005年国家将醇醚燃料生产列入产业结构调整指导目录。2006年6月15日，为实施石油能源替代战略，国家发改委在京召开了二甲醚产业发展座谈会。会后印发的二甲醚产业发展座谈会会议纪要（发改办工业20061404号）中指出：“实施替代能源战略是抑制高油价挑战的重要措施”、 “发展二甲醚等煤基醇醚燃料有利于迅速缓解石油供应短缺矛盾，是近期替代工作的重点” “为了规范二甲醚生产与使用，应紧急制订相关标准” 。2007年4月，国家发改委发布二甲醚生产行业标准HG/T 3934-2007，而2007年8月国家建设部发布了城镇燃气用二甲醚城镇建设行业标准CJ/T 259-2007。行业标准为我们编制液化石油气二甲醚混合燃气地方标准提供了前提和基础。2009年国家又开始制定二甲醚钢瓶、角阀等国家标准，同时车用燃料用二甲醚国家标准也已经报批，2010年制定了二甲醚燃气灶具国家标准。在液化石油气二甲醚混合燃气国家标准或行业标准没有出台前，地方已经陆续出台和颁布了一些标准和地方法规，规范二甲醚民用燃料的推广应用。2008年7月25日重庆市第三届人民代表大会常务委员会修改并通过重庆市液化石油气经营管理条例，将“液化石油气与二甲醚混合形成的复合燃料”纳入液化石油气管理，重庆市质量技术监督局下达了2009年重庆市地方标准制修订计划项目（渝质监函20095号），由重庆市计量质量检测研究院和重庆市内引燃料有限责任公司组成起草小组，开展重庆市液化石油气二甲醚复合燃料地方标准的编写工作，该地方标准已于2009年10月1日发布，2009年12月1日开始实施。2009年7月27日贵州住房和城镇建设厅下发关于二甲醚作为城镇燃气推广使用的意见（黔建城发2009317）通知，可以在贵州全省推广二甲醚作为城镇燃气使用，并且要求专瓶专用。2007年，山东省建设厅、山东省质量技术监督局、山东省公安厅联合发文关于同意久泰能源二甲醚和亿德轻烃混空燃气作为民用燃气应用的意见（鲁建安监字200717号）同意山东久泰能源科技有限公司在以丙、丁烷为主的液化石油气中掺混20%以下的二甲醚作为城镇燃气在山东全省规定范围内推广应用，在试用完成并完善标准后正式推广应用。二、液化石油气二甲醚混合燃气的应用已有相应的理论基础和技术成果通过国内外科研人员对二甲醚基本性能的研究，已经掌握二甲醚作为燃料使用的基本特性。中国市政工程华北设计研究院、山东久泰化工科技有限责任公司、北京新奥集团股份有限公司等国内科研、生产单位对二甲醚的应用技术进行了多年研究。其中中国市政工程华北设计研究院已经完成住房与城乡建设部“二甲醚城市燃气储配技术与设施研究”的课题，并在国家科技支撑计划课题“城市燃气气源储配及应用技术”中列入了二甲醚研究课题，山东久泰化工科技有限责任公司也是此课题参与单位。目前国内研究已经取得的一系列成果如下：利用火焰高度法（本生火焰法）测定了二甲醚的火焰传播速度为0.5 m/s。在现有城市燃气热值测定标准的基础上修改为采用非湿式流量测定，建立了二甲醚热值测定方法，并实测得二甲醚的气态高热值为63.4 MJ/m3。根据实测的二甲醚火焰传播速度和热值，借鉴德尔布的燃烧势计算式，得出二甲醚的燃烧势为62。研究成功带可调喷嘴的二甲醚通用民用灶具。根据燃气互换性理论、试验研究和动态数值模拟研究得出在原老式液化石油气灶具上使用液化石油气与二甲醚的混合燃气。二甲醚的质量分数应小于20%。使用GB 16410-2007家用燃气灶具对液化石油气配制40%以下二甲醚具有适配性。根据现有资料和大量试验研究，初步确定三元乙丙橡胶可以耐二甲醚的溶解腐蚀，丁腈橡胶耐液化石油气的腐蚀，氟硅橡胶可以耐液化石油气与二甲醚混合介质的溶解腐蚀，另外还有一些如全氟醚、偏氟醚橡胶等也具有良好的效果，正在进行具体实验。总之，通过基础研究以及应用实践，对二甲醚的性能已经掌握。由表1可知，二甲醚的沸点、临界温度、气化潜热与液化石油气相近，而饱和蒸气压介于液化石油气之下。在常温加压下为液态，常温常压下为气态。我国液化石油气是丙、丁烷等的混合物，从物理性质上讲二甲醚与国内液化石油气基本接近。表1 二甲醚及相关燃气的物化性能与燃烧特性二甲醚液化石油气（丙、丁烷）天然气相对分子质量46.06951.11016.043沸点/-24.9-21.3-161.5凝固点/-141.40-163.05-182.50临界温度/126.8124.482.6临界压力/MPa5.374.024.6020 蒸气压/MPaO.530.52超临界状态沸点汽化潜热/(kJ/kg)466.9405.4509.9液态低热值/(MJ/kg)28.4447.26液态高热值/(MJ/kg)31.0951.28标况气态低热值/(MJ/m3)58.50107.8535.89标况气态高热值/(MJ/m3)63.16117.0239.8515气态低热值/(MJ/m3)55.46102.2434.0215气态高热值/(MJ/m3)59.87110.9337.78相对密度1.5921.8150.55415华白数/(MJ/m3)47.4582.1850.76火焰传播速度(m/s)0.500.400.38燃烧势62044.940.3爆炸下限(体积分数)/%3.41.85.0爆炸上限(体积分数)/%26.79.015.O理论空气量/(m3/m3)14.2827.379.52理论燃烧温度/225020552043理论烟气量/(m3/m3)16.2829.6210.52自燃温度/235.0412.5540.0动量扩散系数/(m2/s)11.003.1714.50热量扩散系数/(m2/s)6.014.3819.57空气中质量扩散系数/(m2/s)11.008.1519.604、检测项目和技术指标的确定（一）引用和参考的标准资料目前国内没有可以借鉴的液化石油气二甲醚混合燃气的国家标准或行业标准，标准起草单位深入学习了重庆市于2009年12月1日实施的液化石油气二甲醚复合燃料地方标准。二甲醚的性质和液化石油气十分接近，储存、运输又有相似之处。同时标准起草单位又组织研究了，二甲醚及液化石油气的相关标准，如GB 11174-1997液化石油气、HG/T 3934-2007 二甲醚、CJ/T 259-2007 城镇燃气用二甲醚等标准资料。（二）技术指标及检测方法的确定在标准编制过程中，根据标准征求意见汇总表，同时考虑到液化石油气二甲醚混合燃气的特殊性，对混合气的原料进行要求，用于混合燃气的二甲醚和液化石油气，要分别满足CJ/T 259-2007 城镇燃气用二甲醚和GB 11174-1997液化石油气标准的要求。起草单位参考了液化石油气及二甲醚等相关标准，拟定了检验项目、技术要求及试验方法，见表2。表2 液化石油气二甲醚混合燃气检验项目、技术要求及试验方法项目质量指标试验方法二甲醚的质量分数/% 20气相色谱法蒸汽压（37.8），kPa 1380GB/T 21616C5及C5以上组分质量分数/% 2.0SH/T 0230蒸发残留物质量分数/% 0.05GB/T 7373铜片腐蚀，级 1SH/T 0232水的质量分数/% 0.5GB 7376气味有特殊臭味感官、嗅觉几个关键指标的设置过程：二甲醚的含量：本标准确定的液化石油气二甲醚混合燃气中的二甲醚质量分数不大于20%，主要是依据GB/T 13611城镇燃气分类和基本特性中20Y关于液化石油气高华白数WS/（MJ/m3）应符合72.8687.53的范围，以及燃烧势CP应符合41.649.4范围的指标，考虑到产品质量对消费者燃烧热值使用与液化石油气差别不大，类别仍在城镇燃气液化石油气的指示范围内，保持燃器具的通用性，在液化石油气中掺混二甲醚最多不能超过20%。蒸汽压：本标准规定液化石油气二甲醚混合燃气中的蒸汽压为37.8时不大于1380 kPa，该项技术指标的确定主要依据GB/T 21616危险品 易燃液体蒸汽压力试验方法中对于蒸汽压的规定。C5及C5以上组分质量分数：本标准规定的C5及C5以上组分质量分数不大于2.0%，主要依据SH/T 0230液化石油工业气组成测定法的相关规定。残留物：用于生产液化石油气二甲醚混合燃气的液化石油气符合SY/T 7509中残留物的规定，但是由于按照SY/T 7509进行残留物检验时，用于生产液化石油气二甲醚混合燃气的二甲醚中所含的水分和甲醇无法挥发掉，拟选择按照GB/T 7373对液化石油气二甲醚混合燃气进行残留物测定。铜片腐蚀：本标准规定了硐气腐蚀不得大于1级，该项技术指标的确定是依据SH/T 0232液化石油气铜片腐蚀试验法。水分：由于对混合燃气的原料进行要求，用于液化石油气二甲醚混合燃气的原料应为液化石油气和城镇燃气用二甲醚，液化石油气的质量应符合GB 11174的规定，城镇燃气用二甲醚的质量应符合CJ/T 259的规定。由于现行的液化石油气国家标准GB 11174中没有对水分进行定量要求，并且标准正在修订过程中；而城镇燃气用二甲醚CJ/T 259中水分要求不大于0.5%，所以本次标准中水的质量分数暂定为0.5%。水的质量分数指标将根据标准的实际应用和修订完成后的液化石油气标准及时修订。气味：用于液化石油气二甲醚混合燃气的原料，二甲醚和液化石油气分别按照相应标准要求在出厂前进行了适量加臭，所以混合后的气体能够满足安全使用时有特殊臭味的要求，所以本标准对加臭不作具体要求，只要液化石油气和二甲醚混合燃气出厂时能满足嗅觉要求即可。5、标准编制中主要分岐及处理（一）关于液化石油气二甲醚混合燃气对常用橡胶的腐蚀性问题近几年来，我国在液化石油气掺混二甲醚瓶装供应市场的过程中，发生液化石油气二甲醚混合介质对现行钢瓶角阀胶垫