有关DME作为LPG的替代能源的研究.doc

MarioMarchionna,RenataPatrini,DomenicoSanfilippo,a摘要:通过一系列的实验和模型研究,本论文主要评估了DME在民用方面作为LPG替代能源(通常为两者掺用)的潜在应用情况。通过对不同浓度下的DME纯烧及与丙烷、丁烷掺烧进行燃烧试验、持久性及稳定性试验,本研究评估了DME的安全性和兼容性。本文主要结论为:DME与LPG的掺烧(DME占15-20%)比DME纯烧更有利用空间。关键词:DME,丙烷,丁烷,燃料应用,,以替代偏远地区的天然气使用并将伴生气货币化。如果气体资源足够,并且目的地市场能供给必须的设施,远洋低温槽车(LNG)是目前将额外气体提供给能源消耗量大的市场最流行的选择。但是未来,这些条件并不一定会具备,至少在某些领域是这样。因此,找到一个可选择的解决方案已经刺激了所谓的“气转液”(GTL)技术发展。“气转液”技术可以实现天然气大规模的合成液态燃料。费托合成的衍生品(中间馏份)、甲醇、DME是上述产品的主要组成部分。Eni和Snamprogetti(意大利)在过去几十年一直致力于找到具有成本效益的能源以实现伴生气的货币化。他们在天然气加工、运输及转化成液态形式(碳氢化合物和氧化产品)方面积累了大量的专业知识和经验。另外,天然气不是DME的唯一来源。煤也非常适用于生产DME。生物能源也将会是一个极具吸引力的来源。独立于原料气之外,DME可以直接由合成气合成,或通过中间产品甲醇脱水制成。一步法能克服甲醇合成的平衡限制;二步法能更灵活的制成DME(一旦可供使用的甲醇成本很低)。最近几年,中国的DME生产取得了引人注目的发展。2007年,由煤或天然气制成的DME年产量已达到每年150万吨(预计2010年会达到1500万吨)。DME是一种清洁能源,物理特性和LPG(主要成分为丙烷和丁烷)相似。DME的应用范围有:⑴发电中,作为燃气涡轮的燃料;⑵LPG的替代能源(民用:烹调及供暖方面;工业用气);⑶柴油发动机压缩点火的燃料(汽车,卡车,出租车等等);⑷氢燃料电池的原料;⑸化学制品或其他衍生产品的原料。有关以上DME应用方面的情况可以查看国际二甲醚协会的网站。回到之前的话题,70年代新能源引起人们的注意,那时对***叔丁基醚(MTBE)的研究已有收获,Snamprogetti因此开始寻找发展氧化产品的可能性。他开始着手研究DME作为柴油发动机替代燃料的可行性。20世纪70年代,一种加工路线和相关的催化剂确定下来。20世纪80年代,国际石油与能源研究所(位于俄克拉荷马州的巴特尔斯维尔)进行了初步的引擎测试以找出DME作为柴油车燃料将会出现的机遇和挑战。20世纪90年代其他公司也进行了一系列测试,包括英国石油公司,以前的阿莫科公司,丹麦托普索公司等。21世纪初,人们重新开始以全新的眼光研究DME及其应用。研究对象主要为:在车用和民用方面LPG和DME的掺烧情况。有关柴油引擎方面的资料在其他地方有很多报道,本论文主要集中在民用方面。值得一提的是,DME与LPG成分既有相似又有不同的特性。尤其是,DME的热值很低(图1)。这就需要多消耗20-35%的储量或者是更频繁的运送钢瓶。此外,由于化学性质不同,密封材料,橡胶垫,调压器等材料与DME的兼容性也在此次实验范围之类。图1:竖线为低热值(缩写:LHV)(MJ/kg);横线为LPG在混合物中占的比例;红线为柴油低热值(表中LPG由50%丙烷和50%丁烷组成)事实上,DME在理论上能作为LPG的替代燃料(不管是民用还是工业用气)已在许多有关DME的先锋期刊上刊登过,但是直到21世纪初相关的实验证据才出现。来自日本的研究也表明,只要对风门进行调整,批量生产的灶具(主要燃料为沼气)也可以烧DME。另一方面,在使用LPG灶具时DME和LPG并不是完全能互相替换的。这是因为DME的华白指数更多的是与甲烷而不是丙烷和丁烷一致。基于此,我们决定进一步深入研究以更好的认识标准灶具下DME和LPG的互换情况,同时也希望测定何种比例下可以继续使用LPG灶具且不会影响LPG供给设施并给用户带来影响。我们简要介绍了过去的初步实验结果,并表明恰当的DME/LPG混合比例应当是能显示出吸引人的特点,有利于市场的接受力并能向市场渗透该产品。尽管本方法更多的是基于模型而不是对商用灶具进行试验,结果与其他研究数据是相似的。值得一提的是,虽然中国已经大量使用了本方法,在民用方面有关LPG/DME的混合情况,目前尚没有其他科学论文发表。,目标和任务都非常明确,终极问题是:标准灶具中,DME能否成为LPG的第三种成分?⑴DME纯烧和掺烧情况;⑵操作、存储、使用DME过程