二甲醚作為城市天然氣保障氣源的探討

曹輝娜 郭威

【摘 要】社會的發(fā)展與經(jīng)濟的增長加快了天然氣的使用，使得我國天然氣儲量逐漸降低，將會在一段時間后，導(dǎo)致天然氣無法滿足人們的日常需求，人們開始將二甲醚當作城市天然氣保障氣源，以減少天然氣的消耗。論文通過對我國能源市場的概述，進而分析了二甲醚的制備方法，及其與低碳烴的差異，之后以此為基礎(chǔ)，探討了二甲醚作為天然氣保障氣源的方式及注意事項。

【Abstract】The development of society and the growth of the economy have accelerated the use of natural gas， which has led to a gradual reduction of China's natural gas reserves. After a period of time， people's demand for natural gas will not be satisfied. People begin to take dimethyl ether as the safeguard gas source for urban natural gas， so as to reduce the consumption of the natural gas. Through outlining the energy market in China， the paper analyzes the preparation of dimethyl ether and the differences between it and low carbon hydrocarbon. An then based on this， the paper discusses the methods and matters need attention of taking dimethyl ether as the safeguard gas source of natural gas.

【關(guān)鍵詞】二甲醚；天然氣；保障氣源

【Keywords】 dimethyl ether； natural gas； safeguard gas source

【中圖分類號】TE99 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）09-0143-02

1 引言

天然氣是城市發(fā)展中的主要能源，不僅能夠用作城鎮(zhèn)燃料，而且還可以代替柴油，應(yīng)用于汽車燃料，從而為城市的發(fā)展做出重要貢獻。而天然氣作為一次性能源，且我國天然氣總儲量有限，隨著天然氣的使用，終有一天會消耗殆盡，所以，尋找出相應(yīng)的燃料對其進行代替，會為社會發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

2 我國能源市場概述

改革開放政策的實施，推動了我國經(jīng)濟的開展，使得我國能源消耗量不斷增加，據(jù)統(tǒng)計，我國能源消耗位于世界第二位，位于美國之后。在所消耗的能源當中，主要以天然氣、石油、煤炭為主，共占總消耗量的90%以上，其中，由于天然氣是清潔能源，使得城市對天然氣的需求逐漸提升。我國天然氣產(chǎn)量有限，導(dǎo)致我國城市當中出現(xiàn)需求大于供應(yīng)的現(xiàn)象，因而需要從國外采購大量天然氣。為了進一步推動我國城市發(fā)展，應(yīng)增強城市天然氣保障能力[1]。

煤炭作為我國儲量最多的石化能源，占自然資源的60%以上。而直接對煤炭資源進行應(yīng)用，會排出CO2、SO2等污染氣體，對環(huán)境造成嚴重破壞。所以，從保護環(huán)境的角度出發(fā)，也應(yīng)增強城市天然氣的保障能力，通過對煤炭資源的轉(zhuǎn)化，制備出清潔的二次能源，以代替煤炭與天然氣資源，避免煤炭資源的直接應(yīng)用，對環(huán)境造成破壞。

以煤炭資源為基礎(chǔ)，制備天然氣代替燃料，首先利用汽化的方式，將煤轉(zhuǎn)化成CO、H2等氣體混合物，之后對混合物進行深加工，從而制備出代用天然氣與二甲醚。經(jīng)過多年發(fā)展之后，我國二甲醚制備技術(shù)較為完善，年生產(chǎn)能力為1.523×104t，產(chǎn)量在810×104t以上，遠遠高于我國當前工業(yè)領(lǐng)域的需求，所以，可以將其用作天然氣保障氣源，以降低我國城市發(fā)展中天然氣供應(yīng)緊張的局面。

3 二甲醚制備方法與低碳烴的差異

3.1 二甲醚制備方法[2]

利用煤炭制備二甲醚時，通常采用間接制備法，即將煤汽化后，轉(zhuǎn)化成CO、H2等氣體混合物，之后通過該混合物的深加工生成甲醇，最后由甲醇制備二甲醚，其化學(xué)反應(yīng)式分別為：

2CO+4H2=2CH3OH （1）

2CH3OH=CH3OCH3+H2O （2）

反應(yīng)式（1）內(nèi)，從甲醇的角度出發(fā)，反應(yīng)焓為183.5kJ/mol，反應(yīng)式（2）內(nèi)，從二甲醚的角度出發(fā)，反應(yīng)焓為-24.2kJ/mol。

除間接制備法外，還可以直接利用煤炭制備二甲醚，即將煤轉(zhuǎn)化成CO、H2等氣體混合物后，直接利用其合成二甲醚，其化學(xué)反應(yīng)式為：

3CO+3H2=CH3OCH3+CO2 （3）

2CO+4H2=CH3OCH3+H2O （4）

反應(yīng)式（3）內(nèi)，從二甲醚的角度出發(fā)，反應(yīng)焓為-247.1kJ/mol，反應(yīng)式（4）內(nèi)，從二甲醚的角度出發(fā)，反應(yīng)焓為-206.2kJ/mol

3.2 二甲醚與低碳烴的差異

通過對二甲醚與低碳烴物理與化學(xué)性質(zhì)的調(diào)查，可以得到兩者之間的差異，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：①二甲醚的沸點較高一些，在常溫壓力條件下，呈現(xiàn)出液態(tài)，而在常溫常壓下，則呈現(xiàn)出氣態(tài)。同時二甲醚液化儲存時，耗能略低一些。所以說，在正常條件下，能夠利用液化的方式對二甲醚進行運輸。②對于二甲醚與甲烷來說，華白數(shù)基本相同。由我國城鎮(zhèn)燃氣分類參數(shù)可知，二甲醚的燃燒負荷與天然氣基本相同，所以說，能夠利用二甲醚代替天然氣，利用相應(yīng)的比例，將二甲醚混入到天然氣內(nèi)，共同作為城市燃料。③二甲醚對金屬不具備腐蝕性，而對有機材料具備腐蝕性，使其性能受到破壞。

4 二甲醚作為天然氣保障氣源的方法

通過上述分析，可以確定出4種二甲醚作為城市燃氣的供應(yīng)方法，具體如下所示：

4.1 二甲醚液化瓶裝供應(yīng)

利用特定的金屬材料，制成二甲醚儲存瓶，通過該裝置完成二甲醚的供應(yīng)。通過這一方式供應(yīng)二甲醚時，能夠?qū)Τ鞘袃?nèi)局部地區(qū)進行供應(yīng)，從而減少城市總體的天然氣供應(yīng)量，但無法調(diào)整城市天然氣供應(yīng)量，所以，該供應(yīng)方法條件下，二甲醚無法作為城市天然氣的保障氣源。

4.2 二甲醚液化管道供應(yīng)

即利用相應(yīng)的輸送管道完成二甲醚的供應(yīng)工作。通過這一方式供應(yīng)二甲醚時，能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于單位用燃氣，而獨自作為城市燃氣時，為了避免二甲醚對整個供應(yīng)系統(tǒng)造成破壞，應(yīng)使用二甲醚專用供應(yīng)裝置。若供應(yīng)系統(tǒng)可以避免二甲醚的腐蝕，且用戶處的燃氣灶不僅能夠使用天然氣，而且還可以使用天然氣與二甲醚的混合物，二甲醚就能夠作為城市天然氣保障氣源。

4.3 二甲醚、石油氣液化瓶裝供應(yīng)

即按照一定的比例，將二甲醚與液化石油氣混合到一起后，裝入特定的儲存瓶內(nèi)，通過儲存瓶的運輸，從而達到二甲醚供應(yīng)的目的。采用這一方法來供應(yīng)二甲醚時，應(yīng)確保整個混合液體內(nèi)，二甲醚的含量在標準值以下，且儲存瓶能夠防治二甲醚的腐蝕。

4.4 二甲醚汽化與天然氣管道供應(yīng)

混合氣內(nèi)，可以根據(jù)不同的要求，對二甲醚的含量進行調(diào)整，若天然氣供應(yīng)量較為充分，需減少其中二甲醚的含量；若天然氣供應(yīng)量較為缺乏，需適當增加其中二甲醚的含量，使得燃氣能夠正常燃燒的基礎(chǔ)上，減少資源的浪費。這樣對二甲醚含量進行調(diào)節(jié)，即可達到城市天然氣供應(yīng)保障的目的。但需要注意的是，由于二甲醚具有一定的腐蝕性，所以，供應(yīng)管道制備時，應(yīng)采用不易被二甲醚腐蝕的材質(zhì)。

對二甲醚進行供應(yīng)時，采用上述四種方式全部能夠減少城市天然氣的使用量，但對于天然氣保障氣源來說，只有第二種與第四種方法。

5 二甲醚作為天然氣保障氣源的注意事項

與天然氣相比來說，二甲醚更容易液化，且儲存于運輸成本較低，同時，兩者華白數(shù)基本相同。所以，對于一個城市而言，若通過天然氣與二甲醚混合的方式為用戶提供燃料，則可以在天然氣供應(yīng)量較低時，通過提升二甲醚含量的方式，保障燃料的充足。這樣，不僅增強了城市燃氣供應(yīng)的穩(wěn)定性，同時還能夠加強對二甲醚的應(yīng)用效率，使得產(chǎn)能過剩的二甲醚不會出現(xiàn)浪費問題，有利于我國社會的和諧發(fā)展。

利用二甲醚作為天然氣保障氣源時，雖然可以將二甲醚當作城市燃氣，且華白數(shù)與天然氣基本相同，但兩者依然存在一定差異，其中，天然氣傳輸或儲存時，設(shè)備材質(zhì)通常為有機材質(zhì)，設(shè)備使用過程中，若出現(xiàn)泄漏問題，將會出現(xiàn)嚴重的安全事故，對經(jīng)濟以及人身安全帶來威脅。所以，利用二甲醚作為城市天然氣保障氣源時，需要注意以下幾個方面事項：①由于同時對天然氣和二甲醚同時供應(yīng)，因而設(shè)計供應(yīng)設(shè)備時，需要保證其同時滿足天然氣與二甲醚的傳輸、儲存相關(guān)標準。②今年來，已經(jīng)尋找出能夠耐二甲醚腐蝕的有機材質(zhì)，但是否能夠應(yīng)用到二甲醚與天然氣的混合物中，還應(yīng)進一步探索。③根據(jù)混合氣中各成分的不同，應(yīng)采用不同的材質(zhì)，并在正式應(yīng)用之前，通過動力學(xué)模型的方式，對其進行實驗，以確定材質(zhì)的使用年限。

6 總結(jié)

綜上所述，若將二甲醚作為城市天然氣保障氣源，通?？刹捎脙煞N供應(yīng)方法，一種為二甲醚液化管道供應(yīng)，另一種為二甲醚與天然氣混合管道供應(yīng)，兩種方法各自具備各自的特點與優(yōu)勢。因此，應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用的需求，采用最佳的供應(yīng)方法，只有這樣，才會使二甲醚作為城市天然氣保障氣源發(fā)揮出最大的作用，為推動城市的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

【參考文獻】

【1】史宇倩.二甲醚作為城市天然氣保障氣源的探討[J].煤氣與熱力，2017，37（05）：28-30.

【2】李翔宇，陳樑，李志鋒，等.二甲醚制備方法的研究進展[J].化工時刊，2002（10）：11-15.