二甲醚作為城市天然氣保障氣源的探討

曹輝娜 郭威

【摘 要】社會的發展與經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，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

天然氣是城市發展中的主要能源，不僅能夠用作城鎮燃料，而且還可以代替柴油，應用于汽車燃料，從而為城市的發展做出重要貢獻。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，尋找出相應的燃料對其進行代替，會為社會發展奠定良好基礎。

2 我國能源市場概述

改革開放政策的實施，推動了我國經濟的開展，使得我國能源消耗量不斷增加，據統計，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。我國天然氣產量有限，導致我國城市當中出現需求大于供應的現象，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展，應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用，會排出CO2、SO2等污染氣體，對環境造成嚴重破壞。所以，從保護環境的角度出發，也應增強城市天然氣的保障能力，通過對煤炭資源的轉化，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用，對環境造成破壞。

以煤炭資源為基礎，制備天然氣代替燃料，首先利用汽化的方式，將煤轉化成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。經過多年發展之后，我國二甲醚制備技術較為完善，年生產能力為1.523×104t，產量在810×104t以上，遠遠高于我國當前工業領域的需求，所以，可以將其用作天然氣保障氣源，以降低我國城市發展中天然氣供應緊張的局面。

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，其化學反應式分別為：

2CO+4H2=2CH3OH （1）

2CH3OH=CH3OCH3+H2O （2）

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

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

3CO+3H2=CH3OCH3+CO2 （3）

2CO+4H2=CH3OCH3+H2O （4）

反應式（3）內，從二甲醚的角度出發，反應焓為-247.1kJ/mol，反應式（4）內，從二甲醚的角度出發，反應焓為-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性質的調查，可以得到兩者之間的差異，具體表現在以下幾個方面：①二甲醚的沸點較高一些，在常溫壓力條件下，呈現出液態，而在常溫常壓下，則呈現出氣態。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，華白數基本相同。由我國城鎮燃氣分類參數可知，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，利用相應的比例，將二甲醚混入到天然氣內，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方法，具體如下所示：

4.1 二甲醚液化瓶裝供應

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。通過這一方式供應二甲醚時，能夠對城市內局部地區進行供應，從而減少城市總體的天然氣供應量，但無法調整城市天然氣供應量，所以，該供應方法條件下，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

即利用相應的輸送管道完成二甲醚的供應工作。通過這一方式供應二甲醚時，能夠將其應用于單位用燃氣，而獨自作為城市燃氣時，為了避免二甲醚對整個供應系統造成破壞，應使用二甲醚專用供應裝置。若供應系統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

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，通過儲存瓶的運輸，從而達到二甲醚供應的目的。采用這一方法來供應二甲醚時，應確保整個混合液體內，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

混合氣內，可以根據不同的要求，對二甲醚的含量進行調整，若天然氣供應量較為充分，需減少其中二甲醚的含量；若天然氣供應量較為缺乏，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上，減少資源的浪費。這樣對二甲醚含量進行調節，即可達到城市天然氣供應保障的目的。但需要注意的是，由于二甲醚具有一定的腐蝕性，所以，供應管道制備時，應采用不易被二甲醚腐蝕的材質。

對二甲醚進行供應時，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的穩定性，同時還能夠加強對二甲醚的應用效率，使得產能過剩的二甲醚不會出現浪費問題，有利于我國社會的和諧發展。

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，設備材質通常為有機材質，設備使用過程中，若出現泄漏問題，將會出現嚴重的安全事故，對經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，因而設計供應設備時，需要保證其同時滿足天然氣與二甲醚的傳輸、儲存相關標準。②今年來，已經尋找出能夠耐二甲醚腐蝕的有機材質，但是否能夠應用到二甲醚與天然氣的混合物中，還應進一步探索。③根據混合氣中各成分的不同，應采用不同的材質，并在正式應用之前，通過動力學模型的方式，對其進行實驗，以確定材質的使用年限。

6 總結

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供應方法，一種為二甲醚液化管道供應，另一種為二甲醚與天然氣混合管道供應，兩種方法各自具備各自的特點與優勢。因此，應根據實際應用的需求，采用最佳的供應方法，只有這樣，才會使二甲醚作為城市天然氣保障氣源發揮出最大的作用，為推動城市的發展奠定良好基礎。

【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.