二甲醚燃烧效率分析
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二甲醚和液化气的区别
二甲醚和液化气的区别如下:
液化气全称是液化石油气,是炼油厂在进行原油催化裂解与热裂解时所得到的副产品。
催化裂解气的主要成份如下(%):氢气5-6、甲烷10、乙烷3-5、乙烯3、丙烷16-20、丙烯6-11、丁烷42-46、丁烯5-6,含5个碳原子以上的怪类5-12。
热裂解气的主要成份如下(%):氢气12、甲烷5-7、乙烷5-7、乙烯16-8、丙烷0.5、丙烯7-8、丁烷0.2、丁烯4-5,含5个碳原子以上的怪类2~3。
这些碳氢化合物都容易液化,将它们压缩到只占原体积的1/250-
I/33,贮存于耐高压的钢罐中,使用时拧开液化气罐的阀门,可燃性的碳氢化合物气体就会通过管道进入燃烧器。
点燃后形成淡蓝色火焰,燃烧过程中产生大量热(发热值约为92100kJ/m3-
121400kJ/m3)。
二甲醚液化气,是在液化气的基础上掺混一定量的二甲醚组成的混合燃气。
有很多的优点:1、二甲醚自身含氧,燃烧性能好,热效率高,燃烧充分,不析炭、无残液,无黑烟,可实现无烟燃烧,而且CO、NO排量低;2、石油液化气燃烧后的残余量一般为5%,若采用10%二甲醚和90%石油液化气掺烧,石油液化气中残液部分将被烧掉,使液化气燃烧得更安全;3、二甲醚具有惰性、无腐蚀性、无致癌性、由于二甲醚不含一氧化炭等有害物质,所以几乎无毒;4、二甲醚在空气中的爆炸下限比液化气高一倍,因此在使用过程中,二甲醚作为燃料比液化气安全;5、在同等温度条件下,二甲醚的饱
和蒸汽压低于液化石油气,其储存、运输等比液化气安全;6、点火容易,燃烧迅速,火焰稳定,燃烧时火焰略带光亮,易于调节和自动控制;7、二甲醚与石油液化气和柴油相比,具有一定的经济节约优势;8、一般情况下,混烧用户不用改动炉具。
二甲醍作为工业燃料的应用研究北京清华同仁科技有限责任公司2008年10月目录、二甲瞇简介、二甲醴主要用途------------------------------------------------------ 41、用途--------------------------------------------------------- 42、使用优势----------------------------------------------------- 4三、二甲瞇物理性质--------------------------------------------------------- 5四、二甲瞇的燃烧性质------------------------------------------------------- 61、燃烧性质------------------------------------------------------ 62、二甲瞇燃烧基理分析 ---------------------------------------------- 6五、二甲瞇化学性质--------------------------------------------------------- 8六、二甲瞇工业燃料的应用-------------------------------------------------- 91、用于工业炉窑--------------------------------------------------- 92、用于工业切割气------------------------------------------------- 93、多种工业原料经济指标比较--------------------------------------- 10七、二甲瞇作为工业原料所需的设备------------------------------------------12八、结论-----------------------------------------------------------------12九、附录:二甲瞇标准------------------------------------------------------- 13一、二甲醸简介二甲醛又称甲醴,简称DME,分子式CH30CH3,在常压下是一种无色气体或压缩液体,具有轻微瞇香味。
二甲醚生产技术及应用4、二甲醚的用途及需求二甲醚简称DME,是一种无毒醚类化合物,它从煤、天然气等多种资源中制取。
二甲醚是重要的化工原料,可用于许多精细化学品的合成,如制备低碳稀烃、二甲醚还可羰基化、烃基化、氧化生成一系列有机化工产品;同时在制药、燃料、农药等工业中有许多独特的用途,可以用作气雾剂的抛射剂、发泡剂等,代替氟利昂作为致冷剂。
由于二甲醚有优良的燃烧性能,能实现高效清洁燃烧,在交通运输、发电、民用、燃气等领域有着十分美好的应用前景。
二甲醚含氧量为34.8%,组分单一,碳链短,燃烧性能良好,热效率高,燃烧过程中无残液,无黑烟,是一种优质、清洁的燃料。
二甲醚可用作汽车燃料、民用燃气。
二甲醚有很高的十六烷值可作为汽车燃料使用,尾气排放能够达到欧Ш排放标准,替代柴油时十六烷值比柴油高10%,发动机爆发力大,性能好。
二甲醚作为民用燃料可具备燃烧充分、无残液、不析碳的优点。
DME目前主要应用于气雾剂、发泡剂、化学中间体和燃料,其中目前民用燃料的用量最大,我国用于民用燃气的DME约占总产量的80%以上。
表4.1 二甲醚物性参数中国的资源概况是缺油少气,煤炭丰富。
按公布的数据证实,中国煤炭储量为1145亿吨,占全球的11.6%,至少可开采116年。
而中国石油储量为33亿吨,占全球的2.2%,可开采年仅为20.2年。
目前在中国已探明的一次能源总量中煤炭占了96%。
2005年中国能源生产总量为222,468万吨标准煤,一次能源生产总量206,324万吨标准煤,发电量24,146亿千瓦小时,均居世界第二位。
当年新增发电装机容量达7000万千瓦。
在能源消费结构中,煤品燃料占68.7%,油品燃料占21.2%,天然气占2.8%,水电、核电和风电占7.3%。
以煤为主的能源结构是支撑中国发展的主要条件。
世界及中国主要一次能源概况见表:表4.2 世界及中国主要一次能源概况4.1、二甲醚替代柴油国内外研究表明,目前二甲醚是仅此于氢燃料的清洁燃料,有望成为主要石油代替产品。
车用醚基燃料全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:我们来看一下车用醚基燃料的主要特点。
醚基燃料主要包括二甲醚(DME)、甲基叔丁基醚(MTBE)和乙基叔丁基醚(ETBE)等多种类型。
二甲醚是一种无色、无味的气态液体,它燃烧时产生较少的尾气,对环境污染较小;甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚的燃烧特性也较好,是传统汽油的理想替代品。
醚基燃料的燃烧效率高,燃烧后不产生硫、铅等有害物质,对环境友好,是一种符合可持续发展理念的燃料。
车用醚基燃料的应用领域十分广泛。
醚基燃料不仅可以用于汽车的燃烧,还可以应用于柴油发动机、航空发动机等各种机动车辆中。
在欧洲和日本等国家,醚基燃料已经成为汽车行业的主流燃料之一,被广泛用于公共交通工具和货运车辆中。
随着我国节能减排政策的不断推进,车用醚基燃料有望在我国市场上获得更广泛的应用,为我国的交通运输行业注入新的动力。
车用醚基燃料的生产技术逐渐成熟。
醚基燃料可以通过煤炭、天然气、生物质等多种原料生产,生产成本低廉。
目前我国的醚基燃料生产技术已经取得了长足的进步,不断提高产能和质量,并且不断改进生产工艺,降低生产成本,使之更具竞争力。
未来,随着技术的不断升级,醚基燃料的生产将更加环保、高效,为我国能源结构的优化和升级做出更大的贡献。
第二篇示例:车用醚基燃料是一种新型的清洁能源汽车燃料,被认为是未来汽车燃料的发展方向之一。
它与传统的汽油、柴油相比,具有更高的燃烧效率、更低的排放污染和更绿色环保的特点。
醚基燃料是一种通过醚类化合物制造的燃料,其主要成分是环氧乙烷和其他醚类化合物。
它可以作为汽油、柴油的替代品,广泛应用于汽车、摩托车、船舶等交通工具的燃料中。
醚基燃料在燃烧过程中产生的污染物远远少于传统燃料,对环境的影响也更小,因此备受关注。
与传统燃料相比,车用醚基燃料有许多优势。
它的燃烧效率更高,能够更充分地释放能量,使汽车行驶更加顺畅。
车用醚基燃料的燃烧排放更为清洁,大大减少了有害气体的排放,有利于改善空气质量和减少环境污染。
二甲醚-生物柴油混合燃料喷射及发动机燃烧研究开
题报告
一、研究背景和意义
随着全球环境污染日益严重,传统石油能源的使用已经受到了广泛关注。
生物柴油由于来源广泛,可再生性高,污染物排放少等特点逐渐成为了车用燃料的研究热点。
但是生物柴油的燃烧过程仍然存在着一些问题,例如点火延迟、NOx排放等。
与此同时,二甲醚(DME)作为一种可再生、清洁的燃料,也引起了人们的广泛关注。
将二甲醚与生物柴油混合使用,可以一定程度上解决生物柴油燃烧中的问题,提高其燃烧效率和环保性能。
因此,研究二甲醚-生物柴油混合燃料喷射及发动机燃烧的机理和特性,具有非常重要的理论和实践意义。
二、研究内容和方法
本研究将从以下两个方面展开:
1. 二甲醚-生物柴油混合燃料喷射特性研究
采用实验室燃烧室设备(如喷雾室、高速摄像仪等)对二甲醚-生物柴油混合燃料的喷雾特性进行研究,包括喷雾粒径、喷雾角度、喷雾速度、时间等参数对混合燃料喷射特性的影响,并分析原因。
2. 发动机燃烧性能和排放特性研究
采用柴油机台架实验平台,对二甲醚-生物柴油混合燃料在柴油机内的燃烧性能和排放特性进行研究。
通过调整混合燃料的配比和喷射时间等参数,分析混合燃料燃烧过程中的点火延迟、燃烧效率、NOx、HC等排放物的变化规律,并探讨混合燃料的最佳配比和最优喷射参数。
三、预期目标和意义
通过本研究可以对二甲醚-生物柴油混合燃料喷射及发动机燃烧的机理和特性有更全面、深入的认识,为混合燃料的设计和应用提供更科学、可靠的理论依据。
并且可以为提高生物柴油的燃烧效率和环保性能做出
贡献,推动汽车能源的可持续发展。
新燃料――二甲醚(DME【摘要】短缺,再联系我们继续为您提供服务。
是一种环保的替代燃料,具有清洁高效的特点。
本文围绕二甲醚的定义、发展历程、特性与优势、生产技术、用途和市场前景、环保特点以及面临的挑战展开探讨。
未来,二甲醚有望成为可持续发展的重要组成部分,在能源领域发挥重要作用。
二甲醚的发展仍面临着一些挑战,需要持续创新和技术突破。
通过深入研究与推广应用,可以进一步促进二甲醚在能源领域的发展,为环保和可持续发展贡献力量。
【关键词】二甲醚(DME)、新燃料、发展历程、特性、优势、生产技术、用途、市场前景、环保特点、挑战、未来发展展望、可持续发展、能源领域、重要性。
1. 引言1.1 新燃料――二甲醚(DME)的定义二甲醚(DME)是一种无色透明液态气体,化学式为CH3OCH3,属于新型清洁燃料之一。
二甲醚在常温下为无色透明液体,在高温下则会变为气态。
它的燃烧产生的废气中不含硫,烟尘少,对环境的影响很小,是一种环保型燃料。
二甲醚具有较高的燃烧效率和出色的点火性能,是一种性能优良的燃料。
二甲醚(DME)在一定程度上可以替代传统燃料如柴油和汽油,被广泛应用于交通运输、能源生产和工业生产等领域。
由于其清洁环保、性能优越等特点,二甲醚在能源领域备受关注,被认为是未来替代传统燃料的一种候选品种。
二甲醚的燃烧产生的CO2排放量比传统燃料低,有助于减少温室气体的排放,对于缓解能源危机和改善环境质量具有积极的作用。
1.2 二甲醚(DME)的发展历程二甲醚(DME)的发展历程经历了不断的技术提升和市场拓展。
随着科技的发展,二甲醚(DME)的生产技术不断改进,生产成本逐渐降低,使得其在替代传统石油燃料方面更具竞争力。
在全球范围内,二甲醚(DME)的应用领域也在不断扩大,包括用作燃料、替代气体、清洁能源等方面,为可持续发展注入了新的活力。
2. 正文2.1 二甲醚(DME)的特性与优势二甲醚(DME)是一种无色透明、无毒、无臭的液体,具有以下特性与优势:DME的燃烧产物中没有硫氧化物和硫氧化合物,排放的主要成分是二氧化碳和水蒸气,相比传统燃料更环保。
某艇用柴油机改二甲醚发动机性能与排放特性分析随着环保意识的逐渐加强,传统的柴油机在不断被淘汰的同时,新型的二甲醚发动机逐渐进入人们的视线。
相对于传统柴油机,二甲醚发动机具有更高的燃烧效率、更低的排放、更多的资源可持续利用等优势。
而某艇通过将原先的柴油机改为二甲醚发动机不仅符合国家的环保要求,也能提高艇的性能,本文将对某艇的这一改良进行性能与排放特性分析。
一、改良的原因某艇原先的柴油机存在着燃油消耗大、排放严重等问题。
同时,国家环保法规日益严格,为了达到环保要求,某艇需要寻找一种更加环保、高效的发动机。
二、二甲醚发动机的特点1、高燃烧效率二甲醚与蒸气混合后,可以在非常低的温度下就点燃并自燃,因此其燃烧效率比传统的柴油机更高,能够提供更大的动力输出。
2、更加环保相比传统的柴油机,二甲醚发动机的排放极低,能够大大减少有害气体的产生,是环保发动机的代表。
3、资源可持续利用二甲醚是一种杂醚,其制备原料可以来自生物质、煤炭等天然资源,因此具有长期的可持续性,为环保提供了更加可持续的解决方案。
三、性能对比分析1、燃油消耗从长期来看,二甲醚发动机的燃油消耗要小于柴油机。
在同等工况下,二甲醚发动机的燃料消耗率大幅降低,从而节约更多的燃油。
2、动力输出总的来看,二甲醚发动机具有更高的动力输出,能够提升某艇的行驶速度和载重能力。
3、排放特性二甲醚发动机的排放要远远小于柴油机,大大减少有害气体的产生,达到国家环保标准。
四、结论通过对某艇的柴油机进行二甲醚发动机的改良,不仅能够达到国家的环保标准,同时还能提高艇的性能。
二甲醚发动机具有更高的燃烧效率、更少的排放、更多的可持续性等优势,是一种更加环保、节能、高效的发动机。
随着环保意识的逐渐加强,二甲醚发动机将成为未来发展的主流趋势,将会在更多领域得到广泛的应用。
在进行柴油机改为二甲醚发动机后,对其相关性能数据的收集和分析将非常有帮助,本文将在数据收集的基础上,对某艇的二甲醚发动机性能数据进行具体分析。
二甲醚理化性质及用途二甲醚(CH3OCH3),是一种无色、易挥发的液体,具有甜味,是醚类化合物中最简单的一种。
下面将详细介绍二甲醚的理化性质及其常见的用途。
1.理化性质:1.1.外观:二甲醚是一种无色透明液体,具有特殊的气味,类似于乙醚。
1.2.熔点和沸点:二甲醚的熔点为-138.6°C,沸点为-23°C。
1.3. 密度:二甲醚的密度为0.79 g/cm³。
1.4.溶解性:二甲醚在水中的溶解度较低,可溶于乙醇、醚、苯等有机溶剂。
1.5.燃烧性:二甲醚是易燃液体,其燃烧产生的火焰呈蓝色,剧烈燃烧时容易爆炸。
1.6.化学性质:二甲醚的化学属性较为稳定,不与空气中的氧气发生反应,但可以被氧化剂如酸性高锰酸钾氧化。
2.用途:2.1.麻醉剂:二甲醚可以作为麻醉剂使用,其麻醉作用较强,使人体迅速陷入无痛无感的状态。
然而,由于其易燃性和低爆炸限制浓度,二甲醚已很少被用作麻醉剂,而被更安全的醚类和氟化碳类替代。
2.2.燃料组分:二甲醚是一种优良的燃料组分,可以与汽油混合使用,以提高汽油的辛烷值,增加燃烧效率。
目前,二甲醚作为清洁能源的替代品,被广泛应用于汽油和柴油发动机中,以减少有害废气的排放,并改善空气质量。
2.3.化工原料:二甲醚是许多化工合成的重要原料。
它可作为溶剂、反应介质以及一些有机合成的催化剂。
例如,二甲醚可用于制备酯类、醚类化合物、胺类化合物等,广泛应用于有机合成工业中。
2.4.医药领域:二甲醚也被用作一些药物的溶剂或质量控制试剂,同时也有一些药物是以二甲醚为主要成分制成的。
例如,一些药物的口服液、喷雾剂等制剂中含有二甲醚。
2.5.实验室用途:二甲醚是常见的实验室溶剂之一,可用于溶解或洗涤溶解性高分子化合物,在有机合成实验中常用作反应溶剂。
此外,二甲醚还可以用作提取剂、浸渍剂等。
总结:二甲醚具有许多重要的理化性质和广泛的应用领域。
它是一种无色、易挥发的液体,在麻醉剂、燃料组分、化工原料、医药领域和实验室等方面都有着重要的用途。
均质充量压缩着火(HCCI )燃烧,作为一种能有效实现高效低污染的燃烧方式,能够使发动机同时保持较高的燃油经济性和动力性能,而且能有效降低发动机的NO x 和碳烟排放。
此外HCCI 燃烧的一个显著特点是燃料的着火时刻和燃烧过程主要受化学动力学控制,基于这个特点,发动机结构参数和工况的改变将显著地影响着HCCI 发动机的着火和燃烧过程。
本文以新型发动机代用燃料二甲醚(DME )为例,对HCCI 发动机燃用DME 的着火和燃烧过程进行了研究。
研究采用由美国Lawrence Livermore 国家实验室提出的DME 详细化学动力学反应机理及其开发的HCT 化学动力学程序,且DME 的详细氧化机理包括399个基元反应,涉及79个组分。
为考虑壁面传热的影响,在HCT 程序中增加了壁面传热子模型。
采用该方法研究了压缩比、燃空当量比、进气充量加热、发动机转速、EGR 和燃料添加剂DME 的HCCI 燃烧过程有明显的低温反应H 2O 2、EGR 、添加CH 4、CH 3OH 使着火滞后。
EGR ,燃料添加剂NUMERICAL SIMULATION OF HOMOGENEOUS CHARGE COMPRESSION IGNITION COMBUSTIONHCCI (Homogenous Charge Compression Ignition) combustion has advantagesNO x and smoke emission. Moreover, oneof the remarkable characteristicsof for the ignition and combustionprocess of DME homogeneous charge compression ignition is studied. The detailed reaction mechanism of DME proposed by American Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) and the HCT chemical kinetics code developed by LLNL are used to investigate the ignition and combustion processes of an HCCI engine fueled with DME. The new kinetic mechanism for DME consists of 79 species and 399 reactions. To consider the effect of wall heat transfer, a wall heat transfer model is added into the HCT code. By this method, the effects of the compression ratio, the fuel-air equivalence ratio, the intake charge heating, the engine speed, EGR and fuel additive on the HCCI ignition and combustion are studied. The results show that the HCCI combustion fueled with DME consists of a low temperature reaction heat release period and a high temperature reaction heat release period. It is also founded that increasing the compression ration, the equivalence ratio, the intake charge temperature and the content of H 2O 2, H 2 or CO cause advanced ignition timing. Increasing the engine speed, adoption of cold EGR and the content of CH 4 or CH 3OH will delay the ignition timing.目 录第一章 绪论----------------------------------------------------------------------------------------------1 1.1 引言-----------------------------------------------------------------------------------------------1 1.2 HCCI 的数值模拟研究现状------------------------------------------------------------------11.2.1 HCCI 数值模拟模型---------------------------------------------------------------------1 -------------------------------------------------------------------第二章 DME 均质充量压燃着火的数值模拟方法------------------------------------------------2 2.1 二级标题-----------------------------------------------------------------------------------------22.1.1 三级标题----------------------------------------------------------------------------------2 ------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------第五章 结论----------------------------------------------------------------------------------------------4 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------------5 致谢---------------------------------------------------------------------------------------------------------6 译文及原文------------------------------------------------------------------------------------------------7第一章绪论引言随着汽车工业的发展和汽车保有量的增加,汽车在大量消耗石油燃料的同时,尾气排出,实现能源与环境长期可持续发展是摆NO x和PMNO x+HC排放[1]传统汽油机均质混合气,氧化碳(CO),可以通过三效催化后处理加以解决,但要达到欧IV及其以上标准仍存在较大困难,且汽油机的热效率低,在中低负荷工作时还有较大的泵气损失。
一、概况介绍(一)二甲醚又称甲醚,简称DME,在常压下是一种无色气体或压缩液体,具有轻微醚香味。
相对密度(20℃)0.666,熔点-141.5℃,沸点-24.9℃,室温下蒸气压约为0.5MPa,与石油液化气(LPG)相似。
溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。
易燃,在燃烧时火焰略带光亮,燃烧热(气态)为1455kJ/mol。
常温下DME具有惰性,不易自动氧化,无腐蚀、无致癌性,但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。
表1.2 不同温度下二甲醚蒸气压二甲醚是醚的同系物,但与用作麻醉剂的乙醚不一样,毒性极低;能溶解各种化学物质;由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性,广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等,另外也可用于化学品合成,用途比较广泛。
(二)二甲醚的毒性健康危害:对中枢神经系统有抑制作用,麻醉作用弱。
吸入后可引起麻醉、窒息感。
对皮肤有刺激性。
毒理学资料及环境行为毒性:二甲醚的毒性很低,气体有刺激及麻醉作用的特性,通过吸入或皮肤吸收过量的此物品,会引起麻醉,失去知觉和呼吸器官损伤。
表1.3 二甲醚的毒性吸入对象吸入量不良反应甲醚复合燃料小鼠吸入 225.72g/ m3 麻醉浓度猫吸入 1658.85g/ m3 深度麻醉人吸入 154.24g/ m3×30min 轻度麻醉人吸入 940.50g/ m3 有极不愉快的感觉、有窒息感急性毒性:LC50308000mg/m3(大鼠吸入);人吸入154.24g/m3×30分,轻度麻醉。
危险特性:易燃气体。
与空气混合能形成爆炸性混合物。
接触热、火星、火焰或氧化剂易燃烧爆炸。
接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险性的过氧化物。
气体比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
二甲醚的安全及处理措施(三)泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。
液化石油气、天然气、甲醇、乙醇、二甲醚五种车用燃料的对比分析前言我国是一个富煤、贫油、有气的国家,随着经济的飞速发展,国内石油供需矛盾日显突出,对进口的依存度逐年增加,2000年净进口7000万吨,2001年达到8000万吨,2003年净进口石油达到创记录的9779万吨,占我国能源需求总量的40%以上。
但是,我国天然气总储量为38万亿立方米、煤炭总储量为1145亿吨。
因此推广使用清洁替代燃料,作为石油资源的补充,对我国已具有非常重要的战略意义。
就针对车用燃料而言,目前国际国内车用清洁燃料主要有以下五种:液化石油气、天然气、甲醇汽油、乙醇汽油、二甲醚。
它们各有自己的特性和优劣式,但归根结底谁是现阶段发展的主题、谁是今后发展的趋势以及使用情况怎样、现有哪些企业在运作此类项目等等,这都是我们应该也是很有必要了解的。
下面就从燃料的基本介绍、优缺点、使用效果、发展情况、运作企业、经济分析六个方面加以阐述和分析:一、液化石油气液化石油气(Liquefied Petroleum Gas ,简称LPG)是以三个或四个碳原子的烃类(如丙烷、丙烯、丁烷、丁烯)为主的混合物,常温常压下是无毒、无色、无味的气体,具有辛烷值高、抗爆性能好、热值高、储运压力低等优点,是一种性能优良的汽车代用燃料。
1、基本介绍液化石油气是一种干净高效的汽车燃料,它具有如下优点:①比汽油便宜;②国际国内丰富的储量;③丁烷和丙烷混合可以形成一定量的辛烷,使液化气有较好的抗爆性。
液化气还有许多操作优点:①几乎可以完全充分地燃烧;②和汽油车的尾气排放量相比,对环境污染小;③可满足各国的排放标准;④引擎部件的碳沉淀极小,因此液化气引擎运转更自如、寿命更长,比汽油机和柴油机需要更少的日常维修保养;⑤由于燃料是气态,寒冷天气更易启动;⑥专用天然气引擎或两用燃料汽油机等各种火花塞引擎都能以液化气为燃料;⑦液化气在注入引擎气缸前是气态并和空气混合,所以寒冷天气启动时,气缸壁的润滑薄膜不会被洗掉,发动机油不会出现稀释现象;液化气的缺点:①相对较高的更换费用;②若用一些低质的液化气,系统需要定期调试以维持恰当的混合状态,并易发生气阻现象;③极度寒冷天气下启动受到液化气混合中所需丁烷含量的限制(因为燃料中丁烷含量增加,原有压力下降,在摄氏零度时,丁烷就不能转变成气态,而液化气在气态状态下才能燃烧);2、液化气汽车(LPGV)的优缺点液化气汽车的优点:①可以替代十分短缺的汽、柴油随着我国国民经济的飞速发展,汽车保有量急剧增长;同时,我国的石油产储量不足,因此大力发展液化石油气汽车是一条石油资源补充的可行之路。
车用石油燃料的替代品—二甲醚赵品 09化工二班***********摘要从二甲醚的特性以及对环境的贡献,并从可持续发展和经济技术的角度分析了二甲醚作为石油替代品的竞争力最后还介绍了二甲醚的应用现状和未来关键词:二甲醚,石油替代品,竞争力,未来前言二甲醚,又名甲醚。
二甲醚(简称DME)由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性,广泛用作气雾剂、致冷剂、民用燃料、汽车用燃料、发泡剂及化工原料。
二甲醚简称DME,是一种无毒含氧燃料,它从煤、天然气等多种资源中制取,能实现高效清洁燃烧,在交通运输、发电、民用等领域有着十分美好的应用前景。
近年来已引起欧美、日、韩及我国政府和专家的高度重视,加快了其应用技术的开发研究。
二甲醚含氧量为34.8%,可作为燃油的补充,用作汽车燃料、民用燃气。
作为汽车燃料时,尾气排放能够达到欧Ш排放标准,替代柴油时十六烷值比柴油高10%,发动机爆发力大,性能好。
二甲醚作为民用燃料可具备燃烧充分、无残液、不析碳的优点。
二甲醚作为车用代用燃料,有着液化气、天然气、甲醇、乙醇、氢气等不可比拟的综合优势。
基本介绍二甲醚是汽车发动机,特别是柴油发动机燃料的理想替代品。
无需任何废气循环和处理装置,碳烟排放为零,汽车尾气指标低于目前使用的替代燃料液化丙烷和压缩天然气等,在我国部分地区试用效果良好。
如果我国改用二甲醚作车用燃料,需求量将超过100万t/a。
作为优良的气雾剂,已广泛用于化妆品工业、日用化学品、喷塑、胶粘剂等的生产。
据有关部门统计,到2000年国内对二甲醚的需求仅气雾剂一项突破2万t/a。
作制冷剂方面,可能成为最理想的氟里昂替代产品之一。
我国已决定于2010年全部停止使用氟里昂。
据报导,国外公司已掌握了利用二甲醚及其衍生物的混合液生产制冷剂的技术。
因此,二甲醚有望成为现用制冷剂的替代品。
此外,发泡剂、有机合成也需要一定量的二甲醚。
DME及其它燃料的物理性质与特性(注1)十六烷值,表示柴油着火性的指数,该值高表示着火性好。
二甲醚(甲醚)甲醚为易燃气体。
与空气混合能形成爆炸性混合物。
接触热、火星、火焰或氧化剂易燃烧爆炸。
接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险性的过氧化物。
气体比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。
若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
1基本信息编辑二甲醚别名:甲醚三维结构英文名称:methyl ether;dimethyl ether;DMECAS编号:115-10-6EINECS号:204-065-8分子式:CH3OCH3结构式:CH3—O—CH3二甲醚又称甲醚,简称DME。
二甲醚在常温常压下是一种无色气体或压缩液体,具有轻微醚香味。
相对密度(20℃)0.666,熔点-141.5℃,沸点-24.9℃,室温下蒸气压约为0.5MPa,与石油液化气(LPG)相似。
溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。
易燃,在燃烧时火焰略带光亮,燃烧热(气态)为1455kJ/mol。
常温下DME具有惰性,不易自动氧化,无腐蚀、无致癌性,但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。
二甲醚是醚的同系物,但与用作麻醉剂的乙醚不一样,毒性极低;能溶解各种化学物质;由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性,广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等,另外也可用于化学品合成,用途比较广泛。
二甲醚作为一种基本化工原料,由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性,使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。
如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂,减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。
由于其良好的水溶性、油溶性,使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。
代替甲醇用作甲醛生产的新原料,可以明显降低甲醛生产成本,在大型甲醛装置中更显示出其优越性。
作为民用燃料气其储运、燃烧安全性,预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气,可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。
二甲醚汽车发展现状二甲醚可作为对石油资源的补充,可用作汽车燃料、民用燃气。
作为汽车燃料时,汽车尾气排放量低,可应用在城市公交车、出租车、家庭用车上,其动力性能与93#汽油相当,有优良的性价比,燃料成本可降低10%。
由于其十六烷值比柴油高,发动机爆发力大,机械性能好,还可替代柴油作为柴油汽车燃料,这是其他同类替代燃料不具备的优势。
研究表明,现有汽车发动机只需略加改造就能使用二甲醚燃料。
现二甲醚生产成本低于柴油,污染都也远低于液态丙烷等低污染替代燃料。
实验表明,使用二甲醚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50%~70%,未燃碳氢排放降低30%,CO排放降低20%,排放指标不仅满足欧洲Ⅱ和Ⅲ标准,而且接近欧洲于2005年实施排放标准和美国加州超低排放标准。
二甲醚可以用在中国能源中占绝对优势地位的煤炭来生产。
因此,发展二甲醚汽车,可彻底改变能源结构,对缓解我国石油资源相对贫乏、减轻环境污染。
二甲醚汽车作为一项新生事物,除了显著的社会效益和环境效益外,还具有明显的经济效益。
我国从上世纪末期开始进行二甲醚汽车的研究开发,尤其是借助最近4年二甲醚产业的快速发展和我国能源对新型能源的需求的契机,二甲醚汽车发展也十分迅速,形成了产学研一体的研究开发格局,著名高校包括上海交大、西安交大、吉林大学、山东大学等,依托各类汽车生产企业包括上汽、聊城中通等,二甲醚生产企业如久泰能源集团公司等积极产于应用的良性发展态势。
久泰能源集团公司于2005年承担了“十五”国家科技攻关计划“清洁汽车关键技术研究开发与示范应用”项目中的“二甲醚汽车的应用研究”(项目编号:2005BA413B14)课题。
自该课题实施以来,课题组得到了临沂市相关部门的鼎力支持,课题项目顺利完成。
我公司及相关参与研究单位包括西安交大、上海交大、吉林大学等经过2年半的共同努力,项目涉及的3种车型全部研究成功,经过较长时间的路试试验,各种车辆运行情况良好,尾气排放已达欧Ⅲ标准,并仍有较大的提高空间。
二甲醚燃烧效率分析
二甲醚用作燃料替代液化石油气被市场看好,被誉为“二十一世纪的新能源”。
究其主要原因,一方面在于能源价格飙升下二甲醚的价格优势,而另一方面则是其燃烧效率高和燃烧产物排放洁净的显著特点。
将清洁能源二甲醚用作替代能源,是我国抑制高油价影响的重要措施之一。
二甲醚的主要性质与液化石油气相类似,可以替代液化石油气用作城镇燃气。
二甲醚自身含氧,具有燃烧效率高的特点,从二甲醚的燃烧机理研究中发现,同等热量条件下,与天然气、液化石油气等相比,二甲醚燃烧效率提高5%左右,推广应用前景十分广阔。
1.二甲醚的特性
二甲醚(DME)分子式为C2H60,分子量46.07,二甲醚是一种比较惰性的非腐蚀性有机物,其主要的理化性质见表1。
在常温、常压下二甲醚是一种无色易燃有轻微醚香味的气体,在空气中的允许浓度为400×10-6。
它具有与液化石油气(LPG)相似的特性。
二甲醚具有一般醚类的性质,二甲醚对金属无腐蚀性,不刺激人体皮肤,不致癌,对大气臭氧层无破坏作用,在对流层中易于降解,长期暴露于空气中,不会形成过氧化物。
所以,二甲醚是一种优良的绿色化工产品。
在同等温度条件下,二甲醚的饱和蒸气压低于液化石油气,其存储、运输、使用等均比液化石油气安全。
二甲醚在空气中的爆炸下限比液化石油气高一倍,因此,在使用过程中,二甲醚作为燃料比液化石油气安全。
虽然二甲醚的热值比液化石油气低,但由于二甲醚自身含氧,在燃烧过程中所需空气量远低于液化石油气,从而使得二甲醚的预混气热值和理论燃烧温度都高于液化石油气。
二甲醚具有优良的混溶性,可以同大多数极性和非极性的有机溶剂混溶,例如汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸乙酯。
较易溶于丁
醇,对多醇类的溶解度不佳。
常压下在100mL水中可溶解3700mL二甲醚,但是加入少量的助剂后就可与水以任意比例互溶。
二甲醚燃烧时火焰略带亮光。
常温下二甲醚难于活化,但长期储存或受日光直接照射,可形成不稳定过氧化物,这种过氧化物能自燃或自发的爆炸或受热后爆炸。
二甲醚毒性很低,气体有刺激及麻醉作用的特性,通过吸入或皮肤吸收过量的二甲醚,会引起麻醉、失去知觉和呼吸器官损伤。
小鼠吸人225.72 g/m3有麻醉作用;猫吸入1658.85 g/m3会深度麻醉;人吸入154.24 g/m3有轻度麻醉,吸入940.50 g/m3有极不愉快的感觉,有窒息感。
2.二甲醚燃烧效率分析
二甲醚易燃,燃烧时火焰略带光亮,气态低位热值为58.50 MJ/m3,同等质量条件下,理论热值约为汽柴油的64%。
以质量计,二甲醚本身含氧量高达34.8%,理论燃烧温度可达2250℃(液化气理论燃烧温度可达2050℃),燃烧性能较好,热效率也较高。
2.1本身含氧,需要添加的理论空气量相应减少
A.燃烧过程
二甲醚燃烧过程:C2H6O十3O2 2CO2+3H2O
丙烷燃烧过程: C3H8十5O2 3CO2+4H2O
丁烷燃烧过程: C4H10十6.5O2 4CO2+5H2O 由上述反应方程式可知,以相同摩尔体积二甲醚与丙烷或丁烷的燃烧过程比较,丙烷或丁烷所需要的氧气量较二甲醚多 2.0mol或3.5mol。
液化气组分按C3H830%、C4H1070%计算。
二甲醚气态低位热值为58.50MJ/m3,液化气气态低位热值为92.83MJ/m3。
B.我们知道,空气中1.0mol O2附带3.76mol的N2和其它惰性气体,因此,上述二甲醚及丙烷或丁烷完整的燃烧反应方程式应为: C2H60+3(02+3.76N2) 2C02+3H20+3×3.76N2
C3H8+5(02+3.76N2) 3C02+3H20+5×3.76N2
C4H10+6.5(02+3.76N2) 4C02+3H20+6.5×3.76N2
上叁式表明,在燃烧温度不太高的情形下,反应前后N2的摩尔数不变。
N2虽然进入燃烧区,但并未参加氧化反应,相反,它带走二甲醚或丙烷或丁烷部分燃烧热,进而影响热效率。
因此,降低不参与反应的N2量(空气量),则减少了热损失,相当与提高了二甲醚的热效率。
C.1m3二甲醚燃烧时需14.28m3空气,产生烟气16.28m3。
1m3丙烷燃烧时需23.80m3空气,产生烟气26.80m3。
1m3丁烷燃烧时需30.94m3空气,产生烟气34.94m3。
D.1m3液化气燃烧时需0.3×23.80+0.7×30.94m3 =28.80m3空气,
产生烟气0.3×26.80+0.7×34.94m3=32.50m3
E.按当量热值计算1m3液化气与1.58m3二甲醚燃烧时需要的空气量比值为:
1m3液化气:1.58m3二甲醚=28.80m3:1.58×14.28m3=1:0.78
即:1m3液化气比1.58m3二甲醚需多增加空气27.65%。
F.按当量热值计算1m3液化气与1.58m3二甲醚燃烧时产生的烟气量比值为:
1m3液化气:1.58m3二甲醚=32.50m3:1.58×16.28m3=1:0.79
即:1m3液化气比1.58m3二甲醚需多产生烟气26.35%。
2.2燃烧状况改善,过剩空气系数降低
一般情况下,燃烧装置空气系数α控制范围为:工业燃烧装置α=1.05~1.20;民用α=1.30~1.80。
从提高燃烧效率方面讲,理想情
况下,α=1.0时,如果能确保空气与燃气混合充分、燃烧完全,燃烧效率最高。
实际燃烧过程中,取α>1.0的原因是为了避免不完全燃烧情况发生,而付出的代价则是需加热不参与反应剩余的O2、N2,导致热效率降低。
二甲醚自身含氧,由于改善了燃气与空气的混合效果,且氧气与氮气之比较普通空气大,属“富氧燃烧”工况,因而改善了燃烧状况;而另一方面,氧气与二甲醚混合情况趋好,除混入的空气总量可以相应降低外,还可以将空气系数控制在较低位置,α适当朝1.0方向降低,即减少剩余空气量,减少不参与燃烧的O2、 N2量,自然这是二甲醚燃烧效率提高的另一个原因。
2.3燃具燃烧效率分析
对于燃具,假定α由1.20降为1.05,不参与燃烧的O2、 N2量减少,1.0摩尔体积的二甲醚燃烧时减少的O2、N2量为:
(1.20-1.05)× [O2+(0.79÷0.21)N2] mol
经计算,与同等热值的丙烷或丁烷(或其他燃气)比较,减少的这部分热损失为3.0%~5.0%左右。
2.4火焰传热能力增加
二甲醚燃烧时,火焰温度增加,烟气温度也随之升高,增加了分解热,当遇到低温表面时,将放出大量的分解热,这就是富氧燃烧火焰具有较大传热能力的原因之一。
2.5燃烧装置内有效利用热得以提高
由于富氧燃烧火焰温度高,燃烧装置内温压增大,辐射换热量增强,提高了装置内有效利用热。
3.二甲醚排放性能分析
二甲醚是一种清洁燃料,燃烧过程中无残渣、无黑烟,CO、CO2及烟气排放量降低,具有富氧燃烧的火焰特性。
由于其燃烧温度提高,
氧气浓度相应增加,因此,必须特别重视其氮氧化物生成量情况。
亦即,假定燃烧效率相同,获得相同的燃烧热量,1.0mol的二甲醚燃烧时,混入的氧气量较丙烷或丁烷可降低2.0mol或3.5mol。
3.1民用燃具
燃烧温度不会太高,不会出现氮氧化物生成量显著增加的情况。
3.2工业燃烧装置
燃烧装置内燃烧温度相当高时,部分氮气会分解,生成氮原子,继而与氧结合成氮的氧化物NO和NO2,这两者通称为NOx,是极有害的产物。
在太阳紫外线照射下,NOx与碳氢化合物可发生反应生成具有强氧化能力的有害物质,并形成光化学烟雾。
此外,NOx生成硝酸也是酸雨的主要组分。
燃烧生成NOx的浓度,随燃烧温度、O2浓度和停留时间增加而增加,因此,二甲醚燃烧时,氮氧化物生成量有增加的趋势,要引起注意。
综上所述,从二甲醚的燃烧机理分析,同等热量条件下,与天然气、液化石油气等其它燃气相比较,二甲醚燃烧效率提高5%左右,而由于其十六烷值较高,特性与柴油相近的原因,可作为理想的柴油发动机洁净燃料,排放性能优越,因此,推广应用前景十分广阔。
而需要注意的是,由于二甲醚具有富氧燃烧特性,燃烧温度较高,必须关注其氮氧化物的排放情况。