stringtranslate.com

Диметиловый эфир

Диметиловый эфир ( ДМЭ ; также известный как метоксиметан ) представляет собой органическое соединение с формулой CH 3 OCH 3 (иногда неоднозначно упрощается до C 2 H 6 O , поскольку это изомер этанола ). Самый простой эфир — это бесцветный газ, который является полезным предшественником других органических соединений и аэрозольным пропеллентом, который в настоящее время демонстрируется для использования в различных видах топлива.

Диметиловый эфир был впервые синтезирован Жаном-Батистом Дюма и Эженом Пелиго в 1835 году путем перегонки метанола и серной кислоты. [5]

Производство

В 1985 году в Западной Европе путем обезвоживания метанола было произведено около 50 000 тонн : [6]

2 СН 3 ОН → (СН 3 ) 2 О + Н 2 О

Необходимый метанол получают из синтез-газа ( сингаза ). [7] Другие возможные улучшения требуют использования двойной каталитической системы, которая позволяет как синтезировать, так и обезвоживать метанол в одной и той же технологической установке, без выделения и очистки метанола. [7] [8] Как одноэтапные, так и двухэтапные процессы, описанные выше, коммерчески доступны. Двухэтапный процесс относительно прост, а начальные затраты относительно невелики. Одностадийный жидкофазный процесс находится в разработке. [7] [9]

Из биомассы

Диметиловый эфир — это синтетическое биотопливо второго поколения (БиоДМЭ), которое можно производить из лигноцеллюлозной биомассы . [10] ЕС рассматривает BioDME в своей потенциальной структуре биотоплива в 2030 году; [11] Его также можно производить из биогаза или метана из животных, пищевых и сельскохозяйственных отходов, [12] [13] или даже из сланцевого или природного газа . [14]

Volvo Group является координатором проекта BioDME Седьмой рамочной программы Европейского сообщества [15] [16] , где пилотная установка BioDME компании Chemrec основана на газификации черного щелока в Питео , Швеция . [17]

Приложения

Наибольшее применение диметилового эфира — в качестве сырья для производства метилирующего агента диметилсульфата , что влечет за собой его реакцию с триоксидом серы :

CH 3 OCH 3 + SO 3 → (CH 3 ) 2 SO 4

Диметиловый эфир также можно превратить в уксусную кислоту с использованием технологии карбонилирования , связанной с процессом производства уксусной кислоты Monsanto : [6]

(CH 3 ) 2 O + 2 CO + H 2 O → 2 CH 3 CO 2 H

Лабораторный реагент и растворитель

Диметиловый эфир — это низкотемпературный растворитель и экстрагент, применимый в специализированных лабораторных процедурах. Его полезность ограничена низкой температурой кипения (-23 ° C (-9 ° F)), но это же свойство облегчает его удаление из реакционных смесей. Диметиловый эфир является предшественником полезного алкилирующего агента , тетрафторбората триметилоксония . [18]

Нишевые приложения

Смесь диметилового эфира и пропана используется в некоторых безрецептурных « замораживающих спреях » для лечения бородавок путем их замораживания . [19] [20] В этой роли он вытеснил галогенуглеродные соединения ( фреон ).

Диметиловый эфир также является компонентом некоторых высокотемпературных газовых смесей для паяльных ламп «Map-Pro» , заменяя использование смесей метилацетилена и пропадиена . [21]

Диметиловый эфир также используется в качестве пропеллента в аэрозольных продуктах. К таким продуктам относятся лак для волос, спрей от насекомых и некоторые аэрозольные клеи.

Исследовать

Топливо

Установка башен синтеза BioDME на пилотном предприятии Chemrec

Потенциально основным применением диметилового эфира является замена пропана в сжиженном нефтяном газе , используемом в качестве топлива в быту и промышленности. [22] Диметиловый эфир также можно использовать в качестве смеси в автогазе пропане . [23]

Это также перспективное топливо для дизельных двигателей [24] и газовых турбин . Преимуществом дизелей является высокое цетановое число , равное 55, по сравнению с цетановым числом дизельного топлива из нефти, которое составляет 40–53. [25] Для перевода дизельного двигателя на сжигание диметилового эфира необходимы лишь умеренные модификации. Простота этого соединения с короткой углеродной цепью приводит к очень низким выбросам твердых частиц во время сгорания. По этим причинам, а также отсутствие серы, диметиловый эфир соответствует даже самым строгим нормам выбросов в Европе ( ЕВРО5 ), США (США, 2010 г.) и Японии (Япония, 2009 г.). [26]

На Европейском Shell Eco Marathon , неофициальном чемпионате мира по пробегу, автомобиль, работающий на 100 % диметиловом эфире, проехал 589 км/л (169,8 см 3 /100 км), что эквивалентно бензину, с двухтактным двигателем объемом 50 см 3 . Помимо победы они побили старый рекорд скорости в 306 км/л (326,8 см 3 /100 км), установленный той же командой в 2007 году. [27]

Для изучения процесса горения диметилового эфира требуется химический кинетический механизм [28] , который можно использовать для расчетов вычислительной гидродинамики.

Хладагент

Диметиловый эфир представляет собой хладагент с обозначением R-E170 по ASHRAE . Он также используется в смесях хладагентов, например, с аммиаком , диоксидом углерода , бутаном и пропеном . Диметиловый эфир был первым хладагентом. В 1876 году французский инженер Шарль Телье купил бывшему Элдер-Демпстеру грузовое судно « Эбо» водоизмещением 690 тонн и установил на нем метилэфирную холодильную установку своей конструкции. Судно было переименовано в Le Frigorifique и успешно импортировало партию охлажденного мяса из Аргентины . Однако оборудование можно было усовершенствовать, и в 1877 году на южноамериканском маршруте был введен в эксплуатацию еще один рефрижератор под названием «Парагвай» с холодильной установкой, усовершенствованной Фердинандом Карре . [29] [30]

Безопасность

В отличие от других алкиловых эфиров, диметиловый эфир устойчив к самоокислению . [31] Диметиловый эфир также относительно нетоксичен, хотя и легко воспламеняется. Именно из-за этого соединения произошел взрыв BASF 28 июля 1948 года в Людвигсхафене — погибло 200 человек, была разрушена треть промышленного предприятия. [32]

Техническая спецификация

Пути производства диметилового эфира

Давление газа

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «ГЛАВА P-6. Применения к конкретным классам соединений». Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 703. дои : 10.1039/9781849733069-00648. ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. ^ Запись abc в базе данных веществ GESTIS Института охраны труда.
  3. ^ «Диметилэфир». 19 октября 2018 г. Архивировано из оригинала 6 ноября 2021 г. Проверено 10 ноября 2020 г.
  4. ^ GHS: Запись в базе данных веществ GESTIS Института охраны труда.
  5. ^ Энн. хим. физ., 1835, [2] 58, с. 19
  6. ^ ab Манфред Мюллер, Уте Хюбш, «Диметиловый эфир» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Вайнхайм, 2005. doi : 10.1002/14356007.a08_541
  7. ^ abc "CHEMSYSTEMS.COM" (PDF) . www.chemsystems.com . Архивировано из оригинала (PDF) 22 ноября 2009 года . Проверено 1 апреля 2018 г.
  8. ^ PS Саи Прасад и др., Технология переработки топлива, 2008, 89, 1281.
  9. ^ «Предложения технологий Air Products» . airproducts.com . Архивировано из оригинала 12 декабря 2007 года . Проверено 1 апреля 2018 г.
  10. ^ "БиоДМЕ". www.biodme.eu . Архивировано из оригинала 10 апреля 2020 года . Проверено 1 апреля 2018 г.
  11. ^ «Биотопливо в Европейском Союзе, 2006» (PDF) . europa.eu . Архивировано (PDF) из оригинала 3 декабря 2019 года . Проверено 1 апреля 2018 г.
  12. ^ «Oberon Fuels запускает производственные мощности, запуская первые в Северной Америке предприятия по производству топливного топлива DME» . 7 июня 2013 г. Архивировано из оригинала 06 мая 2021 г. Проверено 4 августа 2018 г.
  13. ^ «Утилизация попутного газа посредством мини-GTL» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 4 августа 2018 г. Проверено 4 августа 2018 г.
  14. ^ Огава, Такаши; Иноуэ, Норио; Шикада, Тутому; Инокоши, Осаму; Оно, Йотаро (2004). «Прямой синтез диметилового эфира (ДМЭ) из природного газа». Конверсия природного газа VII, Материалы 7-го симпозиума по конверсии природного газа . Исследования в области науки о поверхности и катализа. Том. 147. стр. 379–384. дои : 10.1016/S0167-2991(04)80081-8. ISBN 9780444515995.
  15. ^ "Главная | Volvo Group" . Архивировано из оригинала 25 мая 2009 г. Проверено 4 ноября 2011 г.
  16. ^ «Volvo Group - Обеспечение процветания с помощью транспортных решений» . www.volvo.com . Архивировано из оригинала 6 июня 2020 года . Проверено 1 апреля 2018 г.
  17. ↑ Пресс-релиз Chemrec от 9 сентября 2010 г. Архивировано 12 июня 2017 г. в Wayback Machine.
  18. ^ Ти Джей Керфи (1988). «Тетрафторборат триметилоксония». Органические синтезы; Сборник томов , т. 6, с. 1019.
  19. ^ «Руководство фармацевта по безрецептурной терапии: безрецептурные методы лечения бородавок». Июль 2006 г. Архивировано из оригинала 17 июня 2010 г. Проверено 2 мая 2009 г.
  20. ^ «Архивная копия» (PDF) . Управление по контролю за продуктами и лекарствами . Архивировано из оригинала (PDF) 20 апреля 2009 г. Проверено 16 декабря 2019 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  21. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 декабря 2016 г. Проверено 2 марта 2016 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  22. ^ «Информационный бюллетень IDA о смесях ДМЭ и сжиженного нефтяного газа, 2010 г., версия 1» (PDF) . Aboutdme.org . Архивировано (PDF) из оригинала 24 июля 2011 года . Проверено 1 апреля 2018 г.
  23. ^ Флейш, TH; Басу, А.; Силлс, РА (ноябрь 2012 г.). «Состояние разработок DME в Китае и за его пределами, 2012 г.». Журнал науки и техники о природном газе . 9 : 94–107. дои : 10.1016/j.jngse.2012.05.012. Архивировано из оригинала 4 мая 2022 г. Проверено 21 ноября 2020 г.
  24. ^ nycomb.se, компания Nycomb Chemicals. Архивировано 3 июня 2008 г. в Wayback Machine.
  25. ^ «Хальдор Топсе - Продукты и услуги - Технологии - ДМЭ - Применение - ДМЭ в качестве дизельного топлива» . Архивировано из оригинала 8 октября 2007 г. Проверено 4 ноября 2011 г.topsoe.com
  26. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 7 января 2009 г. Проверено 4 ноября 2011 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ), Конференция по разработке и продвижению экологически чистых тяжелых транспортных средств, таких как грузовики DME , Вашингтон, округ Колумбия, 17 марта 2006 г.
  27. ^ «Датская команда Ecocar - Список достижений» . dtu.dk.​ Архивировано из оригинала 17 октября 2009 года . Проверено 1 апреля 2018 г.
  28. ^ Шреста, Кришна П.; Эккарт, Свен; Эльбаз, Айман М.; Гири, Бинод Р.; Фриче, Крис; Зейдель, Ларс; Робертс, Уильям Л.; Краузе, Хартмут; Мосс, Фабиан (2020). «Комплексная кинетическая модель окисления диметилового эфира и диметоксиметана и взаимодействия NO с использованием экспериментальных измерений скорости ламинарного пламени при повышенном давлении и температуре». Горение и пламя . 218 : 57–74. doi : 10.1016/j.combustflame.2020.04.016. hdl : 10754/662921 . S2CID  219772095. Архивировано из оригинала 04 мая 2022 г. Проверено 18 мая 2020 г.
  29. ^ История торговли замороженным мясом, стр. 26-28.
  30. ^ http://www.ashrae.org/technology/page/1933#et. Архивировано 3 января 2012 г. в списке хладагентов Wayback Machine ASHRAE.
  31. ^ Сравнительное исследование автоокисления диметилового эфира (DME) по сравнению с диэтиловым эфиром (DEE) и диизопропиловым эфиром (DIPE) , Мичи Найто, Клэр Рэдклифф, Юджи Вада, Такаши Хосино, Сюнмин Лю, Мицуру Араи, Масамицу Тамура. Журнал «Предотвращение потерь в перерабатывающей промышленности», том 18, выпуски 4–6, июль – ноябрь 2005 г., страницы 469–473 DOI
  32. ↑ Welt im Film 167/1948. Архивировано 29 января 2021 г. в Wayback Machine . Filmothek.bundesarchiv.de
  33. ^ Ву, Цзянтао; Лю, Чжиган; Пан, Цзян; Чжао, Сяомин (25 ноября 2003 г.). «Измерение давления паров диметилового эфира от (233 до 399) К» . Дж. Хим. англ. Данные . 49 : 32–34. дои : 10.1021/je0340046. Архивировано из оригинала 4 мая 2022 г. Проверено 7 января 2022 г.

Внешние ссылки