二甲醚–一种替代燃料外文翻译资料

 2021-12-12 21:01:36

二甲醚--一种替代燃料

摘要:随着对环境污染、能源安全和未来石油供应的日益关注，国际社会正在寻求非石油基替代燃料，以及更先进的能源技术(如燃料电池)，以提高能源使用效率。最有希望的替代燃料将是对社会影响最大的燃料。主要的影响领域包括油井到车轮温室气体排放，非石油原料库存，井对轮的效率，燃料的多功能性，基础设施，可用性，经济，以及安全。与其他一些主要的替代燃料候选人(即、甲烷、甲醇、乙醇和费舍-托普希燃料)相比较，二甲醚似乎对社会有最大的潜在影响，应该被认为是消除对石油依赖的理想燃料。

缩写：生物,生物质能;CGH2，压缩气态氢;

CI,压缩点火;CIDI，压缩点火直接喷射;天然气,

压缩天然气;中央加工厂CP;DI,直接喷射;

测距装置,二甲醚;情商,等效;EtOH、乙醇;欧盟,欧盟(EU);

FC,燃料电池;燃料处理器燃料电池;联邦2期FRFG2

新配方汽油;英国《金融时报》,费;FTD,费托柴油;

FTN费托naptha;全球之声,汽油车;戊肝病毒,混合动力

车辆;HTD、水力除氧/水热改造;冰,内部

内燃机;LH2液化氢;LHV，热值低;

液化天然气;液化石油气;M90, 90%

甲醇- 10%水;甲醇,甲醇;MTA,自动变速器;NG,

天然气;汽油、石油;PP、杨树人工林;RFD,新配方

柴油(S lt; 10ppm);RFG，重组汽油(S lt; 10ppm);RS,剩余

稻草;RWB，剩余木质生物量;年代,硫;某人,甜菜;是的,火花

点燃;SIDI，火花点燃直接喷射;35 vt,压缩氢气

交付给一个35mpa的车辆油箱

  1. 介绍

19世纪初，石油储量丰富，美国社会就是围绕着这种燃料建立起来的。那时石油还燃料为我们的社会提供了大量的能源需求还有工业革命。据估计，全世界都有石油产量达到顶峰，世界石油消费量超过了新发现的储量。一个世纪之后,我们这一代人正面临着一个社会的逆向工程：为子孙后代维持经济、政治和环境安全的燃料。

1997年，美国交通部门消耗了大量能源：1300万桶/天(占美国的66%)，并预计将达到

2100万桶/天，到2025年为1桶/天。随着中国、印度和俄罗斯等发展中国家消费的增加，

石油需求可能会增加75%。在中国，2000年的车辆数目为1656万辆，而预计到2010年将达到6538万。

一种减少或消除对石油的依赖的方法是使用从天然气、生物质、或煤炭中提取出来的燃料。因此，甲醇，乙醇，费歇尔-托普希燃料、生物柴油和生物汽油正在作为替代燃料进行研究。无论用什么燃料来替代石油，都必须如此处理下列准则:

bull;可用性：

◦有生产设施吗?他们的能力是什么?

◦是否有预先存在的基础设施?

◦采用什么自然资源作为原材料?-化石燃料(天然气、煤炭);

-可再生能源(木材、柳枝稷、玉米、甜菜、等等)。

bull;经济

◦燃油生产和分销成本是多少?

◦新建生产设施的成本是多少?

◦用于燃料生产的原材料成本是多少?

◦翻新旧设备以加工新燃料(如果可能)或更换新燃料的成本是多少

新技术?

bull;可接受性

◦是新一代燃料本质上是安全的处理

◦是否存在对人类或动物生命固有的健康风险?

bull;环境与排放

◦新一代燃料如何影响全球变暖?

◦在一个大规模发布的事件，它是如何影响环境?

bull;国家安全

◦是现成的原材料和加工，不依赖外国材料?

bull;技术

◦是否有商业化或新兴的技术，可以处理燃料?

◦他们更有效率吗?

bull;多功能性

◦是新一代燃料的多用途应用(例如，这种燃料可以用作住宅取暖和取暖的燃料吗，烹饪，作为运输燃料，作为发电燃料，作为一种可以产生富氢燃料电池的燃料)?

◦可以生产新一代燃料使用各种原料(如煤、天然气和生物质)?

本报告详细介绍了二甲醚作为一种替代燃料有可能取代以石油为基础的燃料。二甲基将乙醚与主要替代燃料进行比较;也就是说，氢，甲烷，甲醇，乙醇，生物燃料，和费燃料。作为基准，比较也可制成常规柴油和汽油。文本中使用的首字母缩略词和缩写出现在“缩写”的列表中。

2.燃料的性质

2.1物理和热物理性质

二甲醚是最简单的醚，化学式为CH3OCH3。二甲醚的物理性质与液化石油气(即、丙烷

和丁烷)相似。二甲醚燃烧时产生一种可见的蓝色火焰，在纯态或气溶胶配方中不形成过氧化氢。

与甲烷不同，二甲醚不需要气味剂，因为它有一种类似醚的甜味。物理性质与其它燃料相比，二甲醚的性能较好，详见表1。常规汽油和柴油的价格见表;可以期望类似的值

用于生物汽油和生物柴油。

2.2 环境及健康影响

挥发性有机化合物(VOCs)对环境有害;通常具有致癌性和诱变性。许多挥发性有机化合物消耗臭氧层;因此他们的1990年的清洁行动限制了工业排放空气法修正案。二甲醚是一种挥发性有机化合物，但是非致癌性、非致畸性、非诱变性和无毒的。Good对二甲醚对寿命和全球变暖的影响进行了建模【4.5】。他们的结果表明，二甲醚对映体具有良好的顺晶寿命为5.1天，全球暖化潜力为1.2天(20年)时间范围)、0.3(100年时间范围)和0.1(500年时间范围)时间范围)。基于他们的研究结果，古德等人得出结论二甲醚对环境无害。为了进行比较，表2列出了二氧化碳，甲烷和氧化二氮对全球变暖影响的潜力。

3 .DME生产与经济

3.1 测距装置生产

传统上，二甲醚是在二甲醚中生产的步进工艺(又称常规路线)中合成气(通常由甲烷的蒸汽重整产生）首先转化为甲醇，然后甲醇脱水成二甲醚。

bull;甲醇合成:

CO 2H2 CH3OH, H◦

rxn = - 90.3 kJ mol - 1

bull;甲醇脱水:

2CH3OH CH3OCH3 H2O, H◦

rxn = 23.4 kJ mol - 1

bull;水煤气转移:

H2O CO H2 CO2, H◦

rxn = 40.9 kJ mol - 1

bull;净反应:

3H2 3CO CH3OCH3 CO2，H◦

rxn = 258.6 kJ mol - 1

天然气不是唯一可用的资源生成合成气;煤和生物质也可以使用。因此，二甲醚的生产并不局限于一种原料。新工艺正在商业化生产二甲醚通过自热反应器一步反应生成[6-8]，泥浆相反应器[9]。基础研究关于二甲醚的合成正在进行[10-25]。

3.2。经济学

价格预测是工厂生产能力的一项重要功能以及原材料成本。NKK公司，他们介绍了DME浆料相制造方案，并对其进行了预测DME成本与天然气价格、工厂规模、以及运输距离[9,26]。天然气价格为DME的价格为1.42 GJminus;1美元(每MMBTU 1.50美元)和6000公里(sim;3700英里)的运输距离一个DME工厂的产能估计为5.45 GJ - 1美元2500年的一系列问题;一个DME工厂的生产能力为4.74 GJ - 1美元5000吨每天[26]。表3比较了DME和的价格其他常见的燃料。使用天然气价格为7美元每MMBTU(2005年4月工业价格)，NKK价格DME的价格约为13.65 GJminus;1美元(每加仑14.37美元)MMBTU (MMBTU . l:行情)跌约1.87美元柴油(截至2005年4月，柴油的精炼厂价格为美元1.59加minus;1)。

因为甲醇，然后是二甲醚不是一种自然资源，甲醇和二甲基的价格乙醚与原料(如天然气)的价格直接相关。天然气是生产二甲醚的主要原料，其他原料包括煤和生物量。以天然气生产甲醇为例，过去几年天然气价格上涨幅度不大多年来，甲醇生产商被迫搬迁生产

有廉价天然气的设施。根据为此，研究开发生产二甲醚来自清洁煤和生物质能的乙醚可能会抑制这一趋势由天然气价格波动引起的价格波动价格。

  1. 基础设施

提供替代燃料所需的基础设施对最终用户可包括海上运输、陆上运输和加油站。在美国，范围最广基础设施包括天然气和汽油/柴油，其次是液化石油气燃料的基础设施。根据替代燃料，现有的基础设施可能会被修改或按原样使用。例如，汽油/柴油基础设施可用于乙醇。在缺乏合适的基础设施的情况下(比如氢)，基础设施将会需要建设。构建基础设施需要时间和大量的资本。资本投资(生产)据估计，用于制造氢气的工厂和基础设施的数量将会增加

180亿美元，而DME的投资是180亿美元40亿美元，甲醇40亿美元，乙醇40亿美元50亿年[28]。二甲醚的性质类似于液化石油气燃料，可以使用现有的陆基和海基液化石油气基础设施。海洋运输二甲醚可以使用常规的液化石油气油轮。二甲醚可以卸除使用相同的方法和用于液化石油气的设备，只作少量修改泵，密封件和垫圈。类似的修改要求为陆基基础设施。因为石油气加气站数目众多，是过渡至二甲醚的成本可能比完全合成二甲醚要低新的基础设施;将会有更多的加油站随着对二甲醚需求的增加而建造。

  1. 二甲醚作为柴油代用品

20世纪90年代中期以来，二甲醚(十六烷:55-60)已被推广为柴油替代品(十六烷:55号)

[7 8 29-40]。随着石油产量的减少，二甲醚作为一种储备，正日益受到人们的重视可行的柴油替代品。二甲醚的优点与传统柴油相比，氮氧化物排放减少，碳氢化合物和一氧化碳，二甲醚燃烧不产生烟灰。为了比较CIDI发动机与柴油发动机和甲醚发动机的性能，对CIDI发动机进行了试验研究废气排放[39-44 7日31日]。数据在图1中的McCandless[39]。污染物排放减少图。1. 道路负荷试验数据比较发动机排放使用柴油和整洁的测距装置。数据来自参考[39]。用二甲醚观察到的表面活性剂有助于清洁空气(即。,没有烟雾)。二甲醚燃料的CIDI发动机有也比传统柴油发动机更安静。

DME引擎的运行需要一个新的存储空间一个新的系统和一个新的燃料输送系统都已经完成解决(35岁,36岁,40岁,45岁)。发动机本身不需要修改。然而，为了达到与CIDI柴油机相同的行驶里程，DME油箱采用了DME必须是传统柴油燃料箱大小的两倍吗与柴油相比，二甲醚的能量密度较低燃料。DME引擎最具挑战性的方面是相关的不是燃烧特性。DME的粘度比柴油低系数约为20;造成泵和喷油器泄漏量增加。还有润滑问题与测距装置;导致过早磨损和最终磨损泵和喷油器故障。使用了添加剂增加了DME的润滑性，且常用添加剂是为重新配制柴油而开发的(35,36,40)。改善DME耐磨性的基础研究而润滑性是持续的[40,46]。

  1. 运输燃料的比较

因为美国的交通部门占到了66%石油消费总量中，替代燃料占比最大解决这一市场将产生最大的影响，减少石油消费。由Argonne国家实验室[1]开发的GREET模型是一种广泛使用的模型，它执行生命周期分析(也称为从摇篮到坟墓或从井到车轮)以供选择运输燃料。该模型计算了各种运输燃料(如费歇尔-托普希)的相对性能柴油、甲醇等)和车辆技术(如混合动力、压缩点火、火花点火、燃料电池汽车等)。L-B-Systemtechnik公司也采用了类似的方法GmbH[47]。生命周期分析建模方法是如图2所示。

6.1。从油井到油桶(WTT)分析

但是。从油井到油桶效率从井到罐的生产效率多种多样使用不同原料的替代运输燃料

如图3所示。报告的值是从王，黄，L-B-Systemtechnik GmbH。获取数据的引用在括号中。为许多燃料有两种效率报告(一种来自石油中提取的燃料，以及氢从天然气中提取）。

效率是对原料的衡量节约——流程越高效，我们消耗的原料/能源就越少，因此资源也就越多我们有供将来使用的。图3中的能量效率包括燃料回收、燃料分配和燃料制造/加工。定义了井与井之间的能源效率作为eta;WTT =energyLHV燃料energyi,i =原料回收，燃料制造，燃料分布等。知道需要多少能量通常是有用的产生的燃料;能量输入可以由能源效益(反之亦然):energyinput = 1eta;WTT=energyienergyLHV燃料,i =原料回收，燃料制造，燃料分布等。能量的和只包括来自井的能量到油箱(图3)。石油开采和加工。汽油,柴油,是目前生产运输燃料最有效的方法。最低效的过程是电解制氢。总的来说，井顶储层的能源效率随资源的变化趋势可以表示为eta;石油WTT gt;eta;自然。气体WTT gt;eta;biomassWTT gt;eta;electrolysisWTT。衍生的替代燃料(如二甲醚、甲醇、柴油，纳普塔，氢等)从天然气，生物质或电解生产二甲醚的效率最高字母系数的过程。天然氢气生产效率这两项研究之间的气体差异很大。

6.1.2从油井到油桶温室气体排放

图4为从井到罐的温室气体(GHG)各种燃料产生的各种排放物原料。在生命周期分析的井-罐段，比较了不同燃料的温室气体排放(及原料)按每项能源输入计算。不包括燃料由生物质产生的井到罐的温室气体排放趋势与井-罐效率成反比(图3和图4)。二甲基醚生产过程中产生的温室气体排放天然气(sim;25g MJminus;1)略好于天然气(sim;25g MJminus;1)由天然气生产的甲醇。

6.2。Tank-to-wheels

英语原文共 16 页

资料编号：[5665]

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