دی متیل اتر DME چیست

دی متیل­اتر مولكول سادهٔ اتر به فرمول CH۳ O CH۳ می­باشد این ماده را می­توان مانندLPG به كار برد اشتعال این ماده نیز مانند گاز طبیعی است

دی متیل اتر(DME) چیست؟

دی‌متیل­اتر مولكول سادهٔ اتر به فرمول CH۳-O-CH۳ می­باشد. این ماده را می­توان مانندLPG به كار برد.اشتعال این ماده نیز مانند گاز طبیعی است. در این ماده مقدار NO۲ و مشتقات سولفور بسیار پایین می‌باشد و كمتر از ۱۵ ppm است. این نشانگر مزیت‌های زیست­محیطی DME است و به‌عبارتی حالت دوستی با محیط زیست دارد و با H۲O و CO۲ واكنش نشان می‌دهد.

كاربردهای DME در بازار

یكی از مواردی كه برای به­كارگیری انرژی مورد توجه است جنبه­های تجاری آن انرژی است. برای تجاری شدن به بازار نیاز داریم. یكی از مهمترین بازارهای مصرف DMEنیروگاه‌ها می­باشند. در حال حاضر پیش­بینی می­گردد كه این سوخت بتواند در یك نیروگاه ۹۰۰ مگاواتی مصرف گردد. تمام انتخاب‌ها برای LPG (گاز فشردهٔ مایع) را می­توان به DME تغییر داد و به عبارتی در حمل و نقل نیز می­توان از آن استفاده به عمل آورد.

۱) سوخت نیروگاه­ها

در حال حاضر، در ژاپن از LNG ، LPG ، نفت خام و زغال­سنگ به­عنوان سوخت در نیروگاه‌ها استفاده می­شود. نفت خام و زغال هر دو آلود­كنندهٔ محیط­زیست هستند و استفاده از آنها به اقدامات جبرانی برای كاهش آلودگی هوا نیاز دارد. به عبارت دیگر، آلودگی دی­اكسید­كربن حاصل از نفت و زغال به مراتب بیشتر ازLNG است. LNG و LPG سوخت‌های پاكی محسوب می‌شوند، اما از یك طرف هزینه‌های سرمایه‌گذاری LNG بالا است و از طرف دیگر، عرضهٔ LPG خاورمیانه به آسیای­جنوب­شرقی و كشورهای خاور دور محدود است. به­عنوان مثال، ژاپن در سال ۲۰۰۱، حدود ۱۵ میلیون‌تن LPG وارد كرده است كه بیش از ۸۰ درصد آن از خاورمیانه و با مشخصات بازار خاورمیانه، وارد شده است.

در مقابل، اولاً DME یك سوخت پاك است، ثانیاً كل هزینهٔ سرمایه­گذاری آن، به خاطر وجود زیر­ساخت‌های LPG كه با اندك تغییراتی قابل استفاده برای DME هستند، بسیاركم است و ثالثاً منابع DME محدود به منطقه و كشور خاصی نیست و ذخایر كوچك گاز طبیعی با هزینهٔ اندكی قابل­ استفاده برای تولید DME هستند. بنابراین، به نظر می­رسد كه DME سوخت آیندهٔ نیروگاه‌ها خواهد بود.

۲) جایگزینی در بازارهای LPG

تقاضای LPG در ژاپن، چین، هند و آسیای جنوب­شرقی در حال افزایش است. استفادهٔ اصلی از LPG در ژاپن، در بخش‌های خانگی و تجاری است. بنابراین، میزان اختلاف عرضه و تقاضای LPG در آینده، بستگی به طرح‌های پتروشیمی در خاورمیانه خواهد داشت. در هر صورت، به نظر می­رسد كه قیمت LPG به لحاظ افزایش تقاضا برای آن در آینده افزایش یابد. بنابراین، بازارهای LPG یكی از بازارهای بالقوهٔ DME در آیندهٔ خواهند بود.

۳)جایگزینی در بازارهای نفت كوره

در حال حاضر، نفت كورهٔ مورد استفاده در كامیون­ها و اتوبوس­ها در شهرهای بزرگی چون توكیو، عامل اصلی آلودگی هوا محسوب می­شود. از اینرو تحقیق و توسعه (R&D) بر روی موتورهای DME، به­عنوان جایگزین موتورهای دیزلی شروع شده­ است. البته عرضهٔ تجاری این موتورها در بلند­مدت امكان خواهد یافت.

۴) DME سوختی برای سلول‌های سوختی و سایر مصارف

در حال حاضر، مطالعات (R&D) وسیعی بر روی سلول­های سوختی در مراكز تحقیقاتی و دانشگاهی در حال انجام است. اما هنوز اختراعات و پیشرفت­های بیشتری مورد نیاز است تا DMEبتواند با سایر سوخت­های مورد استفاده در سلول­های سوختی (مثل گازوئیل و متانول) قابل رقابت شود. همچنین DME، قابلیت استفاده در فرایند­های مصارف شیمیایی را نیز دارد. به­عنوان مثال، پروپیلن حاصل از DME در حال توسعه است.

مصرف DME در نیروگاه‌ها

آزمون احتراق DMEدر شركت General Electric انجام شده است و مشاهده شده است كه نشر آلاینده‌ها، بسیار شبیه گاز طبیعی است. نرخ گرما یا Heat rateآن از گاز طبیعی پایین­تر است و می­توان نتیجه گرفت كه كارایی انرژی DME از گاز طبیعی بالاتر است. مقدار برق ایجاد شده توسط DME از گازطبیعی در مقادیر یكسان بالاتر است. فناوری DME، اثبات شده است و كارخانه­های تبدیل گاز طبیعی به DME بسیار مشابه كارخانه­های تولید متانول می­باشند. به عبارتی هیچگونه مشكل فناوری وجود ندارد.

تجهیزات عمومی برای طرح DME برای اجرای طرح DMEبه موارد ذیل نیاز است:

۱- گاز طبیعی (مقدار ۲ تریلیون فوت مكعب ظرف ۲۵ سال طرح)

۲- تجهیزات تهیهٔ گاز شیرین

۳- قیمت گاز در ابتدای واحد DME باید تقریبا ۵۰ سنت به ازای هر میلیون BTU ­باشد.

۴- واحد DME (با مشخصات عنوان شده ظرفیت چنین واحدی حدود ۵۰۰۰ تن در روز و هزینهٔ سرمایه­گذاری چنین واحدی حدود نیم میلیارد دلار تخمین زده می­شود.)

در حال حاضر بسیاری از كشورهای در حال توسعه از جمله هندوستان، درصدد استفاده از این سوخت نوین هستند و در عین حال شركت ملی نفت ایران نیز در این زمینه فعالیت­هایی را آغاز نموده است. شركت بی­پی نیز از شركت‌های دارای این فناوری است و تلاشهای زیادی را در این زمینه انجام داده است.

روش تولید DME از طریق آب­زدایی (دی­هیدرات­كردن) متانول از فرایند سنتز متانول و آب‌زدایی متانول

CO+CO۲+۵H۲O=CH۳OCH۳+۲H۲O

این فرایند به ثبت رسیده و در حال حاضر در سطح تجاری در جهان برای تولید DME مورد استفاده قرار می­گیرد. البته باید توجه شود كه ظرفیت فعلی تولید DME در مقایسه با آنچه كه به­عنوان یك سوخت مطرح، معرفی می­شود، بسیار كم است. اما تكنولوژی آب‌زدایی متانول بسیار شبیه فرایند سنتز، اما ساده­تر از این فرایند است. فرایند آب‌زدایی یك فرایند گرمازا است، اما تولید گرما در این روش بسیار كمتر از روش سنتز است. بنابراین با توجه به این ویژگی­ها، تكنولوژی آب‌زدایی (دی­هیدرات­كردن) متانول می­تواند در مقیاس‌های وسیع در كارخانه­های بزرگ تولید DME به سادگی استفاده شود. این تكنولوژی در ۱۰ سال گذشته توسعه داده شده است. به­عنوان مثال، شركت TEC یك كارخانه با مقیاس تولید ۱۰ هزار تن در روز، در سال ۱۹۹۷ تاسیس نموده است. در حال حاضر نیز پروژه­های متانول با مقیاس ۵ هزار تن در روز در ایران، توباگو (Tobago) و ترینیداد (Trinidad) طراحی‌شده و در حال تكمیل هستند.

فرایند آب‌زدایی متانول، یك فرایند ساده است. در این روش با استفاده از یك رآكتور ثابت خوابیده (افقی)، بدون اینكه وسیلهٔ خاصی در داخل آن برای انتقال گرما نیاز باشد، می­توان DME تولید نمود. كاتالیست مورد استفاده برای آب‌زدایی نیز یك كاتالیست با ماخذ آلومین (Alumin) است كه در بازار كاتالیستی یك مادهٔ شناخته شده است. البته حجم خلل و فرج موجود برروی كاتالیست، برای تبدیل DME بسیار مهم است.

مزیت دیگر این روش نسبت به فرایند سنتز، میزان كمتر مصرف اكسیژن در آن است. اكسیژن مورد نیاز در این روش و روش فرایند سنتز از یك واحد سرما­زای مجزا به‌دست می‌آید كه اولاً تجهیزات آن خیلی گران می‌باشد و ثانیاً یك واحد مصرف‌كنندهٔ انرژی هم هست. در حال حاضر در شركت TEC، در فرایند آب‌زدایی متانول با كاتالیست اصلاح شدهٔ ISOP برای تولید DME با ظرفیت ۵ تا ۶ هزار تن در روز، اصلاً اكسیژن لازم نیست. ولی برای تولید روزانهٔ بیش از ۶ هزار تن متانول (معادل ۴۲۰۰ تن DME)، از یك فرایند تركیبی استفاده می­شود كه در آن مقداری اكسیژن هم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در حال حاضر در فرایند آب‌زدایی متانول در شركت TEC، برای تولید ۲.۵ میلیون تن DME، به حدود ۲۶۰۰ تن در روز، اكسیژن نیاز است كه این میزان كمتر از اكسیژن مورد نیاز در یك فرایند سادهٔ سنتز با حداكثر ظرفیت ۳.۳ میلیون تن است. ویژگی‌های یك كارخانهٔ ۲.۵ میلیون تنی DME به شرح ذیل است:

۱- كاتالیست و طرح سنتز DME به لحاظ تجاری به ثبت رسیده و قابل دسترسی هستند.

۲- هر نسبتی از متانول (۰ تا۱۰۰ درصد) و DME (۰ تا ۱۰۰ درصد) بر اساس تقاضای بازار، قابل تولید است.

۳- فرایند سنتز DME بسیار ساده است و هزینهٔ سرمایه‌گذاری آن اندك است.

۴- یك رآكتور افقی ثابت با یك جریان شعاعی (پرتویی) و بدون فرایند انتقالی گرما، می­تواند برای تولید ۲.۵ میلیون تن مورد استفاده قرارگیرد.

۵- برای تولید به میزان كمتر از ۱.۵ میلیون تن در سال، نیازی به اكسیژن نیست.

۶- كل هزینهٔ سرمایه­گذاری به همراه یك واحد كوچك و مجزای هوا، اندك است.

۷- در فرایند سنتز DME ، دی­اكسید­كربن تولید نمی­شود.

۸- گاز طبیعی مورد نیاز برای كل عمر یك پروژهٔ ۲.۵ میلیون تنی، ۲.۲ TC تا ۲.۷ TC است

نویسنده : وبلاگ مهندسی شیمی