دی متیل اتر DME چیست

دی متیل­اتر مولکول سادة اتر به فرمول CH۳ O CH۳ می­باشد این ماده را می­توان مانندLPG به کار برد اشتعال این ماده نیز مانند گاز طبیعی است

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

● کاربردهای DME در بازار

یکی از مواردی که برای به­کارگیری انرژی مورد توجه است جنبه­های تجاری آن انرژی است. برای تجاری شدن به بازار نیاز داریم. یکی از مهمترین بازارهای مصرف DMEنیروگاه‌ها می­باشند. در حال حاضر پیش­بینی می­گردد که این سوخت بتواند در یک نیروگاه ۹۰۰ مگاواتی مصرف گردد. تمام انتخاب‌ها برای LPG (گاز فشردة 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 آلود­کنندة محیط­زیست هستند و استفاده از آنها به اقدامات جبرانی برای کاهش آلودگی هوا نیاز دارد. به عبارت دیگر، آلودگی دی­اکسید­کربن حاصل از نفت و زغال به مراتب بیشتر ازLNG است. LNG و LPG سوخت‌های پاکی محسوب می‌شوند، اما از یک طرف هزینه‌های سرمایه‌گذاری LNG بالا است و از طرف دیگر، عرضة LPG خاورمیانه به آسیای­جنوب­شرقی و کشورهای خاور دور محدود است. به­عنوان مثال، ژاپن در سال ۲۰۰۱، حدود ۱۵ میلیون‌تن LPG وارد کرده است که بیش از ۸۰ درصد آن از خاورمیانه و با مشخصات بازار خاورمیانه، وارد شده است.

در مقابل، اولاً DME یک سوخت پاک است، ثانیاً کل هزینة سرمایه­گذاری آن، به خاطر وجود زیر­ساخت‌های LPG که با اندک تغییراتی قابل استفاده برای DME هستند، بسیارکم است و ثالثاً منابع DME محدود به منطقه و کشور خاصی نیست و ذخایر کوچک گاز طبیعی با هزینة اندکی قابل­ استفاده برای تولید DME هستند. بنابراین، به نظر می­رسد که DME سوخت آیندة نیروگاه‌ها خواهد بود.

۲) جایگزینی در بازارهای LPG

تقاضای LPG در ژاپن، چین، هند و آسیای جنوب­شرقی در حال افزایش است. استفادة 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 که قیمت LPG به لحاظ افزایش تقاضا برای آن در آینده افزایش یابد. بنابراین، بازارهای LPG یکی از بازارهای بالقوة DME در آیندة خواهند بود.

۳)جایگزینی در بازارهای نفت کوره

در حال حاضر، نفت کورة مورد استفاده در کامیون­ها و اتوبوس­ها در شهرهای بزرگی چون توکیو، 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 عرضة تجاری این موتورها در بلند­مدت امکان خواهد یافت.

۴) DME سوختی برای سلول‌های سوختی و سایر مصارف

در حال حاضر، مطالعات (R&D) وسیعی بر روی سلول­های سوختی در مراکز 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 شرکت General Electric انجام شده است و مشاهده شده است که نشر آلاینده‌ها، بسیار شبیه گاز طبیعی است. نرخ گرما یا Heat rateآن از گاز طبیعی پایین­تر است و می­توان نتیجه گرفت که کارایی انرژی DME از گاز طبیعی بالاتر است. مقدار برق ایجاد شده توسط DME از گازطبیعی در مقادیر یکسان بالاتر است. فناوری DME، اثبات شده است و کارخانه­های تبدیل گاز طبیعی به DME بسیار مشابه کارخانه­های تولید متانول می­باشند. به عبارتی هیچگونه مشکل فناوری وجود ندارد.

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

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

۲) تجهیزات تهیة 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 هزینة سرمایه­گذاری چنین واحدی حدود نیم میلیارد دلار تخمین زده می­شود.)

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

روش تولید DME از طریق آب­زدایی (دی­هیدرات­کردن) 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 که ظرفیت فعلی تولید DME در مقایسه با آنچه که به­عنوان یک سوخت مطرح، معرفی می­شود، بسیار کم است. اما تکنولوژی آب‌زدایی متانول بسیار شبیه فرایند سنتز، اما ساده­تر از این فرایند است. فرایند آب‌زدایی یک فرایند گرمازا است، اما تولید گرما در این روش بسیار کمتر از روش سنتز است. بنابراین با توجه به این ویژگی­ها، تکنولوژی آب‌زدایی (دی­هیدرات­کردن) متانول می­تواند در مقیاس‌های وسیع در کارخانه­های بزرگ تولید DME به سادگی استفاده شود. این تکنولوژی در ۱۰ سال گذشته توسعه داده شده است. به­عنوان مثال، شرکت TEC یک کارخانه 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 تکمیل هستند.

فرایند آب‌زدایی متانول، یک فرایند ساده است. در این روش با استفاده از یک رآکتور ثابت خوابیده (افقی)، بدون اینکه وسیلة خاصی در داخل آن برای انتقال گرما نیاز باشد، می­توان DME تولید نمود. کاتالیست مورد استفاده برای آب‌زدایی نیز یک کاتالیست با ماخذ آلومین (Alumin) است که در بازار کاتالیستی یک مادة شناخته شده است. البته حجم خلل و فرج موجود برروی کاتالیست، برای تبدیل DME بسیار مهم است.

مزیت دیگر این روش نسبت به فرایند سنتز، میزان کمتر مصرف اکسیژن در آن است. اکسیژن مورد نیاز در این روش و روش فرایند سنتز از یک واحد سرما­زای مجزا به‌دست می‌آید که اولاً تجهیزات آن خیلی گران می‌باشد و ثانیاً یک واحد مصرف‌کنندة انرژی هم هست. در حال حاضر در شرکت TEC، در فرایند آب‌زدایی متانول با کاتالیست اصلاح شدة ISOP برای تولید DME با ظرفیت ۵ تا ۶ هزار تن در روز، اصلاً اکسیژن لازم نیست. ولی برای تولید روزانة بیش از ۶ هزار تن متانول (معادل ۴۲۰۰ تن DME)، از یک فرایند ترکیبی استفاده می­شود که در آن مقداری اکسیژن هم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در حال حاضر در فرایند آب‌زدایی متانول در شرکت TEC، برای تولید ۲.۵ میلیون تن DME، به حدود ۲۶۰۰ تن در روز، اکسیژن نیاز است که این میزان کمتر از اکسیژن مورد نیاز در یک فرایند سادة سنتز با حداکثر ظرفیت ۳.۳ میلیون تن است. ویژگی‌های یک کارخانة ۲.۵ میلیون تنی DME به شرح ذیل است:

۱) کاتالیست 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 هزینة سرمایه‌گذاری آن اندک است.

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

۵) برای تولید به میزان کمتر از ۱.۵ میلیون تن در سال، نیازی به اکسیژن نیست.

۶) کل هزینة سرمایه­گذاری به همراه یک واحد کوچک و مجزای هوا، اندک است.

۷) در فرایند سنتز DME ، دی­اکسید­کربن تولید نمی­شود.

۸) گاز طبیعی مورد نیاز برای کل عمر یک پروژة ۲.۵ میلیون تنی، ۲.۲ TC تا ۲.۷ TC است

نویسنده : وبلاگ مهندسی شیمی