engineer1986
عضو جدید
دی متيل اتر(DME) چيست؟
دی‌متيل اتر مولكول ساده اتر به فرمول CH3-O-CH3 میباشد. اين ماده را میتوان مانندLPG به كار برد.اشتعال اين ماده نيز مانند گاز طبيعی است. در اين ماده مقدار NO2 و مشتقات سولفور بسيار پايين مي‌باشد و كمتر از 15 ppm است. اين نشانگر مزيت‌های زيست محيطی DME است و به‌عبارتی حالت دوستی با محيط زيست دارد و با H2O و CO2 واكنش نشان مي‌دهد.
كاربردهای DME در بازار
يكی از مواردي كه برای به كارگيری انرژي مورد توجه است جنبه های تجاری آن انرژي است. برای تجاری شدن به بازار نياز داريم. يكی از مهم ترين بازارهای مصرف DMEنيروگاهها میباشند. در حال حاضر پيش بينی میگردد كه اين سوخت بتواند در يك نيروگاه 900 مگاواتی مصرف گردد. تمام انتخاب‌ها برای LPG (گاز فشردة مايع) را میتوان به DME تغيير داد و به عبارتی در حمل و نقل نيز میتوان از آن استفاده به عمل آورد.
۱) سوخت نيروگاهها
در حال حاضر، در ژاپن از LNG ، LPG ، نفت خام و زغالسنگ به عنوان سوخت در نيروگاهها استفاده ميشود. نفت خام و زغال هر دو آلودكنندة محيط زيست هستند و استفاده از آنها به اقدامات جبراني براي كاهش آلودگي هوا نياز دارد. به عبارت ديگر، آلودگي دي اكسيدكربن حاصل از نفت و زغال به مراتب بيشتر ازLNG است. LNG و LPG سوختهاي پاكي محسوب مي‌شوند، اما از يك طرف هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري LNG بالا است و از طرف ديگر، عرضة LPG خاورميانه به آسيا ي جنوب شرقي و كشورهاي خاور دور محدود است. به عنوان مثال، ژاپن در سال 2001، حدود 15 ميليون‌تن LPG وارد كرده است كه بيش از 80 درصد آن از خاورميانه و با مشخصات بازار خاورميانه، وارد شده است.
در مقابل، اولاً DME يك سوخت پاك است، ثانياً كل هزينة سرمايه گذاري آن، به خاطر وجود زيرساخت‌هاي LPG كه با اندك تغييراتي قابل استفاده براي DME هستند، بسياركم است و ثالثاً منابع DME محدود به منطقه و كشور خاصي نيست و ذخاير كوچك گاز طبيعي با هزينة اندكي قابل استفاده براي توليد DME هستند. بنابراين، به نظر ميرسد كه DME سوخت آينده نيروگاهها خواهد بود.
۲) جايگزيني در بازارهاي LPG
تقاضاي LPG در ژاپن، چين، هند و آسياي جنوب شرقي در حال افزايش است. استفادة اصلي از LPG در ژاپن، در بخش‌هاي خانگي و تجاري است. بنابراين، ميزان اختلاف عرضه و تقاضاي LPG در آينده، بستگي به طرح‌هاي پتروشيمي در خاورميانه خواهد داشت. در هر صورت، به نظر ميرسد كه قيمت LPG به لحاظ افزايش تقاضا براي آن در آينده افزايش يابد. بنابراين، بازارهاي LPG يكي از بازارهاي بالقوه DME در آينده خواهند بود.
۳)جايگزيني در بازارهاي نفت كوره
در حال حاضر، نفت كوره مورد استفاده در كاميونها و اتوبوسها در شهرهاي بزرگي چون توكيو، عامل اصلي آلودگي هوا محسوب ميشود. از اينرو تحقيق و توسعه (R&D) بر روي موتورهاي DME، به عنوان جايگزين موتورهاي ديزلي شروع شده است. البته عرضة تجاري اين موتورها در بلندمدت امكان خواهد يافت.
۴) DME سوختي براي سلولهاي سوختي و ساير مصارف
در حال حاضر، مطالعات (R&D) وسيعي بر روي سلولهاي سوختي در مراكز تحقيقاتي و دانشگاهي در حال انجام است. اما هنوز اختراعات و پيشرفتهاي بيشتري مورد نياز است تا DMEبتواند با ساير سوختهاي مورد استفاده در سلولهاي سوختي (مثل گازوئيل و متانول) قابل رقابت شود. همچنين DME، قابليت استفاده در فرايندهاي مصارف شيميايي را نيز دارد. به عنوان مثال، پروپيلن حاصل از DME در حال توسعه است.
مصرف DME در نيروگاهها
آزمون احتراق DMEدر شركت General Electric انجام شده است و مشاهده شده است كه نشر آلاينده‌ها، بسيار شبيه گاز طبيعی است. نرخ گرما يا Heat rateآن از گاز طبيعی پايين تر است و میتوان نتيجه گرفت كه كارايی انرژي DME از گاز طبيعی بالاتر است. مقدار برق ايجاد شده توسط DME از گازطبيعی در مقادير يكسان بالاتر است. فناوری DME، اثبات شده است و كارخانه های تبديل گاز طبيعی به DME بسيار مشابه كارخانه های توليد متانول میباشند. به عبارتی هيچگونه مشكل فناوری وجود ندارد.
تجهيزات عمومی برای طرح DME برای اجرای طرح DMEبه موارد ذيل نياز است:
۱- گاز طبيعی (مقدار 2 تريليون فوت مكعب ظرف 25 سال طرح)
۲- تجهيزات تهيه گاز شيرين
۳- قيمت گاز در ابتدای واحد DME بايد تقريبا 50 سنت به ازای هر ميليون BTU باشد.
۴- واحد DME (با مشخصات عنوان شده ظرفيت چنين واحدی حدود 5000 تن در روز و هزينة سرمايه گ ذاری چنين واحدی حدود نيم ميليارد دلار تخمين زده میشود.)
در حال حاضر بسياری از كشورهای در حال توسعه از جمله هندوستان، درصدد استفاده از اين سوخت نوين هستند و در عين حال شركت ملی نفت ايران نيز در اين زمينه فعاليتهايی را آغاز نموده است. شركت بیپی نيز از شركت‌های دارای اين فناوری است و تلاشهای زيادی را در اين زمينه انجام داده است.
روش توليد DME از طريق آبزدايي (دي هيدرات كردن) متانول از فرايند سنتز متانول و آبزدايي متانول
CO+CO2+5H2O=CH3OCH3+2H2O
اين فرايند به ثبت رسيده و در حال حاضر در سطح تجاري در جهان براي توليد DME مورد استفاده قرار ميگيرد. البته بايد توجه شود كه ظرفيت فعلي توليد DME در مقايسه با آنچه كه به عنوان يك سوخت مطرح، معرفي ميشود، بسيار كم است. اما تكنولوژي آبزدايي متانول بسيار شبيه فرايند سنتز، اما ساده تر از اين فرايند است. فرايند آبزدايي يك فرايند گرمازا است، اما توليد گرما در اين روش بسيار كمتر از روش سنتز است. بنابراين با توجه به اين ويژگي ها، تكنولوژي آبزدايي (دي هيدرات كردن) متانول ميتواند در مقياس‌هاي وسيع در كارخانه هاي بزرگ توليد DME به سادگي استفاده شود. اين تكنولوژي در 10 سال گذشته توسعه داده شده است. به عنوان مثال، شركت TEC يك كارخانه با مقياس توليد 10 هزار تن در روز، در سال 1997 تاسيس نموده است. در حال حاضر نيز پروژههاي متانول با مقياس 5 هزار تن در روز در ايران، توباگو (Tobago) و ترينيداد (Trinidad) طراحي‌شده و در حال تكميل هستند.
فرايند آبزدايي متانول، يك فرايند ساده است. در اين روش با استفاده از يك رآكتور ثابت خوابيده (افقي)، بدون اينكه وسيلة خاصي در داخل آن براي انتقال گرما نياز باشد، ميتوان DME توليد نمود. كاتاليست مورد استفاده براي آبزدايي نيز يك كاتاليست با ماخذ آلومين (Alumin) است كه در بازار كاتاليستي يك ماده شناخته شده است. البته حجم خلل و فرج موجود برروي كاتاليست، براي تبديل DME بسيار مهم است.
مزيت ديگر اين روش نسبت به فرايند سنتز، ميزان كمتر مصرف اكسيژن در آن است. اكسيژن مورد نياز در اين روش و روش فرايند سنتز از يك واحد سرمازاي مجزا به‌دست مي‌آيد كه اولاً تجهيزات آن خيلي گران مي‌باشد و ثانياً يك واحد مصرف‌كنندة انرژي هم هست. در حال حاضر در شركت TEC، در فرايند آبزدايي متانول با كاتاليست اصلاح شدة ISOP براي توليد DME با ظرفيت 5 تا 6 هزار تن در روز، اصلاً اكسيژن لازم نيست. ولي براي توليد روزانة بيش از 6 هزار تن متانول (معادل 4200 تن DME)، از يك فرايند تركيبي استفاده ميشود كه در آن مقداري اكسيژن هم مورد استفاده قرار ميگيرد.
در حال حاضر در فرايند آبزدايي متانول در شركت TEC، براي توليد 2.5 ميليون تن DME، به حدود 2600 تن در روز، اكسيژن نياز است كه اين ميزان كمتر از اكسيژن مورد نياز در يك فرايند سادة سنتز با حداكثر ظرفيت 3.3 ميليون تن است. ويژگي‌هاي يك كارخانة 2.5 ميليون تني DME به شرح ذيل است:
۱- كاتاليست و طرح سنتز DME به لحاظ تجاري به ثبت رسيده و قابل دسترسي هستند.
۲- هر نسبتي از متانول (0 تا100 درصد) و DME (0 تا 100 درصد) بر اساس تقاضاي بازار، قابل توليد است.
۳- فرايند سنتز DME بسيار ساده است و هزينة سرمايه‌گذاري آن اندك است.
۴- يك رآكتور افقي ثابت با يك جريان شعاعي (پرتويي) و بدون فرايند انتقالي گرما، ميتواند براي توليد 2.5 ميليون تن مورد استفاده قرارگيرد.
۵- براي توليد به ميزان كمتر از 1.5 ميليون تن در سال، نيازي به اكسيژن نيست.
۶- كل هزينة سرمايه گذاري به همراه يك واحد كوچك و مجزاي هوا، اندك است.
۷- در فرايند سنتز DME ، دي اكسيدكربن توليد نمي شود.
۸- گاز طبيعي مورد نياز براي كل عمر يك پروژه 2.5 ميليون تني، 2.2 TC تا 2.7 TC است
منبع:وبلاگ مهندسی شیمی
دی‌متيل اتر مولكول ساده اتر به فرمول CH3-O-CH3 میباشد. اين ماده را میتوان مانندLPG به كار برد.اشتعال اين ماده نيز مانند گاز طبيعی است. در اين ماده مقدار NO2 و مشتقات سولفور بسيار پايين مي‌باشد و كمتر از 15 ppm است. اين نشانگر مزيت‌های زيست محيطی DME است و به‌عبارتی حالت دوستی با محيط زيست دارد و با H2O و CO2 واكنش نشان مي‌دهد.
كاربردهای DME در بازار
يكی از مواردي كه برای به كارگيری انرژي مورد توجه است جنبه های تجاری آن انرژي است. برای تجاری شدن به بازار نياز داريم. يكی از مهم ترين بازارهای مصرف DMEنيروگاهها میباشند. در حال حاضر پيش بينی میگردد كه اين سوخت بتواند در يك نيروگاه 900 مگاواتی مصرف گردد. تمام انتخاب‌ها برای LPG (گاز فشردة مايع) را میتوان به DME تغيير داد و به عبارتی در حمل و نقل نيز میتوان از آن استفاده به عمل آورد.
۱) سوخت نيروگاهها
در حال حاضر، در ژاپن از LNG ، LPG ، نفت خام و زغالسنگ به عنوان سوخت در نيروگاهها استفاده ميشود. نفت خام و زغال هر دو آلودكنندة محيط زيست هستند و استفاده از آنها به اقدامات جبراني براي كاهش آلودگي هوا نياز دارد. به عبارت ديگر، آلودگي دي اكسيدكربن حاصل از نفت و زغال به مراتب بيشتر ازLNG است. LNG و LPG سوختهاي پاكي محسوب مي‌شوند، اما از يك طرف هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري LNG بالا است و از طرف ديگر، عرضة LPG خاورميانه به آسيا ي جنوب شرقي و كشورهاي خاور دور محدود است. به عنوان مثال، ژاپن در سال 2001، حدود 15 ميليون‌تن LPG وارد كرده است كه بيش از 80 درصد آن از خاورميانه و با مشخصات بازار خاورميانه، وارد شده است.
در مقابل، اولاً DME يك سوخت پاك است، ثانياً كل هزينة سرمايه گذاري آن، به خاطر وجود زيرساخت‌هاي LPG كه با اندك تغييراتي قابل استفاده براي DME هستند، بسياركم است و ثالثاً منابع DME محدود به منطقه و كشور خاصي نيست و ذخاير كوچك گاز طبيعي با هزينة اندكي قابل استفاده براي توليد DME هستند. بنابراين، به نظر ميرسد كه DME سوخت آينده نيروگاهها خواهد بود.
۲) جايگزيني در بازارهاي LPG
تقاضاي LPG در ژاپن، چين، هند و آسياي جنوب شرقي در حال افزايش است. استفادة اصلي از LPG در ژاپن، در بخش‌هاي خانگي و تجاري است. بنابراين، ميزان اختلاف عرضه و تقاضاي LPG در آينده، بستگي به طرح‌هاي پتروشيمي در خاورميانه خواهد داشت. در هر صورت، به نظر ميرسد كه قيمت LPG به لحاظ افزايش تقاضا براي آن در آينده افزايش يابد. بنابراين، بازارهاي LPG يكي از بازارهاي بالقوه DME در آينده خواهند بود.
۳)جايگزيني در بازارهاي نفت كوره
در حال حاضر، نفت كوره مورد استفاده در كاميونها و اتوبوسها در شهرهاي بزرگي چون توكيو، عامل اصلي آلودگي هوا محسوب ميشود. از اينرو تحقيق و توسعه (R&D) بر روي موتورهاي DME، به عنوان جايگزين موتورهاي ديزلي شروع شده است. البته عرضة تجاري اين موتورها در بلندمدت امكان خواهد يافت.
۴) DME سوختي براي سلولهاي سوختي و ساير مصارف
در حال حاضر، مطالعات (R&D) وسيعي بر روي سلولهاي سوختي در مراكز تحقيقاتي و دانشگاهي در حال انجام است. اما هنوز اختراعات و پيشرفتهاي بيشتري مورد نياز است تا DMEبتواند با ساير سوختهاي مورد استفاده در سلولهاي سوختي (مثل گازوئيل و متانول) قابل رقابت شود. همچنين DME، قابليت استفاده در فرايندهاي مصارف شيميايي را نيز دارد. به عنوان مثال، پروپيلن حاصل از DME در حال توسعه است.
مصرف DME در نيروگاهها
آزمون احتراق DMEدر شركت General Electric انجام شده است و مشاهده شده است كه نشر آلاينده‌ها، بسيار شبيه گاز طبيعی است. نرخ گرما يا Heat rateآن از گاز طبيعی پايين تر است و میتوان نتيجه گرفت كه كارايی انرژي DME از گاز طبيعی بالاتر است. مقدار برق ايجاد شده توسط DME از گازطبيعی در مقادير يكسان بالاتر است. فناوری DME، اثبات شده است و كارخانه های تبديل گاز طبيعی به DME بسيار مشابه كارخانه های توليد متانول میباشند. به عبارتی هيچگونه مشكل فناوری وجود ندارد.
تجهيزات عمومی برای طرح DME برای اجرای طرح DMEبه موارد ذيل نياز است:
۱- گاز طبيعی (مقدار 2 تريليون فوت مكعب ظرف 25 سال طرح)
۲- تجهيزات تهيه گاز شيرين
۳- قيمت گاز در ابتدای واحد DME بايد تقريبا 50 سنت به ازای هر ميليون BTU باشد.
۴- واحد DME (با مشخصات عنوان شده ظرفيت چنين واحدی حدود 5000 تن در روز و هزينة سرمايه گ ذاری چنين واحدی حدود نيم ميليارد دلار تخمين زده میشود.)
در حال حاضر بسياری از كشورهای در حال توسعه از جمله هندوستان، درصدد استفاده از اين سوخت نوين هستند و در عين حال شركت ملی نفت ايران نيز در اين زمينه فعاليتهايی را آغاز نموده است. شركت بیپی نيز از شركت‌های دارای اين فناوری است و تلاشهای زيادی را در اين زمينه انجام داده است.
روش توليد DME از طريق آبزدايي (دي هيدرات كردن) متانول از فرايند سنتز متانول و آبزدايي متانول
CO+CO2+5H2O=CH3OCH3+2H2O
اين فرايند به ثبت رسيده و در حال حاضر در سطح تجاري در جهان براي توليد DME مورد استفاده قرار ميگيرد. البته بايد توجه شود كه ظرفيت فعلي توليد DME در مقايسه با آنچه كه به عنوان يك سوخت مطرح، معرفي ميشود، بسيار كم است. اما تكنولوژي آبزدايي متانول بسيار شبيه فرايند سنتز، اما ساده تر از اين فرايند است. فرايند آبزدايي يك فرايند گرمازا است، اما توليد گرما در اين روش بسيار كمتر از روش سنتز است. بنابراين با توجه به اين ويژگي ها، تكنولوژي آبزدايي (دي هيدرات كردن) متانول ميتواند در مقياس‌هاي وسيع در كارخانه هاي بزرگ توليد DME به سادگي استفاده شود. اين تكنولوژي در 10 سال گذشته توسعه داده شده است. به عنوان مثال، شركت TEC يك كارخانه با مقياس توليد 10 هزار تن در روز، در سال 1997 تاسيس نموده است. در حال حاضر نيز پروژههاي متانول با مقياس 5 هزار تن در روز در ايران، توباگو (Tobago) و ترينيداد (Trinidad) طراحي‌شده و در حال تكميل هستند.
فرايند آبزدايي متانول، يك فرايند ساده است. در اين روش با استفاده از يك رآكتور ثابت خوابيده (افقي)، بدون اينكه وسيلة خاصي در داخل آن براي انتقال گرما نياز باشد، ميتوان DME توليد نمود. كاتاليست مورد استفاده براي آبزدايي نيز يك كاتاليست با ماخذ آلومين (Alumin) است كه در بازار كاتاليستي يك ماده شناخته شده است. البته حجم خلل و فرج موجود برروي كاتاليست، براي تبديل DME بسيار مهم است.
مزيت ديگر اين روش نسبت به فرايند سنتز، ميزان كمتر مصرف اكسيژن در آن است. اكسيژن مورد نياز در اين روش و روش فرايند سنتز از يك واحد سرمازاي مجزا به‌دست مي‌آيد كه اولاً تجهيزات آن خيلي گران مي‌باشد و ثانياً يك واحد مصرف‌كنندة انرژي هم هست. در حال حاضر در شركت TEC، در فرايند آبزدايي متانول با كاتاليست اصلاح شدة ISOP براي توليد DME با ظرفيت 5 تا 6 هزار تن در روز، اصلاً اكسيژن لازم نيست. ولي براي توليد روزانة بيش از 6 هزار تن متانول (معادل 4200 تن DME)، از يك فرايند تركيبي استفاده ميشود كه در آن مقداري اكسيژن هم مورد استفاده قرار ميگيرد.
در حال حاضر در فرايند آبزدايي متانول در شركت TEC، براي توليد 2.5 ميليون تن DME، به حدود 2600 تن در روز، اكسيژن نياز است كه اين ميزان كمتر از اكسيژن مورد نياز در يك فرايند سادة سنتز با حداكثر ظرفيت 3.3 ميليون تن است. ويژگي‌هاي يك كارخانة 2.5 ميليون تني DME به شرح ذيل است:
۱- كاتاليست و طرح سنتز DME به لحاظ تجاري به ثبت رسيده و قابل دسترسي هستند.
۲- هر نسبتي از متانول (0 تا100 درصد) و DME (0 تا 100 درصد) بر اساس تقاضاي بازار، قابل توليد است.
۳- فرايند سنتز DME بسيار ساده است و هزينة سرمايه‌گذاري آن اندك است.
۴- يك رآكتور افقي ثابت با يك جريان شعاعي (پرتويي) و بدون فرايند انتقالي گرما، ميتواند براي توليد 2.5 ميليون تن مورد استفاده قرارگيرد.
۵- براي توليد به ميزان كمتر از 1.5 ميليون تن در سال، نيازي به اكسيژن نيست.
۶- كل هزينة سرمايه گذاري به همراه يك واحد كوچك و مجزاي هوا، اندك است.
۷- در فرايند سنتز DME ، دي اكسيدكربن توليد نمي شود.
۸- گاز طبيعي مورد نياز براي كل عمر يك پروژه 2.5 ميليون تني، 2.2 TC تا 2.7 TC است
منبع:وبلاگ مهندسی شیمی
آخرین ویرایش:
