二甲醚简介

2020/12/17 16:26:09

二甲醚又称作甲醚、甲氧基甲烷,是最简单的脂肪醚。它是二分子甲醇脱水缩合的衍生物。室温下为无色、无毒,有轻微醚香味的气体或压缩液体。是一种重要的有机化工产品和化学中间体。二甲醚主要作为甲基化剂用于生产硫酸二甲酯,还可合成N,N-二甲基苯胺、醋酸甲酯、醋酐、亚乙基二甲酯和乙烯等;也可用作烷基化剂、冷冻剂、发泡剂、溶剂、浸出剂、萃取剂、麻醉药、燃料、民用复合乙醇及氟里昂气溶胶的代用品。用于护发、护肤、药品和涂料中,作为各类气雾推进剂。在国外推广的燃料添加剂在制药、染料、农药工业中有许多独特的用途。

性质

二甲醚在空气中十分稳定,无腐蚀性,微毒,不致癌。混溶性很好,可以和大多数极性和非极性有机溶剂混溶。

作为一种重要的化学中间体,二甲醚在催化剂存在下与苯发生烷基化反应。与一氧化碳反应生成乙酸甲酯;同系化反应还可以生成乙酸乙酯、乙酸酐。与二氧化碳反应生成甲氧基乙酸。与发烟硫酸或三氧化硫反应生成硫酸二甲酯。与氰化氢反应生成乙腈。

稳定性

1.甲醚具有甲基化反应性能。与一氧化碳反应生成乙酸或乙酸甲酯;与二氧化碳反应生成甲氧基乙酸;与氰化氢反应生成乙腈。可氯化成各种氯化衍生物。与空气混合能形成爆炸性混合物。 

2.稳定性:稳定。

3.禁配物:强氧化剂、强酸、卤素、硫、硫化物。

4.避免接触的条件:接触空气、光照。 

5.聚合危害:不聚合。

用途

二甲醚具有优良的燃烧特性,十六烷值高,而且污染少,对大气臭氧层无损害,在对流层中容易降解。可广泛用于汽车燃料。

二甲醚可以用作气雾剂的推进剂、发泡剂、溶剂、萃取剂等。高浓度的DME可以用作麻醉剂。

作为氟利昂的替代品也用于制冷剂中。

毒性

1、急性毒性:大鼠吸入LD50:308mg/m2; 

2、其他多剂量毒性:大鼠吸入TDLO:2pph/6H/30W-I;

3、吸入对中枢神经系统有抑制作用。吸入后可引起麻醉、窒息作用,麻醉作用比乙醚弱。对皮肤有刺激性。与空气混合能形成爆炸性混合物,在空气中允许浓度为400mg/kg。 

4、急性毒性:LC50:308000mg/m2(大鼠吸入) 

5、亚急性与慢性毒性 大鼠,吸入2%甲醚,每天6h,每周5d,30周,体重增加,血、尿及组织病理学检查均未见明显异常,但血清丙氨酸和天门冬氨酸和天门冬氨酸转氨酶增高,示有肝毒性。

制备

实验室中一般使用原甲酸三甲酯,以氯化铁为催化剂制得。或用碳酸甲酯钠在320℃热分解得到。高纯度的DME通过威廉逊合成法用碘甲烷和甲醇钠反应制备。该反应条件苛刻,必须在无水条件下反应.

工业上,DME最早是从合成甲醇的副产物中分离回收。之后二甲醚的生产方法主要有两步法(甲醇脱水成二甲醚)和一步法(合成气直接合成二甲醚)。此外还有从二氧化碳和生物质制备二甲醚的方法。

一步法

该法是由天然气转化或煤气化生成合成气后,合成气进入合成反应器内,在反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应过程和变换反应,产物为甲醇与二甲醚的混合物,混合物经蒸馏装置分离得二甲醚,未反应的甲醇返回合成反应器。
一步法多采用双功能催化剂,该催化剂一般由2类催化剂物理混合而成,其中一类为合成甲醇催化剂,如Cu-Zn-Al(O)基催化剂,BASFS3-85和ICI-512等;另一类为甲醇脱水催化剂,如氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。

二步法

该法是分两步进行的,即先由合成气合成甲醇,甲醇在固体催化剂下脱水制二甲醚。国内外多采用含γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作为脱水催化剂。反应温度控制在280-340℃,压力为0.5-0.8MPa。甲醇的单程转化率在70-85%之间,二甲醚的选择性大于98%。

一步法合成二甲醚没有甲醇合成的中间过程,与两步法相比,其工艺流程简单、设备少、投资小、操作费用低,从而使二甲醚生产成本得到降低,经济效益得到提高。因此,一步法合成二甲醚是国内外开发的热点。国外开发的有代表性的一步法工艺有:丹麦Topsφe工艺、美国Air Products工艺和日本NKK工艺。 
二步法合成二甲醚是21世纪国内外二甲醚生产的主要工艺,该法以精甲醇为原料,脱水反应副产物少,二甲醚纯度达99.9%,工艺成熟,装置适应性广,后处理简单,可直接建在甲醇生产厂,也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。但该法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺,流程较长,因而设备投资较大。但21世纪国外公布的大型二甲醚建设项目绝大多数采用两步法工艺技术,说明两步法有较强的综合竞争力。但21世纪国内外二甲醚生产的二步法合成工艺能耗均太高,且行业竞争激烈。而只有将吨醚蒸汽消耗降至0.4吨以下,二甲醚纯烧才能与液化石油气抗衡。 

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