Свойства диметилового эфира, основные способы его получения (синтез метанола, дегидратация метилового спирта и др.). Особенности применения диметилового эфира в качестве дизельного топлива. Физико-химические показатели и свойства диметилового эфира.
Аннотация к работе
Стремительный рост автомобильного транспорта привел к значительному увеличению объемов выбросов загрязняющих веществ в воздушную среду городов. В виде отработавших газов, продуктов испарения бензина и других вредных примесей в атмосферу ежегодно выбрасывается более 1 млн. тонн загрязняющих веществ.Имеет следующие физические свойства: тплавдения = 138,5 °С; ткипения = 25,0 °С; ?=2,091 г/л; h.0,01 МПА.с (20 °С); ткрит =126,9 ОС, ркрит =5,32 МПА; ?H0исп = 21,5 КДЖ/моль, ?H0обр =184,1 КДЖ/моль; S0298 =266,5 Дж/(моль.К). Диметиловый эфир - родоначальник класса алифатических эфиров простых, сравнительно инертен, разлагается только при температуре красного каления, не реагирует при умеренных температурах с Na, сильными кислотами и щелочами.Диметиловый эфир получают и из самого метанола, путем его дегидратации, также при повышенных температурах и давлении, применяя алюмосиликатные катализаторы. В промышленности диметиловый эфир получают в качестве побочного продукта при производствеве метилового спирта из синтез-газа на оксидных цинкхромовых и медьсодержащих кат. при температурах 200-400 °С и давлениях 4-40 МПА. Диметиловый эфир получают также из синтез-газа на полифункциональных катализаторах при 200-250 °С и давлении 7-9 МПА; степень превращения метанола в диметиловом эфире составляет 59-88%. Препаративно диметиловый эфир получают в лаборатории действием H2SO4 на метанол.[ http://www.kakprosto.ru/kak-50218-kak-poluchit-dimetilovyy-efir#ixzz3FFF1PJYP]. На основании проведенных исследований были сделаны выводы о том, что при повышении температуры имеют место различные виды адсорбции как для ДМЭ (адсорбция на связанных водородной связью гидроксильных группах поверхности; взаимодействие с образованием координационной связи; образование структур с активацией водорода метильной группы поверхностью и образование карбонатно-карбоксилатных структур), так и для метанола (адсорбция на связанных водородной связью гидроксильных группах поверхности, адсорбция с образованием поверхностного метилата, комплекса с координационной связью и карбонатно-карбоксилатных структур).В России с 1992-го, а за рубежом с 1994 г. ведутся работы по использованию ДМЭ в качестве моторного топлива для дизелей. ДМЭ обладает весьма высоким цитановым числом (ЦЧ=55-60), превышающим аналогичный показатель для дизельного топлива, и низкой температурой кипения (-25°С). Себестоимость производства ДМЭ в России (при отпускных ценах на сырье - природный газ - на уровне мировых цен) составляет не более 2/3 от себестоимости производства дизельного топлива, в то время как у западных фирм - на уровне себестоимости дизельного топлива. Модернизация серийных дизельных двигателей для работы на ДМЭ сводится к повышению объемной подачи ДМЭ топливным насосом, герметизации трубопроводов и замены топливных баков на баллоны, аналогичные баллонам для сжиженного нефтяного газа. ДМЭ обладает целым рядом преимуществ по сравнению с другими альтернативными топливами и даже дизельным топливом по следующим показателям: Химическим: - отсутствием валентных углеродно-углеродных связей, что понижает склонность к сажеобразованию при горении, - содержанием порядка 35% связанного кислорода, что практически полностью устраняет дымность выпускных газов, - хорошей самовоспламеняемость в условиях цилиндра дизеля (цетановое число ЦЧ=55=60 по сравнению с ЦЧ=45-50 для дизельного топлива, не говоря уж об альтернативных топливах типа метанола и этанола, а также природных газах, имеющих плохую воспламеняемость), что делает его идеальным в качестве моторного топлива дизелей: Физическим: - хорошей испаряемостью, что приводит к быстрой газификации впрыскиваемых в цилиндры топливных струй, способствуя совершенствованию процесса смесеобразования и улучшению экономичности при понижении требуемого уровня давлений впрыскивания и, следовательно, повышению надежности работы топливовпрыскивающей аппаратуры и снижению ее уровня шума.Таким образом, В перспективе на транспорте возможно использование конкурирующего топлива - диметилового эфира (ДМЭ), имеющего определенные технологические преимущества перед сжиженным природным газом. По своим физическим свойствам это вещество очень схоже с СУГ и может являться его заменителем в качестве моторного топлива, топлива для газовых турбин, в коммунальном хозяйстве и быту (приготовление пищи). Кроме того, ДМЭ используется для производства аэрозольных красок и в парфюмерной промышленности, т.к. является отличным растворителем и пропеллентом одновременно, и при этом практически полностью разлагается при попадании в атмосферу (не является парниковым газом, в отличие от метана). Важное преимущество ДМЭ - это возможность поставлять его в контейнерах, баллонах и цистернах прямо от производителя или с приемного терминала конечным потребителям на заправки и в личные (домашние) коммунальные хозяйства.
План
Содержание
Введение
1. Диметиловый эфир. Свойства
2. Получение диметилового эфира
3. Применение диметилового эфира в качестве дизельного топлива
4. Физико-химические показатели и свойства диметилового эфира
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Стремительный рост автомобильного транспорта привел к значительному увеличению объемов выбросов загрязняющих веществ в воздушную среду городов. В виде отработавших газов, продуктов испарения бензина и других вредных примесей в атмосферу ежегодно выбрасывается более 1 млн. тонн загрязняющих веществ.
Наряду с Программой оснащения муниципального автотранспорта каталитическими нейтрализаторами, использование альтернативных экологически более чистых видов моторного топлива является одним из основных путей снижения негативного влияния автомобиля на экологию городов.
Интенсивные работы в этом направлении ведутся во всех развитых странах мира. Ведущие мировые автомобильные концерны инвестируют миллиарды долларов в развитие транспорта и технологий альтернативных видов моторного топлива и источников энергии.
В России наиболее предпочтительным представляется частичное замещение традиционных видов моторного топлива на синтетические жидкие углеводороды, получаемые из природного газа, в силу низкой себестоимости и практической неограниченности этого ресурса в стране.
Использование в качестве моторного топлива диметилового эфира, пропан-бутана, метана позволяет уменьшить выбросы в атмосферу окиси углерода, углеводородов и окиси азота на 30-70% по сравнению с обычными жидкими моторными топливами. диметиловый эфир дизельный топливо
Вывод
Таким образом, В перспективе на транспорте возможно использование конкурирующего топлива - диметилового эфира (ДМЭ), имеющего определенные технологические преимущества перед сжиженным природным газом. По своим физическим свойствам это вещество очень схоже с СУГ и может являться его заменителем в качестве моторного топлива, топлива для газовых турбин, в коммунальном хозяйстве и быту (приготовление пищи). В сравнении с СПГ он имеет существенно более высокую температуру сжижения (- 24,5°С), что позволяет хранить ДМЭ в тех же резервуарах, что и СУГ. При его правильном сгорании не образуется сажа, а только вода и углекислый газ. Теплотворная способность ДМЭ (28,4 МДЖ/кг) только немного ниже низшей удельной теплоты сгорания природного газа. Кроме того, ДМЭ используется для производства аэрозольных красок и в парфюмерной промышленности, т.к. является отличным растворителем и пропеллентом одновременно, и при этом практически полностью разлагается при попадании в атмосферу (не является парниковым газом, в отличие от метана).
Важное преимущество ДМЭ - это возможность поставлять его в контейнерах, баллонах и цистернах прямо от производителя или с приемного терминала конечным потребителям на заправки и в личные (домашние) коммунальные хозяйства. При этом снижаются затраты на распределение. Возможна транспортировка ДМЭ в контейнерах и лихтерах (судами-контейнеровозами/лихтеровозами) непосредственно с места отгрузки. При этом контейнеры/лихтеры могут загружаться на судно как уже в заполненном виде (заправленными), так и заполняться непосредственно на судне через специальный распределительный манифольд. Таким образом, ДМЭ - это не только новая транспортная технология, но и готовый продукт для потребителей (бутилированный ДМЭ). ДМЭ имеет высокое цетановое число, что позволяет использовать его в качестве эффективного дизельного топлива.
Список литературы
1. «Энергия» 2002, N 11. С. 42-44.
2. Бухаркин А.К., Лихтерова Н.М., Капкин В.Д. «Основы химии и технологии производства и применения транспортных энергоносителей». Москва, МИТХТ, 1997
3. Караваев М.М., Леонов А. Л., Мастеров Б. П. «Промышленный синтез метанола». Москва, «Химия», 1974 г.
4. Караваев М.М. и др, «Технология синтетического метанола». Москва, «Химия», 1984 г.
5. Хенрице-Оливе Г., Оливе С., «Химия каталитического гидрирования СО». Москва, «Мир», 1987
6. «Перспективные автомобильные топлива». Под редакцией Черникова Я.Б., Москва, Транспорт, 1998 г.
7. Смаль Ф. В., Аксенов Е. Е., «Перспективные топлива для автомобилей». Москва, Транспорт, 1979 г.
8. Гайнуллин Ф. Г., «Природный газ как моторное топливо на транспорте». Москва, Транспорт, 1986 г
9. Топчиева К.В., Кубасов А.А., Тыонг Ван Дао, «Дегидратация метилового спирта на щелочных формах цеолитов X и Y», Вестник МГУ. Химия. 1972, т. 13, №6, стр. 628-632.
10. Хамагульгова Н.С., Хадишев С.Н., Кубасов А.А., «Закономерности конверсии метанола в микрореакторе на цеолитах ультрасил», Вестник МГУ. Химия. 1981, т. 22, №2, стр. 156-160.
11. Нефедов Б.К., Сергеева Н.С., «Влияние состава катализатора Rh -носитель и добавок различных веществ в зону реакции на карбонилирование метанола окисью углерода при атмосферном давлении», Известия АН СССР, серия Химия. 1976, №10, стр. 2271 -2276.
12. Соловьев А.А., Каденцев В.И., Чижов О.С., «Метиловык эфиры метилдезоксигексопиранозидов», Известия АН СССР, серия Химия. 1976, №11, стр. 2500-2505.
13. Герич А.П., Шмелев А.С., «Кинетика образования диметилового эфира на у-А12О3», «Метанол и его переработка», сборник трудов НИИТЭХИМ и ГОСНИИ Метанолпроект, Москва, 1985, стр. 49 - 52.