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今年4月29日,由上汽集团工程研究院,上海交通大学为主,上海焦化厂,上海柴油机股份有限公司和上海申沃客车公司联合研发的,我国首辆二甲醚城市交通客车,在“全国清洁汽车行动协调领导小组”主持下,通过了“二甲醚汽车研究开发”项目的验收。
二甲醚(DME)是上世纪90年代中期,才引起国际汽车界重视,开始深入研发的一种汽车优良的清洁能源。目前多处在开发和样车应用阶段。我国的DME应用研究,几乎与国际处于同步发展阶段。上海开发的DME项目,是以上海柴油机公司D6114ZQB柴油机为基础,自主研发应用DME燃料特性,匹配相适应的燃料供给、喷射和燃烧系统,经国家检测机构测量,其动力性能优于原装的柴油机,车内外噪声下降了2个分贝,自由加速时,烟度为零,发动机排放达到欧Ⅲ标准,该项目是在上海申沃客车公司SWB6115-3系列,11米城市客车基础上改制的,共申请了7项国家发明专利权。 这说明,我国对DME的研究应用成果,已经很接近国际水平。
DME化学学名为二甲基乙醚,在常温、常压下为无色气体,当温度达25℃,压力为5个大气压情况下成为液体,易于储存和运输。
DME易溶于水,据资料,1000mL的水,可溶解3700mLDME气体,同时,也溶于汽油,四氯化碳,丙酮、乙酸甲酯等多种有机溶剂中。
DME具有优良的环境性指标,虽然对皮肤有轻度分散的刺激作用,但无毒,在大气中会很快分解为水和二氧化碳。
DME为富氧燃料,氧含量为34.8%,容易达到完全燃烧,对社会环境和臭氧层无污染。
DME为一种可再生燃料,可以从石油、天然气、煤、植物和生活垃圾中提取合成,资源丰富。
二甲醚在汽车上应用,已显示出不少优点:在高压缩比下压燃燃烧,具有与柴油机等效的热效率;作为含氧高的燃料,燃烧完全,可大幅降低CO的排放;由于不含C-C分子链,在燃烧过程不会分解出碳,因而,在各种情况下都能实现无烟燃烧;在经过喷油系统改进后,推迟喷油提前期,可以降低NOx的排放,可以和柴油实行任意的混合使用,有利于改善单一的DME喷油系统磨损问题。
DME作为汽车清洁燃料的可行性研究已基本认定。现在国际上对DME的研究应用十分活跃。沃尔沃公司将DH10A柴油机改造成DME发动机,并制成大客车,排放标准达欧Ⅳ水平。AVL公司,在NAVISTAR7.3升V8柴油机上,应用DME改进,证实压燃式发动机应用DME性能良好。日本NKK公司和交通公害研究所,分别研制出DME货车。日本五十铃汽车公司研制DME客车,计划小批量投入生产试用。美国西南研究所对DME发动机实验到得很多台架数据。在雷诺汽车公司,标致汽车公司,正通过欧盟一项基金开发DME汽车试验。我国早在上世纪90年代,在陕西省新型燃料燃具公司,用DME用于民用二甲醚液化石油气燃料和民用醚基复合燃料上应用。西安交通大学与大连柴油机厂也进行了DME发动机改进,匹配,试验工作,吉林大学在DME喷油器流量特性发动机性能方面进行系统研究。这次上海对DME燃料发动机是在柴油机上进行一系列的喷射,供给和燃烧系统上改进,并测定出DME发动机的外特性扭矩;燃油消耗率;在外特性下NOx排出量;在负荷特性下HC的排放量;外特性下的烟度排放情况;并针对DME发动机部件的磨损,密封,润滑和材料相容性的改进,取得很实际数据,为今后进一步推进DME应用,打下良好基础。上汽集团和上海交通大学,将在此基础上,按国家科技部二甲醚汽车示范项目要求,接着为山东省临沂市研制30辆二甲醚燃料城市公交客车。
二甲醚的制造,并不是很复杂的。在初期时,多应用“二步法”,即先将合成气制成甲醇,然后用固体催化剂,用脱水办法得出二甲醚。近年,一些国家,应用新的合成办法,在甲醇合成及甲醇脱水的复合催化剂基础上,省去先制成甲醇的方法,直接合成二甲醚,可以获初较高的单程转化率,而且易于形成大规模生产,降低成本。如美国的Air
Products,丹麦Halodor
Topsoe和日本NKK公司等都在研制生产装备,但真正工业化生产还需一些时日。所以,目前,这两种办法都同时应用之中。
二甲醚合成主要流程
我国二甲醚燃料制作已列入国家中长期科技发展规划中,在陕西、四川、山东、新疆等地将建设一批规模不等的二甲醚生产基地。山东临沂市久泰化工股份有限公司,于2003年已投产年产3万吨二甲醚;同时,该公司计划,在3-5年内,在内蒙古建设150万吨甲醇,30万吨碳酸二甲酯装置,这将是本世纪来最大的二甲醚生产基地。在宁夏煤业集团公司与中煤能源集团联合,在2003年已签约,建设一座年产83万吨煤基二甲醚生产示范项目。四川泸州天化集团与日本TOYO株式会社合作生产,年产40万吨甲醇和11万吨二甲醚项目已在建设之中。由此可见,国内外对二甲醚的制作已经注入很大力量,二甲醚燃料在汽车上应用前景广阔。
当然,除了安排二甲醚生产和应用外,还涉及不少社会配套工程,诸如原料资源应用分析,二甲醚燃料及车辆质量标准制定,车辆设计的安全性问题,降低二甲醚燃料的成本问题,运输过程,加气站设施等安排,都需要花费力量和时间,加以研讨和合理安排。
当前,我们在建设节能型社会中,我们不会放弃任何一种可以提供汽车替代的新能源,尽管困难很大,但我们绝不会放过这种好机遇。
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(责任编辑:陈昊)
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