二甲醚
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| 二甲醚 | |
|---|---|
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| IUPAC英文名 | methoxymethane |
| 其它名稱 | DME、甲醚、二甲基醚、氧化甲 |
| 識別 | |
| CAS號 | |
| RTECS號 | PM3780000 |
| SMILES | COC |
| 性質 | |
| 化學式 | C2H6O CH3OCH3 |
| 摩爾質量 | 46.07 g mol-1 |
| 外觀 | 无色有特殊气味的气体 |
| 密度 | 1.97 g/L (气) (空气的1.59倍) 668 kg/m3 (液) |
| 熔點 | −138.5 °C (134.6 K)/(−217.3 °F) 242.37 °R |
| 沸點 | −23 °C (254 K)/(−12.82 °F) 446.85 °R |
| 在水中的溶解度 | 328 g/100 mL (20 °C) |
| 結構 | |
| 偶極矩 | 1.30 D (气态) |
| 危險性 | |
| MSDS | External MSDS |
| 主要危險 | 高度易燃 |
| 警示性質 標準詞 |
R12 |
| 安全建議 標準詞 |
S2, S9, S16, S33 |
| 閃點 | −41 °C (232.2 K)/(−41.8 °F) 417.87 °R |
| 相關化學品 | |
| 相關醚 | 乙醚、冠醚、聚乙二醇 |
| 相關化學品 | 甲醇 |
| 若非注明，所有数据都依從国际单位制，以及来自标准状况（25 °C, 100 kPa）的条件。 化學品框的說明和參考文獻 |
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二甲醚（分子式：CH3OCH3, DME）又称作甲醚，氧化甲，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。
目录 |
[编辑] 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。[1]
[编辑] 制备
实验室中一般使用原甲酸三甲酯，以三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。[2]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。[3]
[编辑] 两步法
两步法先由合成气制成甲醇，再在催化剂存在下，通过甲醇液相脱水或气相脱水生成二甲醚。这种方法操作简单，产品纯度高。其化学反应式如下：
这种工艺方法最早使用浓硫酸使甲醇脱水制得二甲醚，反应在液相中进行。反应温度低，转化率和选择性好，但是有腐蚀问题和环境污染问题。
1965年美国美孚公司和意大利ESSO公司开发了气相甲醇脱水技术[4]，分别使用ZSM-5分子筛和负载金属的硅酸铝作为催化剂。此后又有许多研究者相继开发了使用γ-氧化铝、沸石、二氧化硅/氧化铝、阳离子交换树脂等各种催化剂的气相脱水工艺。[5]
但是气相甲醇脱水的大量放热，维持反应温度是一个关键。因此大多工艺对于反应器的设计有具体要求。
两步法反应条件温和，副反应少，二甲醚选择性高，反应器简单，产品纯度高，但是如果从合成气开始制备，生产流程长，成本高，而且即使直接购买甲醇合成，也容易受到甲醇价格的影响。
[编辑] 一步法
一步法是通过合成气，在一定温度压力和双功能催化剂作用下，一步合成二甲醚的工艺，是1990年代以后逐渐成熟的技术。又可以分为两相法和三相法。[3]
两相法通过气固相反应器，合成气在固体催化剂表面进行反应。三相法则引入惰性溶剂，使合成气在悬浮于惰性溶剂中的催化剂表面反应，一般称为浆态床法。[6]
化学反应式如下：
相比于两步法，这种方法放热量更大，对于反应器的设计有更高的要求。
一步法流程简单，成本低，适合大规模生产，但是反应器结构和产物后处理过程比较复杂，产品纯度比较低。
[编辑] 其他
通过二氧化碳加氢直接合成二甲醚是一个还处在探索阶段的研究[3][7]，二氧化碳的转化率和二甲醚选择性还比较低。
生物质一步法合成二甲醚也处于探索阶段。所使用生物质包括了农业废弃物和城市生活垃圾等。[8]
[编辑] 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。可广泛用于车载燃料。
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。
[编辑] 燃料
作为柴油替代品，它被认为[3]是柴油发动机最洁净的替代燃料，可以降低氮氧化物的排放，实现无烟燃烧，降低发动机噪音，排放的尾气可以达到美国加州规定的超低尾气排放标准和欧盟规定的欧3排放标准要求[5]。
作为民用液化石油气替代品[3]，它的贮存、运输的安全性比液化石油气好，而且燃烧完全，没有残液和黑烟，被视为是一种清洁燃料。此外，也可以作为车用的LPG替代品。
[编辑] 参考文献
- ^ 亢茂青，任兆鑫。“二甲醚（DME）的制备及应用”。《合成化学》，1994。04:320-323。
- ^ Kennedy, R. M., et al., J. Am. Chem. Soc., 1941, 63, 2267.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 杨晓刚，司芳，郭林，刘秀伟，白应分。“二甲醚的生产现状及发展前景”。《精细与专用化学品》，2005。15:9-11+18。
- ^ US 3036134, 1965
- ^ 5.0 5.1 王乃继，纪任山，王纬，王昕。“含氧燃料——二甲醚合成技术发展现状分析(二)”。《洁净煤技术》，2004。03:42-45。
- ^ 李奋明。“甲醇燃料在能源结构调整中的作用”。《小氮肥设计技术》，2004，25(1)：19。
- ^ Dubojs J L, Sayama K, Arakawa H. "Conversion of CO2 to Dimethyl ether and methanol over hybrid catalysis". Chem. Lett., 1992, (7): 1115-1118.
- ^ 王铁军，常杰，祝京旭。“生物质合成燃料二甲醚的技术”。《化工进展》，2003，22(11)：1156-1159。
[编辑] 外部链接
- （英文） Facts about DME-国际DME协会
