二甲醚
二甲醚(Methoxymethane)是一种有机化合物,又叫甲醚、氧化二甲烷、木醚、DME,化学式为C₂H₆O,本身为无色气体,可溶于水,具有类似乙醚的气味,摩尔质量为46.07g/mol,沸点-24.82°C,闪点为-3.89℃,熔点为-141.5℃,其密度为0.61g/cm³,蒸汽压为2.128mmHg。二甲醚易燃烧,燃烧时有轻微发光的火焰,本身不具有腐蚀性,并且不易被氧化,可以和三氧化硫生产硫酸二甲酯。并且合成方法多种多样,可以利用合成气法、生物质化法等方法合成,。二甲醚也可用于制得清洁能源、化工领域等。 基本信息
英文名
Methoxymethane、Dimethyl Ether
密度
相对密度(水=1):0.61
相对蒸汽密度(空气=1):
1.6
发现历史
1975年人们在高压生产甲醇时意外发现了二甲醚,二甲醚可以通过对粗甲醇重蒸来回收,后来人们研究出使用酸性催化剂使用甲醇制备二甲醚。 理化性质
物理性质
二甲醚又叫甲醚,结构式为CH₃OCH₃,是一种有机化合物,本身为无色气体,可溶于水,具有类似乙醚的气味,摩尔质量为46.07g/mol,沸点-24.82℃,闪点为-3.89℃,熔点为-141.5℃,其相对于水的密度为0.61,相对于空气的蒸汽密度为1.6,蒸汽压为2.128mmHg。 化学性质
氧化反应
二甲醚易燃烧,燃烧时有轻微发光的火焰,本身不具有腐蚀性。并且二甲醚在催化剂作用下,可以和氧气发生反应生成甲醛。 羰基化反应
二甲醚可以和一氧化碳发生羰基化反应,生成乙酸甲酯、醋酐,其中乙酸甲酯水解后生成乙酸。 藕联反应
二甲醚作为醚类物质,其容易与自身或者和其同系物发生藕联反应。
其他反应
二甲醚本身不容易发生氧化,但可以和三氧化硫生产硫酸二甲酯。二甲醚还可以在催化剂作用下和苯发生烷基化反应,但该反应主要生成的是甲苯、二甲苯和三甲苯的混合物,且其产物类型受催化剂影响。 制备方法
甲醇脱水法
二氧化碳可以和氢气反应生成甲醇,通过甲醇自身合成制备二甲醚。可以通过利用一种透水分子筛膜反应器来制备二甲醚,即通过催化剂使甲醇脱水制得二甲醚。 合成气法
通过控制CuZnAl催化剂体系中硅的占比,可以利用合成气即一氧化碳和氢气直接制备二甲醚。二甲醚还可以由在工业生产中的煤气合成,这些煤气主要成分为甲烷、一氧化碳和氢气,在工业上可以将这些煤气压缩燃烧转化为合成气,对这些气体进行杂质处理后可以在特定条件下反应合成甲醇,而甲醇脱水可进一步生成二甲醚。制备二甲醚除化学方法外,还可以通过利用玉米秸秆、其他农业秸秆稻秸、麦秸等材料,进行粉碎发酵,使之发酵产生废气,在将废气通过技术手段分离得到合成气,将合成气通过冷却压缩后通过合成气法制备二甲醚的方法。 应用
燃料领域
工业燃料
二甲醚作为一种来源广泛,简单易得的产物,可以通过二甲醚来获得清洁燃料氢气。同时二甲醚生产氢气的技术还可以应用在燃料电池领域,可以通过将该反应进行小型化,使的燃料电池中二甲醚制备氢气得到更优的产氢比,从而产生更大更大的电能,更加便于燃料电池在车载化中使用。 二甲醚也可以直接应用于燃料电池,通过将二甲醚与氧气发生电催化反应而供电,相较于使用甲醇反应来说,二甲醚具有更加优异的效果,二甲醚应用的燃料电池使用更加高效,并且电池寿命也会得到延长。
二甲醚还可以代替乙炔气运用在切割焊接领域,更加节能环保。
民用燃料
二甲醚同样也是一种新兴能源,其完全可以作为石油液化气的替代能源来使用,研究表明通过对液化气燃具进行改造,液化气燃具可以继续应用于二甲醚燃料的使用。在达到同样的燃烧效果时,在燃料的使用方面二甲醚是要低于液化气的,二甲醚的传热传热效果要更强。
发动机燃料
二甲醚同样可以作为一种辅助燃料为发动机燃烧提供更清洁的能源,新一代的二甲醚-柴油发动机便是利用这一特点,利用二甲醚和柴油的混合使用,可以使发动机内燃料达到更好的燃烧排放效果,同时对环境的污染也更小。 化工生产
可以利用合成气和二甲醚在催化剂作用下来生产乙醇,乙醇作为一种重要的化工原料,在很多方面均有应用,并且可以通过进一步开发出更加优良的催化剂,以实现二甲醚和合成气对于乙醇的一步制备。 在适宜的催化位点可以利用二甲醚直接氧化得到聚甲氧基二甲醚,碳纳米管作为一种选择性催化剂,其在二甲醚选择氧化上具有一定优势,其可以在活性组分Ti(SO₄)₂的修饰下,完成二甲醚高效制备聚甲氧基二甲醚二聚化物。 其他
气雾推进剂
现在气雾剂是以碳氢化合物为主,在这种气雾剂中可以掺杂一些二甲醚作为混合溶剂,使得碳氢化物更好的相容,同时也可以使的气雾剂达到更好的气雾效果。同时对于气雾剂来说,单独使用二甲醚作为气雾剂效果会更加良好,并且二甲醚还可以应用在日用化妆品等方面。
制冷剂
寻找新型的更加具有环保潜力的制冷剂一直是各国的诉求,而二甲醚作为一种极易获得的清洁能源,无疑是作为制冷剂的更好选择。通过研究表明,二甲醚与现有的制冷剂制冷效果相当,并且与制冷剂CFC12相比,在冰箱运行相同时间内,二甲醚制冷剂更加节能,且冰箱的各项运行参数也符合国家标准,这表明二甲醚作为制冷剂是可行的。
医药抛射剂
传统抛射剂是使用氟利昂做为材料使用,并且在很多领域均有应用,但氟利昂对大气中的臭氧层具有一定破坏作用,所以已经禁止使用,研究证实,二甲醚可以作为一种新的抛射剂材料应用于医药领域,并已经成功研制出了新一代的环保型表面麻醉药物———利多卡因气雾剂。 溶胀剂
亚临界二甲醚可以作为一种溶胀剂来使用,通过其高传质和高溶解的特性,同时利用偶氮二异丁腈作为引发剂,可以在聚丙烯上结合一些特定的活性位点,使得聚丙烯更具功能化。 安全事宜
消防相关
二甲醚属高度易燃物,暴露于空气(氧气)时容易形成爆炸性过氧化物,当含有过氧化物的醚被加热(蒸馏)时,也可以引爆燃物,爆炸极限为2%-50%。发生火灾应及时切断气源,若火势得不到控制,则应将周围环境可燃物清离,使火焰自行燃尽。其他情况用干粉、二氧化碳灭火。
环境相关
二甲醚虽然是一种清洁能源,但其在生产过程中却容易造成水体污染,可以采用以微氧/好氧/富氧生物活性炭为主的组合工艺,对污水进行处理,实验证明经这种工艺处理后的废水,出水水质可以达到国家一级排放标准的要求,在许多方面均能够应用。
健康相关
二甲醚属低毒类化学品。在常温常压下是一种极易燃烧的气体、无腐蚀性,但吸入会引起人体咳嗽、咽喉痛,严重可使人意识模糊、神志不清等。因为二甲醚熔沸点较低,皮肤接触容易引起冻伤,可使人眼睛疼痛、发红。 急救措施
眼部接触:在将患者运送到医疗机构之前或期间,应先使用大量的水冲洗眼睛。 皮肤接触:应佩戴保温手套,注意保暖。
吸入过多:将患者转移到空地,注意人员是否密集,注意通风,局部排气通风或呼吸防护。
误食:工作时不得进食,饮水或吸烟。
储存运输
存放应与氧化性材料分离,应存放在密闭容器中,保持环境阴凉、干燥且通风良好,避免阳光直射,远离热源和明火。
二甲醚小批量产品用钢瓶包装运输,钢瓶质量和充装应符合规定,大批量产品采用液化罐车运输。装有二甲醚的钢瓶和液化罐车为压力容器,在运输及装卸过程中严禁烟火、撞击、摔落和曝晒。包装和贮存容器内保持正压,防止空气进入。