二甲醚

二甲醚（，分子式: C2H6O，示性式：CH3OCH3, DME）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、有毒，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。

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。

制备
实验室中一般使用原甲酸三甲酯，以氯化铁为催化剂製得。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。

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：

:\rm 2 CH_3OH \to CH_3OCH_3 + H_2O - 23.4kJ\!/\!mol

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，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。

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。

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。

化学反应式如下：
:\rm CO + 2 H_2 \to CH_3OH -90.8kJ\!/\!mol

:\rm 2 CH_3OH \to CH_3OCH_3 + H_2O -23.4kJ\!/\!mol

:\rm CO +H_2O \to CO_2 + H_2 -40.9kJ\!/\!mol

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。

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，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。

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。

二甲醚燃料
二甲醚一个重要的应用就是作为替代柴油和液化石油气的替代燃料。二甲醚的十六烷值高达55。相比，石油中提炼的柴油的十六烷值为40~53。

作为柴油替代品，二甲醚被认为。美孚石油（Mobil）是正在使用二甲醚在的过程。

二甲醚正在被开发成为一种合成的（BioDME），它可以从来制造。目前，欧盟正在考虑BioDME用在其潜在的生物燃料混合于2030年。沃尔沃集团是欧洲共同体第七框架计划项目BioDME的协调员。其中，位于瑞典皮特奥的基于黑液气化公司的BioDME试验工厂即将竣工。

作为民用液化石油气替代品。此外，二甲醚也可以作为车用的液化石油气替代品。

参考文献
外部链接