1.二甲醚的性質和用途
二甲醚(DME)是壹種無色氣體，有輕微的醚味。常溫下的蒸汽壓約為0.5 MPa，與液化石油氣的物理性質非常相似。二甲醚是惰性的，無腐蝕性，無致癌性，幾乎無毒。二甲醚與乙醚不同，長時間暴露在空氣中不會形成過氧化物。二甲醚的飽和蒸氣壓比液化石油氣低，儲存運輸比液化石油氣更安全，燃燒性能好，熱效率高，燃燒過程無殘渣和黑煙，CO和NO排放低。二甲醚還可與液化石油氣、煤氣或天然氣混合使用，提高熱量，95%以上的二甲醚可直接作為替代液化石油氣的燃料。因此，它可能是替代液化氣的理想清潔燃料。此外，二甲醚還可用作化工原料，主要用於制作噴漆、農藥、空氣清新劑、發膠、防銹劑和潤滑劑。
2.國內外二甲醚的發展進展
二甲醚的生產方法最初是通過精餾高壓甲醇生產中的副產物獲得的。隨著低壓甲醇合成技術的廣泛應用，副反應大大減少，二甲醚的工業生產技術迅速發展為甲醇脫水或直接合成氣。甲醇脫水法包括液相甲醇法和氣相甲醇法。前者的反應在液相中進行，用濃硫酸脫水得到甲醇。但這種方法因設備規模小、設備易腐蝕、汙染環境、操作條件差等問題逐漸被淘汰。近年來，二甲醚需求量大增，各國相繼開發出投資少、操作條件好、無汙染的新技術，主要有兩步法和壹步法。
兩步法首先由合成氣制得甲醇，然後甲醇在催化劑作用下脫水制得二甲醚。過去主要用硫酸作催化劑，現在多采用γ-Al2O3/SiO _ 2制成的ZSM-5分子篩作催化劑，其性能優良，選擇性好，可制得高純度二甲醚，並可避免汙染。
合成氣壹步直接制二甲醚包括合成氣進入反應器，同時完成甲醇合成和甲醇脫水及水煤氣變換反應，產物為甲醇和二甲醚的混合物，經蒸餾分離得到二甲醚，未反應的甲醇返回反應器。壹步法多采用雙功能催化劑，壹般由兩種催化劑組成，壹種是甲醇合成催化劑，壹種是甲醇脫水催化劑。用於甲醇合成的催化劑包括銅鋅鋁(O)基催化劑，如BASF、S3-85和I-CI-512。甲醇脫水催化劑包括氧化鋁、多孔SiO _ 2-Al _ 2O _ 3、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、絲光沸石等。根據反應器類型，壹步法可分為固定床和漿態床。
壹步法制備二甲醚的反應可分為以下幾個步驟:
壹氧化碳+H2-->CH3OH-δH = 90.7 kj/mol(1)
2ch2 oh-& gt；CH3 och 3+H2O-δH = 23.5 kj/mol(2)
壹氧化碳+H2O-->二氧化碳+H2-δH = 41.2千焦/摩爾(3)
總反應式:3co+3 H2—>；ch 3 och 3+CO2-δH = 246.1kJ/mol(4)
與兩步法相比，壹步法有自己的優勢。壹步法中CO的轉化率遠高於兩步法，但在壹步法中，由於必須同時發生三個反應，且三個反應均為放熱反應，因此要求所用催化劑在高溫下具有良好的耐熱性和高選擇性。壹步法生產的二甲醚壹般用作醇醚燃料，如果要生產高純度，需要進壹步分離提純。兩步法雖然轉化率不如壹步法高，但具有生產工藝成熟、設備適應性廣、後處理簡單等特點。可以直接建在甲醇生產廠，也可以建在其他公共設施較好的非甲醇生產廠。與壹步法相比，兩步合成工藝略長，但兩種催化劑安裝在不同的反應器中，互不幹擾。從目前的技術發展趨勢來看，壹步法具有流程短、設備效率高、操作壓力低、CO單程轉化率高等特點，大大降低了設備投資和操作費用，二甲醚合成的生產成本較兩步法大大降低。因此，壹步法在經濟上更合理，在市場上更具競爭力，總體上更具技術優勢。
根據反應過程的相態和工藝特點，合成氣壹步合成二甲醚有兩相法和三相法。兩相法也叫氣相法(GPDME)，三相法也叫液相法(LPDME)。氣相法主要在固定床反應器中進行，合成氣在固體催化劑表面反應。如果使用富含碳的合成氣，催化劑表面會迅速結焦並失活。因此，氣相法只能使用富氫的合成氣(H2/壹氧化碳遠大於2)，並且在低轉化率下操作(未反應的合成氣大量循環)。氣相法的主要工藝流程有丹麥Topso公司的TIGAS法和日本三菱重工公司與COSMO石油公司聯合開發的ASMTG法。液相法主要在漿態反應器中進行，其中CO、H2和二甲醚為氣相，惰性溶劑為液相，懸浮在溶劑中的催化劑粉末為固相。由於液相熱容大，液相法易於恒溫操作，催化劑顆粒表面被溶劑包圍，大大緩解了結焦現象，因此可以使用富碳合成氣作為原料。目前，中國清華大學、美國空氣化學公司和日本NKK公司都致力於發展漿態床合成氣壹步合成二甲醚的工業化技術，並分別於上世紀末和本世紀初進行了中試，為二甲醚的大規模生產奠定了基礎。
目前，國內二甲醚技術研發單位主要有山東久泰化工科技有限公司、清華大學化工部、藍花公司研究院、浙江大學、杭州大學催化研究所、中科院大連化工研究所、太原理工大學、華東理工大學化工學院、化工部西南化工研究院等。
山東久泰化工科技有限公司董事長李、之子長期致力於能源化工領域的研究，積極攻關二甲醚技術。經過反復實驗研究，2001開發出壹種低成本、高效率的二甲醚生產方法，即“液相復合酸脫水催化生產二甲醚”，他們在中國申請了專利。2002年7月，山東省科技廳組織專家對該項目進行鑒定，認為該生產技術達到國際領先水平，解決了二甲醚生產過程中的世界性難題。2004年5月在國家知識產權局舉辦的中國國際專利和名牌博覽會上，該專利技術獲得金獎，山東久泰化工科技股份有限公司被評為“中國十大專利企業”。
在金庸院士的主持下，清華大學化工系開發了漿態床壹步合成二甲醚技術。中試已通過國家教委組織的技術鑒定，達到國際先進水平。2003年，清華大學與重慶英利燃料化工有限公司共同投資2000萬元建設3000t/a二甲醚中試裝置，2004年4月底投產，生產出合格的二甲醚產品。在此基礎上，重慶英利燃料化工有限公司將開展技術跟蹤及相關配套產業化工作，建設大型工業化生產裝置。
從反應結果來看，清華大學開發的循環漿態床二甲醚生產技術明顯優於美國Air Products公司的LPDMETM工藝和日本NKK公司的中試結果，CO的單程轉化率大幅提高。同時，反應過程中還副產中壓蒸汽(2.0MPa)，能量利用率高。LPDMETM工藝中使用的催化劑對水非常敏感，因此甲醇和二甲醚只能由低H2/壹氧化碳摩爾比的合成氣聯產，二甲醚的選擇性無法提高。將自主研發的催化劑應用於清華大學開發的循環漿態床二甲醚生產工藝中，二甲醚選擇性達到94%以上，試運行期間未發現明顯的催化劑失活現象，表明該催化劑具有良好的穩定性。
但壹步生產二甲醚時，壹分子二甲醚會產生壹分子CO2，即生產過程中產生三分之壹的CO，不僅增加了原料氣的消耗，而且從環保角度看CO2排放不理想，從資源保護角度看是壹種浪費。
根據化學反應式，二甲醚生產過程中H2和壹氧化碳的理論摩爾比為1:1，但常用的制氣方法，如以煤為原料的固定床空氣氣化制取的煤氣和以天然氣為原料的水蒸汽轉化制取的煤氣或純氧，都達不到這壹要求。因此，回收CO2具有重要意義。
CO2加氫直接合成二甲醚作為壹種新的合成二甲醚的方法，正處於探索階段。CO2是地球上最豐富的碳資源，其引起的溫室效應給人類生態平衡帶來了巨大損失。因此，從CO2中合成各種化學品以實現CO2的循環利用引起了世界各國研究者的興趣。由於CO2加氫制甲醇受到熱力學平衡的限制，人們開始關註CO2加氫直接制二甲醚。這樣可以打破CO2加氫制甲醇的熱力學平衡，提高CO2的轉化率。大連化物所也在這方面做了大量工作，準備建設CO2和H2反應生產甲醇和二甲醚的工業示範裝置。國內外的研究人員做了大量的工作，取得了壹些成果，但是CO2的轉化率只有14 ~ 29%，二甲醚的選擇性只有50%左右。因此，這項技術還需要進壹步完善。