Dimethyl ether

Dimethyl ether (DME, còn được gọi là metoxymetan) là hợp chất hữu cơ có công thức CH₃OCH₃, công thức phân tử là C₂H₆O. Là ether đơn giản nhất, nó là một chất khí không màu, là tiền chất hữu ích của các hợp chất hữu cơ khác và là một chất đẩy aerosol hiện đang được chứng minh để sử dụng trong nhiều ứng dụng nhiên liệu khác nhau. Nó là một đồng phân của etanol.

Sản xuất

Khoảng 50.000 tấn dimethyl ether được sản xuất vào năm 1985 ở Tây Âu bởi quá trình khử nước của methanol:

2CH₃OH → (CH₃)₂O + H₂O

Metanol cần thiết thu được từ khí tổng hợp. Các cải tiến có thể có khác yêu cầu hệ thống xúc tác kép cho phép tổng hợp metanol và khử nước trong cùng một đơn vị quy trình, mà không cần phân lập và tinh chế metanol. Cả quy trình một bước và hai bước ở trên đều có sẵn trên thị trường. Quy trình hai bước tương đối đơn giản và chi phí khởi động tương đối thấp. Quá trình pha lỏng một bước đang được phát triển.

Từ sinh khối

Dimethyl ether là nhiên liệu sinh học tổng hợp thế hệ thứ hai (BioDME), có thể được sản xuất từ sinh khối lignoxenluloza. EU đang xem xét BioDME trong hỗn hợp nhiên liệu sinh học tiềm năng vào năm 2030. Nó cũng có thể được tạo ra từ khí sinh học hoặc khí metan từ chất thải động vật, thực phẩm và nông nghiệp, hoặc thậm chí từ khí đá phiến hoặc khí tự nhiên.

Các Volvo Group là điều phối viên cho Cộng đồng châu Âu Seventh Khung chương trình dự án BioDME nơi Chemrec của nhà máy thí điểm BioDME được dựa trên rượu đen khí hóa trong Piteå, Thụy Điển .

Ứng dụng

Việc sử dụng lớn nhất của dimethyl ether là nguyên liệu để sản xuất chất metyl hóa, đimetyl sunfat, dẫn đến phản ứng của nó với lưu huỳnh trioxit:

CH₃OCH₃ + SO₃ → (CH₃)₂SO₄

Dimethyl ete cũng có thể được chuyển đổi thành axit axetic bằng cách sử dụng công nghệ cacbonyl hóa liên quan đến quá trình axit axetic Monsanto:

(CH₃)₂O + 2CO + H₂O → 2CH₃CO₂H

Thuốc thử và dung môi phòng thí nghiệm

Dimethyl ether là dung môi và tác nhân chiết ở nhiệt độ thấp, áp dụng cho các quy trình phòng thí nghiệm chuyên dụng. Tính hữu dụng của nó bị giới hạn bởi nhiệt độ sôi thấp (−23°C (−9°F)), nhưng tính chất tương tự tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ nó khỏi hỗn hợp phản ứng. Dimethyl ete là tiền thân của tác nhân alkyl hóa hữu ích, trimethyloxonium tetrafluoroborate.

Ứng dụng thích hợp

Hỗn hợp dimethyl ete và propan được sử dụng trong một số sản phẩm "xịt đông lạnh" không kê đơn để điều trị mụn cóc bằng cách làm đông lạnh chúng. Trong vai trò này, nó đã thay thế các hợp chất halocarbon (Freon).

Dimethyl ete cũng là một thành phần của một số hỗn hợp khí thổi khí "MAP-plus" ở nhiệt độ cao, thay thế việc sử dụng hỗn hợp metyl axetylen và propadien.

Dimethyl ete cũng được sử dụng làm chất đẩy trong các sản phẩm bình xịt. Các sản phẩm như vậy bao gồm keo xịt tóc, xịt chống côn trùng và một số sản phẩm keo xịt.

Nghiên cứu

Nhiên liệu

Một ứng dụng chính tiềm năng của dimethyl ete là thay thế cho propan trong LPG được sử dụng làm nhiên liệu trong gia dụng và công nghiệp. Dimethyl ether cũng có thể được sử dụng như một blendstock trong propan loại khí này .

Nó cũng là một loại nhiên liệu đầy hứa hẹn trong động cơ diesel, và tuabin khí. Đối với động cơ diesel, một lợi thế là số cetan cao là 55, so với của nhiên liệu diesel từ dầu mỏ, là 40–53. Chỉ cần có những sửa đổi vừa phải để chuyển động cơ diesel sang đốt đimetyl ete. Sự đơn giản của hợp chất chuỗi carbon ngắn này dẫn đến quá trình đốt cháy phát thải rất thấp vật chất dạng hạt. Vì những lý do này cũng như không chứa lưu huỳnh, đimetyl ete đáp ứng ngay cả những quy định nghiêm ngặt nhất về khí thải ở Châu Âu (EURO5), Hoa Kỳ (Hoa Kỳ 2010) và Nhật Bản (Nhật Bản 2009).

Tại Shell châu Âu Eco Marathon , một giải vô địch thế giới không chính thức cho quãng đường đi, xe chạy trên 100% dimethyl ether lái xe 589 km/lít (169,8 cm³/100 km), nhiên liệu tương đương với xăng với 50 cm³ thay thế động cơ 2 kỳ. Cũng như chiến thắng họ đánh bại kỷ lục đứng cũ của 306 km/lít (326,8 cm³/100 km), thiết lập bởi nhóm cùng vào năm 2007.

Để nghiên cứu đimetyl ete cho quá trình đốt cháy, cần có cơ chế động học hóa học có thể được sử dụng để tính toán động lực học chất lỏng.

Môi chất lạnh

Dimethyl ether là chất làm lạnh với ký hiệu chất làm lạnh ASHRAE R-E170. Nó cũng được sử dụng trong hỗn hợp chất làm lạnh như amoniac, carbon dioxide, butan và propen. Dimethyl ether là chất làm lạnh đầu tiên, vào năm 1876, kỹ sư người Pháp Charles Tellier đã mua lại chiếc Elder-Dempster một chiếc tàu chở hàng 690 tấn Eboe và lắp đặt một nhà máy làm lạnh Methyl-ether theo thiết kế của ông. Con tàu được đổi tên thành Le Frigorifique và nhập khẩu thành công một lô hàng thịt đông lạnh từ Argentina. Tuy nhiên, máy móc có thể được cải tiến và vào năm 1877 một con tàu lạnh khác có tên là Paraguay với một nhà máy làm lạnh được cải tiến bởi Ferdinand Carré được đưa vào phục vụ trên đường chạy Nam Mỹ.

An toàn

Không giống như các ete alkyl khác, đimetyl ete chống lại quá trình tự oxy hóa. Dimethyl ether cũng tương đối không độc, mặc dù nó rất dễ cháy.

Xem thêm

• Nền kinh tế metanol