ไดเมทิลอีเทอร์
ไดเมทิลอีเทอร์ ( DME ; หรือที่รู้จักกันในชื่อ เมท ซีมีเทนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีสูตรเคมี CH₃OCH₃ บางครั้งอาจเขียนย่อเป็นC₂H₆O เนื่องจากเป็นไอโซเมอร์ของเอทานอล ) เป็น อีเทอร์ที่ง่ายที่สุด เป็นก๊าซไม่มีสี และเป็นสารตั้งต้นที่มีประโยชน์สำหรับสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ รวมถึงเป็นสารขับดันในส ย์ ซึ่งกำลังอยู่ระหว่างการสาธิตเพื่อใช้ในงานเชื้อเพลิงหลากหลายประเภท
ไดเมทิลอีเทอร์ถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกโดยJean-Baptiste DumasและEugene Péligotในปี พ.ศ. 2478 โดยการกลั่นเมทานอลและกรดซัลฟิวริก[ 5 ]
การผลิต
ในปี พ.ศ. 2528 มีการผลิตเมทานอลประมาณ 50,000 ตันในยุโรปตะวันตกโดยการกำจัดน้ำออกจากเมทานอล : [ 6 ]
- 2 CH OH → (CH ) O + H O
เมทานอลที่ต้องการได้มาจากก๊าซสังเคราะห์ ( ซินแก๊ส ) [ 7 ] การปรับปรุงอื่นๆ ที่เป็นไปได้คือการใช้ระบบตัวเร่งปฏิกิริยาคู่ที่ช่วยให้สามารถสังเคราะห์เมทานอลและกำจัดน้ำในหน่วยกระบวนการเดียวกันได้ โดยไม่ต้องแยกและทำให้เมทานอลบริสุทธิ์[ 7 ] [ 8 ] ทั้งกระบวนการแบบขั้นตอนเดียวและสองขั้นตอนข้างต้นมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์แล้ว กระบวนการแบบสองขั้นตอนค่อนข้างง่ายและต้นทุนเริ่มต้นค่อนข้างต่ำ กระบวนการเฟสของเหลวแบบขั้นตอนเดียวกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา[ 7 ] [ 9 ]
จากชีวมวล
ไดเมทิลอีเทอร์เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพสังเคราะห์รุ่นที่สอง (BioDME) ซึ่งสามารถผลิตได้จากชีวมวลลิกโนเซลลูโลส [ 10 ] สหภาพยุโรปกำลังพิจารณา BioDME ในส่วนผสมเชื้อเพลิงชีวภาพที่มีศักยภาพในปี 2030 [ 11 ]นอกจากนี้ยังสามารถผลิตได้จากก๊าซชีวภาพหรือมีเทนจากของเสียจากสัตว์ อาหาร และการเกษตร[ 12 ] [ 13 ]หรือแม้กระทั่งจากก๊าซหินดินดานหรือก๊าซธรรมชาติ[ 14 ]
กลุ่มVolvoเป็นผู้ประสานงานโครงการ BioDME ของโครงการกรอบงานที่เจ็ดของประชาคมยุโรป[ 15 ] [ 16 ]โดย โรงงานนำร่อง BioDME ของ Chemrecใช้กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นของของเหลวสีดำในเมืองPiteåประเทศสวีเดน[ 17 ]
แอปพลิเคชัน
การใช้งานไดเมทิลอีเทอร์ที่สำคัญที่สุดคือการใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตสารเมทิลเลชันเอเจนต์ไดเมทิลซัลเฟตซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ :
ไดเมทิลอีเทอร์ยังสามารถแปลงเป็นกรดอะซิติก ได้ โดยใช้เทคโนโลยีคาร์บอนิลเลชัน ที่เกี่ยวข้องกับ กระบวนการกรดอะซิติกของมอนซานโต : [ 6 ]
สารเคมีและตัวทำละลายในห้องปฏิบัติการ
ไดเมทิลอีเทอร์เป็นตัวทำละลายและสารสกัดที่อุณหภูมิต่ำ เหมาะสำหรับกระบวนการในห้องปฏิบัติการเฉพาะทาง ประโยชน์ของมันถูกจำกัดด้วยจุดเดือด ต่ำ ( −23 °C (−9 °F) ) แต่คุณสมบัติเดียวกันนี้ช่วยให้สามารถกำจัดออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยาได้ง่ายขึ้น ไดเมทิลอีเทอร์เป็นสารตั้งต้นของสารอัลคิเลต ที่มีประโยชน์ คือไตรเมทิลออกโซเนียมเตตระฟลูออโรโบเรต[ 18 ]
แอปพลิเคชันเฉพาะกลุ่ม
มีการใช้ ส่วนผสมของไดเมทิลอีเทอร์และโพรเพน ในผลิตภัณฑ์ " สเปรย์แช่แข็ง " บางชนิดที่จำหน่ายทั่วไปเพื่อรักษารอยหูดโดย การ แช่แข็ง[ 19 ] [ 20 ]ในบทบาทนี้ มันได้เข้ามาแทนที่สารประกอบฮาโลคาร์บอน ( ฟรีออน )
ไดเมทิลอีเทอร์ยังเป็นส่วนประกอบของ ส่วนผสมก๊าซเป่าไฟ "Map-Pro" อุณหภูมิสูงบางชนิด ซึ่งใช้แทนการใช้ส่วนผสม ของ เมทิลอะเซทิลีนและโพรพาไดอีน[ 21 ]
ไดเมทิลอีเทอร์ยังใช้เป็นสารขับดันในผลิตภัณฑ์สเปรย์ เช่น สเปรย์ฉีดผม สเปรย์ไล่แมลง และกาวสเปรย์บางชนิด
วิจัย
เชื้อเพลิง
การใช้งานหลักที่เป็นไปได้ของไดเมทิลอีเทอร์คือการใช้เป็นสารทดแทนโพรเพนในLPGที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในครัวเรือนและอุตสาหกรรม[ 22 ]ไดเมทิลอีเทอร์ยังสามารถใช้เป็นสารผสมในโพรเพนออโต้แก๊ส ได้อีกด้วย [ 23 ]
นอกจาก นี้ยังเป็นเชื้อเพลิงที่มีศักยภาพในเครื่องยนต์ดีเซล [ 24 ]และกังหันก๊าซสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล ข้อดีคือค่าซีเทน สูง ถึง 55 เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงดีเซลจากปิโตรเลียมซึ่งอยู่ที่ 40–53 [ 25 ]จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนเพียงเล็กน้อยเพื่อเปลี่ยนเครื่องยนต์ดีเซลให้เผาไหม้ไดเมทิลอีเทอร์ ความเรียบง่ายของสารประกอบที่มีโซ่คาร์บอนสั้นนี้ทำให้มีการปล่อยอนุภาคในระหว่างการเผาไหม้น้อยมาก ด้วยเหตุผลเหล่านี้ รวมถึงการปราศจากกำมะถัน ไดเมทิลอีเทอร์จึงเป็นไปตามข้อกำหนดการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดที่สุดในยุโรป ( EURO5 ) สหรัฐอเมริกา (US 2010) และญี่ปุ่น (2009 Japan) [ 26 ]
ในการแข่งขัน European Shell Eco Marathonซึ่งเป็นการแข่งขันชิงแชมป์โลกอย่างไม่เป็นทางการด้านระยะทาง รถยนต์ที่ใช้ ไดเมทิลอีเทอร์ 100% สามารถประหยัดน้ำมันได้ 0.170 ลิตร/100 กม. ซึ่งเทียบเท่ากับน้ำมันเบนซินของ เครื่องยนต์ 2จังหวะขนาด 50 ซีซี[ 27 ]
เพื่อศึกษาไดเมทิลอีเทอร์สำหรับกระบวนการเผาไหม้ จำเป็นต้องใช้กลไกจลนศาสตร์ทางเคมี[ 28 ]ซึ่งสามารถใช้ในการคำนวณพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณได้
สารทำความเย็น
ไดเมทิลอีเทอร์เป็นสารทำความเย็นที่มี รหัส ASHRAE R-E170 [ 29 ]นอกจากนี้ยังใช้ในสารทำความเย็นผสมกับสารอื่นๆ เช่นแอมโมเนีย คาร์บอนไดออกไซด์ บิวเทน และโพรพีนไดเมทิลอีเทอร์เป็นสารทำความเย็นชนิดแรก ในปี 1876 วิศวกรชาวฝรั่งเศสชาร์ลส์ เทลลิเยร์ ซื้อเรือบรรทุกสินค้า Eboeขนาด 690 ตัน ซึ่งเดิมเป็นของเอลเดอร์-เดมป์สเตอร์ และติดตั้งระบบ ทำความเย็นด้วยเมทิลอีเทอร์ตามแบบของเขา เรือลำนี้ได้รับการเปลี่ยนชื่อเป็นLe Frigorifiqueและประสบความสำเร็จในการนำเข้าเนื้อสัตว์แช่เย็นจากอาร์เจนตินาอย่างไรก็ตาม เครื่องจักรสามารถปรับปรุงได้ และในปี 1877 เรือแช่เย็นอีกลำหนึ่งชื่อParaguayซึ่งมีระบบทำความเย็นที่ได้รับการปรับปรุงโดยเฟอร์ดินานด์ การ์เรได้ถูกนำมาใช้ในการเดินเรือในอเมริกาใต้[ 30 ]
ความปลอดภัย
ต่างจากอัลคิลอีเทอร์อื่นๆ ไดเมทิลอีเทอร์ต้านทานการเกิดออกซิเดชันเอง[ 31 ]ไดเมทิลอีเทอร์ยังมีพิษน้อย แม้ว่าจะติดไฟได้ง่ายมากก็ตาม เมื่อวันที่ 28 กรกฎาคม พ.ศ. 2491 โรงงาน BASFในเมืองลุดวิกส์ฮาเฟนประสบเหตุระเบิดหลังจากไดเมทิลอีเทอร์ 30 ตันรั่วไหลจากถังและลุกไหม้ในอากาศ มีผู้เสียชีวิต 200 คน และโรงงานอุตสาหกรรมถูกทำลายไปหนึ่งในสาม[ 32 ]
เอกสารข้อมูล
เส้นทางการผลิตไดเมทิลอีเทอร์
ความดันไอ
| อุณหภูมิ (เคลวิน) | ความดัน (กิโลปาสคาล) |
|---|---|
| 233.128 | 54.61 |
| 238.126 | 68.49 |
| 243.157 | 85.57 |
| 248.152 | 105.59 |
| 253.152 | 129.42 |
| 258.16 | 157.53 |
| 263.16 | 190.44 |
| 268.161 | 228.48 |
| 273.153 | 272.17 |
| 278.145 | 321.87 |
| 283.16 | 378.66 |
| 288.174 | 443.57 |
| 293.161 | 515.53 |
| 298.172 | 596.21 |
| 303.16 | 687.37 |
| 305.16 | 726.26 |
| 308.158 | 787.07 |
| 313.156 | 897.59 |
| 316.154 | 968.55 |
| 318.158 | 1018.91 |
| 323.148 | 1152.35 |
| 328.149 | 1298.23 |
| 333.157 | 1457.5 |
| 333.159 | 1457.76 |
| 338.154 | 1631.01 |
| 343.147 | 1818.8 |
| 348.147 | 2022.45 |
| 353.146 | 2242.74 |
| 353.158 | 2243.07 |
| 358.145 | 2479.92 |
| 363.148 | 2735.67 |
| 368.158 | 3010.81 |
| 373.154 | 3305.67 |
| 378.15 | 3622.6 |
| 383.143 | 3962.25 |
| 388.155 | 4331.48 |
| 393.158 | 4725.02 |
| 398.157 | 5146.82 |
| 400.378 | 5355.8 |
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- สมาคม DME ระหว่างประเทศ
- เว็บไซต์ของ NOAA สำหรับมาตรฐาน NFPA 704
- สถาบัน XTL & DME