二甲醚（DME）与液化石油气（LPG）的物理性质很相似，是一种无色气体，具有轻微的醚香味，室温下蒸气压力约为0.5MPa，常压下致冷到-25°C或在常温下加压到0.5-0.6MPa，即被液化。二甲醚具有惰性、无腐蚀性、无致癌性、几乎无毒。与二乙醚不同，二甲醚在空气中长期曝露不会形成过氧化物。二甲醚的饱和蒸气压低于液化气，储存运输比液化石油气更安全，并且燃烧性能好，热效率高，燃烧过程中无残渣、无黑烟，CO、NO排量低，二甲醚还可掺入石油液化气、煤气或天然气混烧并能提高热量，纯度高于95%的二甲醚可替代液化气用作燃料。总之,二甲醚比柴油干净，比氢方便，比天然气安全；因此二甲醚除了传统上用于制造喷雾油漆、杀虫剂、空气清香剂、发胶、防锈剂和润滑剂等，还可以作为燃料被广泛应用。

 

 

    二甲醚的生产方法最早是由高压甲醇生产中的副产品精馏后制得，随着低压合成甲醇技术的广泛应用，副反应大大减少，二甲醚的工业生产技术很快发展到甲醇脱水或合成气直接合成工艺。甲醇脱水法包括液相甲醇法和气相甲醇法，前者的反应在液相中进行，甲醇经浓硫酸脱水而制得，但因该法存在装置规模小、设备易腐蚀、环境污染、操作条件恶劣等问题，逐步被淘汰。近年来，二甲醚的需求量增长较大，各国又相继开发投资省、操作条件好、无污染的新工艺，主要包括二步法和一步法。

 

    二步法先由合成气制取甲醇，然后将甲醇在催化剂下脱水制取二甲醚。以前主要采用硫酸作催化剂，现在大多采用由γ-Al₂O₃/SiO₂制成的ZSM-5分子筛作催化剂，性能优良，选择性好，故能制备出高纯的二甲醚，还能避免污染。

 

    一步法由合成气直接制取二甲醚，包括合成气进入反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应和水-煤气变换反应，产物为甲醇与二甲醚的混合物，混合物经蒸馏分离得二甲醚，未反应的甲醇返回反应器。一步法多采用双功能催化剂，一般由两类催化剂混合而成，其中一类为合成甲醇催化剂，另一类为甲醇脱水催化剂。合成甲醇催化剂包括Cu-Zn-Al(O)基催化剂，如BASF、S3-85和I-CI-512等。甲醇脱水催化剂有氧化铝、多孔SiO₂-Al₂O₃、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。一步法根据反应器类型分为固定床和浆态床两种。

 

    一步法与二步法相比较，各有优势。一步法中CO的转化率远高于二步法，但在一步法中，由于三个反应必须同时发生，且三个反应均为放热反应，这就要求所用的催化剂有很好的耐热性，在高温下具有高选择性。一步法生产的二甲醚一般用作醇醚燃料，若想生产高纯度，还需进一步分离提纯。二步法的转化率虽然不如一步法的，但是它具有生产工艺成熟，装置适应性广，后处理简单等特点，既可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。与一步法相比，二步法合成流程稍长，但两类催化剂装在不同反应器，互不干扰。

 

    目前国内二甲醚技术研发单位主要有山东久泰化工科技股份有限公司、清华大学化工系、兰化公司研究院、浙江大学、杭州大学催化研究所、中科院大连化物所、太原理工大学、华东理工大学化工学院、化工部西南化工研究院等。

 

    山东久泰化工科技股份有限公司李继进、李奇父子，长期致力于能源化工研究，积极攻关二甲醚技术，经过反复实验研究，在2001年开发出一种低成本、高效率的二甲醚生产方法，即“液相法复合酸脱水催化生产二甲醚”，并申请了中国专利。2002年7月，山东省科技厅组织专家对该项目进行鉴定，认为该项生产技术达到国际领先水平，解决了生产二甲醚过程中的世界性难题。在2004年5月国家知识产权局举办的中国国际专利与名牌博览会上，该项专利技术获得金奖，山东久泰化工科技股份有限公司被评为“中国专利十佳企业”。

 

    清华大学化工系在金涌院士的主持下，开发出浆态床一步法合成二甲醚技术，小试已通过国家教委组织的技术鉴定，据称具有国际先进水平。2003年清华大学与重庆英力燃化有限公司联合投资2000万元建设3000t/a二甲醚中试装置，于2004年4月底投入运行，并产出合格二甲醚产品。重庆英力燃化有限公司将在此基础上，开展技术跟踪及相关配套产业化工作，并建设大规模工业化生产装置。

 

    此外，CO₂加氢直接合成二甲醚也在开发研究之中。一步法制取二甲醚时，生成1分子二甲醚就会产生1分子CO₂，即在生产过程中有1/3的CO生成CO₂，这样不仅增加了原料气消耗，而且从环保角度考虑也不希望排放CO₂；因此将CO₂回收利用具有重要意义，引起了各国研究者的关注。国内外科研人员都做了大量工作，取得了一些成果，但目前CO₂转化率只有14%～29%，二甲醚的选择率也只有50%左右。据说大连化物所准备建设工业示范装置，利用CO₂与H₂反应制甲醇及二甲醚。

 

    我国二甲醚技术的研发方向，将围绕如下几个热点：①先进、高效、廉价的煤制气工艺及设备；②大型二甲醚生产装置（尤其是反应器）的开发；③以煤为原料生产二甲醚过程中CO₂的利用；④高CO转化率、高二甲醚选择性的催化剂；⑤经济的二甲醚分离、提纯工艺技术。

 

 

    国内二甲醚生产起步较晚，20世纪90年代初，我国仅有江苏吴县合成化工厂、武汉硫酸厂等少数几个厂家生产，且规模较小，年总产量仅3000吨左右。

 

    1994年，广东中山市精细化工实业公司采用西南化工研究院技术建成2500t/a高纯度二甲醚装置；1995年，成都华阳威远天然气化工厂建成2000t/a二甲醚装置；之后，安徽省蒙城县化肥厂、浙江诸暨新亚化工公司、广东江门氮肥厂和浙江义乌光阳化工实业有限公司也纷纷建成1000～2500t/a二甲醚装置，这些千吨级装置的建成投产，标志着我国二甲醚生产有了长足的进步。

 

    2002年，山东久泰化工科技股份有限公司采用自主开发的液相两步法工艺技术建成5000t/a二甲醚装置，接着在2003年10月建成3万t/a二甲醚装置；2003年底，重庆英力燃化公司采用清华大学浆态床一步法建成3000t/a二甲醚示范装置并试车投产。山东久泰化工公司万吨级二甲醚装置和重庆英力燃化公司浆态床一步法二甲醚装置的成功投产，标志着我国二甲醚生产有突破性的发展，并跻身世界先进行列。

 

    与此同时，20世纪90年代建成的3000t/a以下二甲醚装置，与近年来建成的新装置相比，规模小、工艺技术落后、生产成本高，没有竞争力，大多数处于停产或半停产状态。

 

    目前国内仅大陆的二甲醚生产能力就达到7万t/a左右，年产量约4万吨。台湾的二甲醚生产能力在2万t/a左右，年产量约1.5吨。大陆和台湾的二甲醚生产能力加起来一共9万t/a左右，约占全球30%，所以可以说我国已成为二甲醚生产大国。

 

    鉴于二甲醚市场前景看好，以及二甲醚生产技术的发展，国内有许多地方在建设或计划建设二甲醚项目，从发展趋势上看，二甲醚装置规模向大型化方向发展，将从目前的万吨级升级到十万吨级，再升级到百万吨级；生产技术向一步法发展，尤其是液相浆态床一步法；原料则继续保持煤与天然气并举的局面，各地因地制宜，选择煤或天然气。