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车用燃料煤基二甲醚的生命周期能源消耗、环境排放与经济性研究

我国能源结构呈现明显的“贫油、少气、富煤”特点,正面临着日益增长的车用燃料需求所带来的能源、环境与经济方面的严峻挑战,发展煤基车用替代燃料将成为我国缓解油品紧缺、实现煤炭清洁利用的关键方向之一。在传统柴油的煤基替代燃料当中,二甲醚特点突出,不但能够大幅降低有害排放,而且能够真正起到“以煤代油”的作用。本文系统回顾二甲醚的制备方法,二甲醚发动机与车辆技术的研究开发进展,运用生命周期评价原理,建立了适合我国国情的煤基二甲醚全生命周期一次能源消耗与环境排放分析模型,以二甲醚公交客车为功能单位,运用发动机台架试验研究结合整车测试循环仿真,获得了该功能单位的燃料消耗与环境排放因子,得到了车用燃料煤基二甲醚路线的全生命周期一次能源消耗、VOC、CO、NOX、PM10、SO2(标准排放物)与温室气体排放数量,评估了电力结构改变与温室气体减排技术的效果,分析了煤基二甲醚的规模应用对我国能源结构的影响,并将煤基二甲醚路线与传统柴油和煤制柴油路线进  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

新型二甲醚共轨系统的开发与研究

二甲醚(DME)具有高十六烷值和无烟燃烧特性,是柴油机的理想替代燃料,但二甲醚低粘度所导致的喷射系统偶件的磨损和泄漏问题,已成为二甲醚车用技术的主要障碍。本文从供油和喷油两个方面,创新性地提出了一种适用于二甲醚燃料喷射的新型共轨式电控喷射系统的解决方案,有效地回避上述两个难题,从而达到彻底解决问题的目的。本文提出基于碰撞原理二甲醚共轨喷油器设计方案:衔铁在自由升程阶段蓄存电磁能并转化为动能,当衔铁与针阀发生撞击时,电磁力、撞击力联合作用在针阀上,确保针阀可靠快速打开。经过仿真计算和样机实验,喷油器的新型工作原理得到证实。研究表明:基于这种工作原理的共轨式电控喷油器具备如下特点:内部无偶件、无回油口、24V电压直接驱动,能灵活地实现预喷射。进一步的研究表明:存在最佳的自由升程,自由升程过大针阀开启响应滞后,过小则针阀开启困难。提出了利用压力转换器,将机油压力转换为二甲醚压力的供油系统方案。开发成功了活塞式和膜片蓄能器式两种压力转换...  (本文共121页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)
中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)

合成气直接制取二甲醚反应体系的研究

二甲醚是一种重要的化工原料和理想的清洁替代能源。由合成气直接制取二甲醚克服了甲醇合成反应的热力学限制,大大提高了合成气的单程转化率。因此,对合成气直接制取二甲醚反应(syngas-to-dimethyl ether,简称STD反应)的研究具有重要的学术价值和广阔的应用前景。本论文重点对合成气直接制取二甲醚反应体系的反应条件影响、复合催化剂组分之间的相互影响、催化性能改进等问题进行了系统的研究和探讨。对反应体系建立了热力学平衡模型并结合实际的反应重点考察了原料气、催化剂组成对合成气直接制取二甲醚反应体系中甲醇合成和水汽变换反应的不同影响,并深入分析了各种影响产生的原因。研究开发了铜锌锰铝四元甲醇合成组分,发现锰在一定的加入量范围内,能够显著地提高催化剂活性。提出一种水热处理的方法,简化了甲醇合成组分的制备过程,明显提高了催化剂活性。分类考察了各种固体酸甲醇脱水组分的活性。以ZSM-5分子筛为对象,详细考察了酸性对STD催化剂整体活...  (本文共185页) 本文目录 | 阅读全文>>

《化学研究与应用》2017年10期
化学研究与应用

聚甲氧基二甲醚的合成及工艺技术研究进展

联系人简介:田原宇(1969-),男,教授,主要从事低碳能源化工工艺与设备一体化研究。E-mail:sunyongjun008@163.com随着我国经济的快速发展,国内汽柴油消费量一直呈大幅上涨态势,但是也带来严重的环境问题,其中较为显著的是近几年来日益严重的雾霾问题,其对生态环境、人类健康等造成极大的负面影响。中国科学院地球环境研究所和瑞士PSI研究所[1]联合在国际著名刊物《Nature》发文报道指出,巨大的一次能源消费是我国雾霾天气的主要诱因,汽柴油、煤炭和生物质等燃烧所排放的二次气溶胶平均贡献PM2.5浓度的30~77%。能源消费总量的继续攀升和能源燃烧所诱发雾霾天气的严重化形成了尖锐的矛盾,成为急需解决的研究热点和难点。汽柴油是城市交通、生产建设和运输不可或缺的动力来源,而汽柴油燃烧所排放二次气溶胶是诱发雾霾天气的最主要来源之一。其中柴油在燃烧过程中二次气溶胶排放量明显大于汽油,对雾霾天气的诱发贡献更突出。在能源消费...  (本文共6页) 阅读全文>>

南京工业大学
南京工业大学

二氧化碳加氢合成二甲醚的催化剂和本征动力学研究

CO_2是自然界丰富的碳资源,研究和开发CO_2的固定化技术是现代化学工业中重要的研究课题之一。其中,CO_2加氢合成甲醇是有效利用CO_2的一个重要途径,虽然近几年来在改善催化剂性能方面有所进展,但由于热力学平衡的限制,CO_2的转化率和甲醇的选择性较低。鉴于此,一些研究者将注意力集中到甲醇的下游产品,例如二甲醚的研究上。利用工业排放的CO_2催化加氢合成二甲醚是一种新的应用途径,不仅能够减轻CO_2对大气环境的污染,还能够得到用途广泛的化工产品和燃料——二甲醚,尤其是对副产CO_2和H2的石油化工厂而言,该过程具有显著的环境和经济效益。扬子石化公司烯烃厂在环氧乙烷生产中每年排放到大气中的高纯度CO_2(纯度﹥99%)高达10多万吨。为开发利用这一资源,减少CO_2对大气的污染,南京工业大学在2001~2004年与扬子石化公司合作,共同开展利用工业排放的CO_2废气加氢合成二甲醚的研究,本论文是该项研究工作的主要内容。论文首先...  (本文共174页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东理工大学
华东理工大学

甲醇气相脱水制二甲醚反应过程研究

我国石油和天然气资源紧缺,给新型煤化工带来了新的机遇,二甲醚(DME)是煤化工产业链下游的重要产品,随着工业化技术的完善及煤化工多联产技术的成熟,作为液化石油气、柴油的替代品和环保型化工原料越来越引起人们的关注,被誉为“21世纪的清洁燃料”二甲醚由气相甲醇脱水合成的工艺操作简易、可连续运行、易于大型化。该工艺原理是使甲醇蒸气在固定床反应器中通过固体酸性催化剂,进行气固相反应,然后生成二甲醚。该反应的动力学研究可以指导反应器的设计放大,反应器的数学模拟也可以为优化操作提供参考依据。首先对两种甲醇脱水催化剂的催化性能进行比较,优选出了性能较好的催化剂MD-2。建立了在MD-2催化剂上甲醇气相脱水生成二甲醚的本征动力学模型。在此动力学模型的基础上,建立了甲醇脱水催化剂上的扩散-反应模型,探讨了一定条件下颗粒内甲醇浓度分布的情况。针对某22万吨/年甲醇制二甲醚反应器以及新型年产40万吨二甲醚管壳型反应器,建立反应器数学模型并通过模拟计算...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>