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我国对药用气雾剂中抛射剂氟里昂替代的研究迫在眉睫

医案日记 2023-06-19 13:10:16

我国对药用气雾剂中抛射剂氟里昂替代的研究迫在眉睫

在最近的15年中,药用气雾剂的生产者面临着一个重大的挑战:气雾剂中使用的抛射剂——氟里昂(CFC),因具有较强的臭氧层破坏而面临淘汰。我国食品药品监督管理局(SFDA)已宣布在2010年全面禁用氟里昂作为抛射剂用于药用吸入气雾剂之中。但是目前,相应的国产药用抛射剂的替代产品尚未上市。日前,上海医药工业研究院金方教授分析指出,除技术原因外,这还与国内企业财力不够、缺乏企业间的相互合作、相关部门重视不够、知识产权限制、材料和设备壁垒等因素相关。她强调,目前,离2010年的限用期只有不到两年的时间,我国对抛射剂替代品的研究迫在眉睫。

破坏环境导致CFC的限用

长期从事气雾剂研发的金方教授谈到,药用气雾剂是药用压力定量吸入剂(pMDI)的简称,是将药物通过抛射剂运送到人体呼吸道或肺部发挥治疗作用的一种常规剂型。药用气雾剂在临床的应用非常广泛,可用于治疗肺部疾病如哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD),是哮喘患者的常备用药。最早的吸入气雾剂于1956年上市,是美国3M公司的Epinephrine(肾上腺素)和Isoproterenol(异丙肾上腺素)的气雾剂。产品将药物溶解在液体中,通过抛射剂产生压力,当打开阀门后药物随抛射剂喷出,通过患者吸入到达呼吸道和肺部。

作为气雾剂的重要组成部分,抛射剂要求无毒、无害、惰性。从气雾剂问世至今,使用最广泛的抛射剂是氟利昂。但由于它对环境的破坏,1987年9月,40个国家在加拿大蒙特利尔签订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,对5种CFC(11,12,113,114,115)提出禁用时间表:发达国家将于2000年全部禁用,发展中国家可推迟10年。1990年6月,包括中国在内的90个国家在伦敦通过了《蒙特利尔议定书(修正案)》,扩大了禁用的品种,并提前了禁用时间。虽然药用气雾剂中CFC的使用因与民众的生命健康密切相关,得到了暂时的豁免,但毕竟距禁用期限为时不远。

多个瓶颈亟待突破

国外主要的pMDI生产者早已对CFC替代品开展了全面研究,如欧美、日本,甚至印度均已有了非CFC的药用气雾剂上市,上市产品多达20余个,两种氢氟烷烃(HFA)已获准作为药用抛射剂用于气雾剂中。而在我国,CFC替代品的研发现状却不容乐观。金方教授谈到,目前除了少数企业进行HFA-MDI外包产品生产外,绝大部分药企仍未有实质性的替代进展,处于不知所措和观望状态。

分析导致这种现状的原因,金方教授认为,气雾剂中CFC的替代并非制剂处方中一个辅料的简单替换,而是类似一个全新制剂的研发,需要投入大量的人力、物力和时间进行研究。而在我国目前的国情下,单凭一个企业是没有能力完成药用气雾剂的CFC替代工作的。从国家层面来说,虽然给予了一定的重视,但关注较多的是放在何时停止使用上,而在指导或鼓励企业寻找替代品方面还显得扶持不够,相关部门的投入不足以调动企业的积极性,国家攻关项目的经费支持也很少。

除上述原因导致相关单位较少从事CFC的替代研究外,专利也是一个不可忽视的障碍。国外从事CFC替代研究的公司几乎都在中国申请或已经拥有了中国专利。如葛兰素史克公司拥有的ZL93100476.4、ZL93100477.2和ZL96194411.0,美国3M公司、Sepracor公司和英国Norton公司均申请了沙丁胺醇气雾剂PCT专利。我国研究者如要避开国外公司的专利来发明新的替代品具有相当的难度。目前,国内仅有中国药科大学在几年前申请了硫酸沙丁胺醇和BDP以HFA134a为抛射剂的专利。金方教授担忧地说,虽已有国外企业申请HFA气雾剂的注册申请,国内亦有浙江仙琚药业和山东精卫药业在2007年申请了甾体激素的HFA气雾剂,但哮喘治疗不可缺少或替代的速效β-受体激动剂至今尚未有研究或生产企业向SFDA提出相关的注册申请。

“药用气雾剂CFC抛射剂的替代不仅涉及到抛射剂本身,还涉及到产品的生产和使用的装置。”金方教授认为,这又是一个瓶颈。以HFA为例,由于HFA与CFC在理化性质上存在较大差异,原有的国产药用气雾剂的抛射剂灌装设备也将被淘汰或需要改进,气雾剂铝罐和阀门也需更换,因此,即使可以通过进口HFA替代CFC,国内现有的生产设备和装置也将无法继续使用。

寻找对策迫在眉睫

药用气雾剂中氟里昂的禁用势在必行,金方教授呼吁,我国的药品研发、生产企业和监管部门应在禁用限期前通力协作,克服上述瓶颈,研究和生产拥有自主知识产权的非CFC-MDI。

此外,选择粉雾剂(DPI)和雾化吸入溶液来替代气雾剂治疗相关疾病也是这两种剂型均无需使用抛射剂,可直接经肺部吸入给药,而且给药剂量较大,可以达到与气雾剂殊途同归的效果。金方教授说,粉雾剂靠患者的自主呼吸使药物粉末同步进入呼吸道,可避免使用时的协同困难,且荷药剂量大,因而从1971年英国研制出第一个胶囊型干粉吸入装置Spinhaler用于抗过敏性哮喘药物色甘酸钠的给药以来,粉雾剂无论在类型、品种、给药器具方面都已经有了很大的进步。我国在上个世纪80年代初,上海第二十一制药厂就仿制了Spinhaler;90年代初,上海医药工业研究院和上海天平制药厂联合开发了螺旋桨型的吸入装置,并成功上市了有“治疗哮喘金三角”之称的硫酸沙丁胺醇、丙酸倍氯米松、色甘酸钠的粉雾剂,临床使用效果良好。但生产企业落后的销售模式使其市场占有率极低,以致大型医院中的粉雾剂以葛兰素史克公司和阿斯利康公司等跨国公司生产的泡囊型(舒利迭)和贮库型(普米克)为主。

雾化吸入溶液因制备简单、药液可灭菌、雾化后的药物呈持续的雾状物有利于病人的吸入,在临床上使用呈逐年增长趋势。国外的给药器具发展迅速,便携式吸入装置已问世,体积仅较气雾剂稍大,雾化溶液已由单纯的医院使用发展为可由患者自我操作,在家庭、工作、学校等场所使用。

她强调,比较国内外对粉雾剂和雾化吸入溶液的研发,国内在给药器具和评价手段上与国外的差距呈增大趋势,我们也应在此方面寻求突破。

“中医中药在我国有着悠久的历史,临床上有着很多成熟的经验方可以用来进行哮喘和慢阻肺等疾病的治疗,因而如果能研发出中药的HFA-MDI,即可拥有自主知识产权,形成自己的技术壁垒。”这是金方教授的另一个建议。她认为,这将成为完成我国药用气雾剂氟里昂替代的一个突破点,同时也有利于将传统中药与现代化的制剂技术相结合,促进中药现代化的进程。

金方教授强调,我国有4000多万哮喘和COPD患者,由于大气的污染、烟民队伍的扩大和社会老龄化,患者数量仍在不断增加,因此开发CFC的替代品,加大粉雾剂和雾化吸入溶液的研究,是政府和医药工作者迫在眉睫和义不容辞的任务。

现在汽车常用的制冷剂是?

对于制冷剂(氟利昂)很多非专业人事不知道如何区分不同型号的应用,但经常会在冰箱、冷库、空调的标示上看到使用的制冷剂型号,经常在加汽车制冷剂的时候听汽车维修店的维修人员说R-134a啊R-22啊等等。这些标号到底是什么意思呢?
1、R12制冷剂R12作为使用最广泛的中低温制冷剂,R-12主要应用于冰箱、冷柜、饮水机、汽车空调、商用空调、冷库、商业制冷、冷冻冷凝机组等制冷设备中。二氟二氯甲烷同时还可应用于气雾推进剂、物理发泡剂、配医用消毒剂、杀虫药发射剂等,是一种对心脏毒作用强烈而又迅速的物质。
2、R134a制冷剂 R134a作为使用最广泛的中低温环保制冷剂,由于HFC-134a 良好的综合性能,使其成为一种非常有效和安全的CFC-12的替代品,主要应用于在使用 R-12(R12、氟利昂12、F-12、CFC-12、Freon 12、二氯二氟甲烷)制冷剂的多数领域,包括:冰箱、冷柜、饮水机、汽车空调、中央空调、除湿机、冷库、商业制冷、冰水机、冰淇淋机、冷冻冷凝机组等制冷设备中,同时还可应用于气雾推进剂、医用气雾剂、杀虫药抛射剂、聚合物(塑料)物理发泡剂,以及镁合金保护气体等。
3、R410A制冷剂是一种新型环保制冷剂,不破坏臭氧层,工作压力为普通R22空调的1.6倍左右,制冷(暖)效率高, 提高空调性能,不破坏臭氧层。R410A新冷媒由两种准共沸的混合物R32和R125各50%组成,主要有氢,氟和碳元素组成(表示为hfc),具有稳定,无毒,性能优越等特点。
同时由于不含氯元素,故不会与臭氧发生反应,即不会破坏臭氧层。另外,采用新冷媒的空调在性能方面也会有一定的提高。R410A是目前为止国际公认的用来替代R22最合适的冷媒,并在欧美,日本等国家得到普及。R410A替换在主要国际市场的全球趋势及展望的使用状况和进入国际市场的动态。
CRR中冷温馨提醒:现在造假手段很多令人防不胜防,大家采购千万不要贪图小便宜一定要购买有知名度的大品牌,以避免潜在劣质的制冷剂与压缩机接触进而损坏压缩机......

废水处理厂经常进行的是什么性质的商事活动?

LZ好,甲醚
【中文名称】甲醚;二甲醚;氧代双甲烷
【英文名称】dimethyl ether;methoxymethane
【CAS 登录号】115-10-6
【结构或分子式】
CH3-O-CH3
所有C、O原子均以sp3杂化轨道形成σ键。
【相对分子量或原子量】46.07
【分子式】C2H6O
【密度】相对密度1.617(空气=1)
【熔点(℃)】-138.5
【沸点(℃)】-24.5
【闪点(℃)】-41.4
【蒸气压(Pa)】663(-101.53℃);8119(-70.7℃);21905(-55℃)
【性状】
无色可燃性气体或压缩液体,有乙醚气味。
【溶解情况】
溶于水和乙醇。
【用途】
用作溶剂、冷冻剂等。
【制备或来源】
由甲醇脱水而得,也可由原甲酸在三氯化铁的催化下分解而得。
【其他】
临界温度128.8℃。临界压力5.32兆帕。凝固点-138.5℃。液体密度0.661
第三部分:危险性概述 -
危险性类别:
侵入途径:
健康危害: 对中枢神经系统有抑制作用,麻醉作用弱。吸入后可引起麻醉、窒息感。对皮肤有刺激性。
环境危害:
燃爆危险: 本品易燃,具刺激性。
第四部分:急救措施 -
皮肤接触:
眼睛接触:
吸入: 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:
第五部分:消防措施 -
危险特性: 易燃气体。与空气混合能形成爆炸性混合物。接触热、火星、火焰或氧化剂易燃烧爆炸。接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险性的过氧化物。气体比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
有害燃烧产物: 一氧化碳、二氧化碳。
灭火方法: 切断气源。若不能切断气源,则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂:雾状水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。
第六部分:泄漏应急处理 -
应急处理: 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。用工业覆盖层或吸附/ 吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方,防止气体进入。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
第七部分:操作处置与储存 -
操作注意事项: 密闭操作,全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩),戴化学安全防护眼镜,穿防静电工作服,戴防化学品手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、卤素接触。在传送过程中,钢瓶和容器必须接地和跨接,防止产生静电。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
储存注意事项: 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂、酸类、卤素分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。
第八部分:接触控制/个体防护 -
职业接触限值
中国MAC(mg/m3): 未制定标准
前苏联MAC(mg/m3): 未制定标准
TLVTN: 未制定标准
TLVWN: 未制定标准
监测方法:
工程控制: 生产过程密闭,全面通风。
呼吸系统防护: 空气中浓度超标时,建议佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。
眼睛防护: 戴化学安全防护眼镜。
身体防护: 穿防静电工作服。
手防护: 戴防化学品手套。
其他防护: 工作现场严禁吸烟。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业,须有人监护。
第九部分:理化特性 -
主要成分: 纯品
外观与性状: 无色气体,有醚类特有的气味。
pH:
熔点(℃): -141.5
沸点(℃): -23.7
相对密度(水=1): 0.66
相对蒸气密度(空气=1): 1.62
饱和蒸气压(kPa): 533.2(20℃)
燃烧热(kJ/mol): 1453
临界温度(℃): 127
临界压力(MPa): 5.33
辛醇/水分配系数的对数值: 无资料
闪点(℃): 无意义
引燃温度(℃): 350
爆炸上限%(V/V): 27.0
爆炸下限%(V/V): 3.4
溶解性: 溶于水、醇、乙醚。
主要用途: 用作致冷剂、溶剂、萃取剂、聚合物的催化剂和稳定剂。
其它理化性质:
第十部分:稳定性和反应活性 -
稳定性:
禁配物: 强氧化剂、强酸、卤素。
避免接触的条件:
聚合危害:
分解产物:
第十一部分:毒理学资料 -
急性毒性: LD50:无资料
LC50:308000 mg/m3(大鼠吸入)
亚急性和慢性毒性:
刺激性:
致敏性:
致突变性:
致畸性:
致癌性:
第十二部分:生态学资料 -
生态毒理毒性:
生物降解性:
非生物降解性:
生物富集或生物积累性:
其它有害作用: 无资料。
第十三部分:废弃处置 -
废弃物性质:
废弃处置方法: 处置前应参阅国家和地方有关法规。建议用焚烧法处置。
废弃注意事项:
第十四部分:运输信息 -
危险货物编号: 21040
UN编号: 1033
包装标志:
包装类别: O52
包装方法: 钢质气瓶;磨砂口玻璃瓶或螺纹口玻璃瓶外普通木箱;安瓿瓶外普通木箱。
运输注意事项: 采用刚瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。严禁与氧化剂、酸类、卤素、食用化学品等混装混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。中途停留时应远离火种、热源。公路运输时要按规定路线行驶,禁止在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。
第十五部分:法规信息 -
法规信息 化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布),化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号),工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)将该物质划为第2.1 类易燃气体。
第十六部分:其他信息 -
参考文献:
填表部门:
数据审核单位:
修改说明:
其他信息:
【补充】
二甲醚又称甲醚,简称DME,在常压下是一种无色气体或压缩液体,具有轻微醚香味。相对密度(20℃)0.666,熔点-141.5℃,沸点-24.9℃,室温下蒸气压约为0.5MPa,与石油液化气(LPG)相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃,在燃烧时火焰略带光亮,燃烧热(气态)为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性,不易自动氧化,无腐蚀、无致癌性,但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。
二甲醚是醚的同系物,但与用作麻醉剂的乙醚不一样,毒性极低;能溶解各种化学物质;由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性,广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等,另外也可用于化学品合成,用途比较广泛。
二甲醚作为一种新兴的基本化工原料,由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性,使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂,减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。由于其良好的水溶性、油溶性,使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。代替甲醇用作甲醛生产的新原料,可以明显降低甲醛生产成本,在大型甲醛装置中更显示出其优越性。作为民用燃料气其储运、燃烧安全性,预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气,可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。也是柴油发动机的理想燃料,与甲醇燃料汽车相比,不存在汽车冷启动问题。它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。
二甲醚还可以替代柴油作为燃料,目前需要解决的问题主要有二甲醚对塑料物质的腐蚀和柴油发动机油路的改装。
目前二甲醚(DME)的主要用途是用作抛射剂、制冷剂和发泡剂。其次是用作化工原料,生产多种有机化学品。如硫酸二甲酯、烷基卤化物、N,N-二甲基苯胺、乙酸甲酯、醋酐、碳酸二甲酯、二甲基硫醚、乙二醇二甲醚系列醚化物等。
二甲醚易压缩、易贮存、燃烧效率高、污染低,可替代煤气、LPG作民用燃料。同时,二甲醚具有较高的十六烷值,可直接用作汽车燃料替代柴油。二甲醚作为清洁燃料方面的发展前景潜力巨大,已经得到了国内外的广泛关注。
1 国内外市场分析
1.1 国外市场分析
目前世界上二甲醚的生产主要集中在美、德、荷兰和日本等国,2002年世界(不包括中国,下同)总生产能力为20.8万吨/年,产量为15万吨,开工率为72%。国外二甲醚的主要生产厂家有美国Dopnt公司、荷兰AKZO公司、德国DEA公司和United Rhine Lignite Fuel公司等,其中德国DEA公司的生产能力最大,生产能力为6.5万吨/年。
世界二甲醚的主要生产厂家
序号 厂家名称 生产能力(万吨/年)
1 Dopnt (美国) 3.0
2 DEA (德国) 6.5
3 United Rhine Lignite Fuel (德国) 3.0
4 AKZO (荷兰) 3.0
5 Sumitomo (日本) 1.0
6 DEA(澳大利亚) 1.0
7 Mitsui toatsu (日本) 0.5
8 Kang Sheng (日本) 1.8
9 NKK (日本) 1.0
合计 20.8
由于二甲醚的市场需求潜力十分巨大,在世界范围内,二甲醚的建设已经成为热点,一些大型二甲醚装置已在筹建之中。
二甲醚开发公司(由道达尔菲纳埃尔夫公司和日本8家公司组成的财团)计划建设能力为2500吨/天的商业化二甲醚装置。日本东洋工程公司完成了在中东建设单系列250万吨/年二甲醚装置的可行性验证,预计该装置可望于2005-2006年建成。BP公司、印度天然气管理局、印度石油公司将投资6亿美元建设180万吨/年商业化二甲醚生产厂,用以替代石脑油、柴油和LPG,建设工作已于2002年开始,定于2004年投产。日本财团(三菱瓦斯化学公司、日挥公司、三菱重工公司和伊藤忠商事)组成的合资公司将在澳大利亚建设140-240万吨/年的大规模二甲醚装置,定于2006年投产。
目前二甲醚的主要消费领域是作溶剂和气雾剂的推动剂,其它方面的消费不多。2002年全世界二甲醚的消费量为15万吨/年,预计到2005年需求量在20万吨/年左右。
二甲醚是一种性能优良、安全清洁的化工产品,发展前景被普遍看好。更为重要的是,作为一种新型、清洁的民用和车用燃料,被看作是柴油或LPG/CNG的优秀替代品,其作为燃料的市场需求增长将会是非常惊人的。
2000年全世界有400万辆LPG汽车、400万辆乙醇汽车、1百万辆CNG汽车,还有部分甲醇汽车。以美国为例,2000年美国使用替代燃料的汽车为42万辆,预计,到2005年美国使用代用燃料(LPG和CNG)的汽车将达到110万辆,2010年为330万辆,2015年达到550万辆。
目前美国替代燃料的消费量折合为当量汽油的话大约为100万吨(352×106加仑当量汽油),约占当年全部燃料消费量的0.2%。如果美国代用燃料的比例提高到5%的话,其需求量将达到2500万吨,可见代用燃料的市场前景是相当可观的。
亚洲地区是世界上柴油消费增长最快的地区,据国外研究机构预测,二甲醚作为替代燃料,2005年亚洲地区的年需求量达3000万吨。可见,由于二甲醚具有其它代用燃料不可比拟的优势,将会成为柴油的主要替代燃料,具有难以估量的市场前景。
1.2 国内市场分析
近年来,我国二甲醚的生产发展迅速,目前共有十几家生产企业,2002年总生产能力为3.18万吨/年,产量约为2万吨左右,开工率较低,约为63%。
我国二甲醚主要生产厂家及能力(单位:吨/年)
序号 厂家名称 生产能力
1 江苏吴县合成化工厂 2000
2 广东中山凯达精细化工有限公司 5000
3 成都华阳威远天然气化工厂 2000
4 上海石油化工研究院 800
5 江苏昆山 1000
6 陕西新型燃料燃具公司 5000
7 安徽省蒙城县化肥厂 2500
8 浙江诸暨新亚化工公司 1000
9 广东江门氮肥厂 2500
10 浙江义乌光阳化工实业有限公司 2500
11 上海申威气雾公司 1000
12
山东久泰化工科技股份有限公司 5000
13 湖北田力实业股份有限公司 1500
合计 31800
近年来国内二甲醚的建设已经形成热潮,有数家公司拟通过合资合作等方式引进技术建设大型二甲醚生产装置。
主要在建或拟建项目如下:
2001年4月份陕西新型燃料燃具有限公司与美国兆运资源有限公司签订联合开发“煤基一步法合成20万吨/年二甲醚超洁净燃料”工程协议书,工程总投资20.3亿元,美方投资90%。
宁夏83万吨/年煤基二甲醚项目,计划投资47.8亿元,计划利用国外资金,已与加拿大麦耐特联合公司签订了合作协议书,并依托美国空气动力公司的技术。
四川泸州天然气股份有限公司采用两步法工艺已经建成1万吨/年二甲醚装置,第二套10万吨/年二甲醚装置,也已经开工建设。
山东临沂鲁明化工有限公司正在建设3万吨/年二甲醚装置,采用自主开发的液相两步法工艺技术。
山东华星集团年产3万吨/年二甲醚项目于2004年8月开始动工,该装置采用两步法工艺。
山东兖州矿业集团公司计划建设60万吨二甲醚装置,拟引进国外一步法二甲醚工艺技术。
另外,国内还有很多地方提出建设二甲醚装置,如:西南石油天然气管理局、新疆、黑龙江双鸭山、大庆油田、陕西、兰州、安徽等。
国内二甲醚的主要用途是作为气溶胶、气雾剂和喷雾涂料的推动剂,每年消耗二甲醚 1.8万吨。由于我国气雾剂行业的发展较快,预计到2005年需二甲醚约3万吨,2010年为4万吨左右。另外我国二甲醚用于合成硫酸二甲酯等多种化工产品的消费量约为1.1万吨。
由于二甲醚的性质与液化气相近,易贮存、易压缩,因而可替代天然气、煤气、LPG作民用燃料。2002年我国LPG的表观消费量为1620万吨,同时中国自1990年开始大量进口LPG,2002年LPG进口量为626万吨。如果二甲醚的价格合适,假设二甲醚替代进口的LPG,以目前的进口量计算,需要燃料级二甲醚约1000万吨。随着人民生活水平的不断提高,对民用燃料的需求量将会有较大的增长,特别是对天然气、二甲醚、LPG等清洁能源的需求一定会有很大的增长,因此,二甲醚作为民用燃料的发展前景十分光明。
由于二甲醚具有优良的燃料性能,方便、清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少、稍加压即为液体易贮存,作为车用柴油的替代燃料,有液化汽、天然气、甲醇、乙醇等不可比拟的综合优势。
2002年我国柴油的消费量为7662万吨,柴油消费的增长很快,预计2005年消费量将达到8290万吨左右,2010年将达约10100万吨。二甲醚作为良好的柴油替代燃料,按其对柴油的替代率为5%计算,2005年约需二甲醚约553万吨左右,2010年需674万吨左右。
综上所述,预计2005年我国二甲醚作为气雾剂和化工等方面的需求量将达到的需求量约为5-6万吨。二甲醚作为代用燃料方面的消费主要取决于二甲醚的供应,如果二甲醚的价格降到能与柴油或LPG相竞争的水平,相信二甲醚作为燃料的消费增长速度会很快,市场规模也是相当惊人的。
2 工艺技术分析
二甲醚的生产方法有一步法和二步法。一步法是指由原料气一次合成二甲醚,二步法是由合成气合成甲醇,然后再脱水制取二甲醚。
● 一步法
该法是由天然气转化或煤气化生成合成气后,合成气进入合成反应器内,在反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应过程和变换反应,产物为甲醇与二甲醚的混合物,混合物经蒸馏装置分离得二甲醚,未反应的甲醇返回合成反应器。
一步法多采用双功能催化剂,该催化剂一般由2类催化剂物理混合而成,其中一类为合成甲醇催化剂,如Cu-Zn-Al(O)基催化剂,BASFS3-85和ICI-512等;另一类为甲醇脱水催化剂,如氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。
● 二步法
该法是分两步进行的,即先由合成气合成甲醇,甲醇在固体催化剂下脱水制二甲醚。国内外多采用含γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作为脱水催化剂。反应温度控制在280~340℃,压力为0.5-0.8MPa。甲醇的单程转化率在70-85%之间,二甲醚的选择性大于98%。
一步法合成二甲醚没有甲醇合成的中间过程,与两步法相比,其工艺流程简单、设备少、投资小、操作费用低,从而使二甲醚生产成本得到降低,经济效益得到提高。因此,一步法合成二甲醚是国内外开发的热点。国外开发的有代表性的一步法工艺有:丹麦Topsφe工艺、美国Air Products工艺和日本NKK工艺。
二步法合成二甲醚是目前国内外二甲醚生产的主要工艺,该法以精甲醇为原料,脱水反应副产物少,二甲醚纯度达99.9%,工艺成熟,装置适应性广,后处理简单,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。但该法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺,流程较长,因而设备投资较大。但目前国外公布的大型二甲醚建设项目绝大多数采用两步法工艺技术,说明两步法有较强的综合竞争力。
2.1 国外主要工艺技术
(1)Topsφe工艺
Topsφe的合成气一步法工艺是专门针对天然气原料开发的一项新技术。该工艺造气部分选用的是自热式转化器(ATR)。自热式转化器由加有耐火衬里的高压反应器、燃烧室和催化剂床层三部分组成。
二甲醚合成采用内置级间冷却的多级绝热反应器以获得高的CO和CO2转化率。催化剂用甲醇合成和脱水制二甲醚的混合双功能催化剂。
二甲醚的合成采用球形反应器,单套产能可达到7200吨/天二甲醚。Topsφe工艺选择的操作条件为4.2MPa和240~290℃。
目前,该工艺还未建商业装置。1995年,Topsφe在丹麦哥本哈根建了一套50kg/d的中试装置,用于对工艺性能进行测试。
(2)Air products的液相二甲醚(LPDMETM)新工艺
在美国能源部的资助下,作为洁净煤和替代燃料技术开发计划的一部分,Air products公司开发成功了液相二甲醚新工艺,简记作LPDMETM。
LPDMETM工艺的主要优势是放弃了传统的气相固定床反应器而使用了浆液鼓泡塔反应器。催化剂颗粒呈细粉状,用惰性矿物油与其形成浆液。高压合成气原料从塔底喷入、鼓泡,固体催化剂颗粒与气体进料达到充分混合。使用矿物油使混合更充分、等温操作、易于温度控制。
二甲醚合成反应器采用内置式冷却管取热,同时生产蒸汽。浆相反应器催化剂装卸容易,无须停工进行。而且,由于是等温操作,反应器不存在热点问题,催化剂失活速率大大降低了。
典型的反应器操作参数为:压力2.76~10.34MPa,推荐5.17MPa;温度200~350℃,推荐250℃。催化剂量为矿物油质量的5%~60%,最好在5%~25%之间。该工艺用富CO的煤基合成气比天然气合成气更具优势。但以天然气为原料也可获得较高收率。 Air products公司已在15吨/天的中试工厂对该工艺进行了测试,结果令人满意,但还没有建设商业化规模的大型装置。
(3)日本NKK公司的液相一步法新工艺
除Air products公司外,日本NKK公司也开发了用浆相反应器由合成气一步合成二甲醚的新工艺。
原料可选用天然气、煤、LPG等。工艺的第一步首先是造气,合成气经冷却、压缩到5~7MPa,进入CO2吸收塔脱除CO2。脱碳后的原料合成气用活性炭吸附塔脱除硫化物后换热至200℃进入反应器底部。合成气在反应器内的催化剂与矿物油组成的淤浆中鼓泡,生成二甲醚、甲醇和CO2。出反应器产物冷却、分馏,将其分割为二甲醚、甲醇和水。未反应的合成气循环回反应器。经分馏,从塔顶可得到高度纯净的二甲醚产品(95%~99%),从塔底则可得到甲醇、二甲醚和水组成的粗产品。采用NKK技术已在新潟建成1万吨/年合成气一步法生产二甲醚的半工业化装置。
2.2 国内工艺技术及科研情况
我国90年代前后开始气相甲醇法(两步法)生产二甲醚工艺技术及催化剂的开发,很快建立起了工业生产装置。近年来,随着二甲醚建设热潮的兴起,我国两步法二甲醚工艺技术有了进一步的发展,工艺技术已接近或达到国外先进水平。
山东久泰化工科技股份有限公司(原临沂鲁明化工有限公司)开发成功了具有自主知识产权的液相法复合酸脱水催化生产二甲醚工艺,已经建成了5000吨/年生产装置,经一年多的生产实践证明,该技术成熟可靠。该公司的第二套3万吨/年装置也将投产。
山东久泰二甲醚工艺技术已经通过了山东省科技厅组织的鉴定,被认定为已达国际水平。特别是液相法复合酸脱水催化剂的研制和冷凝分离技术,针对性地克服了一步法合成和气相脱水中提纯成本高、投资大的缺点,使反应和脱水能够连续进行,减少了设备腐蚀和设备投资,总回收率达到99.5%以上,产品纯度不小于99.9%,生产成本也较气相法有较大的降低。
2003年8月由泸天化与日本东洋工程公司合作开发的两步法二甲醚万吨级生产装置试车成功。该装置工艺流程合理,操作条件优化,具有产品纯度高、物耗低、能耗低的特点,在工艺水平、产品质量和设备硬件自动化操作等方面均处于国内先进水平。
近年来,我国在合成气一步法制二甲醚方面的技术开发也很积极,而且一些科研院所和大学都取得了较大进展。
兰化研究院、兰化化肥厂与兰州化物所共同开展了合成气法制二甲醚的5mL小试研究,重点进行工艺过程研究、催化剂制备及其活性、寿命的考察。试验取得良好结果:CO转化率>85%;选择性>99%。两次长周期(500h、1000h)试验表明:研制的催化剂在工业原料合成气中有良好的稳定性;二甲醚对有机物的选择性>97%;CO转化率>75%;二甲醚产品纯度>99.5%;二甲醚总收率为98.45%。
中科院大连化物所采用复合催化剂体系对合成气直接制二甲醚进行了系统研究,筛选出SD219-Ⅰ、SD219-Ⅱ及SD219-Ⅲ型催化剂,均表现出较佳的催化性能,CO转化率达到90%,生成的二甲醚在含氧有机物中的选择性接近100%。
清华大学也进行了一步法二甲醚研究,在浆态床反应器上,采用LP+Al2O3双功能催化剂,在260-290℃,4-6MPa的条件下,CO单程转化率达到55%~65%,二甲醚的选择性为90-94%。
目前,国内的浙江大学、山西煤化所、西南化工研究院、华东理工大学等单位也都致力于合成气一步法制二甲醚的研究工作。
杭州大学采用自制的二甲醚催化剂,利用合成氨厂现有的半水煤气,在一定反应温度、压力和空速下一步气相合成二甲醚。CO单程转化率达到60%~83%,选择性达95%。该技术现巳在湖北田力公司建成了年产1500吨二甲醚的工业化装置。该装置既可生产醇醚燃料,又可生产99.9%以上的高纯二甲醚,CO转化率70%-80%。这是国内第一套直接由合成气一步法生产高纯二甲醚的工业化生产装置。
对于两步法二甲醚工艺技术,无论是气相法还是液相法,国内技术均已经达到先进、成熟可靠的水平,完全有条件建设大型生产装置。
由国内开发的合成气一步气相法制二甲醚技术基本成熟,并已建成千吨级装置。但对于建设大型二甲醚装置,国内技术尚需实践验证。
3 结论及建议
二甲醚作为清洁的替代燃料已经得到国内外广泛的关注,特别是其替代煤气、LPG和柴油方面所具有的巨大的市场潜力,对我国能源结构的调整、环境保护等方面有着重要的现实意义。
二甲醚工艺技术是国内外工艺技术开发的热点之一,一步法工艺流程简单、设备少、投资小、操作费用和生产成本较低,但由于合成反应和分离过程复杂,目前尚未完全工业化。二步法工艺是目前国内外二甲醚生产的主要工艺,产品纯度高,工艺成熟,装置适应性广,综合竞争力强,但也有流程较长,设备投资较大的弱点。
目前推广和应用是二甲醚发展的关键,二甲醚作为清洁替代能源需要政府的大力扶持和帮助。建议国家应统筹规划,在没有油气资源而煤炭资源丰富的地区,建设大型二甲醚生产基地。以二甲醚替代煤气、LPG作为市场推广的先导,同时大力加强二甲醚替代柴油方面的研究,全面促进二甲醚的生产和使用,预计在不久的将来,二甲醚必将成为我国能源结构中重要的组成部分. 25737希望对你有帮助!

二甲醚属于什么能源

二甲醚是一种新兴的基本化工原料,由于其具有良好的易压缩、易冷凝、易汽化特性,在气雾剂、制药、农药、制冷及有机合成等领域有许多独特的用途。随着石油资源的紧缺及价格上涨,清洁环保理念的深入,作为替代能源的清洁燃料——二甲醚得到大力推广,并逐渐进入了民用燃料、汽车燃料、切割气等市场。
1、城镇燃气和液化石油气的掺混气:
作为民用燃料气,其储运、燃烧安全性,预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气,在贮存、运输、使用等方面比液化气更安全,可作为城镇燃气、液化气掺混气、城市管道煤气的调峰气使用。
2、车用发动机燃料
二甲醚液化后可以直接作为汽车燃料替代柴油,其动力性能、安全性能、环保性能比甲醇更好。目前由我公司及上海交通大学等机构联合改造的二甲醚发动机正在试运营并且各事项指标良好。实践证明,二甲醚液化后可直接作为汽车燃料使用。二甲醚燃烧具有较高的十六烷值,比甲醇燃料具有更好的燃烧效果,并且没有甲醇的低温启动性和加速性能差的缺点。因此,二甲醚替代柴油,作为未来的汽车燃料前景十分广阔。
3、切割气
二甲醚作为切割气燃烧只产生二氧化碳和水蒸汽,几乎不含有硫化氢和磷化氢有害气体,符合国家标准,不会污染环境,对操作人员没有身体伤害;二甲醚切割气爆炸极限窄,且爆炸下限要比丙烷、液化石油气高,不产生回火现象;在具体工作环境下,使用二甲醚切割气进行切割,其切割速度、预热时间、切割割缝都能达到丙烷相当水平,切割面光滑平整,挂渣少且易清理。由于二甲醚切割气耗氧量少,且价格相对较低,故二甲醚切割气的综合使用成本比乙炔降低30%以上;与增效丙烷相比,二甲醚切割气的综合使用成本比增效丙烷降低10%-15%。
4、气雾剂、抛射剂
二甲醚目前最大的市场是用于气溶胶产品。由于二甲醚是一种优良的气溶胶喷雾剂载体,可单独或作为主要成分,用于制造空气清新剂、杀虫剂、发泡剂、胶粘剂、化妆品、日用化学品等。此外,二甲醚对金属无腐蚀、易液化,特别是水溶性和醇溶性能较好,作为气雾剂具有推进剂和溶剂的双重功能,同时可降低气雾剂中乙醇等有机挥发溶剂的含量,减少对环境的污染。
5、环保型制冷剂
由于二甲醚的沸点较低、汽化热大、汽化效果好,其冷凝和蒸发特性接近氟里昂,而销售价格只有氟里昂F12的一半左右。因此二甲醚作为制冷剂已有不少专利报道,在不久的将来,将是制冷剂的主要品种之一。
6、化工原料
二甲醚可作为烷基化剂,可用于合成N,N——二甲基苯胺、硫酸二甲酯、烷基卤以及二甲基硫醚等。作为偶联剂,二甲醚可用于合成有机硅化合物、制造高纯度氮化铝——氧化铝——氧化硅陶瓷材料。二甲醚和水、一氧化碳在适合的条件下反应,可生成乙酸,羧基化后,可制得乙酸甲酯,同系化后,可生成乙酸酯,另外,还可用于醋酐的合成。二甲醚和氧气反应,可合成氢氰酸、甲醛等重要化工产品。与环氧乙烷反应,以卤素金属化合物和H2BO3为催化剂,在50—55℃时生成乙二醇二甲醚、二乙二醇甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚的混合物,其主要产物乙二醇二甲醚是重要的有机溶剂和有机合成中间体。

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