دی متیل اتر : خواص، تولید، طیف IR، کاربردها، تحقیقات

دی متیل اتر که همچنین به عنوان متوکسی متان شناخته می شود، یک ترکیب آلی و ساده ترین اتر، به شکل یک گاز بی رنگ است که یک پیش ساز مفید برای سایر ترکیبات آلی و یک پیشران آئروسل می باشد که در حال حاضر برای استفاده در انواع کاربردهای سوخت به کار می رود.

دی متیل اتر (DME) یک جایگزین مصنوعی برای استفاده در موتورهای دیزلی با احتراق فشاری طراحی شده است. این ماده به طور گسترده در صنایع شیمیایی کاربرد دارد و به حدود ۷۵ پوند بر اینچ مربع (psi) فشار نیاز دارد تا به شکل مایع در آید و به همین دلیل، الزامات نقل و انتقال DME مشابه پروپان است و لازم است تا هر دو در مخازن تحت فشار در دمای محیط نگهداری شوند.

اگرچه دی متیل اتر را می توان از زیست توده، متانول و سوخت های فسیلی تولید کرد، اما مواد اولیه احتمالی برای تولید DME در مقیاس بزرگ در ایالات متحده گاز طبیعی است.

DME را می توان مستقیماً از گاز سنتز تولید شده از گاز طبیعی، زغال سنگ یا زیست توده تولید کرد و همچنین می تواند به طور غیر مستقیم از متانول از طریق واکنش دهیدراتاسیون تولید شود و به صورت تجاری در ایالات متحده موجود نیست.

خواص و مشخصات شناسایی دی متیل اتر

خواص	مشخصات
شکل فیزیکی                                                 گاز بی رنگ	فرمول شیمیایی                                                 C۲H۶O
دانسیته (gas, 0 °C, 1013 mbar)                     (kg/m۳)۲/۱۱۴۶	وزن مولکولی                                          (g/mol)46/069
نقطه ذوب                                                        (۰C)141-	شماره (CAS No)                                            ۱۱۵-۱۰-۶
حلالیت در آب (در ۲۰ درجه سانتیگراد)                           (g/l) 71	نام آیوپاک                                         Methoxymethane

دی متیل اتر دارای چندین ویژگی سوخت است که استفاده از آن در موتورهای دیزلی را جذاب می کند. راندمان انرژی و قدرت موتورهای DME و دیزل تقریباً یکسان است.

به دلیل عدم وجود پیوندهای کربن به کربن، استفاده از DME به عنوان جایگزینی برای گازوئیل می تواند انتشار ذرات معلق را از بین ببرد و به طور بالقوه نیاز به فیلترهای گران قیمت ذرات دیزل را نادیده بگیرد.

با این حال، دی متیل اتر دارای نیمی از چگالی انرژی سوخت دیزل می باشد و به یک مخزن سوخت دو برابر حجم مورد نیاز برای دیزل نیاز دارد.

تولید دی متیل اتر

تقریباً ۵۰،۰۰۰ تن  دی متیل اتر در سال ۱۹۸۵میلادی در اروپای غربی توسط کم آبی متانول تولید شده است: 

 ۲CH_۳OH → (CH_۳)_۲O + H_۲O

متانول مورد نیاز از گاز سنتز بدست می آید. پیشرفت های احتمالی دیگر نیازمند یک سیستم کاتالیزور دوگانه است که هم سنتز متانول و هم دهیدراتاسیون را در واحد فرآیند یکسان و بدون جداسازی و تصفیه متانول امکان پذیر می سازد.

هر دو فرایند یک مرحله ای و دو مرحله ای بالا به صورت تجاری در دسترس هستند. فرایند دو مرحله ای نسبتاً ساده است و هزینه های راه اندازی آن نسبتاً کم می باشد.

دی متیل اتر یک سوخت زیستی مصنوعی نسل دوم (BioDME) است که می تواند از زیست توده لیگنوسلولوز تولید شود. اتحادیه اروپا BioDME را در ترکیب احتمالی سوخت های زیستی خود در سال ۲۰۳۰ در نظر می گیرد؛ همچنین می تواند از بیوگاز یا متان حاصل از حیوانات، مواد غذایی و زباله های کشاورزی، یا حتی از گاز شیل یا گاز طبیعی تهیه شود. 

طیف IR فاز بخار دی متیل اتر

کاربردها

بیشترین استفاده از دی متیل اتر به عنوان ماده اولیه برای تولید عامل متیل کننده، دی متیل سولفات است که واکنش آن با تری اکسید گوگرد را در پی دارد:دی متیل اتر را می توان با استفاده از فناوری کربونیله سازی مربوط به فرایند اسید استیک مونسانتو به اسید استیک تبدیل کرد:دی متیل اتر یک حلال و عامل استخراج در دمای پایین است که برای روش های آزمایشگاهی تخصصی قابل استفاده است. مفید بودن آن با نقطه جوش کم یعنی ۲۳- درجه سانتی گراد محدود می شود، اما همین ویژگی حذف آن را از مخلوط واکنش تسهیل می کند.

مخلوطی از این ماده و پروپان در برخی از محصولات “اسپری فریز” بدون نسخه برای درمان زگیل، با انجماد آنها استفاده می شود، در این نقش، جایگزین ترکیبات هالوکربنی (فرئون) شده است.

این ماده همچنین جزء برخی از مخلوط های گاز دمنده “MAP-plus” با درجه حرارت بالا است که جایگزین استفاده از مخلوط متیل استیلن و پروپادین می شود. این ماده به عنوان پیشران در محصولات آئروسل استفاده می شود که چنین محصولاتی شامل اسپری مو، اسپری حشره و برخی محصولات چسب آئروسل به کار برده می شود.

تحقیقات بر روی دی متیل اتر

در سال ۲۰۱۳، دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، ولوو و آزمایشگاه ملی اوک ریج آزمایش میدانی بر روی نمونه سوخت اولیه DME کامیون را تکمیل کردند. این کامیون سنگین در حین رانندگی  و شرایط واقعی عملکرد خوبی داشت و کارایی قابل مقایسه ای با یک کامیون دیزلی معمولی داشته است.

نتایج آزمایش نشان داده است که می توان استانداردهای انتشار ذرات معلق را بدون استفاده از فیلتر ذرات دیزل رعایت کرد. همانند وسایل نقلیه دیزلی معمولی، اکسیدهای نیتروژن (NO_x) را می توان با سیستم های استاندارد پس از تصفیه NO_x کنترل کرد. متناوباً، موتور را می توان کالیبره کرد تا نیاز به چنین سیستمی را نادیده بگیرد، اما این کارایی را کاهش دهد.
سوخت

نصب برج های سنتز BioDME در تأسیسات آزمایشی Chemrec و استفاده عمده از دی متیل اتر به عنوان جایگزین پروپان در LPG مورد استفاده به عنوان سوخت در خانه و صنعت است و همچنین می تواند به عنوان مخلوطی در اتوگاز پروپان به کار رود.

این ماده یک مبرد با نام ASHRAE R-E170 است و همینطور در مخلوط های مبرد مانند آمونیاک، دی اکسید کربن، بوتان و پروپن استفاده شده است. بر خلاف سایر آلکیل اترها، دی متیل اتر نسبتاً غیر سمی است، اگرچه بسیار قابل اشتعال می باشد.