新型柴油调和组分多聚甲醛二甲基醚的产业化研究

      汽油、柴油，特别是柴油供应紧张的现象在我国频繁发生(国内柴油、汽油的需求比约为2.5:1，而目前的产出比约为2.3:1)。究其原因，这其中除了有不同类型油品定价不够合理、国内成品油价和与国际原油价格联动迟缓等体制方面的原因之外，根本的原因还是资源短缺的制约。传统上，柴油生产均以石油为原料，但是我国却是一个“富煤、贫油、少气”的国家，这就使得经济社会持续、较快发展与石油供应的矛盾日益突出。自1993年成为石油净进口国以来，我国的石油进口量不断快速增长，2009年以后对外依存度已经超过50%，2010年进口原油2.39亿吨，同比2009年增长17.5%，严重影响国家的能源战略安全。因此，从我国能源安全和“富煤、贫油、少气”的基本国情出发，发展新型的非石油基液体燃料具有非常重要的战略意义。

      相对于石油，我国的煤炭资源相对丰富，其可采储量约为7000亿吨标准煤，按能源年需求总量30-40亿吨标准煤计算，还可以利用200年左右。正是这样的能源结构特点，使得我国一次能源生产和消费结构在未来几十年内仍将是以煤炭为主，严重偏离了以油、气为主的世界一次能源消费的主流结构，这是引发我国近年来非石油基特别是煤炭液体燃料研发和工业化生产热潮的主要原因。

      目前，煤炭液体燃料技术主要有两个方向，煤炭直接液化技术和煤炭间接液化技术。煤炭直接液化技术在工艺、工程和设备方面还不成熟，仍需改进和完善，同时油品的质量也存在芳烃含量高和十六烷值(CN)低的缺陷。煤炭间接液化技术近年来已经取得了长足的发展，其中煤基合成气制备甲醇技术已经成熟，并在工业生产中获得了广泛的应用。甲醇基替代燃料在我国已经引起广泛的重视，部分型号的甲醇汽油已有国家标准并在多个省份推广。但是采用甲醇基下游产物替代柴油组分的研究几近空白。另外，我国甲醇生产企业已达180余家，由于甲醇下游产品没有得到进一步的开发和利用，迅速增长的甲醇产能远远超出了市场需求，2011年甲醇装置的开工率仅为45%左右，甲醇的产能严重过剩。

      多聚甲醛二基甲醚(Polyoxymethylene dimethyl ethers，简称PODE_n)，又名聚甲醛二甲基醚、聚甲氧基二甲基醚、聚氧亚甲基二甲基醚、聚甲氧基甲缩醛，是一类物质的通称。其简式可以表示为：CH₃O(CH₂O)_nCH₃ (其中n≥1，一般取值小于10)。低聚时是一种无色澄清有刺激性气味的液体。PODE_n的中间段为低聚甲醛，两端由甲基封端。因此其一般由提供低聚甲醛的化合物(甲醛、三聚甲醛和多聚甲醛等)和提供封端的化合物(甲醇、二甲醚和甲缩醛等)在酸性催化剂上经缩合反应制得。由于其原料均来源于甲醇及甲醇下游产品，有助于解决甲醇产能过剩的现状。

      PODE_n具有较高的化学含氧量和十六烷值(CN值)，尤其是PODE_3-8的CN平均值高达76，与柴油调合品质好于超低硫柴油，在柴油中添加10-20%能降低50%以上的尾气污染，同时可以大幅度减少氮氧化物和一氧化碳的排放，是目前世界上公认的环保型柴油添加组分。此外，PODE_n作为车用油品添加剂的优势还在于它不用更换新的发动机设备以及燃油系统。因此，开展新型柴油添加剂多聚甲醛二甲基醚PODE_n的产业化研究技术对我国的经济发展、能源安全和环境保护具有重要的意义。