专利名称：液态二甲醚经低温汽化后的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及液态二甲醚经低温汽化的燃气作为车与船只的动力燃气应用，同时， 由于低温汽化过程中会产生热流量，将其应用于冷藏车、冷藏船舶、渔业捕捞船舶及水产品加工运输船舶的制冷及制冰能源等，具体为一种液态二甲醚经低温(常温至-20°C)汽化后的应用。
背景技术：
近年来，由于石油能源燃料价格的上涨，同时为了保护环境，要求使用更加洁净能源，而二甲醚燃料正被人们公认为是除了氢燃料外最洁净的燃料之一。国务院总理温家宝早在2004年主持召开国务院常务会议上讨论并原则通过《能源中长期发展规划纲要(2004-2020)》，核心是走中国特色的能源发展之路。国家领导人多次在国际会议上承诺要在2020年做到以2005年为基数再减排 40 45%左右。当今世界经济的飞速发展，对能源的需求及依赖却越来越大，石油资源只能维持 30^40年之间，煤资源却可以开采200年以上，人们预言以煤为主要原料提炼而成的二甲醚燃料，将成为二十一世纪的主要能源之一。与传统的石油天然气、轻柴油等污染大、清洁度低的燃烧能源相比，二甲醚具有更为广阔的应用前景，而如何将二甲醚进行应用或应用到哪些领域，目前还鲜有报道。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种污染小、能源清洁的液态二甲醚经低温汽化后的应用。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种液态二甲醚经低温汽化后的应用，具体为将液态二甲醚经低温汽化后生成的二甲醚燃气，替代石油天然气作为车、 船动力用燃气，同时产生的热流量作为制冷及制冰的冷能源。所述的液态二甲醚可在常温(20°C)至_20°C的条件下汽化，并可获得85kcal/ kgllOkcal/kg的热流量，可作为制冷及制冰的冷能源。所用的二甲醚为质量份数彡99. 0%的液态二甲醚。所述的二甲醚燃气作为车、船的动力燃气时，其产生的烟气量是天然气所产生的烟气量的60. 1%，是柴油所产生的烟气量的59. 89% ；
所述的二甲醚通过间接盐水制冷或制冰可达到_12°C ；二甲醚通过直接排管汽化，制冷、制冰或冷藏，其温度可达到_18°C。本发明的优点和有益效果
1.本发明液态二甲醚的低温汽化技术的应用(1) 二甲醚燃气作为车辆及船舶的动力燃气；(2)利用二甲醚液态低温汽化过程中产生的热流量(冷能源)应用于制冷、制冰及冷藏。
2.海上作业的渔船，一般要储存20天左右的燃料，除了传统的柴油燃料，液态二甲醚是最理想的燃料之一，其优点如下
(1)从燃烧平衡方程式(平衡方程式为((CH3)20 +302+11.29N2
-2C02+3H20+11. ^N2+热)可知，二甲醚燃气是除氢燃料之外最洁净的燃料之一；同样
产生Ikcal的热量
1.轻柴油产生的烟气量是1.112m3/kcal ；
轻柴油按100%的十六烷计算，燃烧平衡方程式为C16H34+24. 502+92. 17N2 —
16C02+17H20+92. 17 N2+热，从上式可见Im3柴油燃烧所需要的理论空气量为116. 67 m3，分子量为226的轻柴油气态重量是10.0893 kg/m3)，每公斤柴油的热值为1. 05万kcal/kg， 所以，轻柴油产生的烟气量是1. 112 mVkcal ；
2.石油天然气产生的烟气量是1.107m3/kcal ；
石油天然气，燃烧平衡方程式为CH4+202+7 . 5 24N2 — C02+2H20+7. 524 N2+热，每立方
米石油天然气的热值按9500kcal/kg计算，石油天然气产生的烟气量是1. 107 m3/kcal ；
3.二甲醚燃气产生的烟气量是0.685 mVkcal ；
二甲醚燃气，燃烧平衡方程式为(CH3)20+302+llJ9N2 ^ 2C02+3H20+11J9N2+热，二甲醚中的C和H只占0. 652，所以每立方米二甲醚的理论空气量只要9. 3196立方米，每立方米二甲醚燃气的热值按1. 55万kcal/m3计算，燃烧产生的烟气量是0. 685 m3/kcal0上述可知，二甲醚燃烧产生的烟气量是轻柴油的59. 8拟％，是天燃气的60. 1% ；
(2)由于海上作业的渔业船舶功率在100KW以下，早出晚归，特别到了夏天小海鲜的保鲜成了问题，等日落回港时，水产品已经不新鲜了，如果把柴油机改成二甲醚燃气机，不但能减少烟气量的排放，将液态二甲醚汽化时产生的冷能量足以保持小海鲜的鲜活度；
由于规模渔业船舶的功率在200KW-2000KW之间，液体燃料的装载量必须满足20天以上的逐航要求，船舶每天要汽化1-10吨的液态二甲醚，可产生10万kcal/天 100万kcal/ 天，每天可制冰14. 3^143吨，可保证捕捞上船的水产品的新鲜度。根据传统的渔船操作，多数是船离港前带冰出海捕捞的，在海上十多天的捕捞工作，再也没有冷源供给，往往由于保鲜冷冻时间长，冰化鱼臭。(3)海上作业的渔船，可做到船上鱼舱的分仓制冷保鲜。传统带冰作业的船只，只能集中在一个鱼舱内，当捕到鱼后，人工装箱20kg/箱或Mkg/箱，用冰渣打底后，一层箱装海鲜一层冰，并且要从冰仓内将冰人工搬到鱼舱内，劳动强度大，第一天捕捞到的鱼至回港卸鱼时往往超过10天，卸下的鱼已经不太新鲜，有的已经变质。本专利的分仓制冷保鲜技术，可以保证从第一批捕到的鱼至返航前末批的鱼，保持同样的新鲜度。(4)由于制冷能源是利用二甲醚液态汽化时获得，从制冷能力10万kcal/天 100 万kcal/天，可节约电能39 390KW/天(换算程成燃料每天8 80kg)。(5)由于二甲醚燃气产生的烟气量远低于柴油，可减轻当地的环境污染，逐步改善当地的环境，使当地的天蓝、水清、田绿。(60液态二甲醚的低温汽化在船上应用时，冷藏盐水，用低温盐水制冰或制冷，称为间接制冷法，液态二甲醚的低温汽化技术可用在冷藏车内的排管内直接液态汽化，吸收冷藏车厢内的热量而完成汽化过程，这种直接汽化吸热制冷的温度可比间接通过盐水降温制冷的技术低5°C左右，所以效果更好，车辆有限的空间……
(7)柴油的市价正达到8000元/吨，而二甲醚的市场价在4000元/吨左右，只有柴油油价的一半。
图1液态二甲醚液态二甲醚经低温汽化后的应用工艺流程图1。图2液态二甲醚液态二甲醚经低温汽化后的应用工艺流程图2。图3二甲醚状态图即二甲醚的温度与汽化潜热关系图。
具体实施例方式下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。如果船舶是柴油引擎的，在原机为基础，变更燃烧系统及缸盖即可。如果原来就是燃气引擎，除了非金属软管换成能耐二甲醚腐蚀的软管外，根据原燃气的体积热值拆算成二甲醚燃气的热值，适当调整进行量即可。根据二甲醚的物化特性，在沸点-24. 9°C时的汽化潜热(单位质量的二甲醚液体变成同温度的饱和蒸汽所吸收的热量称为汽化潜热)111. 5^kcal/kg，，随着液态二甲醚的温度升高，汽化潜热减小，所以从二甲醚状态图(图3)可知-20°C的液态二甲醚汽化成气态二甲醚可获得llOkcal/kg的热流量，常温指的是20°C，常温的液态二甲醚汽化成气态二甲醚最大可获得90kcal/kg的热流量，上述获得的热流量可作为制冷及制冰的冷能源。二甲醚在压力为IMpa (lOkg/cm2 )时、温度在45°C以下，均为液相， 二甲醚在压力为1. 2Mpa (12kg/cm2 )时、温度在52°C以下，均为液相， 二甲醚在压力为1.5Mpa (15kg/cm2 )时、温度在60°C以下，均为液相， 汽化潜热与温度的关系可用下式表示(即图3的获得依据)
〒Γι (t临-V (t临_t2))(千卡/千克) 式中——温度为、时的汽化潜热(千卡/千克) r 2——温度为t2时的汽化潜热(千卡/千克) t 临-126. 8 0C
当二甲醚在沸点-24. 9°C时的汽化潜热为111.512 (千卡/千克)。实施例1
东海某渔业基地有数以千计的5(Tl00kw的动力船，每天早出晚归，全年有三个季度对小海鲜的保鲜不满意，因为鱼舱内没有冷源，用二甲醚燃气机替代柴油机，每天作业10小时。耗柴油114公斤/天以上，全年耗油41. 61吨以上。一、由于二甲醚燃气与空气的理论混合气热值比柴油高5%，所以二甲醚燃气发动机的功率高于柴油机，以1 :1汽化二甲醚，每天汽化114公斤二甲醚；
二、114 公斤 X IOOkcal/公斤=11400kcal，11400kcal + 7000 kcal/吨=1. 63 吨(冰)， 可满足小海鲜的保鲜；
上述的计算过程依据中华人民共和国国家标准GB50072-2001，冷库设计规范P53当制冰的原料水初温在25 30°C时，每日生产1吨冰的热流量为7000w，即行业人员习惯为7000kcal制冰1吨；折合热值只有6027kcal/t，这是制冷行业业内公认的数据。由于船上的设备比较简单，还是按照7000 kcal/吨来计算上述二中的制冰吨数。三、全年可节约燃油费> 12. 48万元/船，千条船可每年节油费> 1.25亿元。四、由于二甲醚燃气所产生的烟气量是柴油机的60%，可改善近海及沿海地区的水质及空气质量。实施例2
东海某渔业基地有数千条近海水域的渔业捕捞及水产品的加工船只，典型船只的动力为500kw，每航次15 21天，必须带40 45吨燃料。一、柴油机改成二甲醚燃气机后，每天汽化2. 3吨二甲醚；
二、2300kg/ 天 X IOOkcal/ 公斤=23 万 kcal+ 7000 kcal/ 吨=32. 86 吨 / 天(冰)可满足保鲜制冷。三、全年可节约燃油费200万元/船，2000条船可每年节油费40亿元左右。四、近海水域环境及大气得到保护。实施例3
某沿海城市有数条5000吨级的冷藏船，除了主机2000kw —台，再加三台200kw的副机、发电及制冷。主机每小时消耗柴油320kg/H，产生的烟气量为3736. 32m3/H;
三台副机产生的烟气量1352. 1 m3/H ；主、副机每小时产生的总烟气量为5088. 42 m3/
H;
改成二甲醚燃气机后，主机每小时的烟气量是2237. 8 m3/H，只要一台燃气发电机工作，即产生的烟气为沈9. 93 m3/H，所以总烟气量只有2507. 73 m3/H。由于一台主机与一台副机，每小时消耗的二甲醚是358. Wig/H，液态汽化时可得到 35860kcal的热流量，该船的冷藏间2000m2 X 2，总净面积4000 m2，冷藏间净高5m，冷藏间总净体积20000 m3，液态二甲醚汽化得到的冷能量可满足5000 m2的冷藏间的冷藏，也可制冰 5. 12 吨 /H.。实施例4
浙江沿海某水产品贸易公司有数十辆冷藏车辆，均以柴油作为动力，车载制冷设备保冷保鲜，功率在200kw左右，如果改成二甲醚燃气车，采用二甲醚直接在冷藏车厢内的排() 内汽化的方式，由于二甲醚在-20°C的环境下的蒸汽压为1.25kg/cm2 (绝)，正常汽化，冷藏车厢内只要保证被运的冻结货物的温度在_8°C -10°C即可。柴油消耗按193 克 / 千瓦.时 X200 千瓦=38. 6kg/H，38. 6kg/HXl. 05 万 kcal/ kgXl. 112 m3/kcal=450. 7 m3/H (烟气量)。改用二甲醚燃气只产生270 m3/H的烟气量，改善环境的社会效益显著，经济效益也很突出，二甲醚的价格是柴油价格的50%左右。液态二甲醚低温汽化后，做到了能源的充分综合利用，带来巨大的社会效益与经济效益，符合当今的节能减排的能源政策。本发明液态二甲醚作为燃气和冷藏源，具体流程或称为液态二甲醚低温汽化后应用的方法，可以为两种(见附图1、2)
第一种流程(见附图1)将液态二甲醚储存在二甲醚液态压力储存罐中，然后通入卧式蒸发器中，卧式蒸发器将液态二甲醚通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，“气”化吸热， 达到制冷的效果，冷源通过泵泵入制冷盐水进口，然后制冷盐水通过冷冻排管进行制冷或制冰，再进一步进行低温保鲜或冷冻、冷藏水产品，出来的冷冻盐水在通过制冷盐水的进口进入卧式蒸发器进行循环利用；另外，通过卧式蒸发器产生的气态二甲醚经过阻火器、减压阀、进入引擎燃气系统作为燃料燃烧。第二种流程(见附图2):将液态二甲醚储存在二甲醚液态压力储存罐中，然后直接进入排管进行汽化，与外界的空气进行热交换，“气”化吸热，达到制冷的效果，冷源通过液态进口进入需要制冷、冷冻、冷藏或水产品保鲜需要的产品中，流出后变成气态，气态二甲醚经过气态出口形成气态二甲醚，经过阻火器、减压阀、进入引擎燃气系统作为燃料燃烧。上述流程过程采用的设备均为行业常规设备。
权利要求
1.一种液态二甲醚经低温汽化后的应用，其特征在于液态二甲醚经低温汽化后生成的二甲醚燃气，替代石油天然气作为车、船动力用燃气，同时产生的热流量作为制冷及制冰的冷能源。
2.如权利要求1所述的液态二甲醚经低温汽化后的应用，其特征在于液态二甲醚在常温至_20°C的条件下汽化，并获得85kcal/kg 110kcal/kg的热流量作为制冷及制冰的冷能源。
3.如权利要求1所述的液态二甲醚经低温汽化后的应用，其特征在于液态二甲醚的质量份数彡99. 0%。
全文摘要
本发明公开一种液态二甲醚经低温汽化后的应用，其特征在于液态二甲醚经低温汽化后生成的二甲醚燃气，替代石油天然气作为车、船动力用燃气，同时产生的热流量作为制冷及制冰的冷能源。本发明具有污染小、能源清洁的的优点。
文档编号C10L3/00GK102433179SQ20111033907
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者曹永成, 顾明 申请人:象山永锋新能源有限公司