2005/03/05
經濟部能源局
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▓撰文：陳文樹
以人工製造方式合成、得做為替代性燃料的甲醚，因具有熱值高、易被加壓液化及環保功能佳等優點，遂可逐漸取代經開採取得的天然氣或經分餾獲致的石化油料。在能源日益珍貴的時代，產業界對甲醚的需求量將日漸提高，若能藉由製程上的突破，降低製造成本，將可使其愈為普遍，而在短期間內躍為產業界樂於使用的能源。
甲醚（Dimethyl Ether,DME）是由碳、氫、氧等元素構成的可燃性氣體，在常溫常壓下為無色之氣體，其液化後性質與液化天然氣相似，不會腐蝕金屬，故甲醚產品之輸送與儲藏系統與液化天然氣十分相近，其大容量的儲槽係維持在近約-25℃的低溫下儲存。因為甲醚未含有硫，故燃燒後不會伴生硫化物等有毒物質，亦不會產生污染空氣的煙塵，是一種潔淨、極有益於環保的能源。
過去曾有業界考量採用甲醚做為LPG和石化油品的替代品，以供作車輛、發電或民生用途的燃料，其燃燒時火焰亮度高，但因製造成本現猶高於汽油、柴油和天然氣而暫止。甲醚之價格居高不下的原因，主要是在技術上尚難大量生產的緣故，日後若在製程上得以突破，將可使甲醚的售價大幅降低。而將甲醚用做為柴油車輛的燃料時，只要對油箱和壓縮泵略予改變，便可派上用場。
醚樣的彈性代用燃料
甲醚在化學上的分子式和構造式，分別是C2H6O和CH3OCH3。因CH3之基本係對稱鍵結於氧元素的兩邊，故甲醚也常被稱為二甲醚，其性質與常做為麻醉劑的乙醚（註1）不相同，不僅可做為燃料，亦可用作噴霧劑及冷卻劑之成分。
甲醚能溶解很多種化學物質，毒性卻極低，經過加壓或在常壓下將甲醚降溫至-25℃時即易於被液化，而常溫時則可在五個大氣壓下予以液化。就甲醚的分子式C2H6O而言，係和乙醇相同，但乙醇的構造式為C2H5OH，兩者在化學上為同分異構物。甲醚的元素鍵結中並無C-C鏈，以致具有優良的壓縮性，極適合使用於柴油引擎，且其十六烷值大於55，得適用為車輛引擎的代用燃料。而一般做為引擎替代燃料的液化石油氣、天然氣、甲醇等，十六烷值都小於10，所以只適合於汽油引擎。
精進中求成長效率
一般業界生產甲醚，通常分成兩個階段，首先是將甲烷經重組反應製造甲醇，然後再使甲醇於催化劑作用下，經脫水而成為甲醚。在生產甲醚的過程，所需成本極高，但近來已有以銅、鋅和氧化鋁做為新催化劑的新式技術，可快速化合產出甲醚，並大幅降低成本。採用甲烷之蒸氣重組法所得合成氣，在實際製程上所得到的氫會因過剩而降低效能，為求改善，遂有業界開發出由蒸氣重組法與部分氧化法組合的系統調整合成氣（Syngas）中一氧化碳與氫比例，並以熱交換器型改質爐體來合成甲醇，再藉脫水反應生產出甲醚，大幅提高生產效率。國外的AMOCO公司曾經評估以天然氣為原料，並按每天生產42,000桶的規模，以計算甲醚的生產成本，獲致其生產成本竟可低於柴油和汽油，僅為柴油的84％、汽油的45％，為日後產業界之普遍使用甲醚增添極佳的前景。
目前全球的甲醚生產大國，主要包括：美國、德國、英國、法國和中國等，若干生產肥料的工廠，還可依據市場需求，利用廠區併產的甲醇來製造甲醚。
期待大開量產之門
欲推廣使用甲醚當作燃料，必須先要有產能足夠的甲醚生產工廠，同時車廠也必須修改引擎結構，以預先進行推廣應用該替代燃料的相關措施。不久前，丹麥的Topsoe公司曾率先對原為柴油機體的燃油系統進行部分改造，並將甲醚做為改造後引擎機體的燃料，發現燃燒甲醚的引擎，噴嘴頭（Nozzle）的噴射壓力可降低到200～300 bar，於保持原柴油機體同樣熱效率和同樣的輸出馬力、扭力及燃油經濟性的前提下，已無須再配置任何廢氣處理裝置，且碳煙排放量趨近於零，引擎的音量亦可大為降低。因此近來歐美各先進國家，以及中國、日本和韓國也紛相投入開發出使用甲醚做為燃料的汽車。
甲醚固然是一種重要的清潔能源和環保產品，惟業界之專家認為，做為一種新型的替代燃料，勢必涉及於車輛引擎、工廠爐體的研發與製造、足量的生產以及燃料供應站的規劃籌建等，因此在市場機制外應有極大的因素是取決於政府的施政決策。未來若想推動以甲醚代替液化天然氣與柴油等燃料，必須有政府部門的宣導獎勵，並和市場需求相結合，俾利推展以迅赴事功。（作者為交通部郵政研究所研究員）
註1：乙醚（Diethyl Ether，又稱二乙醚），極像是水分子H-O-H中的二個氫原子俱被乙基C2H5取代後的化合物，係為醚類中極為普遍和重要者。實驗室內的一般製備方法是將酒精用濃硫酸脫水而成，工業上則大都是由乙醇經脫水過程而得，或是由乙烯與水化合而得。外觀上為透明無色，在氣味上有特殊甜刺激味，沸點為35℃、易揮發，應避免日光曝曬，另對於人體亦有麻醉作用。
表1：分子量相近的甲醚及丙烷對照表