碳酸二甲酯的应用领域
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碳酸⼆甲酯的应⽤领域
碳酸⼆甲酯(Dimethyl Cabonate)简称DMC,常温时是⼀种⽆⾊透明、略有⽓味、微甜的液体,熔点4 ℃,沸点90.1℃,密度1.069 g/cm3,难溶于⽔,但可以与醇、醚、酮等⼏乎所有的有机溶剂混溶。
DMC在常压下和甲醇共沸,共沸温度63.8℃。
DMC毒性很低,在1992年就被欧洲列为⽆毒产品,是⼀种符合现代"清洁⼯艺"要求的环保型化⼯原料,因此DMC的合成技术受到了国内外化⼯界的⼴泛重视,我国化⼯部在"⼋五"和"九五"期间将其列为重点项⽬。
DMC的分⼦结构独特(CH3O-CO-OCH3),性能优异,因此具有⾮常⼴泛的⽤途,主要⽤作羰基化和甲基化试剂、汽油添加剂、合成聚碳酸酯(PC)的原料等。
DMC的⼤规模⽣产就是伴随着聚碳酸酯的⾮光⽓合成⼯艺⽽发展起来的。
D MC传统的⽣产路线为光⽓法,但是由于光⽓的⾼毒性和腐蚀性以及氯化钠排放的环保问题⽽使得这⼀路线正逐渐被淘汰,普遍采⽤的合成路线有三种:以氯化铜或⼀氧化氮为催化剂的氧化羰基化反应、碳酸丙烯酯与甲醇的酯交换反应、尿素甲醇解反应。
现有DMC的⽣产⼚家主要分布在西欧、美国和⽇本,⼤型⽣产⼚家有法国的SNPE、德国的BASF、意⼤利的EniChem和⽇本的Ube,1999年DMC总的⽣产能⼒仅为30 kt/a。
近两年我国在DMC的⽣产上取得长⾜进展,⾄2002年我国DMC的年⽣产能⼒超过了10 kt/a。
DMC⼯业的发展使DMC的市场价格相对合理和稳定,2002年国产99.5%DMC产品价格在8 400~9 800元/t之间。
以氯化铜为催化剂的氧化羰基化反应⼯艺、⽣产能⼒为150 kt/a的DMC产品为例进⾏技术经济分析,DMC的产品价格为425.1美
元/t,加10%的投资回报率后DMC的产品价格为532.5美元/t。
DMC⼴泛的应⽤领域和绿⾊环保化⼯中间产品的特性正得到越来越多下游
⾏业⽣产商的青睐,随着国家和居民对于绿⾊环保要求的不断提升,DMC作为21世纪有机合成的“新基⽯”将得到更加⼴泛的应⽤,未来DMC市场需求仍将保持快速发展;另⼀⽅⾯,包括在内的DMC⽣产商将进⼀步扩⼤现有产能。
碳酸⼆甲酯⾏业经过多年的发展,产能已由2002年的0.6万吨左右增长到2013年的70万吨左右,预计未来⼏年内国内DMC市场容量将继续保持快速发展的趋势。
中国化⼯学会精细化⼯专业委员会在《2020年中国精细化⼯科技发展长远规划》中对碳酸⼆甲酯的发展提出了具体规划:“要利⽤酯交换法争取在2020年形成400万吨/年的碳酸⼆甲酯⽣产能⼒”;同时按照化学⼯业协会预测,未来⼗年增速将达到40%以上,到2020年其市场规模将增加到450万吨左右。
⽬前,DMC⾏业各企业⾯向市场⾃主经营,已充分实现市场化竞争,但随着国内环保政策逐步趋严和⼈们对健康重视度的提升,国内碳酸⼆甲酯产品需求保持稳步增长,⾏业整体竞争程度有限。
2、市场供求状况及变动原因
(1)国外碳酸⼆甲酯的消费领域
⽬前,国外DMC最⼤的消费领域是聚碳酸酯。
除此之外,DMC最⼤应⽤就是作为有机化学中间体,合成多种产品⽤于不同⾏业,⽐如⽣产四甲基氢氧化铵(TMAH)⽤于电⼦⾏业,⽣产聚碳酸酯⼆醇⽤于透明树脂,还有⽤于⽣产碳酰肼、三光⽓等。
第⼆⼤应⽤领域是在涂料、油墨、胶粘剂⾏业。
随着DMC在国内涂料⾏业的使⽤及后来EPA对DMC⾮挥发性有机化合物的认定,韩国、美国、欧洲等客户开始使⽤DMC来取代⼀些有毒溶剂来⽣产环保的油漆、涂料、胶粘剂、油墨等。
随着世界对健康环保溶剂的倡导,DMC在该领域的潜在需求量巨⼤。
碳酸⼆甲酯在⽣产电池电解液也有⼴泛应⽤,⽤于锂离⼦电池。
近年来,随着电动汽车概念的推⼴,未来的3~5年内,DMC在该领域的⽤量迅猛增长。
另外,国外部分客户还⽤DMC⽣产环丙沙星,合成农药中间体等。
(2)国内碳酸⼆甲酯的消费领域
DMC作为⼀种⽆毒、环保性能优异、⽤途⼴泛的化⼯原料,近年来下游需求稳步增长,其中,锂离⼦电池电解液和油漆涂料⾏业成为我国⽬前DMC主要消费市场。
中国产业信息⽹发布的《2014-2020年中国碳酸⼆甲酯(DMC)⾏业运营及投资预测报告》显⽰,⽬前国内DMC主要下游⾏业包括:
①锂离⼦电池电解液。
近年来,我国⼿机、便携式计算机、摄像机、照相机等移动电器产业得到了快速发展,特别是电动助⼒车、电动轿车市场在国家新能源战略的引导下,正成为我国未来最具市场前景的⾏业之⼀,相应地锂电池⾏业产量及需求量也得到较快增长。
碳酸酯类产品作为电池电解液的原料,在该领域的应⽤受到了普遍关注。
可以预计,随着国家新能源产业规划的不断实施,DMC在锂电池领域中的需求量将会得到较快增长;
②油漆、涂料、粘胶剂⾏业,约占国内DMC消费总量50%以上。
DMC由于具有溶解性能优良,熔、沸点范围窄,表⾯张⼒⼤,粘度低,介电常数⼩,蒸发温度⾼,蒸发速度快等特点,因此可以替代有毒性的甲苯、⼆甲苯产品等⼴泛⽤于油漆、涂料、粘胶剂等⾏业。
随着消费者环保意识和环保要求的不断提⾼,DMC⽆毒性、⾼安全性的特点迎合了市场的需要;
③聚碳酸酯。
近年来随着国内DMC产业的快速发展,DMC逐渐代替光⽓⽣产市场缺⼝很⼤的聚碳酸酯和异氰酸酯。
聚碳酸酯是⼀种⽇常常见的材料,具有突出的抗冲击能⼒,是五⼤⼯程塑料中唯⼀具有良好透明性的产品,也是近年来增长速度最
快的通⽤⼯程塑料。
⽬前⼴泛应⽤于汽车、电⼦电⽓、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域,随着改性研究的不断深⼊,正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等⾼科技领域;
④医药⾏业。
医药⾏业是我国⽬前DMC较为重要消费领域,DMC在医药⽅⾯主要作为甲基化剂替代⾼毒性的硫酸⼆甲酯使⽤,⽤于合成抗感染类药、解热镇痛类药、维⽣素类药和中枢神经系统⽤药;
⑤农药。
尽管⽬前我国农药⾏业DMC的市场消费量相对较⼩,但由于我国是农药⽣产⼤国,随着我国农药产业结构调整步伐的加快,国家对于农药安全性的要求将⽇趋严格,传统⾼毒性农药将逐步被⽆毒、低毒的农药产品所取代,因此,作为绿⾊环保中间体的DMC产品在农药⽣产领域的应⽤将具有⼴阔的发展前景。