浅析碳酸二甲酯的发展前景

1、浅析碳酸盐二甲酯的发展前景 摘要 详细地介绍了碳酸二甲酯（DMC）市场消费及其应用方面的情况，从其消费情况预测未来需求，并对国内建设氧化羰基化法DMC装置进行了经济评价，认为DMC是一种具有发展前景的产品。关键字 碳酸二甲酯 市场 应用 技术经济1 前言 碳酸二甲酯( Dimethy l Carbo nate, 以下简称DMC) 是一种虽早已出现、但只是在近年才十分引人注目的化学品, 随着人类环保意识的加强, DMC 的用途还在不断扩展, 地位显得日益重要。DMC 已于1992 年在欧洲通过了非毒性化学品( Non To xicc Substance)的注册登记, 作为一种无毒的化学品, 同时

2、又因特殊的化学结构而具有优良的反应活性, DMC 正在许多领域有望全面替代剧毒的光气、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等, 从而成为未来世界化学合成的新基块。新的DMC 生产方法以甲醇、CO 和O2为原料, 我国拥有丰富的煤炭资源, 可为DMC 生产提供充足的CO 和甲醇原料, 因此DMC 的发展又将对我国的煤化工、C1 化工起到巨大的推动作用。 2 DMC的应用    近年来，随着化工生产无毒化和精细化学品的发展，国内外对DMC及其衍生物开发了许多新的用途，并形成C1化学的重要分支。 2.1 DMC代替光气作羰基化剂2.1.1 合成聚碳酸酯等工程材料&#

3、160;   聚碳酸酯是一种重要的工程塑料。我国仅有少量生产，大部分依赖进口，1997年进口量为14万吨。传统工艺是以光气、双酚A为原料，二氯甲烷为溶剂来制备的。DMC与酚进行酯交换反应，首先生成碳酸二苯酯(DPC)；碳酸二苯酯与双酚A进一步反应生成聚碳酸酯。产品纯度高、质量好，可用于制造磁带、磁盘等光电子产品。  2.1.2生产烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)    ADC是一种性能优异尤其是光学性能优异的热固性树脂。可替代玻璃用于眼镜镜片(即树脂眼镜片)和光电子材料等领域。传统工艺是由烯丙酮、二甘醇和光气制造。用DMC代替光

4、气先与二甘醇反应得二甘醇双碳酸酯，再与烯丙酮进行反应，能方便地制造出不含卤素的高品质产品，开创精密光电材料等新的领域。该技术已开发成功，许多国家以DMC为原料生产的树脂眼镜片已投放市场。   2.1.3 DMC用于异氰酸酯的合成    异氰酸酯包括TDI、MDI、HDI等，由这些产品可以生产聚氨酯泡沫塑料、涂料、弹性体、粘合剂、杀虫剂、除草剂等。传统制法是由光气与胺类反应制得；以DMC代替光气与胺反应，生成碳酸酯，碳酸酯再热分解得异氰酸酯。    用DMC生产异氰酸酯解决了传统工艺原料和中间体剧毒、三废严

5、重、装置腐蚀等问题，是极有前途的工艺路线。 2.2 DMC代替DMS作甲基化剂    2.2.1 制备苯甲醚    苯甲醚(茴香醚)是重要的农药、医药中间体；此外还用作油脂工业抗氧化剂、塑料加工稳定剂、食用香料等。目前用DMS作醇的甲基化试剂，副产物硫酸氢甲酯需处理。用DMC代替DMS与苯酚生产苯甲醚收率高，副产物为甲醇和CO2。  2.3 新产品的开发   2.3.1 制备长链烷基碳酸酯    DMC与高碳醇(C12C15)反应，得分子骨架中带

6、羰基的长链烷基碳酸酯。该化合物具有良好润滑性、耐磨性、耐蚀性等性能，目前已广泛用于引擎油、金属加工油、压缩机油等。    2.3.2 生产除垢剂对称二氨基脲    DMC与肼发生羰基化反应得二氨基脲，可代替剧毒、易燃、易爆的水合肼用作锅炉除垢剂。使用安全方便，市场前景较好。    反应式：2H2N-NH2十(CH3O)2COH2NHN-CO-NHNH2十2CH3OH 2.3.3 合成-酮酸酯类化合物    日本宇部兴产公司正在开发DMC和酮类化合物反应合成一连串的-

7、酮酸酯类化合物，这些化合物是极有用的合成医药产品的中间体，可生产特殊的化学品，如吡啶类、嘧啶类、吡唑类、吡咯类、二羟基吡啶等药物。   2.4 非反应性用途   2.4.1 汽油添加剂    目前大多使用MTBE，存在问题：(1)是以石油化工产品异丁烯为原料制造的；易受石油化工影响；(2)美国关于是否禁用MTBE虽没有最后定论，但已引起全球关注。DMC分子量含氧高达53%，且辛烷值高，在汽油中有良好可溶性和低蒸气压，故被认为用作汽油添加剂有较好前景。    2.4.2 溶剂、

8、溶煤DMC是性能优良的溶剂、溶煤，具有如下优点：(1)与其他有机物相溶性好；(2)微毒且蒸发速度快；(3)脱酯能力比较高。所以有可能在下述领域得到广泛应用：(1)是半导体工业使用的对大气臭氧层有破坏作用的清洗剂CFC和三氯乙烷的替代品之一；(2)在清洗剂和特殊涂料(油漆、油墨)、医药化学品等的生产中用作溶剂、溶媒；(3)作为CO2的载体，应用于喷雾方面。3DMC市场分析DMC 用途广泛, 具有极大的潜在市场。DMC 化学结构中含有甲基、羰基和甲氧羰基, 在化学合成反应中可以起到上述化学品的综合功能, 且DMC 通过了非毒性化学品的注册登记, 为DMC 在医药、光电子材料以及其它特殊应用领域的使

9、用打开了通道。3.1 国内外生产状况3.1.1 国外生产情况 西欧、日本、美国是世界上主要的DMC生产国家和地区。其中意大利ENI公司采用自己开发的甲醇液相氧化羰基化法专利技术所建1.2万吨/年装置是目前世界上液相法最大的生产装置；日本宇部兴产公司采用自己开发的气相氧化羰基化专利技术所建的3000吨/年装置，系气相法最大装置。见表 1。表1 国外公司生产能力及生产方法企业名称 生产能力（万/吨·年） 生产方法美国PPG 1000 光气法法国SNPE 2000 光气法德国BASF 2000 光气法意大利Enl 12000 液相氧化羰化法日本Daicl 6000 液相氧化羰化法

10、日本宇部兴产 3000 气相氧化羰化法由表可见，目前世界DMC的生产组要集中在美国、西欧、日本等国家和地区，其生产能力占全球总量的70%以上。3.1.2 国内生产情况 我国DMC的开发始于20世纪80年代，早期的生产装置均采用国内开发的光气法工艺路线，装置规模在300500t/a之间，大多建在光气生产企业内，产品以自产自用为主。表2 近几年我国生产能力和总产量（单位：万吨）表3 国内生产能力及生产方法企业名称 生产能力（万/吨·年） 生产方法重庆长风化工厂 300 光气法上海吴湘化工总厂 400 光气法唐山朝阳化工总厂 3000 酯交换法佳木斯有机合成化工厂 1000 酯交换法泰州市

11、汇威化工厂 1000 酯交换法山东平邑化肥厂 1000 酯交换法经过20多年的发展，我国DMC的生产工艺有了比较大进步。光气法的生产装置逐步萎缩，国内仅剩的几套光气法的装置，规模均在300500t/a之间，在总能力中的比例已经下降大5%左右，且都是在原有光气装置基础上伸延的下游产品：液相氧化羰基化工艺得到初步应用，形成4000 t/a的工业化生产装置；酯交换法工艺得到大规模的发展，已经成为我国DMC生产的主流。从总体上讲，我国DMC无论是在生产装置的规模上，还是在生产水平、产品质量上均有了较大的提高，在国际市场的竞争力逐步增强。3.2 国内外产品消费情况 3.2.1 国外产品消费情况 目前，世

12、界DMC的生产与消费主要集中在西欧、美国和亚洲地区，其他中亚洲地区的生产和消费又主要集中在日本、中国及东南亚国家。国外DMC的消费结构和我国有所不同美国和西欧国家DMC最大的应用领域是PC行业，其中西欧在PC方面的消费约占总消费量的89%，美国在PC行业的消费占总消费量的72%，日本主要应用在PC和医药领域分别约占总量的27%和39%。3.2.2国内产品消费情况医药：环丙沙星用量-5000吨，氧氟沙星用量-1000吨，呋喃唑酮用量-1000吨，卡巴、卡巴氧、卡巴得、呋喃它酮。     农药：磺草灵、灭磺隆、西维因、呋喃丹等(用量-8000吨，国内实际市场

13、1000-1500吨)。   中间体：肼基甲酸甲酯、苯氨基甲酸甲酯、感光材料荧光黄、三光气(固体光气)、二甲 基对苯二酚、用量-2000吨。    溶剂：用于合成反应及高档聚酯漆的溶剂、对二氨基脲洗炉剂等，用量-5000吨。    电子化学品：用于锂电池及印刷电路版清洗剂、四甲基氢氧化铵用量-1000吨。    香料、食品添加剂、苯甲醚、愈创木酚、(及丁香粉、异丁香粉、奈甲醚、大茴香脑等)。    碳酸二乙酯、碳酸二苯酯等：剩

14、余量基本用于碳酸酯类的下游产品生产。我国碳酸二甲酯消费现状如下表所示。表 4碳酸二甲酯消费现状情况表（单位：吨）序号消费领域2003年2005年2008年1医药3000450080002固体光气1400190030003农药6006006004PC00200005其它领域*1300200050006合计63009000366007净出口700010000200008表观消费量133001900056600近年来我国碳酸二甲酯产品的出口得到较快的发展。2003年国内有5家企业实现了产品出口，出口量达到7000吨，超过了国内实际消费量，从而使产品出口成为国内碳酸二甲酯产品主要流向。目前河北新朝阳及

15、唐山朝阳两家企业在国内碳酸二甲酯出口市场上占据主导地位，其产品已经得到国外用户的广泛认同。随着其产品结构的相关多元化方向的发展，其在海外的市场份额将继续保持增长。预计，今后几年内我国碳酸二甲酯产品的出口仍将保持一定的增长速度。3.3 市场需求及潜在需求分析    3.3.1 替代光气和DMS的潜在需求  DMC的化学反应，囊括了光气和DMS在化工用途中的绝大部分反应。而全世界光气和DMS产量在200万吨/年以上，按照实际反应过程中DMC的有效羰基化数和甲基化数分别是光气和DMS的2.2倍、1.7倍计，再假设未来几年光气和DMS需求量的30%被DMC取代，

16、仅此一项就需DMC 30万吨/年以上。    3.4.2 汽油添加剂领域的潜在需求随着煤气化、天然气蒸汽转化技术的进步及甲醇装置大型化的发展，合成DMC的原料甲醇和CO成本进一步下降，加之DMC装置规模扩大带来的规模效益，可以预测，DMC生产成本将进一步下降；同时市场供求矛盾的缓解也将使DMC最终定位在一个较为合理的“平衡点”上，使DMC进入汽油添加剂这一巨大潜在市场领域成为可能。 3.4.3 其他领域的潜在需求分析未来几年，对人类与环境造成危害的化工生产工艺与原料将逐步受到限制并最终被淘汰。“清洁生产”、“绿色化工产品”是21世纪化工行业发展的趋势。DMC已通过

17、了非毒性化学品的注册登记，为其在农药、医药、光电子材料、溶剂，溶媒及其他特殊应用领域的使用打开了通道。4 DMC 生产的技术经济本文在此仅对世界上目前有较大规模工业化装置运行的ENI 液相法和宇部气相法两种工艺进行经济评价。 评价分为两部分, 首先以美国海湾地区建厂为基准评价两种工艺的经济性, 然后以ENI 液相法为例分析国内建设氧化羰基化法DMC 装置的经济效益。4. 1液相法与气相法经济性对比以美国海湾地区建厂为标准, 装置规模8 800 t / a, 开工率0. 9, PEP 费用指数54S。从表5的数据对比可看出两种工艺在投资、 原材料消耗及产品成本等方面旗鼓相当,无明显差异, 建厂选

18、择何种工艺视具体情况而定。表 5两种工艺经济型对比4. 2国内DMC 装置经济分析本经济评价的基准是位于国内某大型( 30 万 t / a 氨)化肥厂内的新建DMC 装置,化肥厂具有完善富余的水、 电、 汽等公用工程设施, 一氧化碳由变压吸附装置自弛放气中回收, 氧气来自本厂空分, 甲醇外购。DMC装置规模6 000 t / a, 工艺采用 ENI 液相法,项目投资全部为化肥厂自筹。产品售价也是影响项目经济效益的重要因素, DMC 由于目前市场供不应求, 销售价格远远脱离成本,主要由市场需求决定。 国外采用氧化羰基化法生产的 DMC 成本约800900 美元/ t ,而每吨售价1986 年9

19、月为1 983美元, 1991 年 9 月为 3 084 美元, 1994年 7 月纽约市场价3 084 美元, 1993 年日本市场价格为400600 日元/ kg。国外公司为了占有中国DMC 市场, 在中国采取了较低的销售价格, 1996 年我国进口DMC 在上海的现货价为18 900 元/ t。本文对国内DMC装置的经济评价采用售价18 000元/ t。从表6可看出,因依托老厂建设,经济效益特佳。表6 国内某拟建DMC6000t/a装置主要技术经济指标5 结束语综上所述, DMC 是一种极具发展前景的“ 绿色” 化工产品, 将成为下世纪有机合成的新基块。 我国目前从市场需求、 原材料供应

20、方面都已具备建设DMC 装置的条件, 化工部也将DMC 列入了“ 九五” 期间重点开发的化工产品之一, 但由于外商对我国DMC 技术的封锁,致使国内引进DMC 技术难度相当大,项目难以实施。为加快DMC 的开发与利用,缩短我国与国外发达国家的差距,建议有关部门在有条件的地方尽快进行氧化羰基化合成DMC 技术的中试工作,以开发促引进，两路并进, 争取早日建成我国自己的DMC装置。随着我国DMC 装置的建成,必将为保护环境、 带动相关精细化工产业的发展作出巨大的贡献。6 产业发展建议6.1 谨慎投资在目前国内碳酸二甲酯生产能力已经相对过剩，而国内一些地区碳酸二甲酯的投资仍在升温，产品市场压力将进一

21、步加大的形势下，建议企业采取更加谨慎的态度对面对碳酸二甲酯产品的投资决策问题。尽量避免缺乏特点、缺乏竞争力的重复建设。对于一些拥有丰富的煤资源，规划发展碳一化工的地区，应该在确保技术来源先进可靠的基础，在认真分析各自的产品竞争力的基础上，综合考虑碳酸二甲酯的建设问题。6.2 加大下游应用领域的市场开发力度碳酸二甲酯被视为“绿色”化工品，具有安全环保的特性。然而由于其较高的产品价格，它在替代硫酸二甲酯作酯化剂作为化工反应原料，用于涂料生产中作为有机溶剂，替代MTBE用作汽油添加剂等领域中的应用还有待于进一步推广和开发。6.3 推动下游产品研发和产业化进程，促进产品结构调整企业要促进产品结构的调整，实现产品的多元化发展，争取在企业内部实现产品转化，提高自我配套利用的比率。在工作中可积极与国内有关科研单位合作，大力开发碳酸二甲酯碳酸二苯酯聚碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、固体光气以及异氰酸酯等系列产品，力争实现大