1、淺析碳酸鹽二甲酯的發展前景 摘要 詳細地介紹了碳酸二甲酯（DMC）市場消費及其應用方面的情況，從其消費情況預測未來需求，并對國內建設氧化羰基化法DMC裝置進行了經濟評價，認為DMC是一種具有發展前景的產品。關鍵字 碳酸二甲酯 市場 應用 技術經濟1 前言 碳酸二甲酯( Dimethy l Carbo nate, 以下簡稱DMC) 是一種雖早已出現、但只是在近年才十分引人注目的化學品, 隨著人類環保意識的加強, DMC 的用途還在不斷擴展, 地位顯得日益重要。DMC 已于1992 年在歐洲通過了非毒性化學品( Non To xicc Substance)的注冊登記, 作為一種無毒的化學品, 同時

2、又因特殊的化學結構而具有優良的反應活性, DMC 正在許多領域有望全面替代劇毒的光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等, 從而成為未來世界化學合成的新基塊。新的DMC 生產方法以甲醇、CO 和O2為原料, 我國擁有豐富的煤炭資源, 可為DMC 生產提供充足的CO 和甲醇原料, 因此DMC 的發展又將對我國的煤化工、C1 化工起到巨大的推動作用。 2 DMC的應用    近年來，隨著化工生產無毒化和精細化學品的發展，國內外對DMC及其衍生物開發了許多新的用途，并形成C1化學的重要分支。 2.1 DMC代替光氣作羰基化劑2.1.1 合成聚碳酸酯等工程材料&#

3、160;   聚碳酸酯是一種重要的工程塑料。我國僅有少量生產，大部分依賴進口，1997年進口量為14萬噸。傳統工藝是以光氣、雙酚A為原料，二氯甲烷為溶劑來制備的。DMC與酚進行酯交換反應，首先生成碳酸二苯酯(DPC)；碳酸二苯酯與雙酚A進一步反應生成聚碳酸酯。產品純度高、質量好，可用于制造磁帶、磁盤等光電子產品。  2.1.2生產烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)    ADC是一種性能優異尤其是光學性能優異的熱固性樹脂。可替代玻璃用于眼鏡鏡片(即樹脂眼鏡片)和光電子材料等領域。傳統工藝是由烯丙酮、二甘醇和光氣制造。用DMC代替光

4、氣先與二甘醇反應得二甘醇雙碳酸酯，再與烯丙酮進行反應，能方便地制造出不含鹵素的高品質產品，開創精密光電材料等新的領域。該技術已開發成功，許多國家以DMC為原料生產的樹脂眼鏡片已投放市場。   2.1.3 DMC用于異氰酸酯的合成    異氰酸酯包括TDI、MDI、HDI等，由這些產品可以生產聚氨酯泡沫塑料、涂料、彈性體、粘合劑、殺蟲劑、除草劑等。傳統制法是由光氣與胺類反應制得；以DMC代替光氣與胺反應，生成碳酸酯，碳酸酯再熱分解得異氰酸酯。    用DMC生產異氰酸酯解決了傳統工藝原料和中間體劇毒、三廢嚴

5、重、裝置腐蝕等問題，是極有前途的工藝路線。 2.2 DMC代替DMS作甲基化劑    2.2.1 制備苯甲醚    苯甲醚(茴香醚)是重要的農藥、醫藥中間體；此外還用作油脂工業抗氧化劑、塑料加工穩定劑、食用香料等。目前用DMS作醇的甲基化試劑，副產物硫酸氫甲酯需處理。用DMC代替DMS與苯酚生產苯甲醚收率高，副產物為甲醇和CO2。  2.3 新產品的開發   2.3.1 制備長鏈烷基碳酸酯    DMC與高碳醇(C12C15)反應，得分子骨架中帶

6、羰基的長鏈烷基碳酸酯。該化合物具有良好潤滑性、耐磨性、耐蝕性等性能，目前已廣泛用于引擎油、金屬加工油、壓縮機油等。    2.3.2 生產除垢劑對稱二氨基脲    DMC與肼發生羰基化反應得二氨基脲，可代替劇毒、易燃、易爆的水合肼用作鍋爐除垢劑。使用安全方便，市場前景較好。    反應式：2H2N-NH2十(CH3O)2COH2NHN-CO-NHNH2十2CH3OH 2.3.3 合成-酮酸酯類化合物    日本宇部興產公司正在開發DMC和酮類化合物反應合成一連串的-

7、酮酸酯類化合物，這些化合物是極有用的合成醫藥產品的中間體，可生產特殊的化學品，如吡啶類、嘧啶類、吡唑類、吡咯類、二羥基吡啶等藥物。   2.4 非反應性用途   2.4.1 汽油添加劑    目前大多使用MTBE，存在問題：(1)是以石油化工產品異丁烯為原料制造的；易受石油化工影響；(2)美國關于是否禁用MTBE雖沒有最后定論，但已引起全球關注。DMC分子量含氧高達53%，且辛烷值高，在汽油中有良好可溶性和低蒸氣壓，故被認為用作汽油添加劑有較好前景。    2.4.2 溶劑、

8、溶煤DMC是性能優良的溶劑、溶煤，具有如下優點：(1)與其他有機物相溶性好；(2)微毒且蒸發速度快；(3)脫酯能力比較高。所以有可能在下述領域得到廣泛應用：(1)是半導體工業使用的對大氣臭氧層有破壞作用的清洗劑CFC和三氯乙烷的替代品之一；(2)在清洗劑和特殊涂料(油漆、油墨)、醫藥化學品等的生產中用作溶劑、溶媒；(3)作為CO2的載體，應用于噴霧方面。3DMC市場分析DMC 用途廣泛, 具有極大的潛在市場。DMC 化學結構中含有甲基、羰基和甲氧羰基, 在化學合成反應中可以起到上述化學品的綜合功能, 且DMC 通過了非毒性化學品的注冊登記, 為DMC 在醫藥、光電子材料以及其它特殊應用領域的使

9、用打開了通道。3.1 國內外生產狀況3.1.1 國外生產情況 西歐、日本、美國是世界上主要的DMC生產國家和地區。其中意大利ENI公司采用自己開發的甲醇液相氧化羰基化法專利技術所建1.2萬噸/年裝置是目前世界上液相法最大的生產裝置；日本宇部興產公司采用自己開發的氣相氧化羰基化專利技術所建的3000噸/年裝置，系氣相法最大裝置。見表 1。表1 國外公司生產能力及生產方法企業名稱 生產能力（萬/噸·年） 生產方法美國PPG 1000 光氣法法國SNPE 2000 光氣法德國BASF 2000 光氣法意大利Enl 12000 液相氧化羰化法日本Daicl 6000 液相氧化羰化法

10、日本宇部興產 3000 氣相氧化羰化法由表可見，目前世界DMC的生產組要集中在美國、西歐、日本等國家和地區，其生產能力占全球總量的70%以上。3.1.2 國內生產情況 我國DMC的開發始于20世紀80年代，早期的生產裝置均采用國內開發的光氣法工藝路線，裝置規模在300500t/a之間，大多建在光氣生產企業內，產品以自產自用為主。表2 近幾年我國生產能力和總產量（單位：萬噸）表3 國內生產能力及生產方法企業名稱 生產能力（萬/噸·年） 生產方法重慶長風化工廠 300 光氣法上海吳湘化工總廠 400 光氣法唐山朝陽化工總廠 3000 酯交換法佳木斯有機合成化工廠 1000 酯交換法泰州市

11、匯威化工廠 1000 酯交換法山東平邑化肥廠 1000 酯交換法經過20多年的發展，我國DMC的生產工藝有了比較大進步。光氣法的生產裝置逐步萎縮，國內僅剩的幾套光氣法的裝置，規模均在300500t/a之間，在總能力中的比例已經下降大5%左右，且都是在原有光氣裝置基礎上伸延的下游產品：液相氧化羰基化工藝得到初步應用，形成4000 t/a的工業化生產裝置；酯交換法工藝得到大規模的發展，已經成為我國DMC生產的主流。從總體上講，我國DMC無論是在生產裝置的規模上，還是在生產水平、產品質量上均有了較大的提高，在國際市場的競爭力逐步增強。3.2 國內外產品消費情況 3.2.1 國外產品消費情況 目前，世

12、界DMC的生產與消費主要集中在西歐、美國和亞洲地區，其他中亞洲地區的生產和消費又主要集中在日本、中國及東南亞國家。國外DMC的消費結構和我國有所不同美國和西歐國家DMC最大的應用領域是PC行業，其中西歐在PC方面的消費約占總消費量的89%，美國在PC行業的消費占總消費量的72%，日本主要應用在PC和醫藥領域分別約占總量的27%和39%。3.2.2國內產品消費情況醫藥：環丙沙星用量-5000噸，氧氟沙星用量-1000噸，呋喃唑酮用量-1000噸，卡巴、卡巴氧、卡巴得、呋喃它酮。     農藥：磺草靈、滅磺隆、西維因、呋喃丹等(用量-8000噸，國內實際市場

13、1000-1500噸)。   中間體：肼基甲酸甲酯、苯氨基甲酸甲酯、感光材料熒光黃、三光氣(固體光氣)、二甲 基對苯二酚、用量-2000噸。    溶劑：用于合成反應及高檔聚酯漆的溶劑、對二氨基脲洗爐劑等，用量-5000噸。    電子化學品：用于鋰電池及印刷電路版清洗劑、四甲基氫氧化銨用量-1000噸。    香料、食品添加劑、苯甲醚、愈創木酚、(及丁香粉、異丁香粉、奈甲醚、大茴香腦等)。    碳酸二乙酯、碳酸二苯酯等：剩

14、余量基本用于碳酸酯類的下游產品生產。我國碳酸二甲酯消費現狀如下表所示。表 4碳酸二甲酯消費現狀情況表（單位：噸）序號消費領域2003年2005年2008年1醫藥3000450080002固體光氣1400190030003農藥6006006004PC00200005其它領域*1300200050006合計63009000366007凈出口700010000200008表觀消費量133001900056600近年來我國碳酸二甲酯產品的出口得到較快的發展。2003年國內有5家企業實現了產品出口，出口量達到7000噸，超過了國內實際消費量，從而使產品出口成為國內碳酸二甲酯產品主要流向。目前河北新朝陽及

15、唐山朝陽兩家企業在國內碳酸二甲酯出口市場上占據主導地位，其產品已經得到國外用戶的廣泛認同。隨著其產品結構的相關多元化方向的發展，其在海外的市場份額將繼續保持增長。預計，今后幾年內我國碳酸二甲酯產品的出口仍將保持一定的增長速度。3.3 市場需求及潛在需求分析    3.3.1 替代光氣和DMS的潛在需求  DMC的化學反應，囊括了光氣和DMS在化工用途中的絕大部分反應。而全世界光氣和DMS產量在200萬噸/年以上，按照實際反應過程中DMC的有效羰基化數和甲基化數分別是光氣和DMS的2.2倍、1.7倍計，再假設未來幾年光氣和DMS需求量的30%被DMC取代，

16、僅此一項就需DMC 30萬噸/年以上。    3.4.2 汽油添加劑領域的潛在需求隨著煤氣化、天然氣蒸汽轉化技術的進步及甲醇裝置大型化的發展，合成DMC的原料甲醇和CO成本進一步下降，加之DMC裝置規模擴大帶來的規模效益，可以預測，DMC生產成本將進一步下降；同時市場供求矛盾的緩解也將使DMC最終定位在一個較為合理的“平衡點”上，使DMC進入汽油添加劑這一巨大潛在市場領域成為可能。 3.4.3 其他領域的潛在需求分析未來幾年，對人類與環境造成危害的化工生產工藝與原料將逐步受到限制并最終被淘汰。“清潔生產”、“綠色化工產品”是21世紀化工行業發展的趨勢。DMC已通過

17、了非毒性化學品的注冊登記，為其在農藥、醫藥、光電子材料、溶劑，溶媒及其他特殊應用領域的使用打開了通道。4 DMC 生產的技術經濟本文在此僅對世界上目前有較大規模工業化裝置運行的ENI 液相法和宇部氣相法兩種工藝進行經濟評價。 評價分為兩部分, 首先以美國海灣地區建廠為基準評價兩種工藝的經濟性, 然后以ENI 液相法為例分析國內建設氧化羰基化法DMC 裝置的經濟效益。4. 1液相法與氣相法經濟性對比以美國海灣地區建廠為標準, 裝置規模8 800 t / a, 開工率0. 9, PEP 費用指數54S。從表5的數據對比可看出兩種工藝在投資、 原材料消耗及產品成本等方面旗鼓相當,無明顯差異, 建廠選

18、擇何種工藝視具體情況而定。表 5兩種工藝經濟型對比4. 2國內DMC 裝置經濟分析本經濟評價的基準是位于國內某大型( 30 萬 t / a 氨)化肥廠內的新建DMC 裝置,化肥廠具有完善富余的水、 電、 汽等公用工程設施, 一氧化碳由變壓吸附裝置自弛放氣中回收, 氧氣來自本廠空分, 甲醇外購。DMC裝置規模6 000 t / a, 工藝采用 ENI 液相法,項目投資全部為化肥廠自籌。產品售價也是影響項目經濟效益的重要因素, DMC 由于目前市場供不應求, 銷售價格遠遠脫離成本,主要由市場需求決定。 國外采用氧化羰基化法生產的 DMC 成本約800900 美元/ t ,而每噸售價1986 年9

19、月為1 983美元, 1991 年 9 月為 3 084 美元, 1994年 7 月紐約市場價3 084 美元, 1993 年日本市場價格為400600 日元/ kg。國外公司為了占有中國DMC 市場, 在中國采取了較低的銷售價格, 1996 年我國進口DMC 在上海的現貨價為18 900 元/ t。本文對國內DMC裝置的經濟評價采用售價18 000元/ t。從表6可看出,因依托老廠建設,經濟效益特佳。表6 國內某擬建DMC6000t/a裝置主要技術經濟指標5 結束語綜上所述, DMC 是一種極具發展前景的“ 綠色” 化工產品, 將成為下世紀有機合成的新基塊。 我國目前從市場需求、 原材料供應

20、方面都已具備建設DMC 裝置的條件, 化工部也將DMC 列入了“ 九五” 期間重點開發的化工產品之一, 但由于外商對我國DMC 技術的封鎖,致使國內引進DMC 技術難度相當大,項目難以實施。為加快DMC 的開發與利用,縮短我國與國外發達國家的差距,建議有關部門在有條件的地方盡快進行氧化羰基化合成DMC 技術的中試工作,以開發促引進，兩路并進, 爭取早日建成我國自己的DMC裝置。隨著我國DMC 裝置的建成,必將為保護環境、 帶動相關精細化工產業的發展作出巨大的貢獻。6 產業發展建議6.1 謹慎投資在目前國內碳酸二甲酯生產能力已經相對過剩，而國內一些地區碳酸二甲酯的投資仍在升溫，產品市場壓力將進一

21、步加大的形勢下，建議企業采取更加謹慎的態度對面對碳酸二甲酯產品的投資決策問題。盡量避免缺乏特點、缺乏競爭力的重復建設。對于一些擁有豐富的煤資源，規劃發展碳一化工的地區，應該在確保技術來源先進可靠的基礎，在認真分析各自的產品競爭力的基礎上，綜合考慮碳酸二甲酯的建設問題。6.2 加大下游應用領域的市場開發力度碳酸二甲酯被視為“綠色”化工品，具有安全環保的特性。然而由于其較高的產品價格，它在替代硫酸二甲酯作酯化劑作為化工反應原料，用于涂料生產中作為有機溶劑，替代MTBE用作汽油添加劑等領域中的應用還有待于進一步推廣和開發。6.3 推動下游產品研發和產業化進程，促進產品結構調整企業要促進產品結構的調整，實現產品的多元化發展，爭取在企業內部實現產品轉化，提高自我配套利用的比率。在工作中可積極與國內有關科研單位合作，大力開發碳酸二甲酯碳酸二苯酯聚碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、固體光氣以及異氰酸酯等系列產品，力爭實現大