碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝及市場需求

1、前言

碳酸二甲酯（DimethylCarbonate）簡稱DMC，系環(huán)保型綠色化工產(chǎn)品，為重要的有機(jī)化工原料之一，享有有機(jī)合成新基石產(chǎn)品的美稱。.

DMC分子結(jié)構(gòu)式(CH3O)2CO，分子量為90.08，相對(duì)密度1.070，折射率1.3697；熔點(diǎn)4℃，沸點(diǎn)90.1℃。在常溫下為無色透明、略有氣味、微甜的液體，具有可燃性，微溶于水但能與水形成共沸物，幾乎可與醇、醚、酮等所有的有機(jī)溶劑混溶；對(duì)金屬無腐蝕性，可用鐵筒盛裝貯存；微毒(LD50＝6400～12900mg/kg，而甲醇的LD50＝3000mg/kg)。由于DMC分子中含有CH3—、CH3O—、CH3O—CO—、—CO—等多種官能團(tuán)，其化學(xué)性質(zhì)非常活潑，具有良好的反應(yīng)活性，可與醇、酚、胺、肼、酯等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故可衍生出一系列重要化工產(chǎn)品；其化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物主要為甲醇和CO2。與光氣（COCL2）、硫酸二甲酯（DMS）等的反應(yīng)副產(chǎn)物鹽酸、硫酸鹽或氯化物相比，危害相對(duì)較小，故而，一方面DMC在諸多領(lǐng)域可全面替代光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等劇毒或致癌物進(jìn)行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交換等反應(yīng)生成多種重要化工產(chǎn)品；另一方面，以DMC為原料可以開發(fā)、制備多種高附加值的精細(xì)專用化學(xué)品，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料、染料、潤滑油添加劑、食品增香劑、電子化學(xué)品等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用；其三，非反應(yīng)性用途如溶劑、溶媒和汽油添加劑等也正在或即將實(shí)用工業(yè)。

因此，DMC作為一種性能優(yōu)良的甲基化、羰基化試劑，用于合成多種高附加值產(chǎn)品，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、工程塑料、染料、電子化學(xué)品、食品添加劑等領(lǐng)域有著廣泛用途，更由于其屬無毒無公害化學(xué)品，對(duì)煤化工、甲醇化工、碳一化工起到巨大的推動(dòng)作用，將在二十一世紀(jì)具有極其廣闊的市場應(yīng)用前景。

2、國內(nèi)外生產(chǎn)工藝和供需狀況

國內(nèi)外DMC生產(chǎn)工藝主要有光氣法、甲醇液相/氣相氧化羰基化法、酯交換合成法等三種合成方法。.

光氣法

該法是DMC最早的合成方法，采用光氣和甲醇或甲醇鈉為原料反應(yīng)生成DMC。反應(yīng)式為：

COCl2+2CH3OH——→(CH3O)2CO+2HCl

COCl2+2CH3ONa——→(CH3O)2CO+2NaCl

該法原料光氣有劇毒，工藝流程長，設(shè)備管道腐蝕嚴(yán)重，污染環(huán)境，從安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面考慮，此法不宜采用，已逐步淘汰。以前美國的PPG公司、法國的SNPE公司、德國的Bayer公司、BASF公司都采用過該法生產(chǎn)DMC；國內(nèi)的上海吳淞化工廠、江蘇吳縣農(nóng)藥廠、重慶東風(fēng)化工廠等少數(shù)廠家也曾采用該工藝。

酯交換法

該法以碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯與甲醇酯交換反應(yīng)生成DMC并聯(lián)產(chǎn)丙二醇或乙二醇：

C4H6O3+2CH3OH——→(CH3O)2CO+CH3CHOHCH2OH

(CH2O)2CO+2CH3OH——→(CH3O)2CO+CH2OHCH2OH

碳酸丙烯酸或碳酸乙烯酯，可由環(huán)氧丙烷或環(huán)氧乙烷與CO2合成：

C3H6O+CO2——→C4H6O3

C2H4O+CO2——→C3H4O3

由于環(huán)氧乙烷需鋼瓶貯運(yùn)，成本費(fèi)用相對(duì)環(huán)氧丙烷較高，故一般國內(nèi)采用環(huán)氧丙烷為原料占多數(shù)，但如若DMC生產(chǎn)與環(huán)氧乙烷產(chǎn)地就近相建，則就經(jīng)濟(jì)得多。

該工藝為兩步，首先是環(huán)氧丙烷與CO2在6MPa壓力，170℃催化劑存在下，生產(chǎn)粗碳酸丙烯酯，再經(jīng)精餾塔脫除輕組分和催化劑，獲得高純碳酸丙烯酯；第二步是碳酸丙烯酯與甲醇在1.0MPa，催化劑甲醇鈉的存在下，反應(yīng)生成DMC，塔頂?shù)肈MC與甲醇共沸物，經(jīng)再次精餾將DMC與甲醇分離，DMC粗品精制獲高純度產(chǎn)品，反應(yīng)釜出來的物料經(jīng)精餾脫除甲醇后，回收得丙二醇，未反應(yīng)物甲醇、碳酸丙烯酯等回收循環(huán)使用。國內(nèi)部分企業(yè)將碳酸丙烯酪與DMC生產(chǎn)分為兩個(gè)系統(tǒng)或直接用碳酸丙烯酯與甲醇反應(yīng)生產(chǎn)DMC。

酯交換法生產(chǎn)的本質(zhì)是CO2與甲醇合成DMC過程與環(huán)氧丙烷或環(huán)氧乙烷水解合成丙二醇或乙二醇過程的耦合。

華東理工大學(xué)的酯交換法，采用了催化反應(yīng)精餾新技術(shù)，提高了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，可達(dá)99％以上，具有原料來源廣，工藝簡單，設(shè)備投資少，生產(chǎn)過程基本無三廢等特點(diǎn)，國內(nèi)大部分DMC生產(chǎn)企業(yè)采用此法。國外，美國的Texaco公司也采用該法，但該法受到聯(lián)產(chǎn)丙二醇或乙二醇市場大小的制約。

另外據(jù)悉上海石油化工股份有限公司與清華大學(xué)已合作開發(fā)了酯交換合成DMC新工藝，即利用超臨界二氧化碳的性質(zhì)，將環(huán)氧乙烷、甲醇和二氧化碳經(jīng)一步反應(yīng)合成DMC。此工藝在反應(yīng)中不引入其它溶劑，避免溶劑分離和碳酸乙烯酯的分離提純，不僅簡化工序，節(jié)約能源，而且提高反應(yīng)速度和反應(yīng)收率，可大大降低成本，這項(xiàng)技術(shù)已申請(qǐng)專利。

甲醇氧化羰基化法

CH3OH、CO、和O2在催化劑存在下，直接合成DMC。該法無副反應(yīng)發(fā)生，被各國認(rèn)為是最有發(fā)展前途的生產(chǎn)方法，也是各國著重開發(fā)的重點(diǎn)路線。

A.液相法工藝

該工藝以意大利的埃尼公司為代表，以氯化亞銅為催化劑，在100～130℃，2～3MPa壓力下，在多臺(tái)串聯(lián)帶攪拌的淤漿反應(yīng)釜中甲醇、氧氣和氯化亞銅反應(yīng)生成甲氧基氯化亞銅，甲氧基氯化亞銅再與CO反應(yīng)生成DMC。反應(yīng)式為：

2CuCl+2CH3OH+1／2O2——→2Cu(OCH3)Cl+H2O

2Cu(OCH3)Cl+CO——→(CH3O)2CO+2CuCl

反應(yīng)速度由加入O2的速度控制，氣液反應(yīng)物經(jīng)閃蒸分離，回收液相中的催化劑，循環(huán)利用未反應(yīng)的氣相，最終反應(yīng)釜分離的液相經(jīng)脫水、脫醇、萃取和精餾制得DMC成品。

該工藝產(chǎn)品收率高，但甲醇單程轉(zhuǎn)化率只有30％左右，物料(特別是Cl―)對(duì)設(shè)備管道腐蝕大，催化劑壽命短，生產(chǎn)過程在反應(yīng)工序?yàn)殚g歇操作。

我國開發(fā)的液相法工藝，操作條件與采用的催化劑同國外基本一樣，只是反應(yīng)器采用管式反應(yīng)器，合成反應(yīng)可連續(xù)進(jìn)行，催化劑壽命較國外大大延長，采用填料塔精餾，使產(chǎn)品收率達(dá)98％以上，CO總轉(zhuǎn)化率76％以上。

B.氣相法工藝

氣相法與液相法的反應(yīng)原理相同，只是催化劑采用固體催化劑。以美國Dow化學(xué)公司為代表；甲醇、CO、O2氣態(tài)物流在100～150℃，2MPa下，在有固體催化劑的固定床反應(yīng)器內(nèi)生成DMC。催化劑為浸漬過無水氯化銅并加入氯化鉀、氯化鎂等助劑的活性炭。

該法避免了液相法催化劑對(duì)設(shè)備腐蝕的缺點(diǎn)，催化劑容易再生利用，但國內(nèi)尚未工業(yè)化生產(chǎn)。

C.常壓非均相法

該法為日本宇部興產(chǎn)公司開發(fā)，采用鈀系催化劑，以亞硝酸甲酯為反應(yīng)循環(huán)溶劑，在100℃、0.2MPa壓力下合成DMC，反應(yīng)分為兩步進(jìn)行，首先CO和亞硝酸甲酯反應(yīng)生產(chǎn)DMC和NO，第二步NO與甲醇和氧氣反應(yīng)生成亞硝酸甲酯。反應(yīng)式為。

2CH3ONO+CO——→(CH3O)2CO+2NO

2NO+1／2O2+2CH3OH——→2CH3ONO+H2O

總反應(yīng)

2CH3OH+CO+1/2O2——→（CH3O）2CO+H2O

反應(yīng)器采用多管式固定床反應(yīng)器，催化劑采用活性炭吸附的PdCl2／CuCl2。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝，回收冷凝液中的草酸二甲酯后，在分離工段脫除甲醇獲得DMC產(chǎn)品，甲醇回收利用，氣相一部分循環(huán)使用，一部分與補(bǔ)充的NO和O2在亞硝酸甲酯再生器內(nèi)生成亞硝酸甲酯作為原料氣返回反應(yīng)器。

該工藝產(chǎn)品純度可達(dá)99％以上，CO選擇性為96％但副產(chǎn)草酸二甲酯、甲酸甲酯、CO2、醋酸甲酯等副產(chǎn)物，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求較高，但催化劑壽命長。目前國內(nèi)還沒有采用該工藝的生產(chǎn)裝置。

2.1國外DMC生產(chǎn)消費(fèi)情況

目前世界上美國、日本、西歐是DMC主要生產(chǎn)國家和地區(qū)，全球總生產(chǎn)能力約為17萬噸/年，產(chǎn)量和消費(fèi)量約9萬噸。西歐、日本、美國生產(chǎn)能力分布情況見下表2-1：

國外DMC主要的生產(chǎn)企業(yè)有十幾家，其中包括GE（通用電氣公司）、EnichemSynthesisSPA(意大利埃尼公司)MitsubishiChemicalCorporation(日本三菱化學(xué)公司)以及Ube（日本宇部興產(chǎn)）等公司。國外主要DMC主要生產(chǎn)商如下表2-2所示：表2-12002年世界主要國家和地區(qū)碳酸二甲酯生產(chǎn)能力

2002年國外DMC的產(chǎn)量和消費(fèi)量約為9.7萬噸，主要應(yīng)用領(lǐng)域是聚碳酸酯（PC）的合成，消費(fèi)量約為5.0萬噸，約占總消費(fèi)量的51.5%；醫(yī)藥方面的消費(fèi)量約為2.6萬噸，約占26.85%；農(nóng)藥方面的消費(fèi)量為0.8萬噸，約占8.2%；其它方面的消費(fèi)量約為1.3萬噸，約占13.4%。

除中國外，國外未有新建DMC裝置的相關(guān)報(bào)道。

世界碳酸二甲酯市場消費(fèi)結(jié)構(gòu)及2007年需求預(yù)測按行業(yè)簡述如下：

2.1.1聚碳酸酯(PC)

目前世界上共有7個(gè)國家/地區(qū)生產(chǎn)聚碳酸酯，包括美國、西歐、日本、韓國、巴西、東歐和中國，有近50家工廠。美國通用電器公司(GeneralElectric,GE)是最大的生產(chǎn)商，2002年GE公司PC生產(chǎn)能力約占全球總生產(chǎn)能力的35%。拜耳公司(Bayer)居世界第二位，約占總生產(chǎn)能力的26%；道化學(xué)是世界第三大的PC生產(chǎn)商，其總生產(chǎn)能力占世界總量的11%。

近年世界PC的生產(chǎn)和消費(fèi)一直保持著快速增長的勢頭，是眾多國外大型PC生產(chǎn)商的投資熱點(diǎn)之一。亞太地區(qū)將成為新一輪投資的重點(diǎn)地區(qū)，PC的生產(chǎn)局面將隨之發(fā)生變化。如德國Bayer公司擬在我國上海建設(shè)20萬噸/年的大型PC項(xiàng)目。

目前PC的生產(chǎn)工藝主要是以光氣為原料的界面聚合法為主。

在PC行業(yè)中，EniChemSynthesis公司第一個(gè)成功開發(fā)以甲醇與一氧化碳進(jìn)行氧化羰基化反應(yīng)生產(chǎn)DMC的工藝路線，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。1995年Bayer收購了EniChemSynthesis公司，據(jù)悉Bayer公司有可能采用EniChemSynthesis公司的DMC技術(shù)生產(chǎn)PC。

GEPlasticsJapan于九十年代初在Chiba的2.5萬噸/年的PC廠中采用了EniChemSynthesis公司的非光氣技術(shù)，目前其裝置生產(chǎn)能力已擴(kuò)至4.5萬噸/年。

GE在西班牙Cartagena的PC生產(chǎn)廠采用其自主開發(fā)的非光氣法技術(shù)，其PC的生產(chǎn)能力為13.6萬噸/年。

在日本的AsahiChemicalCompany開發(fā)了從DMC生產(chǎn)碳酸二苯酯(DPC)進(jìn)而生產(chǎn)PC的工藝。

UbeIndustries(Japan)曾計(jì)劃建設(shè)非光氣法實(shí)驗(yàn)廠，但目前尚未建成投產(chǎn)。

目前國外采用DMC路線生產(chǎn)PC的裝置能力約為18萬噸/年，年耗DMC約5萬噸。今后隨著世界PC工業(yè)的發(fā)展、工藝路線的改造，DMC在PC業(yè)中的消費(fèi)也將有一定的增長，預(yù)計(jì)到2007年消費(fèi)量將達(dá)到10萬噸/年左右。

2.1.2農(nóng)藥行業(yè)

在農(nóng)藥領(lǐng)域，DMC主要用于生產(chǎn)甲基異氰酸酯，進(jìn)而生產(chǎn)某些氨基甲酸酯類農(nóng)藥。可生產(chǎn)的農(nóng)藥品種有：甲萘威、殘殺威、克百威、滅多威等。2001年全球在農(nóng)藥方面DMC的消費(fèi)量約為7000噸。

近年隨著農(nóng)藥新品種的不斷推出，部分產(chǎn)品將在一定程度上替代氨基甲酸酯類殺蟲劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，因在今后幾年內(nèi)氨基甲酸酯類的農(nóng)藥的生產(chǎn)及消費(fèi)將基本維持現(xiàn)狀，DMC在農(nóng)藥領(lǐng)域中的消費(fèi)量也將保持在7000噸/年左右的水平上。

2.1.3醫(yī)藥

碳酸二甲酯在醫(yī)藥方面主要用于合成抗感染類藥、解熱鎮(zhèn)痛類藥、維生素類藥和中樞神經(jīng)系統(tǒng)用藥。DMC主要用于合成環(huán)丙沙星、諾氟沙星(氟哌酸)、吡哌酸、乳酸環(huán)丙沙星等原料藥的合成，主要是作為甲基化劑使用。

使用碳酸二甲酯在生產(chǎn)中具有使用安全、方便、污染少、容易運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。自1984年印度博帕爾的美國聯(lián)碳公司發(fā)生中間體泄露事故以來，世界各國出于安全和環(huán)境的要求，已逐步限制了光氣等有毒化學(xué)品的生產(chǎn)與使用。因此作為光氣、硫酸二甲酯等替代品，碳酸二甲酯具有較大的市場。“9.11”事件后，美國連續(xù)發(fā)生了幾起炭疽病毒郵件案件，使得作為預(yù)防炭疽病毒特效藥的環(huán)丙沙星成為暢銷藥，DMC的消費(fèi)大幅增加。根據(jù)世界抗感染類藥物生產(chǎn)情況，估算DMC的消費(fèi)量約為2.6萬噸/年左右。2007年預(yù)測為4萬噸/年。

2.1.4其它領(lǐng)域

DMC還可代替硫酸二甲酯（DMS）作甲基化劑領(lǐng)域；與高碳醇（C12-C15）反應(yīng)制備鏈烷基碳酸酯；作溶劑以及汽油添加劑等。

據(jù)了解，目前用于以上所列的其它領(lǐng)域中DMC的消費(fèi)量約為1.3萬噸/年。在其它領(lǐng)域中DMC的消費(fèi)有著較好的市場發(fā)展前景，尤其是隨著環(huán)保要求的提高，DMC在替代DMS、涂料溶劑等領(lǐng)域中由于其對(duì)環(huán)境友好的特性將會(huì)使其消費(fèi)量有所增加。

預(yù)計(jì)到2007年將達(dá)到3萬噸。

2002年及2007年（預(yù)測）世界DMC的消費(fèi)結(jié)構(gòu)見表2-3

2.2國內(nèi)市場

2.2.1國內(nèi)生產(chǎn)情況

截止到2003年底，我國有DMC生產(chǎn)企業(yè)二十多家，總生產(chǎn)能力約7.3萬噸/年，其中傳統(tǒng)的光氣法生產(chǎn)工藝已屬淘汰之列，現(xiàn)在除湖北興發(fā)集團(tuán)4000噸/年的生產(chǎn)裝置采用了液相氧化羰基合成法工藝外，其余裝置大多均采用國內(nèi)自行開發(fā)的酯交換法工藝。2003年國內(nèi)DMC的總產(chǎn)量約2.3萬噸，裝置開工率僅31.5%。

我國碳酸二甲酯的主要生產(chǎn)企業(yè)如下表2-4所示：

通過二十多年來的發(fā)展，我國碳酸二甲酯的生產(chǎn)工藝有了較大的改進(jìn)。光氣法的生產(chǎn)裝置全部停產(chǎn)；液相氧化羰基化工藝得到初步應(yīng)用，形成4000噸/年的工業(yè)化生產(chǎn)裝置；

酯交換法工藝得到大規(guī)模的發(fā)展，已經(jīng)成為我國碳酸二甲酯生產(chǎn)的主流。從總體上講，我國碳酸二甲酯無論是在生產(chǎn)裝置的規(guī)模上，還是在生產(chǎn)水平，產(chǎn)品質(zhì)量上均有一定的提高，在國際市場的競爭力逐步增強(qiáng)，體現(xiàn)在近兩年來我國碳酸二甲酯的出口量得到大幅度增和長，2003年產(chǎn)品的凈出口量已達(dá)到近7000噸的水平。

2.2.2國內(nèi)消費(fèi)需求市場細(xì)分及預(yù)測

2003年國內(nèi)市場碳酸二甲酯的實(shí)際消費(fèi)量約為6300噸，主要應(yīng)用于醫(yī)藥、固體光氣、農(nóng)藥及精細(xì)化工中間體等領(lǐng)域中。由于國內(nèi)到目前為止尚無非光法PC（聚碳酸酯）裝置，碳酸二甲酯在PC中的應(yīng)用目前還處于空白。

2.2.2.1醫(yī)藥

碳酸二甲酯在醫(yī)藥方面主要用于合成抗感染類藥、解熱鎮(zhèn)痛類藥、維生素類藥和中樞神經(jīng)系統(tǒng)用藥。在抗感染類藥中，碳酸二甲酯主要用于合成環(huán)丙沙星、諾氟沙星(氟哌酸)、吡哌酸、甲氟哌酸、乳酸環(huán)丙沙星、洛美沙星、氟羅沙星、蒽氟沙星、依諾沙星和氟嗪酸等原料藥的合成，碳酸二甲酯主要是作為甲基化劑使用。

2003年，我國醫(yī)藥行業(yè)碳酸二甲酯的總消費(fèi)約為3000噸。其中環(huán)丙沙星是碳酸二甲酯用量較大的品種，碳酸二甲酯的消費(fèi)量約1800噸。此外，在氟哌酸原藥的生產(chǎn)中，碳酸二甲酯用于替代硫酸二甲酯近年來得到較大的發(fā)展，其碳酸二甲酯的消費(fèi)量達(dá)到了約1200噸的水平。

在醫(yī)藥行業(yè)中，喹諾酮類藥物療效好，價(jià)格低，而且使用也比較安全方便，未來國內(nèi)的消費(fèi)量將會(huì)保持良好的增長勢頭，新的品種將不斷出現(xiàn)，在喹諾酮類藥物生產(chǎn)中碳酸二甲酯的需求量將會(huì)有較大幅度的增長；另外，隨著碳酸二甲酯的成本和價(jià)格進(jìn)一步降低以及國內(nèi)環(huán)保政策進(jìn)一步強(qiáng)化，碳酸二甲酯在醫(yī)藥行業(yè)中用于替代高毒的硫酸二甲酯作甲基化劑的應(yīng)用也將得到較大范圍的推廣，這也是碳酸二甲酯在醫(yī)藥行業(yè)中最有增長潛力的市場。

預(yù)計(jì)到2005年、2008年國內(nèi)醫(yī)藥生產(chǎn)中碳酸二甲酯的消費(fèi)量將分別達(dá)到4500噸及8000噸的水平。

2.2.2.2固體光氣

固體光氣又稱三光氣，其反應(yīng)活性與光氣類似，可以代替光氣，實(shí)現(xiàn)光氣化反應(yīng)，但安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于光氣。近年來隨著國內(nèi)碳酸二甲酯工業(yè)的快速發(fā)展，為進(jìn)一步拓展碳酸二甲酯下游產(chǎn)品消費(fèi)市場，固體光氣的生產(chǎn)及應(yīng)用得到國內(nèi)眾多碳酸二甲酯生產(chǎn)企業(yè)及科研院所的重視，產(chǎn)量逐年上升。

2003年我國固體光氣的總生產(chǎn)能力約10000噸/年，產(chǎn)量約4600噸，全部采用碳酸二甲酯路線，消耗碳酸二甲酯約1400噸。近年來為提高化工生產(chǎn)安全水平，政府對(duì)光氣生產(chǎn)廠點(diǎn)的限制更加嚴(yán)格。從長遠(yuǎn)來看，作為光氣替代產(chǎn)品的固體光氣將會(huì)有一定的發(fā)展空間。預(yù)計(jì)2005年、2008年國內(nèi)固體光氣的產(chǎn)量將分別達(dá)到6300噸、10000噸，屆時(shí)將分別消費(fèi)碳酸二甲酯1900噸和3000噸。

2.2.2.3農(nóng)藥

八十年代后，我國氨基甲酸酯類農(nóng)藥發(fā)展很快，其中消費(fèi)甲基異氰酸酯的農(nóng)藥品種如甲萘威、殘殺威、克百威、滅多威均有生產(chǎn)。

目前我國上述品種的農(nóng)藥生產(chǎn)除江蘇太倉鮑利葛化工有限公司用碳酸二甲酯生產(chǎn)甲基異氰酸酯外，其它生產(chǎn)廠均用光氣法生產(chǎn)甲基異氰酸酯。總體上講，我國農(nóng)藥行業(yè)碳酸二甲酯的消費(fèi)量比較小，總量不會(huì)超過600噸。近年，光氣的生產(chǎn)及供應(yīng)渠道均有了較大改進(jìn)，加上成本上的原因，碳酸二甲酯替代光氣生產(chǎn)氨基甲酸酯類農(nóng)藥方面的應(yīng)用增長受到限制，在農(nóng)藥行業(yè)中碳酸二甲酯的需求量將基本維持現(xiàn)狀。

2.2.2.4聚碳酸酯（PC）

目前PC生產(chǎn)一般采用兩種方法：即酯交換法和光氣化界面縮聚法。酯交換法是將雙酚A與過量的碳酸二苯酯(DPC)在熔融狀態(tài)下進(jìn)行酯交換和縮聚反應(yīng)，逐步形成高分子產(chǎn)物-聚碳酸酯。光氣化界面縮聚法是將雙酚A水溶液進(jìn)行光氣化界面縮聚反應(yīng)，合成聚碳酸酯。DPC的合成一般采用光氣和苯酚反應(yīng)路線，也可使用碳酸二甲酯與苯酚反應(yīng)合成DPC，即所謂的非光氣化路線。目前我國PC生產(chǎn)廠均采用光氣為原料用界面聚合方法生產(chǎn)PC。因此，目前我國在PC生產(chǎn)中沒有碳酸二甲酯的消耗。從近年國內(nèi)聚碳酸酯項(xiàng)目的發(fā)展動(dòng)態(tài)看，國內(nèi)一大批科研院所正在大力研究非光法碳酸二苯酯、聚碳酸酯的生產(chǎn)工藝技術(shù)，國內(nèi)有計(jì)劃建設(shè)非光法聚碳酸酯的設(shè)想，如果得以實(shí)施，在2008年以后將實(shí)現(xiàn)零的突破，一躍成為我國碳酸二甲酯的第一大消費(fèi)領(lǐng)域，預(yù)計(jì)屆時(shí)碳酸二甲酯的消費(fèi)量將達(dá)到20000噸。2010年以后，在國內(nèi)非光法PC工藝取得突破并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的基礎(chǔ)上，我國非光法聚碳酸酯工業(yè)將得到快速的發(fā)展，從而帶動(dòng)碳酸二甲酯市場的快速增長，在今后的聚碳酸酯生產(chǎn)中將逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。預(yù)計(jì)未來DMC在生產(chǎn)聚碳酸酯的需求將達(dá)到30萬噸。

2.2.2.5汽油添加劑

汽油添加劑原先是采用MTBE，但自上世紀(jì)80年代末以來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)MTBE有一定毒性，對(duì)人的健康有一定的威脅，美國加州已決定在2002年底禁止在汽油中使用MTBE，然而，若用DMC取代MTBE作汽油添加劑，DMC能顯著提高氣油的辛烷值，改善汽油的冷起動(dòng)性能和加速性能，能促進(jìn)燃料的充分燃燒，減少尾氣排放量和有害物質(zhì)的排放。DMC作為燃料添加劑可獲得與MTBE相近的調(diào)和效果，且DMC在氧含量上占優(yōu)勢（分子中氧含量高達(dá)53%），其添加量是MTBE的40％。若DMC取代MTBE作汽油添加劑成功，將成為最有市場潛力汽油添加劑之一，其需求量將達(dá)到60萬噸以上。

2.2.2.6其它領(lǐng)域

作為安全環(huán)保的電解液應(yīng)用于鋰離子電池生產(chǎn)，是近年來碳酸酯類產(chǎn)品的最重要的用途之一，受到業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。近年來，我國手機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等移動(dòng)電器等產(chǎn)業(yè)得到高速發(fā)展，相應(yīng)地鋰電池的產(chǎn)量及用量也得到大幅度增長。目前國內(nèi)手機(jī)容量已達(dá)2億部，便攜式計(jì)算機(jī)已達(dá)130萬臺(tái)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士統(tǒng)計(jì)，2003年僅手機(jī)用鋰電池的產(chǎn)量就達(dá)到8億個(gè)，年消費(fèi)碳酸二甲酯-碳酸二乙酯-碳酸甲乙酯三元溶劑約3000噸，按其中30%為碳酸二甲酯估算，實(shí)際消費(fèi)碳酸二甲酯約1000噸。

另外，碳酸二甲酯還可以用于生產(chǎn)異氰酸酯替代光氣合成異氰酸酯、聚氨基甲酸酯等方面的應(yīng)用將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。據(jù)了解，日本Daicel公司正在建設(shè)世界上第一套利用DMC生產(chǎn)異氰酸酯的裝置。還有碳酸二甲酯可替代作涂料和油墨溶劑合成一系列有機(jī)中間體，不過在這些領(lǐng)域中的消費(fèi)尚處于起步的階段，實(shí)際消費(fèi)量較小，2003年僅為300噸左右，但從長遠(yuǎn)發(fā)展的觀點(diǎn)上看，由于碳酸二甲酯低毒、安全的特性，將來在大幅度降底成本的基礎(chǔ)上，在這些領(lǐng)域中將會(huì)出現(xiàn)一定幅度的增長。預(yù)計(jì)，2005年、2008年碳酸二甲酯在鋰電池及其它領(lǐng)域中的需求量將分別達(dá)到2000噸和5000噸。

我國碳酸二甲酯市場消費(fèi)現(xiàn)狀及預(yù)測如表2-5所示。

近年來我國碳酸二甲酯產(chǎn)品的出口得到較快的發(fā)展。2003年國內(nèi)有5家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品出口，出口量達(dá)到7000噸，超過了國內(nèi)實(shí)際消費(fèi)量，從而使產(chǎn)品出口成為國內(nèi)碳酸二甲酯產(chǎn)品主要流向，并將使中國成為世界上DMC主要生產(chǎn)國之一。

3、DMC應(yīng)用的研究與開發(fā)

近年來，隨著化工生產(chǎn)無毒化和精細(xì)化學(xué)品的發(fā)展，國內(nèi)外對(duì)DMC及其衍生物開發(fā)了許多新的用途，并形成C1化學(xué)的重要分支。

3.lDMC代替光氣作羰基化劑

3.1.1生產(chǎn)烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)

ADC是一種性能優(yōu)異尤其是光學(xué)性能優(yōu)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(lǐng)域。傳統(tǒng)工藝是由烯丙酮、二甘醇和光氣制造。用DMC代替光氣先與二甘醇反應(yīng)得二甘醇雙碳酸酯，再與烯丙酮進(jìn)行反應(yīng)，能方便地制造出不含鹵素的高品質(zhì)產(chǎn)品，開創(chuàng)精密光電材料等新的領(lǐng)域。該技術(shù)已開發(fā)成功，許多國家以DMC為原料生產(chǎn)的樹脂眼鏡片已投放市場。

3.1.2合成西維因(carbaryl)殺蟲劑

傳統(tǒng)工藝由光氣與一甲胺合成異氰酸甲酯，異氰酸甲酯再與α-荼酚反應(yīng)得到。原料光氣和中間產(chǎn)物異氰酸甲酯均劇毒，震驚世界的1984年“印度帕墨爾大慘案”即是由該工藝的光氣泄漏引發(fā)的。用DMC代替光氣，DMC先與α-萘酚進(jìn)行醇解反應(yīng)得甲基碳酸萘酯，再與一甲胺反應(yīng)而得。美國通用電器公司已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

3.2DMC代替DMS作甲基化劑

3.2.1制備苯甲醚

苯甲醚(茴香醚)是重要的農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體；此外還用作油脂工業(yè)抗氧化劑、塑料加工穩(wěn)定劑、食用香料等。目前用DMS作醇的甲基化試劑，副產(chǎn)物硫酸氫甲酯需處理。用DMC代替DMS與苯酚生產(chǎn)苯甲醚收率高，副產(chǎn)物為甲醇和CO2。

3.2.2DMC代替氯甲烷制造四甲基醇胺(TMAH)

四甲基醇胺(TMAH)主要用于照相印刷中作顯影液。目前以氯甲烷為原料生產(chǎn)，產(chǎn)品中含微量氯化物。用DMC代替氯甲烷，由DMC與三甲胺反應(yīng)生成四甲胺基甲基碳酸酯，然后將其水解成四甲胺基碳酸氫酯，最后將其電解得高純度TMAH。

4、結(jié)語

隨著DMC的應(yīng)用開發(fā)，其市場需求量將越未越大，預(yù)計(jì)國內(nèi)DMC的需求以80％的速度遞增，國外將達(dá)到15％，DMC的總需求量，國內(nèi)將達(dá)到3萬噸，國外將達(dá)到20～30萬噸。隨著國內(nèi)外光氣法生產(chǎn)裝置和部分小規(guī)模酯交換法生產(chǎn)裝置的停產(chǎn)，未未幾年DMC的供求矛盾將會(huì)越來越突出。

DMC是一種綠色環(huán)保型化工產(chǎn)品，從市場需求、原料供應(yīng)等方面著眼，我國都需要大力建造DMC生產(chǎn)裝置。但外商對(duì)我國實(shí)行技術(shù)封鎖，引進(jìn)DMC技術(shù)難度較大，因此，國內(nèi)研究開發(fā)單位應(yīng)加緊中試、工業(yè)化放大工作，以開發(fā)促引進(jìn)，兩路并進(jìn)，爭取早日建成我國萬噸級(jí)甲醇氧化碳基化工藝裝置。

為了推動(dòng)我國的煤化工、C1化工、精細(xì)化工的發(fā)展，探索用DMC取代對(duì)環(huán)境有害的化工原料和化工工藝的可能性，積極開發(fā)和開拓DMC的應(yīng)用市場也是一項(xiàng)迫切任務(wù)。

附錄資料：不需要的可以自行刪除制定生產(chǎn)計(jì)劃的常用方法一、圖表法[例13-1]已知H公司1999年上半年（為簡化，只考慮上半年）滿足需求量的生產(chǎn)安排，見表13-5。為實(shí)現(xiàn)此進(jìn)度安排，擬采用三種不同的綜合生產(chǎn)計(jì)劃方案。表13-5H公司1999年上半年生產(chǎn)進(jìn)度安排單位：臺(tái)序號(hào)項(xiàng)目名稱1月2月3月4月5月6月12345678期初庫存量預(yù)測需求量累計(jì)需求量保險(xiǎn)儲(chǔ)備量生產(chǎn)需要量(2)+(4)-(1）累計(jì)生產(chǎn)量有效工作日（天）累計(jì)工作日（天）400180018004501850185025254501500330037514253275224737511004400275100042752471275900530022585051252495225110064002751150627525120275170081004251850812523143*保險(xiǎn)儲(chǔ)備量=1/4預(yù)測需求量有關(guān)成本數(shù)據(jù)補(bǔ)充如下：生產(chǎn)成本=100元/件；存儲(chǔ)費(fèi)用=每月生產(chǎn)成本的1.5%（即每月每件1.5元）；標(biāo)準(zhǔn)工資率=每小時(shí)4元；加班費(fèi)=標(biāo)準(zhǔn)工資的150%或每小時(shí)6元；缺貨損失=5元/件；外協(xié)比自制昂貴而增加的費(fèi)用=每件產(chǎn)品2元；招聘和培訓(xùn)費(fèi)=每人200元；提前解聘損失費(fèi)=每人250元；每件產(chǎn)品所需工時(shí)=5小時(shí)。方案1的策略：在正常工作班次下，通過增減生產(chǎn)工人來生產(chǎn)出確切的需要量。方案2的策略：固定生產(chǎn)工人數(shù)，工人數(shù)按6個(gè)月的平均產(chǎn)量來確定（（8125件×5小時(shí)/件）/（143天×8小時(shí)/天）=36人）；允許庫存發(fā)生短缺，通過下月的生產(chǎn)來補(bǔ)足。方案3的策略：按生產(chǎn)需要量（計(jì)劃量）最低的4月份來確定所需工人數(shù)，并穩(wěn)定在4月份這個(gè)水平上（（850件×6月×5小時(shí)/件）/（143天×8小時(shí)/天）=22人；產(chǎn)量低于需求量部分通過外協(xié)來解決。計(jì)劃方案見表13-6方案1：11600元方案2：7460元方案3：6182元

表13-6三種方案的計(jì)算序號(hào)月份（1）計(jì)劃產(chǎn)量（2）所需工時(shí)(1)×5（3）每人每月工時(shí)數(shù)(天數(shù)×8)（4）所需工人數(shù)(2)/(3)（5）增加工人數(shù)（6）增加工人的支出（7）減少工人數(shù)（8）解聘損失費(fèi)方案11234561850142510008501150185092507125500042505750925020017619219220018446402622295000007210000140042000614400015003500100000合計(jì)56006000月份（1）累計(jì)計(jì)劃產(chǎn)量（2）有效生產(chǎn)工時(shí)（3）能力產(chǎn)量（4）累計(jì)能力產(chǎn)量（5）不足的產(chǎn)量（6）缺貨損失（7）過剩產(chǎn)量（8）庫存費(fèi)用方案212345618503275427551256275812572006336691269127200662414401267138213821440132514402707408954716911823641056818620502840930346636111519954167合計(jì)58201640月份（1）計(jì)劃產(chǎn)量（2）有效生產(chǎn)工時(shí)（3）能力產(chǎn)量（4）外協(xié)數(shù)量（5）外協(xié)費(fèi)用方案3123456185014251000850115018504400387242244224440040488807748458458808109706511555270104019401302310105402080合計(jì)81256182表13-7三種方案的比較費(fèi)用變化方案1方案2方案3變動(dòng)工人數(shù)，生產(chǎn)確切的需要量固定工人數(shù)，變動(dòng)庫存量，允許缺貨保持最低限度人數(shù)，不足量外協(xié)增加工人數(shù)的支出解聘損失費(fèi)超儲(chǔ)費(fèi)用缺貨損失外協(xié)費(fèi)560060000000016405820000006182總成本1160074606182二、運(yùn)輸表法運(yùn)輸表法的基本假設(shè)是：1.每一單位計(jì)劃期內(nèi)正常生產(chǎn)能力、加班生產(chǎn)能力以及外協(xié)量均有一定限制；2.每一單位計(jì)劃期的預(yù)測需求量是已知的；3.全部成本都與產(chǎn)量呈線性關(guān)系。表13-8用圖表法求解的綜合生產(chǎn)計(jì)劃單位：萬臺(tái)計(jì)劃方案計(jì)劃期1計(jì)劃期2計(jì)劃期3計(jì)劃期4未用生產(chǎn)能力總生產(chǎn)能力單位計(jì)劃期期初庫存0h2h3hI01正常生產(chǎn)rr+hr+2hr+3hR1加班生產(chǎn)cc+hc+2hc+3hOT1外協(xié)ss+hs+2hs+3hS12正常生產(chǎn)×rr+hr+2hR2加班生產(chǎn)×cc+hc+2hOT2外協(xié)×ss+hs+2hS23正常生產(chǎn)××rr+hR3加班生產(chǎn)××cc+hOT3外協(xié)××ss+hS34正常生產(chǎn)×××rR4加班生產(chǎn)×××cOT4外協(xié)×××sS4需求D1D2D3D4h──單位計(jì)劃期內(nèi)單位產(chǎn)品的庫存成本I0──第1期期初庫存r──單位產(chǎn)品的正常生產(chǎn)成本Rt──t期的正常生產(chǎn)能力c──單位產(chǎn)品的加班成本OTt──t期的加班生產(chǎn)能力S──單位產(chǎn)品的外協(xié)成本St──t期的外協(xié)生產(chǎn)能力Dt──t期的預(yù)測需求量

[例13-2]M公司生產(chǎn)某種產(chǎn)品，該產(chǎn)品的需求具有波動(dòng)性，其需求預(yù)測和有關(guān)成本數(shù)據(jù)如表13-9所示。該公司現(xiàn)在打算根據(jù)表13-9和表13-11所列的生產(chǎn)能力計(jì)劃來制定綜合生產(chǎn)計(jì)劃,公司現(xiàn)有庫存為250萬臺(tái)。按照公司的經(jīng)營方針，希望期末庫存為300萬臺(tái)，且不允許任務(wù)積壓和庫存缺貨。表13-9各期的需求預(yù)測值單位:萬臺(tái)季度1季度2季度3季度4季度合計(jì)需求30085015003002950表13-10各項(xiàng)成本數(shù)據(jù)項(xiàng)目成本單位產(chǎn)品的庫存成本單位產(chǎn)品的正常生產(chǎn)成本單位產(chǎn)品的加班生產(chǎn)成本單位產(chǎn)品的外協(xié)成本0.3元/季度1.00元1.50元1.90元表13-11生產(chǎn)能力計(jì)劃單位:萬臺(tái)項(xiàng)目1季度2季度3季度4季度正常生產(chǎn)450450750450加班生產(chǎn)909015090外協(xié)200200200200利用圖表方法來解決這一問題，表13-12為該問題的解。

表13-12用圖表法求解的綜合生產(chǎn)計(jì)劃單位：萬臺(tái)計(jì)劃方案計(jì)劃期1計(jì)劃期2計(jì)劃期3計(jì)劃期4未用生產(chǎn)能力總生產(chǎn)能力單位計(jì)劃期期初庫存00250300.60