碳酸二甲酯
碳酸二甲酯(DMC)是近年来受到国内外广泛关注的绿色化工产品。
1992年在欧洲通过了非毒性化学品(Non toxic substance)的注册登记,属于无毒或微毒化工产品。
由于其分子中含有多种官能团,因而具有良好的反应活性;一方面碳酸二甲酯有望在诸多领域替代光气、硫酸二甲酯(DMS)、氯甲烷及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交换等反应生成多种重要化工产品;另一方面,以它为原料可以开发、制备多种高附加值的精细化学品,在医药、农药、合成材料、染料、润滑油添加剂、食品增香剂、电子化学品等领域获得广泛应用;如用于合成环丙沙星、碳酸二苯酯(DPC)、甲基二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、MPAN、苯甲醚、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯二醇(PCD)、ADC透明树脂、甲胺基甲酸钠酯(西维因)、四甲基醇铵(TMAH)。
第三,其非反应性用途:溶剂、溶媒和汽油添加剂。
如作药物制备的溶媒介质,特种快干油漆的溶剂、喷雾剂的溶剂等。
所以,碳酸二甲酯被誉为21世纪有机合成的一个“新基块”,其发展将对我国的煤化工、石油化工、甲醇化工、C1化工起到巨大的推动作用。
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:
(a)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;
(b)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;
(c)作为CO2的载体,应用于喷雾方面。
产品市场分析:
碳酸二甲酯及其相关的丙二醇等产品,被中国列入“九五”重点开发的50 个精细化工品种范围。
为了防止大气污染,提高汽油的含氧率,国外用甲基叔丁
醚取代四已基铅作石油添加剂,实现汽油无铅化,但汽油含氧率仍不理想,DMC 除了分子含氧率高达53%,具有提高汽油辛烷值的功能,因此可作添加剂,提高汽油的含氧率,如能实用化,汽油将成为DMC的最大用户,其市场前景更加宽阔。
据了解,在国际市场,碳酸二甲酯的年需求量约15万~20万吨。
特别是近几年来,由于下游产品聚碳酸酯、聚氨酯、汽车添加剂、高能电池电解液等市场发展迅速,国际市场对碳酸二甲酯的需求更是与日俱增,市场容量将达到30万吨左右。
远远大于国际市场的供应能力。
目前,国际上碳酸二甲酯年产能力仅 6万~8.6万吨。
在国际市场上,欧盟每年需进口1万吨以上,印度也需进口5000吨以上。
本工艺所得另一产物丙二醇,用作不饱和聚酯树脂的原料,也是增塑剂、表面活性剂、乳化剂和破乳剂的原料,可用作防腐剂、水果催熟剂、防霉剂、防冻剂及烟草保温剂,是大宗化工原料,国内年需求量在10万吨以上。
工艺技术:
反应原料:碳酸丙烯酯和甲醇;产物:碳酸二甲酯和1,2-丙二醇;反应所需压力:10至30大气压。
碳酸丙烯酯的转化率58.5%,对碳酸二甲酯的选择性96.9%,对1,2-丙二醇的选择性99.9%;甲醇的转化率为29.5%。
固定床流程碳酸二甲酯的收率20.0%,原料循环使用。
本合成碳酸二甲酯的技术,原料易得,操作安全,不存在剧毒、易燃、易爆等危险。
催化剂制造方便,稳定性好,生产成本低。
反应所需压力:10至30大气压。
无需特殊设备。
产品成本分析:
碳酸二甲酯1.0~1.2万/吨,1,2-丙二醇0.8万/吨。
原料:碳酸丙稀酯0.8万/吨,甲醇0.23万元/吨。
原料成本4.34元/千克。
特点:高活性催化剂的成功开发;碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和与之配套的下游产品如碳酸二苯酯、聚碳酸酯的应用开发研究以及理论研究。