碳酸二甲酯是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色化工产品

10KT/a尿素间接醇解法制备DMC清洁生产工艺市场分析碳酸二甲酯是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色化工产品。由于起分子结构中含有CH3-、CH3O-、CH3O-CO-、-CO-等多种官能团，因而具有较好的化学反应活性。1992年它在欧洲通过了非毒化学品（Nontoxicsubstance）的注册登记，被称为绿色化学品。因此，一方面碳酸二甲酯有望在诸多领域全面取代光气、硫酸二甲酯、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的化工产品；另一方面，以碳酸二甲酯为原料可以开发、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；其三，其非反应性用途如溶剂、溶媒和汽油添加剂也正在或即将实用化。所以，碳酸二甲酯被誉为21世纪有机合成的一个“新基块”，其发展对我国的煤化工、甲醇化工、C1化工起到巨大的推动作用。随着国民经济各行各业的发展和环保要求的日益严格，DMC的消耗量将急剧上升。2001年世界上DMC的主要应用领域是聚碳酸酯的合成，消耗量约为5万吨，约占总消耗量的56.1%，医药消耗量约为2.0万吨，约占22.5%，农药消费量0.7万吨，约占7.9%，其他方面的消耗量约为1.2万吨，约占13.5%，2002年的DMC消耗量增长至10.1万吨，其中医药行业的增长较快。预计全球DMC的市场需要量将以11%左右的速度快速增长。预计到2007年，我国DMC的年需求量将达到5~8万吨。DMC潜在市场十分巨大，据统计，世界上每年仅取代光气和硫酸二甲酯就需要200万t以上的碳酸二甲酯；全部采用碳酸二甲酯生产聚碳酸酯的话，则需要30万t；如采用作为汽油添加剂潜在用途市场打开后，则年需要630万t。可见，碳酸二甲酯的应用前景十分广阔。碳酸二甲酯作为一种高附加值的产品，前几年纯度在99.5%以上的产品售价在2万元/吨以上。1998年以来，我国的DMC呈现了快速发展的局面，产品市场开始转向出口为主，促使国内DMC价格向更稳定且缓慢下降的方向发展，DMC的价格也逐步回落到一个较为合理的价位。2003年以来，市场价格在7000~9000元/吨之间波动。综合多方面的因素，从长远角度看，DMC的价格稳定在7500元/吨是一个比较合理的价位，可以为厂家和下游用户所接受。生产工艺及国内生产现状碳酸二甲酯的生产工艺分为三大类，主要有传统的光气法、酯交换法和甲醇氧化羰基法。光气法光气甲醇法生产碳酸二甲酯，工艺成熟，收率高。但操作周期长，原料光气剧毒，环境污染严重，生产安全性差，副产品氯化氢对设备、管道腐蚀严重，且产品含氯高，质量较差。虽然对该工艺进行了研究和改进，但由于工艺本身固有的缺陷，尤其是在环保法日趋严厉的当今时代，限制了该工艺的发展，目前正在被其它非光气工艺取代。酯交换法酯交换法又称为酯基转移法。工艺分两步进行第一步是环氧丙烷与二氧化碳作用先合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯；第二步以甲醇和碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯为原料，在不同的条件下，制得碳酸二甲酯。酯交换工艺用于大规模装置有明显优势，尤其是靠近石油化工厂建厂。此外，这一工艺的副产品也是重要的化工原料。此工艺主要受限于原料的来源，受地域限制。甲醇氧化羰基法甲醇氧化羰基法是以一氧化碳、氧气和甲醇为原料，在催化剂的作用下直接合成碳酸二甲酯。此法原料容易得到，毒性小，产品质量好，但生产成本高，系统腐蚀性强，设备材质要求高，目前国内技术尚不很成熟；我国目前主要的碳酸二甲酯的生产企业及使用的工艺路线、生产能力具体见下表。国内目前总的生产能力约为60Kt/a。我国主要的碳酸二甲酯的生产企业生产厂家工艺路线生产能力唐山朝阳化工总厂酯交换法10000t/a湖北兴利华化工有限公司甲醇液相氧化羰基化4000t/a安徽铜陵金泰化工有限责酯交换法4000t/a任公司山东东营海科化工酯交换法10000t/a山东东营石大胜华化工酯交换法10000t/a辽宁华锦集团锦西天然气化工酯交换法10000t/a中石油锦西炼油化工华亿实业总公司酯交换法10000t/a山东合计尿素直接醇解法2000t/a60Kt/a尿素醇解间接制备碳酸二甲酯生产工艺尿素醇解间接制备碳酸二甲酯生产工艺有两步组成：第一步反应是在催化剂存在下，由尿素和丙二醇发生醇解反应生成碳酸丙烯酯和氨气；第二步由甲醇和碳酸丙烯酯发生酯交换反应生成碳酸二甲酯和丙二醇。化学反应式如下：OOOO2CH3OH++++2CH3OH++（1）（2）（3）CH3OOCH3NH2H2N2NH3CH2CH3OHOHOOCH2CHCH3CHONH2H2N2NH3OOCH2CHCH3OCH3OOCH3CH2CH3OHOHCH尿素醇解清洁生产碳酸二甲酯的生产工艺路线，以尿素、1,2-丙二醇为起始原料进行醇解反应，醇解反应生成碳酸丙烯酯，同时有氨气生成；然后碳酸丙烯酯与甲醇在催化剂作用下进行酯交换反应，得到碳酸二甲酯和1,2-丙二醇，1,2-丙二醇循环作为原料。反应产生的氨气移出反应体系而进入专门的吸收装置，得到反应的副产品。整个生产工艺没有有害物质对外排放，生产反应原料主要为现代化工的大宗产品，并且其中较贵的原料实现了循环利用。故此工艺是符合现代化工发展方向的一种“零排放”且经济的清洁生产工艺。目前工作进展在2M3反应釜中，完成了规模1000T/aDMC的中试，其中PC收率为97~98%，PC浓度45%（wt%）。催化剂和反应液通过连续离心式过滤机进行分离，滤液进入分离塔进行分离；催化剂循环使用，循环使用10次后催化剂催化性能仍然保持很好，反应收率在90%以上。PC和PG进行真空分离后，塔顶得到丙二醇循环反应；塔釜得到95%以上的碳酸丙烯酯进入酯交换反应工段。对于碳酸丙烯酯与甲醇酯交换合成碳酸二甲酯国内已有成熟万吨级规模技术可以转让借鉴。主要设备及投资(10KT/aDMC)反应器：10m3的常压反应釜2台；塔器：6座分别为：PC和PG分离塔；反应精馏塔；加压精馏塔；DMC精制塔；丙二醇脱轻塔；丙二醇精馏塔。总的投资约为1800万元，流动资金400万元。财务分析消耗定额尿素醇解工艺的消耗定额原料价格（元/吨）原料消耗（吨）原料成本（元）甲醇22000.731606尿素15000.701050催化剂3001,2-丙二醇1000050kg500氨气20000.37-740能源能耗能耗价格/元蒸汽42元/t9.2t368电（380V）0.31元/kWh200kWh62循环水0.2400t80合计3226产品成本产品成本包括原材料费、燃料动力费、工人工资及附加费、车间经费、副产品收入、企业管理费、营业外损益、销售费。生产定员34人，其中生产人员28人，管理人员6人，生产人员实行四班三倒。人年均工资以3万元计。车间经费取原材料费、燃料动力费、工人工资及附加费三者总和的20%；企业管理费取车间成本的8%；销售费取销售收入的2%。DMC销售价格定位7500元/吨。故产品成本为：3226+102+685.6+321+150=4484.6元/吨毛利润7500万元－4484.6万元=3015.4万元。净利润扣除销售税金主要为增值税，其税率为17%；所得税税率为33%、城市维护建设税税率取7%。净利润为：（3015.4×83%－3015.4×17%×7%）×（1－33%）=1652.822万元投资回收期2200万元/1652.822万元=1.4年合作方式