中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，碳酸二甲酯作為兼具低毒性、高環(huán)保性與強(qiáng)反應(yīng)活性的有機(jī)合成關(guān)鍵材料，在化工領(lǐng)域占據(jù)重要地位，其應(yīng)用場景覆蓋環(huán)保溶劑、精細(xì)化工原料、燃油添加劑及鋰電池電解液等多個(gè)領(lǐng)域。隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速崛起，尤其是動力鋰電池需求的激增，碳酸二甲酯的市場格局正發(fā)生顯著變化，其中電子級碳酸二甲酯因?qū)兌纫髽O高，成為行業(yè)關(guān)注的核心焦點(diǎn)。同時(shí)，碳酸二甲酯的生產(chǎn)技術(shù)也在不斷革新，從傳統(tǒng)高污染工藝逐步向綠色環(huán)保、低能耗的路線轉(zhuǎn)型，為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。以下是2025年碳酸二甲酯行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析。
碳酸二甲酯依據(jù)純度差異，主要分為工業(yè)級(純度 99.9%)與電子級(純度 99.99%)兩類，不同純度的碳酸二甲酯對應(yīng)不同的下游應(yīng)用場景，且均充分發(fā)揮其核心特性優(yōu)勢。
在應(yīng)用場景方面，其一，碳酸二甲酯與醇、醚、酮等有機(jī)溶劑具備良好混溶性，因此可作為粘膠劑、油漆及各類涂料的環(huán)保溶劑，替代傳統(tǒng)高污染溶劑;其二，由于碳酸二甲酯無毒且分子結(jié)構(gòu)中富含羰基、甲基、甲氧基等多重活性官能團(tuán)，能夠替代硫酸二甲酯、氯甲酸甲酯等劇毒物質(zhì)，成為醫(yī)(農(nóng))藥等精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)的原料;其三，碳酸二甲酯辛烷值高、含氧量高且油水分配系數(shù)優(yōu)異，可作為汽 / 柴油添加劑，提升燃油燃燒效率;其四，碳酸二甲酯可作為聚酯單體、工程塑料的反應(yīng)原料，參與高分子材料的合成;其五，電子級碳酸二甲酯因電介質(zhì)常數(shù)高、電化學(xué)性能穩(wěn)定，成為鋰電池電解液的關(guān)鍵溶劑，這一應(yīng)用隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展愈發(fā)重要。
當(dāng)前碳酸二甲酯的合成技術(shù)主要包括光氣法、酯交換法、甲醇氧化羰基化法、尿素醇解法及二氧化碳氧化法，不同技術(shù)路線在環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、工藝成熟度等方面存在顯著差異，且部分技術(shù)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，部分仍處于研發(fā)階段。
光氣法：該技術(shù)以光氣和甲醇為原料，通過兩步反應(yīng)生成碳酸二甲酯，雖工藝成熟穩(wěn)定且產(chǎn)品收率高，但因光氣劇毒且生產(chǎn)過程中產(chǎn)生嚴(yán)重污染，目前已被徹底淘汰。
酯交換法：分為環(huán)氧丙烷(PO)酯交換法和環(huán)氧乙烷(EO)酯交換法。PO 酯交換法以二氧化碳和 PO 為原料先制得碳酸丙烯酯，再與甲醇反應(yīng)生成碳酸二甲酯;EO 酯交換法則通過 EO、二氧化碳和甲醇聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇，且 EO 法中間產(chǎn)品碳酸乙烯酯附加值較高。相較于光氣法，酯交換法具有環(huán)保、工藝成熟、產(chǎn)品收率高、設(shè)備總投資低、產(chǎn)品品質(zhì)高、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)安全性高、對設(shè)備腐蝕性小及對原料和目標(biāo)市場距離要求低等優(yōu)勢，目前是我國生產(chǎn)工業(yè)級碳酸二甲酯的主流路線。
甲醇氧化羰基化法：以甲醇、氧氣及一氧化碳為原料，直接氧化羰基化生成碳酸二甲酯，具有原料易得、流程簡單、生產(chǎn)成本低廉及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已在多國廣泛推廣。該技術(shù)又分為液相法和氣相法，液相法需先通過甲醇、氧氣與 CuCl 反應(yīng)生成 Cu (OCH?) Cl，再與一氧化碳反應(yīng)生成碳酸二甲酯，雖避免了劇毒原料光氣和污染性鹽酸的生成，環(huán)境友好性較強(qiáng)，但存在甲醇轉(zhuǎn)化率低、設(shè)備腐蝕性強(qiáng)的問題;氣相法分為直接法和間接法，直接法由氣相原料在固定床反應(yīng)釜內(nèi)直接反應(yīng)生成碳酸二甲酯，因催化劑失活率高、產(chǎn)品收率低，尚處于基礎(chǔ)研究階段;間接法先通過甲醇與氧氣、一氧化氮反應(yīng)生成 CH?ONO，再與一氧化碳反應(yīng)制得碳酸二甲酯，雖原料價(jià)格低廉、催化劑易分離，但存在一氧化氮有毒且引發(fā)溫室效應(yīng)、催化劑昂貴且失活率高的缺點(diǎn)。
尿素醇解法：通過尿素與醇類的醇解反應(yīng)生成碳酸二甲酯，分為直接法和間接法。直接法先基于尿素和甲醇的醇解反應(yīng)產(chǎn)生 NH?COOCH?及氨氣，再由 NH?COOCH?與甲醇反應(yīng)生成碳酸二甲酯及氨氣;間接法先通過尿素和丙二醇的醇解反應(yīng)產(chǎn)生碳酸丙烯酯及氨氣，再讓碳酸丙烯酯與甲醇發(fā)生酯交換反應(yīng)制得碳酸二甲酯。該技術(shù)具有原料成本低廉、環(huán)境友好的優(yōu)勢，尤其是間接尿素醇解法，符合碳減排精神和循環(huán)經(jīng)濟(jì)方針，還能有效解決尿素及甲醇產(chǎn)能過剩問題，目前是國家發(fā)改委鼓勵(lì)的項(xiàng)目，成為新建及技改項(xiàng)目中的熱門選擇。
二氧化碳氧化法：利用二氧化碳直接與甲醇反應(yīng)生成碳酸二甲酯，能夠消耗溫室氣體二氧化碳，契合 “雙碳” 目標(biāo)，但受熱力學(xué)限制、活化難、原料轉(zhuǎn)化率低等問題困擾，目前暫未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
相較于工業(yè)級碳酸二甲酯，電子級碳酸二甲酯作為電子化學(xué)品，應(yīng)用于鋰電池電解液時(shí)，液體中微量雜質(zhì)會嚴(yán)重影響電池性能，因此電池領(lǐng)域?qū)ζ浼兌纫笸ǔ? 99.99%，高精尖領(lǐng)域電池則要求純度達(dá)到 99.999%。工業(yè)級碳酸二甲酯行業(yè)產(chǎn)物中多含水、脂肪醇及低碳鏈烴類等雜質(zhì)，需通過提純滿足電子級純度要求，目前主流提純手段包括精餾法、冷卻結(jié)晶法、熔融結(jié)晶法及精餾耦合結(jié)晶法。
精餾法：通過高效精餾技術(shù)，結(jié)合自制添加劑捕捉殘余水分，精確控制添加劑用量及精餾回流比，或采用干燥柱結(jié)合減壓蒸餾、精餾塔多級串聯(lián)操作，亦或?qū)⑽脚c精餾技術(shù)結(jié)合，在連續(xù)精餾段設(shè)置多級吸附塔，進(jìn)一步降低產(chǎn)品雜質(zhì)含量，最終提純得到電子級碳酸二甲酯。
冷卻結(jié)晶法：利用碳酸二甲酯凝固點(diǎn)(4℃)與甲醇(-97.8℃)的差異，將待提純的工業(yè)級碳酸二甲酯冷卻至 4℃，待碳酸二甲酯結(jié)晶成固體并積累至一定量后停止冷卻，分離液相后加熱熔化碳酸二甲酯晶體，可得到純度>99.99% 的電子級碳酸二甲酯，該方法具有設(shè)備簡單、操作便捷、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
熔融結(jié)晶法：先將工業(yè)級碳酸二甲酯通入熔融結(jié)晶裝置，通過循環(huán)降溫結(jié)晶析出碳酸二甲酯晶體，再經(jīng)多段升溫使晶體完全熔融得到高純度碳酸二甲酯，最后通過吸附脫水裝置去除水、甲醇、乙醇和碳酸甲乙酯等雜質(zhì)，最終獲得電子級碳酸二甲酯。相較于共沸精餾、萃取精餾法，該方法可操作性強(qiáng)、能耗低、產(chǎn)品純度高且質(zhì)量穩(wěn)定，極具工業(yè)化優(yōu)勢。
精餾耦合結(jié)晶法：針對煤制乙二醇工藝的副產(chǎn)品碳酸二甲酯，先將工業(yè)級碳酸二甲酯通過精餾塔進(jìn)行一次精餾，再進(jìn)入結(jié)晶器，經(jīng)降溫結(jié)晶及升溫發(fā)汗操作，成功提純制得電子級碳酸二甲酯。該方法巧妙結(jié)合精餾與結(jié)晶技術(shù)，大幅降低提純工藝運(yùn)行費(fèi)用，對煤制乙二醇項(xiàng)目的提質(zhì)增效具有重要意義。
2021年我國碳酸二甲酯市場已呈現(xiàn)產(chǎn)能過剩但電子級產(chǎn)品供不應(yīng)求的局面，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)帶動動力鋰電池需求增長，電子級碳酸二甲酯市場需求將迎來高速增長，同時(shí)行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃也在逐步推進(jìn)。
《2025-2030年中國碳酸二甲酯行業(yè)市場調(diào)查研究及投資前景分析報(bào)告》指出，2021年，我國碳酸二甲酯年需求量為65萬噸，年產(chǎn)能總量為128.8 萬噸，其中電子級碳酸二甲酯年需求量占總需求量的30%以上，年產(chǎn)能總量為19萬噸。從產(chǎn)能分布來看，2021年國內(nèi)各地區(qū)碳酸二甲酯產(chǎn)能具體如下：山東地區(qū)，石大勝華現(xiàn)有產(chǎn)能 12.5 萬噸 / 年(生產(chǎn)工藝為 PO 酯交換法)、?？菩略?6.5 萬噸 / 年(PO 酯交換法)、維爾斯化工 5.5 萬噸 / 年(PO 酯交換法)、兗礦國宏 5 萬噸 / 年(PO 酯交換法)、華魯恒升 30 萬噸 / 年(甲醇羰基化法)、德普化工 4.8 萬噸 / 年(PO 酯交換法)、泰豐礦業(yè) 3 萬噸 / 年(PO 酯交換法)、東營順新 3 萬噸 / 年(PO 酯交換法);浙江地區(qū)，浙江石化 20 萬噸 / 年(EO 酯交換法)、浙鐵大風(fēng) 4 萬噸 / 年(PO 酯交換法);安徽地區(qū)，中鹽紅四方 10 萬噸 / 年(甲醇?xì)庀圄驶?、銅陵金泰 6 萬噸 / 年(PO 酯交換法);重慶地區(qū)，重慶東能 7 萬噸 / 年(甲醇液相羰基化法);山西地區(qū)，中科惠安 5 萬噸 / 年(尿素醇解法);陜西地區(qū)，云化綠能 3.5 萬噸 / 年(PO 酯交換法);江蘇地區(qū)，奧克股份 3 萬噸 / 年(EO 酯交換法)。
電子級碳酸二甲酯因生產(chǎn)技術(shù)壁壘較高，2021 年國內(nèi)具備生產(chǎn)能力的企業(yè)較少，各企業(yè)產(chǎn)能情況為：山東地區(qū)，華魯恒升 5.0 萬噸 / 年(甲醇羰基化法)、石大勝華 7.5 萬噸 / 年(PO 酯交換法)、?？菩略?2.0 萬噸 / 年(PO 酯交換法);江蘇地區(qū)，奧克股份 3.0 萬噸 / 年(EO 酯交換法);安徽地區(qū)，中鹽紅四方 1.0 萬噸 / 年(甲醇?xì)庀圄驶?、銅陵金泰 0.5 萬噸 / 年，整體呈現(xiàn)供不應(yīng)求的態(tài)勢。
鋰離子電池是電子級碳酸二甲酯的核心下游應(yīng)用領(lǐng)域，鋰離子電池按應(yīng)用范圍可分為動力鋰電池、消費(fèi)鋰電池及儲能鋰電池三類。其中消費(fèi)鋰電池市場已日趨飽和，而隨著我國現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系推進(jìn)及新能源版塊發(fā)展，以新能源車為核心的電動車產(chǎn)業(yè)將成為鋰電池最大需求及輸出端，動力鋰電池也將成為需求增長的集中版塊。2021 年，我國新能源汽車產(chǎn)量達(dá) 271.9 萬輛，銷量為 269.8 萬輛，二者同比增長均為 190%;2021 年我國鋰離子電池出貨量為 327GW?h，同比增長 130%。
基于新能源汽車及鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，對未來幾年鋰電池出貨量、電解液需求量及電子級碳酸二甲酯需求量進(jìn)行測算，結(jié)果如下：2022 年，動力鋰電池出貨量 166GW?h、消費(fèi)鋰電池 44GW?h、儲能鋰電池 27GW?h，電解液需求量 28 萬噸，電子級碳酸二甲酯需求量 10 萬噸;2023 年，動力鋰電池 239GW?h、消費(fèi)鋰電池 49GW?h、儲能鋰電池 36GW?h，電解液需求量 38 萬噸，電子級碳酸二甲酯需求量 13 萬噸;2024 年，動力鋰電池 344GW?h、消費(fèi)鋰電池 54GW?h、儲能鋰電池 46GW?h，電解液需求量 53 萬噸，電子級碳酸二甲酯需求量 18 萬噸;預(yù)計(jì) 2025 年，我國鋰電池出貨量將達(dá) 615GW?h，其中動力鋰電池 495GW?h、消費(fèi)鋰電池 59GW?h、儲能鋰電池 60GW?h，電解液新增需求量為 73 萬噸，對應(yīng)電子級碳酸二甲酯新增需求量為 25 萬噸，2021 至 2025 年電子級碳酸二甲酯復(fù)合年均增長率為 37%。此外，我國 “十四五” 規(guī)劃期間，擬建(含規(guī)劃)碳酸二甲酯項(xiàng)目多達(dá) 20 余家，涉及十余個(gè)省份，擬建(含規(guī)劃)總產(chǎn)能超 200 萬噸 / 年。
碳酸二甲酯行業(yè)在技術(shù)與市場層面均呈現(xiàn)出清晰的發(fā)展方向，技術(shù)路線上綠色化、低能耗轉(zhuǎn)型明顯，市場需求則受新能源產(chǎn)業(yè)驅(qū)動持續(xù)增長。在生產(chǎn)技術(shù)方面，光氣法因劇毒、高污染已被淘汰，二氧化碳氧化法受限于熱力學(xué)問題暫未工業(yè)化;PO/EO 酯交換法作為當(dāng)前主流工藝，具備成熟、環(huán)保等多重優(yōu)勢，而尿素醇解法符合碳減排與循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求，成為國家鼓勵(lì)的發(fā)展方向，未來有望進(jìn)一步推廣。電子級碳酸二甲酯提純技術(shù)中，熔融結(jié)晶法因操作、能耗、純度等優(yōu)勢極具工業(yè)化前景，精餾耦合結(jié)晶法則能有效利用煤制乙二醇副產(chǎn)品，提升產(chǎn)業(yè)效益。
市場層面，2021年我國碳酸二甲酯已呈現(xiàn)產(chǎn)能(128.8 萬噸)大于需求(65 萬噸)的格局，但電子級產(chǎn)品因技術(shù)壁壘高，產(chǎn)能(19 萬噸)無法滿足需求(超 19.5 萬噸)，供不應(yīng)求態(tài)勢顯著。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)帶動動力鋰電池需求激增，預(yù)計(jì)2025年電子級碳酸二甲酯需求量將達(dá)25萬噸，2021-2025年復(fù)合年均增長率37%，市場前景廣闊。同時(shí)，“十四五” 期間大量擬建碳酸二甲酯項(xiàng)目將逐步釋放產(chǎn)能，行業(yè)需平衡產(chǎn)能擴(kuò)張與需求增長節(jié)奏，進(jìn)一步突破電子級產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)瓶頸，以適應(yīng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的市場機(jī)遇。
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