DMC五大生产工艺 电池级提纯难度依旧
碳酸二甲酯（DMC）是重要的有机溶剂和化工中间体，按照纯度分为工业级（99.9%）与电池级（99.999%以上）两类，是一种低毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料，是一种重要的有机合成中间体。从产业链角度来看，DMC上游原材料为大宗商品，包括环氧乙烷、环氧丙烷、甲醇及合成气，其下游需求主要为电解液溶剂、聚碳酸酯、显影液、涂料等。
一、DMC合成方法简介
碳酸二甲酯合成方法主要有五种：光气法、酯交换法、甲醇氧化羰基化法、尿素醇解法、二氧化碳直接氧化法，其中酯交换法又分为环氧乙烷酯交换法和环氧丙烷酯交换法。
01 光气法
DMC最初的生产方法为光气法，于1918年即已开发成功，但是光气的毒性和腐蚀性限制了这一方法的应用，特别是随着环保受到全世界的重视程度的日益提高，光气法已经被淘汰。
02 酯交换法
美国Texaco公司开发成功由环氧乙烷(EO）、CO2和甲醇联产DMC和乙二醇（EG）的新工艺。反应分两步进行：CO2与环氧乙烷生成碳酸乙烯酯，然后碳酸乙烯酯与甲醇经过酯基转移反应生成DMC和乙二醇（EG）。酯交换法生产碳酸二甲酯具有较好的经济效益和社会效益，反应条件温和，设备投资也较小。此外，该工艺利用了二氧化碳作为原料，是一种环境友好的工艺路线。
酯交换法又分为环氧乙烷酯交换法和环氧丙烷酯交换法。从目前主要工艺路线生产成本看，存在丙二醇副产品消化问题，一定程度限制环氧丙烷工艺路线的扩张。从目前主要工艺路线生产成本看，存在丙二醇副产品消化问题，一定程度限制环氧丙烷工艺路线的扩张。环氧乙烷酯交换法存在副产物乙二醇很难达到聚酯级标准的问题，对生产装置的经济效益有一定影响。
03 甲醇羟基化法
甲醇氧化羰基化法以甲醇、CO和O2为原料，与酯交换法相比具有成本优势，与光气法相比具有环保优势，被认为是DMC合成最有前景的方法之一，可分为液相法和气相法。
液相工艺以氧化亚铜为催化剂，甲醇既为反应物又为溶剂，在淤浆反应器中反应，反应温度100℃-130℃、压力2.0-3.0MPa，甲醇、氧气和氯化亚铜反应生成甲氧基氯化亚铜，再与一氧化碳反应生成DMC。该法在反应过程中氧浓度始终保持在爆炸极限以下，但催化剂寿命短，腐蚀性强。
甲醇气相氧化羰基化法由美国DOW化学公司于1986年开发成功，该技术避免了催化剂对设备的腐蚀，工艺简单，生产安全环保，但其催化剂容易失活，转化率较低。
04 尿素醇解法
尿素直接醇解法合成DMC是20世纪90年代后期开发的工艺路线，是替代光气法生产DMC的一条新型工艺路线。该方法以来源广泛、价格低廉的尿素和甲醇作为基本原料，反应产生的氨气可以回收利用，并且反应过程无水生成，避免了甲醇-DMC-水复杂体系的分离问题。
尿素醇解法首先由尿素与甲醇反应生成氨基甲酸甲酯，氨基甲酸甲酯进一步与甲醇反应则得到DMC。尿素醇解法需要有廉价的尿素原料和回收副产氨，因此适合合成氨-尿素生产企业采用。
05 二氧化碳直接氧化法
以CO2为原料直接合成碳酸二甲酯(DMC)在碳中和方面具有重要的理论和实践价值，但由于缺乏对反应机制的深入认识和高效催化剂的设计策略，其效率远未达到应用要求。
二氧化碳合成法目前处于基础研究阶段，采用金属镁、碳酸钾等做催化剂。其优点是流程短、利用二氧化碳，缺点是受热力学限制、收率很低。
二、DMC主要工艺对比
光气法由于其不环保性以及毒性和腐蚀性而被淘汰；甲醇气相氧化羰基化法是最具生产优势的工艺路线；酯交换法是国内主要工艺路线；尿素醇解法需要有廉价的尿素原料和回收副产氨，因此适合合成氨-尿素生产企业采用；二氧化碳直接氧化法仍处于研究阶段。
三、国内DMC生产企业产能及工艺汇总
根据统计，国内主流DMC企业生产工艺多采用PO酯交换法。
四、电池级DMC提纯工艺难度高
电池级的DMC应用于电解液溶剂，在使用前必须严格控制质量，纯度要求一般在 99.99%以上，甚至达到高纯级 99.999%，才能满足锂离子电池电解液的要求。严格控制有机溶剂的水分，对于配制合格锂电池电解液有着决定性影响。
目前国内企业暂不具备直接生产出电池级碳酸二甲酯的能力，电池级二甲酯均为厂家将工业级碳酸二甲酯进行加工提纯而得来。
从工艺路线来看，DMC-甲醇共沸物中可分离得到的工业级 DMC，纯度一般为 99.5%，含有少量的水分、低碳链脂肪醇和低碳链烃类等杂质，需进一步提纯、使其纯度达到电池级 99.95%以上，甚至达到高纯级 99.999%，才能满足锂离子电池电解液的要求。
且若杂质和水分控制不稳定，会影响电解液品质，因此客户对产品纯度和微量杂质的一致性要求极高，溶剂生产厂商需要进行多次精馏提纯。此外，EMC、DEC 等溶剂的生产同理，因此电池级 DMC 等溶剂具有较高的技术壁垒，价格高于工业级 DMC。
电池级DMC提纯的方法一般为精馏法和冷却结晶法，相对由于工业级DMC 纯度要求更高，技术壁垒相对也更高。但目前已有的技术仍然存在一定的局限性，在面临高纯度产品需求时相对力所不能及。
国内仅有少数企业掌握电池级DMC工艺，如：华鲁恒升、石大胜华、山东海科、安徽中盐红四方、奥克股份、盛虹斯尔邦石化、三宁公司等等。
电池级 DMC 的需求日益增加，产品技术要求高。当前主流电解液溶剂为电池级DMC，产品纯度要求高、工艺难度较大、客户验证周期长，具有较高的技术壁垒。
电池级DMC对纯度要求极高，高工艺门槛也导致国内能够生产电池级DMC的企业屈指可数，市场高端产品结构性短缺。
相关机构预测，2025年全球电池级溶剂需求将超180万吨，其中我国电池级溶剂需求量将达80万吨以上，复合增速超35%。目前国内电池级DMC产能仍在持续布局中，未来或有一定数量产能投产，虽锂电池溶剂市场有一定补充，但国内整体需求高位下，实际供需关系依旧紧张。
