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2021新能源碳酸二甲酯产业研究报告

行研君 | 服务于财经领域,提供各行业报告 2021/09/08 10:17
宏观经济 长江证券 2021 券商

导语

碳酸二甲酯简称 DMC,是重要的有机合成中间体和溶剂。可广泛用于羰基化、甲基化、甲氧基化和羰基甲基化等有机合成反应,具有多种反应性能,具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点,是一种低毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料

来源: 长江证券

碳酸二甲酯是什么?

碳酸二甲酯简称 DMC,是重要的有机合成中间体和溶剂。化学式为 C3H6O3 ,分子结构中含有羰基(-CO-)、甲基(CH3-)、甲氧基(CH3O-)和羰基甲氧基(CH3O-CO-)等官能团,可广泛用于羰基化、甲基化、甲氧基化和羰基甲基化等有机合成反应,具有多种反应性能,具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点,是一种低毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料。

作为化工中间体,DMC 可以代替光气作羰基化剂、代替硫酸二甲酯(DMS)作甲基化剂,用以生产聚碳酸酯、异氰酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯二醇等多种化工产品,下游涵盖塑料、农药、医药等行业。此外,DMC 还可以作为 低毒优良溶剂和潜在的汽油添加剂,终端涵盖汽车、储能等领域。

碳酸二甲酯的用途

代替光气作羰基化剂: 相比而言,光气具有反应活性高的优势,但光气本身具有剧毒并具有高腐蚀性,因此面临巨大的环保压力,在环保政策压力日益加大的背景下, 光气做羰基化剂面临较大限制。DMC 具有类似的亲核反应中心(当它的羰基受到亲核进攻时,酰氧键断裂,形成羰基化合物,副产物为甲醇),因此 DMC 可以代 替光气成为一种安全的反应试剂合成碳酸衍生物,如氨基甲酸酯农药、聚碳酸酯 (PC)、异氰酸酯(MDI、TDI 等),其中聚碳酸酯(PC)是未来 DMC 需求量最大的领域。

代替硫酸二甲酯(DMS)作甲基化剂: 硫酸二甲酯与光气比较类似,也有很大的毒 性,副产物硫酸污染较大。DMC 的甲基碳受到亲核进攻时,烷氧键断裂,生产甲 基化产物,效果与 DMS 类似但反应收率更高、工艺更简单。主要用途包括合成有 机中间体、医药产品、农药产品等。

作为低毒优良溶剂: DMC 具有优良的溶解性,熔沸点范围窄,在 4℃~93℃之间, 表面张力大,粘度低,同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度,因此可以作为低毒溶剂用于涂料工业和医药行业。DMC 还具有闪点高、蒸汽压低和空气中爆炸下限高等特点,因此是集清洁性和安全性于一身的绿色溶剂。

潜在的汽油添加剂: DMC 分子中氧含量高,达 53%,还能够较大幅度的提高辛烷值作用,并且具有无相分离、低毒和快速生物降解性等性质。汽油达到同等氧含量 时使用 DMC 的量要远小于使用甲基叔丁基醚(MTBE)的量,从而降低了汽车尾 气中碳氢化合物、一氧化碳和甲醛的排放总量。此外还克服了常用汽油添加剂易溶于水、污染地下水源的缺点,因此 DMC 将成为替代 MTBE 最有潜力的汽油添加剂之一。

下游应用:国内外存差异,国内新兴领域占比快速提升

国外 DMC 装置大多配套下游的 PC 或者电解液生产,PC 应用占到 65%左右。

新知达人, 2021新能源碳酸二甲酯产业研究报告

国内来看,近年来我国 DMC 下游消费结构出现明显变化,2017 年油漆、涂料、粘胶剂约占 DMC 消费总量的 50%以上,近年来随着新能源汽车的快速发展和 PC 国产化的持续推 进,相关应用极大地带动了对 DMC 的需求。2020 年我国 DMC 表观消费量为 42 万吨, 电解液溶剂及聚碳酸酯(PC)合计约占我国 DMC 消费量的近 70%。未来看,下游消费结构中电解液溶剂和 PC 占比或将持续扩大。

新知达人, 2021新能源碳酸二甲酯产业研究报告

需求增长点一:

新能源车快速发展,动力锂电池需求大幅增长。锂离子电池是目前新能源汽车使用最广泛的动力来源,由正极材料、负极材料、隔膜和电解液组成。按下游应用领域的不同可 将锂电池分为动力锂电池、消费锂电池和储能锂电池,目前消费锂电池需求趋于饱和, 动力锂电池为锂电池下游最大应用领域,2020 年我国动力锂电池出货量为 80Gwh,占 锂电池总出货量的 55.9%。未来随着我国新能源产业的发展,以新能源车为代表的电动 车产业逐渐成为锂电池的大需求产业,动力锂电池将成为锂电池需求增长的集中领域。

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电池级 DMC 性能优越,可作为优良的电解液溶剂。新能源车快速发展带动锂电池需求增长的同时也充分拉动了锂电池电解液的市场需求。电解液作为离子传输的载体,可为锂电池中锂离子提供自由脱嵌的环境,在正负极之间起到传导锂离子的作用。

其中,电池级 DMC 溶剂因气味小、溶解能力强,对锂电池的电导率提升效果好,低温充放电性能佳,且制作成本低廉,是电解液中使用最为广 泛的有机溶剂。

需求增长点二:

聚碳酸酯(PC)生产技术分为光气法和非光气法两大类,光气法使用光气作为生产原料,主要的技术路线有溶液光气法(已淘汰) 和界面缩聚光气法。相比于光气法,非光气法在生产过程中不使用光气等有害物质,技术路线包括传统熔融酯交换缩聚法和非光气熔融酯交换缩聚法。非光气法使用碳酸二甲酯(DMC)通过酯交换反应制成碳酸二苯酯(DPC),后通过缩聚反应生产 PC,生产过程中不使用光气,能够保证绿色安全无污染,未来我国新投产的产能也以非光气法为主。

PC 下游主要应用于电子电器、建筑和汽车领域。聚碳酸酯(PC)是五大通用工程塑料 中唯一具有良好透明性的热塑性工程塑料,也是近年来增长速度最快的通用工程塑料, 其可见光的透过率可达 90%。PC 以抗冲击强度高著称,具有突出的韧性、优异的电绝 缘性、宽广的使用温度范围和尺寸稳定性。PC 及其合金广泛用于电子电气、建筑材料、 交通运输等领域。其中我国电子电气占到 PC 下游应用的 45.0%,板材/片材/薄膜与汽 车行业分别占据 19.0%与 16.0%,为 PC 主要的应用领域。

新知达人, 2021新能源碳酸二甲酯产业研究报告

供给端:电池级DMC 壁垒高企,国内聚焦低成本生产路线

国内 DMC 产能占据较大份额,新增产能以酯交换法和甲醇氧化羰基化法为主。据立木 资讯数据,2019 年全球 DMC 产能为 107.2 万吨/年,中国的产能为 70.5 万吨/年,占全球产能的比例近 66%,占据了较大的市场份额。

从国内企业来看,2020 年我国 DMC 产 能增至 98.6 万吨/年,浙石化拥有 20 万吨/年的 DMC 生产能力,占国内总产能的比例 为 20.3%,石大胜华为国内生产 DMC 的龙头企业,其 2020 年 DMC 产能为 12.5 万吨 /年,产能占比 12.7%。从扩产情况来看,2021-2022 年我国 DMC 新增产能为 106.5 万 吨/年,其中以酯交换法和甲醇氧化羰基化法为主,酯交换法新增产能为 42.5 万吨/年, 甲醇氧化羰基化法新增产能为 55 万吨/年。

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电池级 DMC 壁垒较高,国内少数企业可生产

DMC 按纯度划分为工业级和电池级,电池级 DMC 进入壁垒较高。工业级 DMC 主要用 作汽油添加剂、生产工程塑料 PC 等,电池级 DMC 是主要的锂电池电解液溶剂。工业 级 DMC 是从 DMC-甲醇共沸物中分离得到,纯度一般为 99.5%,含有少量水分、低碳链脂肪醇和低碳链烃类等杂质,电池级 DMC 是在此基础上对工业级 DMC 进一步精馏提纯得到,使其纯度达到 99.999%以上,才可满足锂电池电解液的要求。

电池级 DMC 的生产提纯难度大,且需要通过下游用户的复杂验证程序,因此电池级 DMC 具有较高 的技术和产品质量门槛。因此国内多数企业仅在工业级 DMC 领域内竞争,能够生产电 池级 DMC 的企业屈指可数,掌握电池级 DMC 工艺的企业将充分受益于未来电解液需 求的高增长。国内电池级 DMC 供给缺口较大,未来新增产能有限。目前我国电池级 DMC 行业总产

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