Sobre o dimetilcarbonato

O dimetil carbonato, abreviado como DMC, é, em condições normais de temperatura, um líquido incolor e transparente, com um leve odor e sabor adocicado. Seu ponto de fusão é de 4 °C, enquanto o ponto de ebulição é de 90,1 °C. Sua densidade é de 1,069 g/cm³. É pouco solúvel em água, mas pode se misturar com álcoois, éteres e quase todos os solventes orgânicos. O DMC é azeótico com metanol à pressão atmosférica, com temperatura de azeotropia de 63,8°C. A toxicidade do DMC é muito baixa; em 1992, foi classificado pela Europa como um produto não tóxico. Trata-se de um material químico ecológico que atende aos requisitos das “técnicas de produção limpa” modernas. Por isso, a tecnologia de síntese do DMC recebeu grande atenção da indústria química nacional e internacional. No período “Oitavo Plano Quinquenal” e “Nono Plano Quinquenal”, o Ministério da Indústria Química do meu país o considerou um projeto prioritário. A estrutura molecular do DMC é única (CH3O-CO-OCH3), e suas propriedades são excelentes. Por isso, ele tem aplicações muito diversas: é utilizado como reagente para processos de carbonilação e metilação, como aditivo para gasolina, e como matéria-prima na síntese de policarbonato (PC). A produção em larga escala do DMC desenvolveu-se juntamente com o processo de síntese de policarbonato sem uso de gás cloroformo. A rota de produção tradicional da DMC é a via do cloroformo, mas, devido à alta toxicidade e corrosividade do cloroformo, além dos problemas ambientais causados pela emissão de cloreto de sódio, essa rota está sendo gradualmente substituída. Existem três rotas de síntese amplamente utilizadas: a reação de oxidação carbônica com catalisadores como cobre clorido ou monóxido de nitrogênio, a reação de troca de ésteres entre carbonato de propileno e metanol, e a reação de hidrólise da ureia com metanol. Os principais fabricantes de DMC atualmente estão localizados na Europa Ocidental, nos Estados Unidos e no Japão. As grandes empresas fabricantes são a SNPE, da França; a BASF, da Alemanha; a EniChem, da Itália; e a Ube, do Japão. Em 1999, a capacidade total de produção de DMC era de apenas 30 kt/ano. Nos últimos dois anos, nosso país fez grandes avanços na produção de DMC. Em 2002, a capacidade anual de produção de DMC no nosso país já ultrapassava 10 kt/a. O desenvolvimento da indústria de DMC fez com que o preço de mercado do DMC ficasse relativamente razoável e estável. Em 2002, o preço dos produtos de DMC produzidos localmente, com pureza de 99,5%, variava entre 8.400 e 9.800 yuan por tonelada. Como exemplo para a análise técnico-econômica, considera-se o processo de oxidação carbonylativa utilizando cloreto de cobre como catalisador, com capacidade de produção de 150 kt/a de produto DMC. O preço do produto DMC é de 425,1 dólares por tonelada. Com um retorno sobre o investimento de 10%, o preço do produto DMC passa a ser de 532,5 dólares por tonelada. As amplas áreas de aplicação do DMC, bem como as características dos produtos químicos ecológicos produzidos a partir dele, estão ganhando cada vez mais o interesse dos fabricantes de diversos setores industriais. Com as exigências crescentes de consumidores e governos em relação à sustentabilidade ambiental, o DMC, como “nova pedra angular” da síntese orgânica no século XXI, terá um uso ainda mais amplo. No futuro, a demanda por DMC continuará a crescer rapidamente ； Por outro lado, os fabricantes de DMC incluídos irão expandir ainda mais a capacidade produtiva existente. Após anos de desenvolvimento, a indústria do dimetilcarbonato viu sua capacidade de produção aumentar de aproximadamente 6 mil toneladas em 2002 para cerca de 700 mil toneladas em 2013. Espera-se que, nos próximos anos, o mercado doméstico de DMC continue a se desenvolver rapidamente. O Comitê de Química Finora da Sociedade Chinesa de Química apresentou um plano específico para o desenvolvimento do carbonato de dimetila no “Plano de Longo Prazo para o Desenvolvimento Científico e Tecnológico da Química Finora na China em 2020”. De acordo com esse plano, deve-se utilizar o método de troca de ésteres para alcançar uma capacidade de produção de 4 milhões de toneladas por ano de carbonato de dimetila até o ano de 2020” ； Ao mesmo tempo, de acordo com as previsões da Associação da Indústria Química, a taxa de crescimento deverá ultrapassar 40% nos próximos dez anos. Até o ano de 2020, o tamanho desse mercado deve aumentar para cerca de 4,5 milhões de toneladas. Atualmente, as empresas do setor de DMC operam de forma independente no mercado, vivendo uma competição verdadeiramente de mercado. No entanto, à medida que as políticas ambientais no país se tornam cada vez mais rigorosas e a importância da saúde é cada vez mais reconhecida, a demanda por produtos de carbonato de dimetila no país continua a crescer de maneira constante. Por isso, o nível geral de competição no setor é limitado. 2. Situação da oferta e demanda no mercado e motivos das mudanças (1) Áreas de consumo do dimetilcarbonato no exterior Atualmente, a maior área de consumo do DMC no exterior é o policarbonato. Além disso, a maior aplicação do DMC é como intermediário em química orgânica, na síntese de diversos produtos para diferentes setores. Por exemplo, é utilizado na produção de tetrametilamônio hidróxido (TMAH) para a indústria eletrônica, bem como em poliglicol de policarbonato para resinas transparentes. Também é usado na produção de carbonilhidrazina, trióxido de carbono, entre outros. A segunda maior área de aplicação é na indústria de tintas, tintas para impressão e adesivos. Com o uso do DMC na indústria de tintas no país, e posteriormente com a classificação do DMC como composto orgânico não volátil pela EPA, clientes da Coreia do Sul, dos Estados Unidos, da Europa e outros começaram a usar o DMC para substituir alguns solventes tóxicos na produção de tintas, vernizes, adesivos, tintas gráficas e outros produtos ecologicamente corretos. Com a crescente demanda mundial por solventes saudáveis e ecológicos, há uma grande necessidade de DMC nessa área. O dimetilcarbonato também é amplamente utilizado na produção de eletrólitos para baterias, em baterias de íons de lítio. Nos últimos anos, com a popularização do conceito de veículos elétricos, o uso de DMC nessa área deve crescer rapidamente nos próximos 3 a 5 anos. Além disso, alguns clientes estrangeiros também utilizam o DMC para produzir ciprofloxacino e intermediários para pesticidas. (2) Campos de consumo do dimetilcarbonato no país: O DMC, sendo um material químico atóxico, com excelentes propriedades ecológicas e amplas aplicações, tem visto um crescimento constante na demanda por parte dos setores industriais nos últimos anos. Entre eles, os eletrólitos para baterias de íons de lítio e a indústria de tintas e vernizes representam os principais mercados de consumo do DMC no nosso país atualmente. O relatório “Previsões de Operações e Investimentos no Setor de Carbonato de Dimetila (DMC) na China, de 2014 a 2020”, publicado pela China Industry Information Network, indica que os principais setores que utilizam o DMC no país são: ① Eletrólitos para baterias de íons de lítio. Nos últimos anos, a indústria de aparelhos eletrônicos portáteis em nosso país, como celulares, computadores portáteis, câmeras e filmadoras, teve um desenvolvimento rápido. Em particular, os mercados de veículos elétricos e carros elétricos, sob a orientação da estratégia de energia renovável, estão se tornando uma das áreas com maior potencial de crescimento no futuro do nosso país. Consequentemente, a produção e a demanda por baterias de lítio também aumentaram rapidamente. Os produtos de carbonato, como matéria-prima para eletrólitos de baterias, têm recebido grande atenção em sua aplicação nessa área. Pode-se prever que, com a continuação da implementação dos planos para o setor de energias renováveis, a demanda por DMC no campo das baterias de lítio crescerá rapidamente ； ②Os setores de tinta, revestimentos e adesivos representam mais de 50% do consumo total de DMC no país. Devido às suas excelentes propriedades de solubilidade, faixa estreita de ponto de fusão e ebulição, alta tensão superficial, baixa viscosidade, baixo índice dielétrico, alta temperatura de evaporação e rápida velocidade de evaporação, o DMC pode substituir produtos tóxicos como tolueno e xilenos, sendo amplamente utilizado em indústrias como tintas, vernizes e adesivos. Com o aumento da consciência ecológica e das exigências dos consumidores em relação à proteção ambiental, as características de toxicidade zero e alta segurança do DMC atendem às necessidades do mercado ； ③Policarbonato. Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da indústria DMC no país, o DMC passou a substituir o cloroformo na produção de policarbonato e isocianato, cuja demanda no mercado é muito alta. O policarbonato é um material comum no dia a dia, que possui excelente resistência ao impacto. É o único dos cinco plásticos de engenharia que possui boa transparência. Além disso, é o plástico de engenharia de maior crescimento nos últimos anos. Atualmente, é amplamente utilizado em áreas como automóveis, eletrônica e equipamentos elétricos, construção civil, equipamentos de escritório, embalagens, equipamentos esportivos e saúde. Com o avanço das pesquisas de modificação desses materiais, seu uso está se expandindo rapidamente para áreas de alta tecnologia, como aeroespacial, computação e discos ópticos ； ④Setor farmacêutico. O setor farmacêutico é atualmente um dos principais setores de consumo de DMC no nosso país. Em termos farmacêuticos, o DMC é utilizado principalmente como agente de metilação, em substituição ao metilsulfato de alta toxicidade, na síntese de medicamentos antinfeciosos, analgésicos e antipiréticos, bem como de vitaminas e medicamentos para o sistema nervoso central ； ⑤Pesticidas. Embora, atualmente, o consumo de DMC no setor de pesticidas do nosso país seja relativamente baixo, como o nosso país é um grande produtor de pesticidas, à medida que a estrutura desse setor se ajusta cada vez mais rapidamente, as exigências em relação à segurança dos pesticidas tornar-se-ão cada vez mais rigorosas. Os pesticidas tradicionais, altamente tóxicos, serão gradualmente substituídos por produtos menos tóxicos ou não tóxicos. Portanto, os produtos DMC, como intermediários ecológicos, terão grandes perspectivas de desenvolvimento na produção de pesticidas.

O processo de ureia + metanol ainda não está desenvolvido o suficiente; não existem instalações para sua produção. Na verdade, é um processo muito bom, já que muitas empresas fabricantes de fertilizantes possuem metanol e ureia.

Qual é o investimento total para 60 mil toneladas de dimetilcarbonato?

O dimetilcarbonato sofre de um excesso grave, e no futuro haverá competição entre diferentes processos para a produção desse produto. Este ano, será colocada em operação uma unidade de oxidação gasosa de metanol com capacidade de 100 mil toneladas. A quantidade de dimetilcarbonato produzida como subproduto da síntese de etilenoglicol também será significativa: 50 quilos de dimetilcarbonato são produzidos a cada tonelada de etilenoglicol

Qual empresa utiliza qual tecnologia para produzir DMC?

Zhongyan Hong Sifang, construído em Hefei, utiliza tecnologia da Ube

O custo da produção conjunta de dimetilcarbonato a partir do etilenoglicol, em comparação com o custo do método de troca de ésteres, é dinâmico e é influenciado pelos preços de mercado do cicloetano, ciclopentano, etilenoglicol e propilenoglicol. Além disso, ainda não existem instalações de produção para o método de produção conjunta de dietileno glicol e dicarbonato de metila, certo?

Há dois em construção; um deles tem capacidade de 20 mil toneladas, e espera-se que comece a operar em breve. Outro conjunto é da Zhejiang Shihua em Zhoushan, em construção.

Os 20 mil toneladas do Oak ainda não foram utilizados, certo? :lol

Em outubro, a produção começou, e a maior parte foi destinada à fabricação de eletrólitos. Poucos produtos industriais foram produzidos; em um dia, era produzido menos de um caminhão desses produtos

A pergunta do autor é muito boa; o método mais utilizado no país continua sendo o de troca de ésteres

Já existem instalações industrializadas para a produção de etileno glicol a partir de carvão, com produção simultânea de dimetilcarbonato?

O processo em duas etapas com ureia e metanol já foi industrializado. Eu participei de todo o processo de construção, testes e melhorias técnicas. Os principais problemas foram resolvidos, mas ainda há muitas áreas que precisam ser otimizadas. No entanto, devido às limitações relacionadas ao tamanho dos equipamentos fixos e aos parâmetros dos equipamentos móveis, que já foram instalados, ainda não é possível atingir os requisitos de projeto. Mas o futuro parece promissor； Em particular, a produção de etileno carbonato a partir de ureia e etilenoglicol, que surgiu recentemente, tornou-se um solvente eletrólito importante, ficando em segundo lugar após o dimetilcarbonato como solvente para eletrólitos em baterias. Esse método é insubstituível nas indústrias baseadas no carvão e nos processos de carbonilação; portanto, as perspectivas são muito otimistas!

Uma boa tecnologia requer o esforço conjunto de setores acadêmico, industrial e de pesquisa. É necessária uma equipe que trabalhe em colaboração. O método de hidrólise da ureia tem um futuro promissor!