Acerca del dimetil carbonato

El dimetil carbonato, abreviado como DMC, es un líquido incoloro y transparente a temperatura ambiente; tiene un ligero olor y sabor ligeramente dulce. Su punto de fusión es de 4 °C y su punto de ebullición, de 90,1 °C. La densidad es de 1,069 g/cm³. Es poco soluble en agua, pero se mezcla bien con alcoholes, éteres y casi todos los solventes orgánicos. El DMC forma un azeótro con metanol a presión atmosférica, con una temperatura de ebullición de 63,8 °C. La toxicidad del DMC es muy baja; en 1992, Europa lo clasificó como un producto no tóxico. Se trata de un material químico ecológico que cumple con los requisitos de las “técnicas de producción limpia” modernas. Por ello, la tecnología para sintetizar el DMC ha recibido gran atención por parte de la industria química tanto a nivel nacional como internacional. En China, el Ministerio de Química lo incluyó entre los proyectos prioritarios durante los períodos “Ocho Cinco” y “Nueve Cinco”. La estructura molecular del DMC es única (CH3O-CO-OCH3), y sus propiedades son excepcionales. Por ello, tiene un amplio abanico de aplicaciones: se utiliza principalmente como reagente para la formación de grupos carbonilo y metilo, como aditivo en la gasolina, y como materia prima para la síntesis de policarbonato (PC). La producción a gran escala de DMC se desarrolló junto con el proceso de síntesis de policarbonato sin uso de cloruro de metileno. La ruta de producción tradicional de DMC es la basada en el uso del cloruro de carbonilo. Sin embargo, debido a la alta toxicidad y corrosividad del cloruro de carbonilo, así como a los problemas ambientales que generan las emisiones de cloruro de sodio, esta ruta está siendo gradualmente reemplazada. Actualmente, existen tres rutas de síntesis más comunes: la reacción de oxidación carbóxilativa con catalizadores como el cobre cloruro o el óxido de nitrógeno; la reacción de intercambio de ésteres entre el carbonato de propileno y el metanol; y la reacción de hidrólisis de la urea con metanol. Los principales fabricantes de DMC se encuentran en Europa Occidental, Estados Unidos y Japón. Entre las empresas más importantes se encuentran SNPE en Francia, BASF en Alemania, EniChem en Italia y Ube en Japón. En el año 1999, la capacidad total de producción de DMC era de solo 30 kt/a. En los últimos dos años, nuestro país ha logrado avances significativos en la producción de DMC. Para el año 2002, la capacidad anual de producción de DMC en nuestro país superó las 10 kt/a. El desarrollo de la industria del DMC ha permitido que su precio en el mercado sea relativamente razonable y estable. En el año 2002, el precio del DMC producido localmente, con un grado de pureza del 99,5%, oscilaba entre 8.400 y 9.800 yuanes por tonelada. Se realiza un análisis técnico-económico tomando como ejemplo el proceso de oxidación carbonylación con cobre cloruro como catalizador, y la capacidad de producción de DMC es de 150 kt/a. El precio del producto DMC es de 425,1 dólares por tonelada; al añadir una tasa de retorno de inversión del 10%, el precio del DMC asciende a 532,5 dólares por tonelada. Los amplios campos de aplicación del DMC, así como las características de los productos químicos intermedios ecológicos que se obtienen a partir de él, están ganando cada vez más el favor de los fabricantes de las industrias finales. A medida que las exigencias de los consumidores y de la población en cuanto a la sostenibilidad ambiental aumentan, el DMC, como “nueva piedra angular” de la síntesis orgánica en el siglo XXI, tendrá un uso aún más extendido. En el futuro, la demanda de DMC seguirá creciendo rápidamente ； Por otro lado, los fabricantes de DMC incluidos ampliarán aún más su capacidad actual. Tras años de desarrollo en la industria del dimetilcarbonato, su capacidad de producción ha aumentado de unos 6.000 toneladas en el año 2002 a unas 700.000 toneladas en el año 2013. Se espera que, en los próximos años, el mercado nacional de DMC siga creciendo a un ritmo rápido. La Comisión de Química Financiera de la Sociedad China de Química, en el «Plan a largo plazo para el desarrollo de la química financiera en China para el año 2020», propuso planes concretos para el desarrollo del carbonato de dimetilo: «Es necesario utilizar el método de intercambio de ésteres para lograr, para el año 2020, una capacidad de producción de 4 millones de toneladas al año de carbonato de dimetilo»” ； Al mismo tiempo, según las previsiones de la Asociación de la Industria Química, la tasa de crecimiento en los próximos diez años superará el 40%, y para el año 2020 el tamaño del mercado alcanzará unos 4,5 millones de toneladas. Actualmente, las empresas del sector DMC operan de forma independiente en el mercado, lo que ha permitido una competencia plenamente basada en los principios del mercado. No obstante, a medida que las políticas ambientales nacionales se vuelven cada vez más estrictas y la gente presta más atención a su salud, la demanda de productos de carbonato de dimetilo en el país sigue creciendo de manera constante. Por lo tanto, el nivel de competencia en todo el sector es relativamente bajo. 2. Situación de la oferta y demanda en el mercado y causas de sus cambios (1) Áreas de consumo del carbonato de dimetilo en el extranjero Actualmente, el mayor área de consumo del DMC en el extranjero es el policarbonato. Además, la mayor aplicación del DMC es como intermediario en química orgánica, para sintetizar diversos productos utilizados en diferentes industrias. Por ejemplo, se utiliza para producir tetrametilammonio hidróxido (TMAH) en la industria electrónica, así como diol de policarbonato para resinas transparentes. También se emplea en la producción de carbamidohidrazina, trióxido de carbono, entre otros. El segundo área de aplicación más importante es la industria de pinturas, tintas y adhesivos. Con el uso del DMC en la industria de pinturas a nivel nacional, y posteriormente con la clasificación del DMC como compuesto orgánico no volátil por parte de la EPA, clientes de Corea del Sur, Estados Unidos, Europa y otros países comenzaron a utilizar el DMC para reemplazar a algunos disolventes tóxicos en la producción de pinturas, recubrimientos, adhesivos, tintas y otros productos ecológicos. Con el impulso mundial hacia solventes saludables y ecológicos, la demanda potencial de DMC en este campo es enorme. El dimetilcarbonato también se utiliza ampliamente en la producción de electrolitos para baterías, en el caso de las baterías de iones de litio. En los últimos años, con la difusión del concepto de vehículos eléctricos, el uso del DMC en este campo aumentará rápidamente en los próximos 3 a 5 años. Además, algunos clientes en el extranjero también utilizan DMC para producir ciprofloxacino e intermediarios de pesticidas sintéticos. (2) Áreas de consumo del dimetilcarbonato en el país. El DMC, como materia prima química no tóxica, con excelentes propiedades ecológicas y amplio campo de aplicación, ha visto un crecimiento constante en la demanda por parte de los sectores industriales en los últimos años. Entre ellos, los electrolitos para baterías de iones de litio y la industria de pinturas y recubrimientos son actualmente los principales mercados de consumo del DMC en nuestro país. El informe “Predicciones sobre el funcionamiento e inversión en la industria del dimetilcarbonato (DMC) en China, 2014-2020”, publicado por la Red de Información Industrial de China, indica que las principales industrias que utilizan DMC en el país son: ① electrolitos para baterías de iones de litio. En los últimos años, la industria de dispositivos electrónicos portátiles en nuestro país, como teléfonos móviles, ordenadores portátiles, cámaras y fotógrafos, ha experimentado un rápido desarrollo. En particular, los mercados de vehículos eléctricos y automóviles eléctricos, bajo la guía de la estrategia de energías renovables, se están convirtiendo en una de las industrias con mayor potencial de crecimiento en el futuro de nuestro país. Por consiguiente, la producción y la demanda de baterías de litio también han aumentado rápidamente. Los productos de carbonato, como materia prima para los electrolitos de baterías, han recibido una atención generalizada en este campo. Se puede prever que, a medida que se continúe implementando la planificación de la industria de las energías renovables, la demanda de DMC en el sector de las baterías de litio crecerá rápidamente ； ②La industria de pinturas, recubrimientos y adhesivos representa más del 50% del consumo total de DMC en el país. El DMC puede sustituir a productos tóxicos como el tolueno y el xileno, ya que posee excelentes propiedades de disolución, un rango estrecho de puntos de fusión y ebullición, alta tensión superficial, baja viscosidad, constante dieléctrica baja, temperatura de evaporación elevada y velocidad de evaporación rápida. Por estas características, se utiliza ampliamente en industrias como la pintura, los recubrimientos y las resinas adhesivas. A medida que aumenta la conciencia ambiental y las exigencias de los consumidores en materia de protección del medio ambiente, las características de DMC, como su falta de toxicidad y su alta seguridad, se adaptan a las necesidades del mercado ； ③Policarbonato. En los últimos años, con el rápido desarrollo de la industria DMC en el país, este producto ha ido reemplazando gradualmente al cloruro de metileno en la producción de policarbonato e isocianatos, cuya demanda en el mercado es muy alta. El policarbonato es un material muy común en la vida cotidiana. Posee una excelente resistencia al impacto. Es el único de los cinco plásticos ingenieriles que cuenta con buena transparencia. Además, es el plástico ingenieril más rápido en crecimiento en los últimos años. Actualmente se utiliza ampliamente en sectores como la automoción, la electrónica y las tecnologías eléctricas, la construcción, los equipos de oficina, el embalaje, el equipamiento deportivo y la atención médica. A medida que avanzan las investigaciones sobre su modificación, su aplicación se está expandiendo rápidamente a campos de alta tecnología como la aeronáutica, la informática y los discos ópticos ； ④Industria farmacéutica. La industria farmacéutica es actualmente uno de los sectores de consumo más importantes para el DMC en nuestro país. En el ámbito farmacéutico, el DMC se utiliza principalmente como agente metilante, en sustitución del metilsulfato, que es altamente tóxico. Se emplea en la síntesis de medicamentos antinfectivos, analgésicos y antipiréticos, así como de vitaminas y medicamentos para el sistema nervioso central ； ⑤Pesticidas. Aunque en la actualidad el consumo de DMC en la industria de pesticidas de nuestro país es relativamente bajo, dado que somos un país productor importante de pesticidas, y a medida que se acelera la reestructuración de la industria de pesticidas en nuestro país, **las exigencias en cuanto a la seguridad de los pesticidas serán cada vez más estrictas. Los pesticidas tradicionales altamente tóxicos serán gradualmente reemplazados por productos pesticidas no tóxicos o de baja toxicidad. Por lo tanto, los productos DMC, como intermediarios ecológicos, tendrán amplias perspectivas de desarrollo en el área de producción de pesticidas.

El proceso de urea + metanol aún no está desarrollado del todo; no existen instalaciones para su producción. De hecho, se trata de un proceso muy bueno, ya que muchas empresas productoras de fertilizantes nitrogenados disponen de metanol y urea.

¿Cuál es el costo total de invertir en 60,000 toneladas de dimetilcarbonato?

El dimetilcarbonato está en exceso, y en el futuro habrá competencia entre diferentes procesos para producir este producto. Este año entrará en funcionamiento una planta de oxidación gasosa del metanol con una capacidad de 100.000 toneladas al año. La cantidad de dimetilcarbonato que se generará como subproducto de la producción de etilenglicol a partir de gas sintético también será considerable: se obtendrán 50 kilogramos de dimetilcarbonato por cada tonelada de etilenglicol producida

¿Qué empresa utiliza qué tecnología para producir DMC?

Zhongyan Hong Sifang, construido en Hefei, utiliza tecnología de Ube

La situación de los costos para la producción conjunta de dimetilcarbonato a partir del etilenglicol, en comparación con los costos del método de intercambio de ésteres, es dinámica y está influenciada por los precios en el mercado del ciclohexano, el ciclopentano, el etilenglicol y el propilenglicol. Además, para la producción conjunta de dimetilcarbonato a partir de etilenglicol, ¡por ahora no existen plantas de producción, ¿verdad?!

Hay dos unidades en construcción; una de ellas tiene una capacidad de 20,000 toneladas, y se estima que pronto comenzará a operar. Otra planta es la de Zhejiang Petrochemical en Zhoushan, en construcción.

Los 20.000 toneladas de Oak aún no se han puesto en marcha, ¿verdad? :lol

En octubre comenzaron las operaciones; la mayor parte de la producción se destinó a la fabricación de electrolitos. Los productos industriales que se produjeron fueron muy pocos; en un día, se produjo menos de un camión lleno de productos industriales

La pregunta del autor es muy buena; el método más utilizado en el país sigue siendo el de intercambio de ésteres

¿Ya existen instalaciones industrializadas para la producción de etilenglicol a partir del carbón, con producción simultánea de dimetilcarbonato?

El proceso en dos etapas con urea y metanol ya está industrializado. He participado en todo el proceso de construcción, pruebas y mejoras técnicas; se han resuelto los problemas más importantes. Por supuesto, todavía hay muchas áreas que pueden ser optimizadas. Sin embargo, debido a las limitaciones relacionadas con el tamaño de los equipos estacionarios y los parámetros de los equipos móviles, estos ya están instalados, por lo que por ahora no se cumplen todos los requisitos del diseño. Pero hay esperanzas para el futuro； En particular, la producción de etileno carbonato a partir de urea y etilenglicol, que ha ganado popularidad recientemente, constituye un solvente para electrolitos muy importante, segundo solo al dimetilcarbonato. Este solvente es insustituible en procesos como la química del carbón y el método de carbonilación; por lo tanto, sus perspectivas son muy prometedoras

Un buen proceso requiere el esfuerzo conjunto de la industria, la academia y la investigación; se necesita un equipo que colabore entre sí. El método de hidrólisis de urea tiene un futuro prometedor