Dimetylkarbonát

DimetylkarbonátPrehľad

Dimetylkarbonát, skrátene DMC, CAS č.: 616-38-6, molekulový vzorec: (\\boldsymbol{C_3H_6O_3}), je typická zelená, nízkotoxická organická chemická surovina. Jeho molekula obsahuje metylové, metoxylové a karbonylové funkčné skupiny, čo mu umožňuje nahradiť vysoko toxické činidlá ako fosgén a dimetylsulfát ako metylačné alebo karbonylačné činidlo. Môže tiež slúžiť ako ekologické rozpúšťadlo a ako rozpúšťadlo v elektrolytoch lítium-iónových batérií. Pri izbovej teplote sa javí ako bezfarebná, priehľadná kvapalina so slabým aromatickým zápachom; vykazuje silnú rozpúšťaciu schopnosť a je šetrný k VOC, hoci jeho nízky bod vzplanutia ho klasifikuje ako horľavú kvapalinu. V súčasnosti je primárnou následnou aplikáciou elektrolyty lítium-iónových batérií s novou energiou, pričom sa široko používa aj v syntéze polykarbonátov, náteroch a atramentoch, farmaceutických a agrochemických medziproduktoch, lepidlách a iných oblastiach, čo z neho robí základnú surovinu pre sektor novej energetiky a jemné chemikálie.

Základné parametre

projektu	metrický
chemický názov	Dimetylkarbonát (DMC)
CAS číslo	616-38-6
EINECS č.	210-478-4
molekulový vzorec	\\(\\boldsymbol{C_3H_6O_3}\\),štruktúra\\((CH_3O)_2CO\\)
hmotnosť vzorca	90.08
Vonkajší vzhľad	Bezfarebná, priehľadná, číra kvapalina s miernym zápachom
Hustota (20 stupňov)	1,069-1,075 g/cm³
bod topenia	2-4 stupne
bod varu	90,2 stupňa
Bod vzplanutia (uzavretá nádoba)	Približne 17 stupňov (horľavý; podlieha ovládaniu kľúčom)
Index lomu\\(n_D^{20}\\)	1.3697
rozpustnosť	Mierne rozpustný vo vode; miešateľný s organickými rozpúšťadlami, ako je metanol, etanol, ketóny a estery; tvorí azeotropy s metanolom.
Tlak pár (20 stupňov)	Približne 3,3 kPa
klasifikácia rizík	Horľavé kvapaliny, UN 1161

Výrobné procesy

Hlavnou cestou industrializácie Číny je proces výmeny esterov s malým podielom pomocou oxidačnej karbonylácie metanolu; tradičný fosgénový proces (vysoko toxický) bol vyradený.

Transesterifikácia (hlavná metóda v Číne): Propylénoxid (PO) a etylénoxid (EO) najprv reagujú s CO₂ za vzniku propylénkarbonátu (PC) alebo etylénkarbonátu (EC), ktoré sa potom podrobia transesterifikácii metanolom. Výsledný dimetylkarbonát (DMC) sa získa frakčnou destiláciou s propylénglykolom ako vedľajším produktom. Etylénglykol. Výhody: ľahko dostupné suroviny, vyspelá procesná technológia, vynikajúca bezpečnosť v porovnaní s oxidačnou karbonyláciou a vhodné na výrobu vo veľkom meradle; Nevýhody: DMC tvorí azeotrop s metanolom, čo vedie k vysokej spotrebe separačnej energie a značným kapitálovým investíciám do destilačného zariadenia.

Oxidačná karbonylácia metanolu: Metanol, CO a kyslík sa priamo premieňajú na DMC v prítomnosti katalytického systému. Výhody: vynikajúca hospodárnosť atómov a žiadny vedľajší produkt diolov; Nevýhody: prísne predpisy týkajúce sa CO, vysoké požiadavky na odolnosť proti výbuchu a deaktivácia katalyzátora; Podiel Číny na výrobnej kapacite zostáva relatívne nízky.

Doplnok: DMC s lítiovou batériou, založený na surovom produkte, prechádza ďalšími procesmi vrátane presnej frakčnej destilácie, odstraňovania vody na báze adsorpcie, eliminácie kovových iónov a filtrácie častíc s prísnou kontrolou vlhkosti, kyslosti a kovových nečistôt.

Triedy produktov

stupňa	Kľúčové ukazovatele	Typické aplikácie
Priemyselná kvalita (univerzálne)	Čistota väčšia alebo rovná 99,5 %, vlhkosť menšia alebo rovná 0,1 %	Nátery, atramenty, lepidlá, všeobecná organická syntéza, polykarbonátové suroviny
Prémiová priemyselná trieda	Čistota Vyššia alebo rovná 99,9 %, nízky obsah vlhkosti a regulovateľná kyslosť	Čisté chemikálie, medziprodukty pesticídov, neelektronické syntetické reakcie
Kvalita batérie (lítium-iónový elektrolyt)	Čistota väčšia alebo rovná 99,99 %; obsah vlhkosti menší alebo rovný 10–30 ppm; nízky obsah kovových iónov, nízka kyslosť a nízka intenzita farby	Primárne rozpúšťadlo pre elektrolyty lítium-iónových batérií (pre napájacie batérie, akumulátory energie a spotrebiteľské batérie), používané v kombinácii s EMC, DEC a EC
Stupeň reagencie / Farmaceutický stupeň	Ultra vysoká čistota, nízky obsah nečistôt a nízky obsah ťažkých kovov	Farmaceutická syntéza API, laboratórne činidlá a špičkové jemné medziprodukty

Poznámka: DMC priemyselnej kvality obsahuje zvýšené hladiny nečistôt, vlhkosti a kovových iónov; nesmie sa používať priamo v elektrolytoch lítium-iónových batérií. V prípade DMC na úrovni batérie sa musia počas celého procesu skladovania, prepravy a balenia implementovať kontroly s uzavretým systémom bez vlhkosti.

Upstream a downstream odvetvia

Horné suroviny

Cesta výmeny esterov: propylénoxid / etylénoxid, oxid uhličitý, metanol; podporné katalyzátory a destilačné pomocné látky; oxidačná karbonylačná cesta: metanol, oxid uhoľnatý, kyslík; Podporné vybavenie na úrovni lítiových batérií: presná destilácia, adsorpčné odvlhčovanie a bezprašné filtračné systémy. Čína má dostatočnú výrobnú kapacitu pre metanol a PO, pričom klaster priemyselného reťazca DMC sa sústreďuje v Shandongu a východnej Číne.

Následné aplikácie

Elektrolyt lítiových batérií (primárna následná aplikácia): slúži ako rozpúšťadlo v elektrolytoch, rozpúšťa lítiové soli a je vhodný pre napájacie batérie, batérie na ukladanie energie a digitálne batérie;

Syntéza polykarbonátu (PC): monomér jadra PC bez fosgénu;

Nátery, atramenty a lepidlá: zelené rozpúšťadlá, ktoré nahrádzajú toluén, xylén a acetón, čím sa znižujú emisie VOC;

Farmaceutické a pesticídne medziprodukty: zelené metylačné činidlá ako náhrada za dimetylsulfát;

Ostatné: palivové prísady, syntéza polyuretánu a syntéza špeciálnych živíc.

Priemyselný reťazec: metanol / propylénoxid → jednotka DMC → surový DMC → destilačné čistenie (dodatočná ultračistá úprava pre aplikácie na úrovni batérií) → závody na výrobu elektrolytov, závody na výrobu PC, lakovne a farmaceutické chemické závody.

Bezpečnosť, skladovanie a preprava

Dimetylkarbonát je horľavá kvapalina (UN1161); je vysoko prchavý a jeho pary môžu vytvárať výbušné zmesi.

Balenie: 200 kg pozinkované oceľové sudy / nerezové IBC tonové sudy; batériové hermetické balenie z nehrdzavejúcej ocele s ochranou proti dusíku;

Skladovanie: Skladujte v chladnom, dobre vetranom sklade chránenom proti výbuchu, mimo zdrojov tepla, otvoreného ohňa a oxidačných činidiel; sklad by mal byť vybavený alarmom horľavých plynov a izolovaný od vlhkosti; materiály na batérie by sa mali skladovať v oddelenom, izolovanom priestore, aby sa zabránilo absorpcii vlhkosti;

Preprava: Na prepravu nebezpečných chemikálií musia cisternové vozidlá uprednostňovať konštrukciu z nehrdzavejúcej ocele; vozidlá musia byť vybavené protislnečnou ochranou a antistatickými opatreniami a miešanie s oxidačnými činidlami alebo silnými kyselinami je prísne zakázané;

Ochrana pracoviska: noste rukavice odolné voči rozpúšťadlám, ochranné okuliare a polovičný ochranný štít na tvár; zabezpečiť vetranie dielne a elektrostatické uzemnenie;

Núdzová reakcia: V prípade úniku odrežte zdroj vznietenia a absorbujte látku pieskom alebo zeminou; priame vypúšťanie je zakázané. V prípade požiaru použite hasiaci prístroj so suchým práškom, penou alebo oxidom uhličitým; priame vypúšťanie vody je zakázané. V prípade kontaktu s pokožkou dôkladne opláchnite veľkým množstvom čistej vody.

FAQ

Otázka: Akú úlohu hrá DMC v elektrolyte?

A: DMC má nízku viskozitu a dobrú rozpustnosť; bežne sa mieša s EC, EMC a DEC na rozpustenie solí lítia a zvýšenie iónovej vodivosti; v kombinácii s etylénkarbonátom, ktorý má vysokú dielektrickú konštantu, súčasne dosahuje vysokú vodivosť a dobrý výkon pri nízkych teplotách.

Otázka: Aké sú priemyselné výhody čínskeho dimetylkarbonátového priemyslu?

Odpoveď: Čína je najväčším svetovým výrobcom DMC s vyspelým procesom transesterifikácie, dobre zavedenými podpornými surovinami pre metanol a propylénoxid, veľkou výrobnou kapacitou a stabilnou spotovou dodávkou; jej technológia čistenia na úrovni batérií je vyspelá a umožňuje stabilné dodávky popredným spoločnostiam s lítiovými batériami; ponúka krátke dodacie cykly a podporuje dlhodobé zmluvy aj okamžité dodávky; 7DCHEM využíva nový čínsky reťazec energetického chemického priemyslu, doplnený o zámorské sklady, na poskytovanie stabilných dodávok zámorským zákazníkom obstarávania elektrolytov a náterov.

Otázka: Ako rozlišujete medzi DMC, EMC a DEC?

A: DMC je dimetylkarbonát (dve metylové skupiny), ktorý má najnižší bod varu a najnižšiu viskozitu; EMC je metyletylkarbonát a DEC je dietylkarbonát, pričom oba majú vyššie teploty varu. Tieto tri sa bežne kombinujú v zmiešaných elektrolytoch.

Zdroje a smerodajné odkazy

PubChem, Chemical Book, Medzinárodná karta chemickej bezpečnosti ICSC (CAS 616-38-6)
GB 12268: Kódex pre prepravu nebezpečných chemikálií; priemyselné štandardy DMC; Karty bezpečnostných údajov od popredných výrobcov; technické špecifikácie od výrobcov elektrolytov
Správa o procese karbonátového priemyslu; Technická príručka suroviny na elektrolyt lítiovej batérie
Štandard karbonátovej skupiny pre batérie
Poznámka k rozsahu údajov: Špecifikácie procesu čistenia sa môžu u rôznych výrobcov líšiť; pre vlhkosť a obsah kovov na úrovni batérie majú prednosť COA a KBÚ dodávateľa.