碳酸二甲酯产业研究：新能源车和聚碳酸酯双驱动市场乘势起飞

碳酸二甲酯产业研究：新能源车和聚碳酸酯双驱动，市场乘势起飞一、碳酸二甲酯：用途广泛，工艺多元产品介绍：性质优良，应用广泛碳酸二甲酯简称

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。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。生产工艺多元，国内以

PO酯交换法为主，甲醇羰基化法潜力较大DMC合成技术主要有以下四种：光气法、酯交换法、甲醇羰基化氧化法和尿素醇解法。

其中光气法

DMC生产工艺存在副产物毒性大、环境污染性大及安全性差等缺点已被全

面淘汰，取而代之的是酯交换法生产工艺。卓创资讯数据显示，目前酯交换法合成

DMC产能合计约占总产能的

77.7%，该法成为我国

DMC生产的主流工艺。光气法：原料为光气和甲醇，反应分为两步进行，首先由光气和甲醇反应生成氯甲

酸甲酯，第二步再与甲醇反应生产

DMC。光气法生产

DMC工艺成熟且收率高，

但由于使用剧毒的光气作为原料，严重污染环境，已被淘汰使用。酯交换法：酯交换法分为环氧丙烷（PO）酯交换法和环氧乙烷（EO）酯交换法。

PO酯交换法以

CO2和环氧丙烷为原料生产碳酸丙烯酯，再与甲醇反应制得

DMC。

EO酯交换法由美国

Texaco公司开发，通过环氧乙烷(EO)、CO2

和甲醇联产

DMC和乙二醇(EG)。液相甲醇氧化羰基化法：该技术以甲醇、一氧化碳和氧气为原料，由甲醇、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，与光气法工艺

相比，既避免了使用剧毒的原料光气，又避免了具有污染性的盐酸生成，具有环境

友好性特点，但是存在甲醇转化率低、设备腐蚀性大等缺点。气相甲醇氧化羰基化法：气相法工艺由日本的

UBE公司牵头研发并实现工业化，

合成过程分为两步，第一步反应生成亚硝酸甲酯，然后与一氧化碳羰基化生成

DMC。

不足的是一氧化氮具有毒性，反应第一步会产生大量热量，反应过程不易控制。尿素醇解法：尿素醇解法有两种工艺，分别为直接法和间接法。直接醇解法有两步

反应，原料为甲醇和尿素。间接醇解法的工艺流程分为三部分，分别为尿素合成工

段、PC合成工段和

DMC合成工段。综合四种主流生产工艺来看，光气法、酯交换法、甲醇氧化羰基化法和尿素醇解法工艺

各有利弊。光气法是最早的

DMC生产工艺，但因其对环境造成严重污染，逐渐被非光

气法所取代，截至目前已全面淘汰。酯交换法工艺中，环氧乙烷酯交换法的技术成熟，

经济效益高，但其原料为乙烯和环氧乙烷，属易燃易爆品，进口受限。受原料限制，国

内酯交换法装置主要以环氧丙烷酯交换法为主，2020

年我国环氧丙烷酯交换法工艺占

比

DMC总产能的

54%，环氧乙烷酯交换法工艺占比

23%。甲醇氧化羰基化法原料易

得，目前来看是一种非常有发展前途的工艺。相比于其他工艺，尿素醇解法反应产生的

氨气可回收，污染性低且经济效益优，是最“绿色”的工艺。二、需求端：电解液和聚碳酸酯并驾齐驱，DMC需求爆发在即下游应用：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。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。需求增长点一：新能源车快速增长，电池级

DMC需求大增新能源车快速发展，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。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。锂电池电

解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐和添加剂等原料按一定比例配制构成。在电

解液成本占比中，有机溶剂占比

30%，电解质占比

60%，添加剂占比

10%（当然，随三者产品价格变动，成本占比也有变化）。有机溶剂为电解液的主体部分，选择溶剂时

对溶剂的介电常数和粘度有较高的要求，介电常数会影响锂盐的溶解度，介电常数越大，

锂盐越易溶解；粘度会影响离子的迁移速度，粘度越小，离子迁移速度越大。相比于工

业级溶剂，电池级溶剂以较高的介电常数、低粘度、低熔点、高沸点以及高纯度的优点而被广泛应用于电解液溶剂。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。新能源汽车销量增长带动电解液市场快速发展政策助力发展，我国新能源汽车产业发展正值东风。我们梳理了

2012

年以来我国颁布

的关于新能源汽车的部分文件，从相关政策的内容来看，我国新能源汽车政策布局经历

了推进产业化——给予新能源汽车补贴（包括购买新能源汽车补贴和用电补贴）——补

贴退坡优化新能源车行业格局（将新能源汽车地方补贴逐渐从购置环节转向配套充电设

施建设运营、车辆使用运营环节）——延长补贴期限的过程。在一系列政策的加持下，

我国新能源汽车行业迅速发展，我国成为全球规模最大的新能源车市场。未来看，随着

政府加大对新能源汽车行业的重视，我国新能源汽车发展也将持续走在世界前列。新能源汽车销量快速增长，我国成为全球新能源汽车主要市场。2016-2018

年国内新能

源车销量同比增速基本保持在

50%-60%附近，2019

年我国新能源汽车销量增速出现首

次下滑，由

2018

年的

61.7%变为

2019

年的-4.0%，主要原因是受到“国六”标准实施、

新能源车补贴退坡等因素的影响。2020

年，随着补贴退坡政策影响逐渐消化，我国新

能源汽车恢复涨势，2020

年销量达

136.7

万辆，同比增长

13.3%。从全球范围来看，

2020

年全球新能源汽车销量为

324

万辆，我国新能源汽车销量占全球的

42.2%，我国

在全球新能源汽车市场中占较大比重，是全球新能源汽车主要市场之一

。新能源汽车销量增长极大带动上游锂电池出货量。电池作为新能源汽车的核心零部件之

一，成本约占新能源汽车总成本的

42%。在新能源汽车的带动下，我国锂电池出货量逐

年增加，据高工产研锂电研究所（GGII）数据显示，2020

年中国锂电池出货量为

143GWh，

同比增长

22%，预计

2025

年我国锂电池市场出货量将达到

615GWh，2021-2025

年年

复合增长率超过

25%。锂电池电解液出货量同步于锂电池持续增长。受益于新能源车市场的快速发展，我国电

解液市场同步于锂电池市场呈现快速增长的趋势。据高工产研锂电研究所（GGII）数据

显示，2020

年中国锂电池电解液市场出货量高达

25.2

万吨，同比增长

37.7%。同时我

国锂电池电解液的市场规模也表现出较大幅度的增长，2019

年我国锂电池电解液市场

规模为

77.1

亿元，同比增长

21.2%。未来看，在政策的不断推动下，我国新能源汽车产销量持续增加，带动锂电池和电解液

出货量同步增长，而电池级

DMC作为主流的电解液溶剂也必将乘新能源汽车发展之风，未来需求不断增加，市场迎来快速扩容。根据新能源汽车以及储能等其他领域的驱

动，我们对锂电池和电解液出货量进行预测，进而最终测算未来我国电池级

DMC需求

量。测算主要基于以下假设：中汽协预测

2025

年我国新能源汽车销量达

600

万辆，CAGR为

33%，GGII预测

到

2025

年动力锂电池、储能锂电池和消费锂电池

CAGR分别为

44%、30%和

10%，考虑到新能源汽车未来发展情况，动力锂电池、储能锂电池和

3C锂电池增

速分别按照

44%、30%、10%计算。根据真锂研究数据，1Gwh磷酸铁锂电池对电解液需求量为

1300

吨，1Gwh三元

电池对电解液需求量为

1080

吨，考虑到磷酸铁锂电池对三元电池的替代，我们按

照磷酸铁锂电池与三元电池

5:5

的比例计算对电解液的需求量。按照

1Gwh磷酸铁锂电池对应

700

吨电池级

DMC，1Gwh三元电池对应

100池级

DMC计算最终电池级

DMC新增需求。经过测算，预计到

2025

年我国电解液新增需求量为

73

万吨，对应电池级

DMC新增需

求量为

25

万吨。需求增长点二：聚碳酸酯国产替代叠加工艺转换双驱

动，工业级

DMC市场扩容可期生产工艺：非光气法生产

PC绿色环保，工艺转换进行中生产工艺多元，非光气法为未来重要方向。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。未来随着我国环保趋严，我国聚碳酸酯生产工艺有可能将逐渐从光气法过渡到非光气法，

以光气为原料的光气法工艺或将逐渐被淘汰，非光气法凭借绿色环保的优势或将逐步占

据主导地位。游消费持续增长，国产替代不断推进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。下游电子电器、新能源行业快速成长，带动国内聚碳酸酯表观消费量不断增长。近年来，

我国电子电器和新能源行业保持快速发展，2020

年我国电子电器行业和汽车制造业工

业增加值累计增速有所下降，处于

10%以下水平。而随着疫情消退，国内电子电器、新能源产业迎来了快速恢复。在下游行业的带动下，我国

PC消费量稳定增加。据卓创资

讯数据，我国

PC表观消费量由

2016

年的

169

万吨增加至

2020

年的

237

万吨，年均

复合增速为

8.8%。另外，新能源汽车行业成为我国

PC消费的新动能，中国汽车工业

协会预测到2025年我国新能源汽车销量有望达到

600万辆，届时

PC需求将大幅增加。未来两年

PC产能有望翻倍，新产能中非光气法占比

75%。在国产替代和消费增长的双重背景之

下，国内生产企业纷纷上马新建

PC产能。据卓创资讯统计，2020

年我国

PC行业产能

为

194

万吨/年，而未来

2

年我国新增

PC产能近

200

万吨/年，预计到

2023

年我国

PC行业将实现产能翻倍。未来非光气法工艺或将逐步实现对光气法工艺的替代，国内新增

产能中非光气法产能为

150

万吨/年，占新增产能的比例高达

75%。未来非光气法

PC新产能有望带来

60

万吨工业级

DMC需求。上文提到，预计至

2023

年我国将新增

150

万吨/年非光气法产能。据卓创资讯数据，每

0.4

吨

DMC生产

1

吨

PC，150

万吨/年非光气法

PC产能对应的

DMC新增需求为

60

万吨/年。综合来看，在电解液和

PC的双向驱动下，未来我国

DMC的需求量将大幅增长。电解

液方面，随着新能源汽车和储能等行业的快速发展，锂电池电解液的出货量将不断增加，

而电池级

DMC作为应用广泛的电解液溶剂，未来需求也将被大幅拉动。PC方面，在

PC国产化替代的趋势下，未来我国新增大量

PC产能，同时

PC的生产工艺逐渐向以

工业级

DMC为主要原料的非光气法转换，在国产替代和工艺转换的双重背景下，未来

工业级

DMC需求将持续增加。经测算，预计至

2025

年我国电池级

DMC新增需求为

25

万吨，至

2023

年我国将新增

60

万吨工业级

DMC需求。三、供给端：中国产能占比较高，电池级

DMC壁垒高企，国内聚焦低成本生产路线行业集中度处中等水平，国内占据较大份额国内

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。行业供给格局分散，集中度处中等水平。截至

2021

年，全球主要的

DMC生产企业为

浙江石化、石大胜华、西班牙

SabicSpain、德国拜耳、韩国乐天和中国台湾奇美，生产工以环氧丙烷酯交换法为主。行业供给格局相对分散，集中度处于中等水平。整体来看，

国外装置大多配套下游的

PC或者电解液生产销售，对外销售数量有限。日本宇部兴产

拥有约

2000

吨/年电池电解液生产装置，其生产的电池DMC用以供自己的电解液装

置使用，其余销售给日本当地的电解液客户，而韩国

LOTTE化学拥有

DMC产能

11

万

吨/年，主要用于配套三星的

PC装置，少部分出售给韩国当地的涂料客户。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行业总产能为

11.4

万吨/年，国内具备电池级

DMC生产能力的企业共有四家，分别为石大胜华、

山东海科、奥克股份和安徽红四方，产能分别为

7.5

万吨/年、1.5

万吨/年、1.4

万吨/年

和

1.0

万吨/年。其中石大胜华为国内最大电池级

DMC生产商，产能占到全国总产能的

65.8%。未来石大胜华预计新建

2

万吨/年电池级

DMC产能，届时电池级

DMC产能将

达

9.5

万吨/年，在国内产能供给缺口较大的背景下，产能越早投放的公司将优先受益。成本对比——何种工艺当立潮头？新装置不断投产，未来产能趋于过剩。预计

2021-2022

年我国将新增

DMC产能

106.5

万吨/年，新增产能以酯交换法和甲醇氧化羰基化法为主。随着新产能的不断增加，未来

产能大有走向过剩的趋势，在此背景下，企业更加重视控制产品的生产成本，接下来将

以未来两大主要新增产能工艺为例，探寻何种工艺更具成本优势。相比

PO酯交换法，EO酯交换法成本优势显著，利润空间更大。上文已经介绍过，酯

交换法又分为

PO酯交换法和

EO酯交换法，当前我国酯交换法生产

DMC产能中，PO酯交换法占比较大，但是相比之下，EO酯交换法工艺更具成本优势。接下来我们主要

从价格价差、生产成本和副产品销售进行不同酯交换法工艺的对比：从成本端来看，PO法和

EO法相同原料是

CO2

和甲醇，原料区别是前者采用环

氧丙烷（PO），后者采用环氧乙烷（EO）。从

2010

年以来的主要原料价格来看，PO法

主要原料环氧丙烷价格明