碳酸二甲酯产业研究新能源车和聚碳酸酯双驱

（报告出品方/作者：长江证券，马太）

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，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，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。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，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。-年国内新能源车销量同比增速基本保持在50%-60%附近，年我国新能源汽车销量增速出现首次下滑，由年的61.7%变为年的-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。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，年销量达.7万辆，同比增长13.3%。从全球范围来看，年全球新能源汽车销量为万辆，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，年中国锂电池出货量为GWh，同比增长22%，预计年我国锂电池市场出货量将达到GWh，-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，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，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：

中汽协预测年我国新能源汽车销量达万辆，CAGR为33%，GGII预测到年动力锂电池、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吨，1Gwh三元电池对电解液需求量为吨，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磷酸铁锂电池对应吨电池级DMC，1Gwh三元电池对应池级DMC计算最终电池级DMC新增需求。经过测算，预计到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，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表观消费量由年的万吨增加至年的万吨，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年我国新能源汽车销量有望达到万辆，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，年我国PC行业产能为万吨/年，而未来2年我国新增PC产能近万吨/年，预计到年我国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，预计至年我国将新增万吨/年非光气法产能。据卓创资讯数据，每0.4吨DMC生产1吨PC，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，预计至年我国电池级DMC新增需求为25万吨，至年我国将新增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，年全球DMC产能为.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，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，其年DMC产能为12.5万吨/年，产能占比12.7%。从扩产情况来看，-年我国DMC新增产能为.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0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.%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-年我国将新增DMC产能.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显高于EO法原料环氧乙烷。从PO与EO法的历史平均成本来看，PO法按照0.67吨PO单耗计算，EO法按照0.5吨EO单耗计算，计算得出PO法成本明显高于EO法成本，-年平均成本差维持在元/吨左右，年扩大至近4元/吨（由于年PO价格大幅上涨，导致PO法成本相对较高）。未来看，由于环氧丙烷市场供给偏紧，PO价格或将持续高于EO，EO法将延续高价差优势。

从副产品的销售来看，EO法不存在副产品消化问题。PO法副产物为丙二醇，EO法副产物为乙二醇，尽管丙二醇价格长期高于乙二醇，但是丙二醇市场规模较小，年我国丙二醇表观消费量为30万吨，而EO法副产的乙二醇在年的表观消费量为多万吨，市场对于乙二醇的需求显著高于丙二醇。相比于PO法开工率受丙二下游需求限制影响，EO法不存在副产品消化的问题。

甲醇氧化羰基化法装置可由煤制乙二醇装置技改完成，解决乙二醇盈利较差的问题。甲醇氧化羰基化法包括液相法和气相法两种路线，相比于EO酯交换法，甲醇氧化羰基化法原料成本明显较低，但由于此工艺对催化剂要求较高且催化剂较为昂贵，因此国内甲醇氧化羰基化法工艺产能要低于酯交换法工艺产能。预计-年我国新建甲醇氧化羰基化法DMC产能占到全国新增产能的55%，一方面因其成本较低，另一方面因甲醇氧化羰基化法装置可以通过煤制乙二醇装置技改完成，从而能够解决乙二醇供给过剩背景下盈利较差的问题，是未来国内煤化工企业生产DMC的重要路线。

未来我国新增产能以EO酯交换法和甲醇氧化羰基化法为主。PO酯交换法为我国DMC生产的主流工艺，但是从近年我国DMC新增产能的投产情况来看，新建装置多采用EO酯交换法工艺和甲醇氧化羰基化法工艺，EO酯交换法产能的大量增加主要得益于其技术的成熟性高，经济效益好以及较高的采收率，与PO酯交换法相比，利润空间相对更大。而甲醇氧化羰基化法产能的增加主要得益于其较低的原料成本，同时由于甲醇氧化羰基化法装置可由煤制乙二醇装置技改完成，此工艺为我国煤化工企业向DMC布局从而解决乙二醇盈利较差的问题提供了绝佳的路线。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

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