碳酸二甲酯(DMC)是重要的有机溶剂和化工中间体,按照纯度分为工业级(99.9%)与电池级(99.999%以上)两类。下游应用十分广泛,除传统的胶黏剂、涂料、显影液及聚碳酸酯等,近来锂电池电解液溶剂在DMC下游应用中的占比已达30%左右,成为该产品的主要应用领域。
以石油化工初级产品乙烯和丙烯的下游产物环氧乙烷(EO)以及环氧丙烷(PO)为媒介,CO2和煤化工平台化合物甲醇为反应原料,以DMC为中转,可以实现CO2消耗,生成具有多功能性的精细化学品以及大宗化工原料。DMC下游产业链包括锂电池电解质溶液碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯以及特种对称或非对称碳酸酯,溶剂和润滑油碳酸二丁酯,润滑油或增塑剂碳酸二辛酯以及碳酸二异辛酯,保湿剂碳酸甘油酯,聚酯单体碳酸二苯酯,以及用于合成聚碳酸酯以及用于水性涂料或汽车高端内饰前驱体原料的聚碳酸酯二元醇等。由于碳酸酯类产品均具有无毒、易生物降解和高透明等特点,在医药、卫生以及高端制品具有广泛的拓展空间。
多种工艺并存,多个项目布局
DMC行业自1995年起步至今,经历了长达26年的发展,作为一种新型的低毒,安全,环保的绿色有机溶剂,经历了PO酯交换法工艺的起步、成长与成熟。自2020年DMC结束了PO酯交换法一家独大的局面,多种工艺并存,步入行业成长期。
2020年是DMC装置投产大年,其中新增产能均是新工艺路线,山西中科惠安5万吨/年间接尿素工艺装置、安徽红四方5万吨/年甲醇气相羰基化、重庆万盛7万吨/年甲醇液相羰基化工艺装置及浙石化20万吨/年EO酯交换法装置,华鲁扩产至5万吨/年,2020年产能同比增长54.3%,达到113.6万吨/年。2021年更是DMC产能爆发的一年,新投产的装置有石大胜华10万吨/年 EO酯交换法、华鲁恒升30万吨/年乙二醇联产年装置、江苏思派6万吨/年EO酯交换装置以及新宙邦5万吨/年 EO酯交换装置,产能同比增长44.9%,达到164.6万吨/年。2021年国内DMC生产企业现状见表1。
目前国内DMC产能区域集中度较高,主要集中在华东地区,占比高达84%,特别是山东地区是我国DMC生产的主要地区,主要原因是靠近消费地。2020年国内DMC产量约为47.0万吨,较上一年同期增加约6%。原有厂家产量较去年基本变化不大,虽然新增产能较多,但受疫情等因素影响整体产能利用率较低,全年开工率为52%左右。2021年随着下游需求复苏,产量达到64.0万吨,较上一年增加36.2%,全年开工率维持在60%左右,未来还有继续提升的空间。
随着国内DMC产品行业一体化迅速发展,拟在建项目众多,表2为2022—2026年国内DMC拟在建产能统计表,预计到2026年国内DMC新增产能231.0万吨/年,各路企业疯狂的产能扩张或将打破碳酸酯行业固有的格局,DMC正在加快从精细化学品变成大宗化学品。随着DMC行业产能的疯狂扩张,成本将成为未来竞争中最重要的因素,而煤化工路线的低成本优势或将彻底打破DMC行业的现有格局。
下游四分天下,锂电池中应用比例加大
随着国内DMC规模的扩大,产品质量的提高,我国已经成为重要的DMC生产及消费国。2020年受疫情影响,下游需求放缓,国内对DMC的需求量为46.5万吨,从国内产能和市场需求来看,DMC供求暂时处于相对供需平衡状态,电解液溶剂、聚碳酸酯、传统领域三分天下。伴随电动汽车和可移动设备的蓬勃发展,DMC用作锂电池行业电解液溶剂等高端领域的消费量占比大幅提升,2020年占比约29.0%,预计未来电动汽车领域产能将持续激增,DMC电解液溶剂的需求将进一步扩张;作为聚碳酸酯的主要原料,DMC的大规模生产就是伴随着其非光气合成工艺而发展起来的,随着聚碳需求的快速增长,2020年占比增加至26.9%。
进入2021年以来,DMC表观消费量出现大幅提高,上半年均保持50%以上的同比增长,2月份同比增速一度接近150%;DMC库存量也由2020年的高位震荡变为低位维持平稳,侧面反映出旺盛的需求增长形势。聚碳酸酯、电解液等行业依旧是DMC的主力下游,2021年非光气法PC对于DMC需求占比提升至31%,提升2个百分点,此外电解液行业对于DMC需求占比提升至28%,提升1个百分点。
随着新能源汽车的持续发展,电子级的DMC需求稳步增量,2021年电解液行业DMC消耗量为18万吨;另外非光气法聚碳酸酯产能的扩充,仍然是DMC行业未来重要的需求增长点。而涂料、胶黏剂、显影液等传统下游需求占比下滑至25%,出口占比约16%。2021年电解液溶剂、聚碳酸酯、传统需求及出口在 DMC下游领域四分天下,形成了“基础+高端”的供需格局,聚碳酸酯和电解液溶剂成为了DMC需求拉动的核心双轨。
在碳中和政策下,未来锂电池电解液方面依旧对于DMC需求稳定,与聚碳酸酯一起形成下游主要支撑。2022年,DMC行业仍有部分新工艺产能投产,价格将回归正常区间,届时传统下游或能接受DMC价格,适度恢复需求,且国家大力发展新能源,后续也仍有非光气法PC新增装置的投产,聚碳酸酯、锂电池行业以及出口预计仍将是DMC下游的主要方向,整体DMC需求格局预计稳中向好。预计2023年国内DMC的需求量将达到130万吨。2020—2023年国内DMC市场供需现状及预测见表3。
2021上半年低位运行,下半年大涨大落
2021年国内DMC市场整体表现为上半年低位运行,下半年大涨大落行情。2021年高点出现在10月份,以华东地区承兑出厂价为例,价格在14000元/吨,持平2020年高点,而年内低点出现在上半年,分别是3月底以及5月底,均跌至5200元/吨。2021年国内DMC华东地区价格走势见图1。
2021年上半年,华东地区承兑出厂价多在6500元/吨上下浮动,尽管在2月下旬有一波拉涨行情,但价格在触及8800元/吨后很快下滑。一季度下游整体处于淡季,特别是主力下游聚碳行情不佳多有亏损情况下,开工偏低导致DMC需求大减,而其余行业下游多采买低价煤制副产及替代品,因此整体看市场偏淡运行。即使进入二季度部分传统下游需求回升,增加采买,带动一定市场氛围,价格阶段性走高,但上涨行情均很短暂。
市场真正迎来较长周期上涨行情出现在2021年下半年,7月初开始国内市场整体由弱转强,月初受市场多方管控,工厂生产及运输多有受阻,后续伴随北方市场个别装置停车运行,加之前期出口订单较佳,工厂现货有限,贸易商积极跟进,带动市场氛围整体回升,下游主力招标价格转而上行,酯交换法原料PO也一度拉高,加强利好面,市场区间上移。特别是2021年8月初市场直线式拉涨,月内装置多有频繁停车降负动态,现货紧缺,价格急速上涨。最终于8月上中旬达到年内一个小波峰11300元/吨。
2021年8月底至10月下旬,市场迎来年内第二波较长周期上涨行情,经过2个月的持续拉涨,最终在10月下旬达到年内高点,以华东地区为例,其承兑出厂价涨至14000元/吨左右,齐平去年高点价位。2021年8月底、9月初出口订单较为集中,工厂库存维持低位,为价格反弹提供铺垫。另外9月下旬部分装置受限电影响停车,以及10月上中旬期间,维尔斯、红四方、浙石化等装置均停车,场内现货偏紧不断发酵,特别是酯交换法现货紧张,且下游电解液需求稳定,给予市场市一定支撑,导致DMC价格不断拉涨。期间尽管国庆假期后,华鲁恒升30万吨/年装置投产,但10月初电解液需求旺季持续,因此10月上中旬期间,国内市场依旧保持高位。
2021年10月下旬以后,市场开始逐渐转弱,首先之前停车装置陆续重启,另外随着DMC价格攀升至14000元/吨以上,下游抵触情绪明显滋生,且华鲁恒升品质稳定提升,价格整体低于酯交换法价格,这也导致酯交换法DMC逐步进入下跌行情。特别是2021年11月上中旬期间,国内价格遭遇断崖式下跌,部分工厂库存偏高,11月中旬达到下半年低点7500元/吨。此后价格缓慢修复。
符合绿色发展趋势,需求增长空间大
近十年来,DMC及其衍生物的研究开发, 已成为世界化工研究热点之一,国内研究也从多条工艺技术路线齐头并进并取得了突破性进展,应用领域也在日益扩大。CO2是地球上储量最为丰富的碳资源,由CO2出发合成DMC,一方面为化工及石化行业提供绿色产品,另一方面又可解决环境问题,具有化工、能源、环保多重意义;另外DMC及其衍生物的发展又为甲醇开拓了广泛的下游产品市场,将推动相关产业的发展。
未来,随着国家补贴政策调整以及消费者选择向高续航里程的车型倾斜,电池企业更加注重和研发实力较强的电解液厂商合作,电解液行业集中度将进一步提升,对DMC需求量将稳步攀升。2021年国内非光气法聚碳装置已投产运行8家,产能增加至131万吨/年,且海南华盛装置继续扩能,非光气法PC有望达到150万吨/年以上的产能,对于DMC需求也将进一步增加。