NMP生产技术进展及其发展建议

张小兵

（天华化工股份有限公司，四川 泸州 646207）

NMP生产技术进展及其发展建议

张小兵

（天华化工股份有限公司，四川 泸州 646207）

N-甲基吡咯烷酮（NMP）是一种极性很强的具有优良清洗性能的高级溶剂，对聚酰亚胺树脂的溶解性非常好，并且是无毒无害的化工原料，广泛应用于石油化工、农药、医药、电子材料等领域。基于此，简要综述国内NMP生产技术进展、市场消耗和未来市场情况，并对其发展提出建议。

NMP；技术进展；发展建议

N-甲基吡咯烷酮（NMP）是一种极性很强的具有优良清洗性能的高级溶剂，对聚酰亚胺树脂的溶解性非常好，并且是无毒无害的化工原料，广泛应用于石油化工、农药、医药、电子材料等领域。

1 NMP生产技术进展

从目前工业应用或具有潜在工业应用的工艺来看，NMP工艺技术主要有2种类型4种工艺：一种类型是无催化类，代表性的工艺为γ-丁内酯与单甲基胺合成工艺和γ-丁内酯与混合甲基胺合成工艺；一种类型是有催化类的，如γ-丁内酯与单甲基胺催化合成工艺和1，4-丁二醇催化脱氢-胺化工艺。

1936年，Spath和Lunder［1］采用γ-丁内酯∶甲基胺=1∶4，280℃，反应3h的工艺条件下，合成得到转化率大于90%的NMP。1946年，Elvain和Vozza等［2］对spath等人的研究进一步改进，在γ-丁内酯∶甲基胺=1∶2，280℃，反应4h的工艺条件下，NMP收率大于93%。在这些文献的基础上，BASF、GAF等公司实现了工业化。首先是潘托希米股份有限公司，开发了γ-丁内酯与单甲基胺反应连续无催化合成N-甲基吡咯烷酮的工艺，该工艺具有几个特征：①有甲胺合成及分离装置；②高温高压；③产品精制容易。但是，由于需要胺分离装置，导致投资和运行成本增加。后来，德国BASF公司开发了混合胺与γ-丁内酯合成NMP工艺，该工艺具有以下几个特征：①采用混胺，无需胺分离装置；②高温高压；③投资低和消耗低。

由于无催化NMP生产工艺往往需要高的温度、压力，导致对设备要求高，运行能耗大，安全等级高等。采用催化工艺可以有效地降低反应温度和压力，大规模节省设备投资。所以，很多国家开展催化合成NMP工艺研究。如韩国梨树化学株式会社开发了以ZSM分子筛为基础的催化剂，两步法连续合成NMP的工艺。中国石油化工总公司开发了一种以Cu-Zn-Cr-Zr为催化剂1，4-丁二醇脱氢-胺化制备NMP的工艺技术。尽管催化工艺具有明显优势，但由于一些基本的工程技术问题没有解决，如催化剂寿命，所以暂时未见工业化生产应用。

2 国内生产情况

我国N-甲基吡咯烷酮生产起步较晚，1994年前国内总能力不足2 000t，主要依靠进口满足国内需求。2000年后，随着NMP技术引进，一些装置陆续建成投产，N-甲基吡咯烷酮产量也在逐年提高。截至2015年底，国内NMP产能已达到24.1万t/a，主要生产厂家有：南京金龙化工有限公司、迈奇化学股份有限公司、山东庆云长信化学科技有限公司、濮阳市光明化工有限公司、泰州延龄精细化工有限公司、山东东胜星润化工有限责任公司、浙江联盛化学工业有限公司、滨州裕能化工有限公司及许昌瑞达生物科技有限公司等企业。在全球NMP产能排名第一。据统计，国内2015年NMP实际需求6.5万t，远低于国内的生产产能。所以，国内的NMP生产装置很多处于停产或者转产企业产品。影响国内NMP需求不足的原因有：①国内NMP应用开发不足；②国内NMP产品质量和纯度难以与国外相比；③国内NMP技术总体落后，导致成本偏高。

3 市场分析

3.1 锂离子电池和汽车动力锂电池领域

NMP作为锂电池正极重要的辅助材料，在锂电池成本中占比6%～9%。根据《国务院印发节能与新能源汽车产业发展规划（2010-2020年）》，到2020年，我国纯电动汽车和插电式混合东西汽车生产能力达200万辆，按30%纯电动汽车（平均每辆汽车锂离子电池材料制造过程用NMP约0.6t）算，NMP年需求量为36万t，与目前国内产能相比，缺口巨大。另外，随着新能源汽车的市场保有量快速增加，新能源汽车动力电池回收问题将会成为重要的关注点。在锂电池回收环节中，有一类是以NMP作为溶剂提取粘接剂PVDF，然后对固体进行分选，分别回收Cu、Al、Co等金属，届时回收环节也会消耗一定量的NMP产品。

3.2 对位芳纶领域

由于NMP具有良好的、特殊的溶剂性能，是对位芳纶生产过程中使用最多且最广泛的一种溶剂。根据工艺数据可知，每生产1t对位芳纶需消耗0.10～0.15t的NMP。2000年后，随着国家对芳纶材料生产技术的集中攻关，生产技术实现突破，相继建成一批间位芳纶和对位芳纶生产装置。目前我国对位芳纶产能5 500t/a，年产量2 000t左右。预计未来随着我国对位芳纶生产技术的不断改进，单套装置产能将达3 000t/a，对位芳纶消费领域也会继续拓宽，市场需求量将有较大提升。到2020年，国内对位芳纶的总需求量将达到1.5万t/a，则每年消耗1 500～2 500t的NMP。

3.3 电子领域

NMP无毒性、高沸点、腐蚀性小、稳定性好等优点，在电子行业得到广泛的应用，但用于该领域的NMP需高纯度的。一是用于光刻胶脱除液。光刻胶的发展为电子工业提供了产业化的基础，光刻胶主要应用于电子工业中集成电路和半导体分立器件的细微加工过程中，其利用光化学反应，经曝光、显影将所需要的微细图形从掩膜版转移至待加工的基片上，然后进行刻蚀，之后对翻盖在表面的光刻机胶进行清洗。根据行业报告，电子纯的NMP用量在逐渐增加，预计到2020年，电子纯NMP在光刻胶脱除的需求量达0.5万～1.0万t/a。二是用于液晶、半导体行业线路板的洗净。液晶或半导体表面的污染物会严重影响器件的性能、可靠性和成品率，随着微电子技术的飞速发展以及人们对原料要求的提高，污染物对器件的影响也愈加突出。NMP是一种化学稳定性和溶解性都很好的有机溶剂，用超纯NMP配制的清洗剂既能有效清洗液晶和半导体，又不会对液晶和半导体产生其他影响。预计到2020年，电子纯NMP在液晶、半导体行业线路板的洗净需求量达1万～2万t/a。

3.4 传统应用领域

NMP在石油工业中主要用于乙炔提浓、丁二烯和异戊二烯的回收溶剂、润滑油精制等，参加化学反应用于医药、农药、颜料及清洗剂等精细化学品的生产。按照目前国内使用NMP用量趋势，预计到2020年，传统应用领域对NMP的需求量将2.5万～3.0万t/a。

总之，NMP产品的应用市场随着新能源和新材料领域的发展不断拓宽，消费量也将大大增加。加之其在传统溶剂使用领域等持续增长，乐观估计，到2020年，国内NMP市场消费总量将达到40万t/a的水平，届时将存在较大的市场供应缺口。

4 NMP发展建议

NMP是一种热性能优良的高沸点溶剂、由于其具有一系列优异的物理、化学性质，在国内的需求量近几年呈快速增长的趋势。但是，国内存在一些不足，亟需改变或调整：①国内NMP生产厂家多、规模小，生产成本和技术提升难以与国外公司如GAF、BASF、三菱化成等公司竞争；②国内NMP技术都是引进的，且企业没有形成对NMP技术持续改进和完善的研发队伍，导致国内NMP技术总体上属于落后状态；③目前国内高纯NMP供应紧缺，产品质量和分离技术有待于提升和加强；④在国内炔醛法产能过剩的背景下，以顺酐为原料生产NMP须慎重；⑤目前，国内NMP产能已远大于消费量，NMP企业亟需开拓和开展NMP新应用研究。

［1］Spath E，Lunder.A process of this kind is described in Berichte d.D［J］.Chem.Gesellschaft，1936（69）：2593-2605.

［2］张军，唐建兴.N-甲基吡咯烷酮合成技术分析［J］.合成技术及应用，2011（4）：19-22.

Progress of NMP Production Technology and Suggestions for Its Development

Zhang Xiaobing
（Tianhua Chemical Limited by Share Ltd，Luzhou Sichuan 646207）

N-methyl pyrrolidone(NMP)is a kind of advanced solvent with strong polarity and good cleaning perfor⁃mance,the solubility of polyimide resin is very good,and it is a nontoxic and harmless chemical raw material,which is widely used in the field of petroleum chemical industry,pesticide,medicine,electronic materials etc..Based on this,this paper briefly summarized the progress of NMP production technology,market consumption and future mar⁃ket situation in China,and suggestions for its development were put forward.

NMP；technical progress；development suggestions

TQ251.3

A

1003-5168(2016)09-0144-02

2016-08-02

张小兵（1974-），男，高级工程师，研究方向：化工过程生产和管理。