NMP生產技術進展及其發展建議

張小兵

（天華化工股份有限公司，四川 瀘州 646207）

NMP生產技術進展及其發展建議

張小兵

（天華化工股份有限公司，四川 瀘州 646207）

N-甲基吡咯烷酮（NMP）是一種極性很強的具有優良清洗性能的高級溶劑，對聚酰亞胺樹脂的溶解性非常好，并且是無毒無害的化工原料，廣泛應用于石油化工、農藥、醫藥、電子材料等領域。基于此，簡要綜述國內NMP生產技術進展、市場消耗和未來市場情況，并對其發展提出建議。

NMP；技術進展；發展建議

N-甲基吡咯烷酮（NMP）是一種極性很強的具有優良清洗性能的高級溶劑，對聚酰亞胺樹脂的溶解性非常好，并且是無毒無害的化工原料，廣泛應用于石油化工、農藥、醫藥、電子材料等領域。

1 NMP生產技術進展

從目前工業應用或具有潛在工業應用的工藝來看，NMP工藝技術主要有2種類型4種工藝：一種類型是無催化類，代表性的工藝為γ-丁內酯與單甲基胺合成工藝和γ-丁內酯與混合甲基胺合成工藝；一種類型是有催化類的，如γ-丁內酯與單甲基胺催化合成工藝和1，4-丁二醇催化脫氫-胺化工藝。

1936年，Spath和Lunder［1］采用γ-丁內酯∶甲基胺=1∶4，280℃，反應3h的工藝條件下，合成得到轉化率大于90%的NMP。1946年，Elvain和Vozza等［2］對spath等人的研究進一步改進，在γ-丁內酯∶甲基胺=1∶2，280℃，反應4h的工藝條件下，NMP收率大于93%。在這些文獻的基礎上，BASF、GAF等公司實現了工業化。首先是潘托希米股份有限公司，開發了γ-丁內酯與單甲基胺反應連續無催化合成N-甲基吡咯烷酮的工藝，該工藝具有幾個特征：①有甲胺合成及分離裝置；②高溫高壓；③產品精制容易。但是，由于需要胺分離裝置，導致投資和運行成本增加。后來，德國BASF公司開發了混合胺與γ-丁內酯合成NMP工藝，該工藝具有以下幾個特征：①采用混胺，無需胺分離裝置；②高溫高壓；③投資低和消耗低。

由于無催化NMP生產工藝往往需要高的溫度、壓力，導致對設備要求高，運行能耗大，安全等級高等。采用催化工藝可以有效地降低反應溫度和壓力，大規模節省設備投資。所以，很多國家開展催化合成NMP工藝研究。如韓國梨樹化學株式會社開發了以ZSM分子篩為基礎的催化劑，兩步法連續合成NMP的工藝。中國石油化工總公司開發了一種以Cu-Zn-Cr-Zr為催化劑1，4-丁二醇脫氫-胺化制備NMP的工藝技術。盡管催化工藝具有明顯優勢，但由于一些基本的工程技術問題沒有解決，如催化劑壽命，所以暫時未見工業化生產應用。

2 國內生產情況

我國N-甲基吡咯烷酮生產起步較晚，1994年前國內總能力不足2 000t，主要依靠進口滿足國內需求。2000年后，隨著NMP技術引進，一些裝置陸續建成投產，N-甲基吡咯烷酮產量也在逐年提高。截至2015年底，國內NMP產能已達到24.1萬t/a，主要生產廠家有：南京金龍化工有限公司、邁奇化學股份有限公司、山東慶云長信化學科技有限公司、濮陽市光明化工有限公司、泰州延齡精細化工有限公司、山東東勝星潤化工有限責任公司、浙江聯盛化學工業有限公司、濱州裕能化工有限公司及許昌瑞達生物科技有限公司等企業。在全球NMP產能排名第一。據統計，國內2015年NMP實際需求6.5萬t，遠低于國內的生產產能。所以，國內的NMP生產裝置很多處于停產或者轉產企業產品。影響國內NMP需求不足的原因有：①國內NMP應用開發不足；②國內NMP產品質量和純度難以與國外相比；③國內NMP技術總體落后，導致成本偏高。

3 市場分析

3.1 鋰離子電池和汽車動力鋰電池領域

NMP作為鋰電池正極重要的輔助材料，在鋰電池成本中占比6%～9%。根據《國務院印發節能與新能源汽車產業發展規劃（2010-2020年）》，到2020年，我國純電動汽車和插電式混合東西汽車生產能力達200萬輛，按30%純電動汽車（平均每輛汽車鋰離子電池材料制造過程用NMP約0.6t）算，NMP年需求量為36萬t，與目前國內產能相比，缺口巨大。另外，隨著新能源汽車的市場保有量快速增加，新能源汽車動力電池回收問題將會成為重要的關注點。在鋰電池回收環節中，有一類是以NMP作為溶劑提取粘接劑PVDF，然后對固體進行分選，分別回收Cu、Al、Co等金屬，屆時回收環節也會消耗一定量的NMP產品。

3.2 對位芳綸領域

由于NMP具有良好的、特殊的溶劑性能，是對位芳綸生產過程中使用最多且最廣泛的一種溶劑。根據工藝數據可知，每生產1t對位芳綸需消耗0.10～0.15t的NMP。2000年后，隨著國家對芳綸材料生產技術的集中攻關，生產技術實現突破，相繼建成一批間位芳綸和對位芳綸生產裝置。目前我國對位芳綸產能5 500t/a，年產量2 000t左右。預計未來隨著我國對位芳綸生產技術的不斷改進，單套裝置產能將達3 000t/a，對位芳綸消費領域也會繼續拓寬，市場需求量將有較大提升。到2020年，國內對位芳綸的總需求量將達到1.5萬t/a，則每年消耗1 500～2 500t的NMP。

3.3 電子領域

NMP無毒性、高沸點、腐蝕性小、穩定性好等優點，在電子行業得到廣泛的應用，但用于該領域的NMP需高純度的。一是用于光刻膠脫除液。光刻膠的發展為電子工業提供了產業化的基礎，光刻膠主要應用于電子工業中集成電路和半導體分立器件的細微加工過程中，其利用光化學反應，經曝光、顯影將所需要的微細圖形從掩膜版轉移至待加工的基片上，然后進行刻蝕，之后對翻蓋在表面的光刻機膠進行清洗。根據行業報告，電子純的NMP用量在逐漸增加，預計到2020年，電子純NMP在光刻膠脫除的需求量達0.5萬～1.0萬t/a。二是用于液晶、半導體行業線路板的洗凈。液晶或半導體表面的污染物會嚴重影響器件的性能、可靠性和成品率，隨著微電子技術的飛速發展以及人們對原料要求的提高，污染物對器件的影響也愈加突出。NMP是一種化學穩定性和溶解性都很好的有機溶劑，用超純NMP配制的清洗劑既能有效清洗液晶和半導體，又不會對液晶和半導體產生其他影響。預計到2020年，電子純NMP在液晶、半導體行業線路板的洗凈需求量達1萬～2萬t/a。

3.4 傳統應用領域

NMP在石油工業中主要用于乙炔提濃、丁二烯和異戊二烯的回收溶劑、潤滑油精制等，參加化學反應用于醫藥、農藥、顏料及清洗劑等精細化學品的生產。按照目前國內使用NMP用量趨勢，預計到2020年，傳統應用領域對NMP的需求量將2.5萬～3.0萬t/a。

總之，NMP產品的應用市場隨著新能源和新材料領域的發展不斷拓寬，消費量也將大大增加。加之其在傳統溶劑使用領域等持續增長，樂觀估計，到2020年，國內NMP市場消費總量將達到40萬t/a的水平，屆時將存在較大的市場供應缺口。

4 NMP發展建議

NMP是一種熱性能優良的高沸點溶劑、由于其具有一系列優異的物理、化學性質，在國內的需求量近幾年呈快速增長的趨勢。但是，國內存在一些不足，亟需改變或調整：①國內NMP生產廠家多、規模小，生產成本和技術提升難以與國外公司如GAF、BASF、三菱化成等公司競爭；②國內NMP技術都是引進的，且企業沒有形成對NMP技術持續改進和完善的研發隊伍，導致國內NMP技術總體上屬于落后狀態；③目前國內高純NMP供應緊缺，產品質量和分離技術有待于提升和加強；④在國內炔醛法產能過剩的背景下，以順酐為原料生產NMP須慎重；⑤目前，國內NMP產能已遠大于消費量，NMP企業亟需開拓和開展NMP新應用研究。

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

［2］張軍，唐建興.N-甲基吡咯烷酮合成技術分析［J］.合成技術及應用，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

張小兵（1974-），男，高級工程師，研究方向：化工過程生產和管理。