六氯環(huán)三磷腈生產(chǎn)可行性研究報告

1、六氯環(huán)三磷腈生產(chǎn)的可行性報告一、六氯環(huán)三磷腈的構(gòu)造及性質(zhì)ClClPNNClClPPNClCl六氯環(huán)三磷腈英文名Hexachlorocyclotriphosphazene 分子式NPCl23分子量347.66性 質(zhì)白色粉末狀晶體，熔點：112114，密度：1.98 g/cm3。可溶解在絕大多數(shù)有機溶劑中，如正庚烷、苯、石油醚等。具有腐蝕性，與水發(fā)生反響。避開與皮膚接觸，嚴(yán)防進(jìn)入呼吸道、眼睛及攝入體內(nèi)。CAS#： 940-71-6二、六氯環(huán)三磷腈產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域分析：骨架為氮、磷交替構(gòu)造的六氯環(huán)三磷腈表現(xiàn)出獨特的熱及化學(xué)性質(zhì)，如：阻燃性、 易修飾性和抗油性等，同時應(yīng)用環(huán)三磷腈來轉(zhuǎn)變有機聚合物的性質(zhì)也

2、得到了廣泛的認(rèn)可。六氯環(huán)三磷腈是一種格外重要的反響中間體，也是磷腈化學(xué)中最根本的化合物，為制備聚磷腈的單體。通過六氯環(huán)三磷腈聚合反響合成的聚磷腈可應(yīng)用于耐高溫材料、生物醫(yī)用材料、潤滑劑、涂層材料、粘合劑等方面。同時，六氯環(huán)三磷腈衍生物被廣泛應(yīng)用為防火阻燃材料、殺蟲劑、防腐劑、染料及攝影用材料等方面。1、耐高溫涂層和橡膠產(chǎn)品法國某公司通過六氯環(huán)三磷腈與聚雙官能團化合物進(jìn)展縮合反響制備耐高溫的涂層材料，可以涂覆在鋁、鈦、不銹鋼等材料的外表，其熱穩(wěn)定溫度高于 260。美國 Firestone 輪胎公司開發(fā)的聚氟代烷氧基磷腈的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為-70可以作為北極和南極等嚴(yán)寒地帶使用的密封件、墊圈等。另

3、外，很多聚芳氧基磷腈有很強的抗氧化性能和成膜性，可用于制造耐候性涂料和電絕緣材料。鹵代環(huán)磷腈與二羥基化合物的縮合產(chǎn)物是類似于橡膠的彈性體，對酸、堿和有機溶劑具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和抗沖性，耐 -射線和紫外線，能長時間經(jīng)受 250高溫，短時間經(jīng)受 540高溫，這種磷腈化合物可用作原子反響堆工程耐輻射材料、耐低溫存高溫涂料等。2、阻燃液體、潤滑劑和熱導(dǎo)介質(zhì)(NPCl2)3 + NaOCH2CF2OCH2CF2OCH2CF3P3N3(OCH2CF2OCH2CF2OCH2CF3)6如上式，反響產(chǎn)物為液體，具有較高的沸點，可溶于鹵代有機溶劑，不溶于水， 并且不行燃，具有防熱及抗氧化性能，與包括強酸、強堿在

4、內(nèi)的大多數(shù)有機化合物不發(fā)生化學(xué)反響。因此可以特別應(yīng)用于需要高沸點、具有熱穩(wěn)定性的流體作為高溫潤滑劑的場合。芳氧基尤其是氟代芳氧基磷腈和含氟烷氧基磷腈衍生物均具有高自燃點、高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性和極低的蒸汽壓等特點，因而在作為耐活性氣體的真空泵油、高溫潤滑劑和硬盤外表潤滑劑方面具有寬闊的應(yīng)用前景。美國國防部和國家航空航天局為了滿足21 世紀(jì)渦輪發(fā)動機增加1 倍推力的要求，開發(fā)了的能夠耐受發(fā)動機高溫工作環(huán)境的高級潤滑油。四(3-三氟甲基苯氧基)-二(4-氟苯氧基)三聚磷腈 (構(gòu)造式如以下圖 A 所示)有低的傾點(-15)、高氧化穩(wěn)定性、良好的減摩抗磨作用。此外，化合物 A 具有極低的蒸汽壓(60

5、為 1.17310-7Pa，330下為 2.666103Pa)和高自燃點(650)。POFNNO4PP2CF3NA3、阻燃、自熄滅材料骨架為磷、氮原子的環(huán)三磷腈表現(xiàn)出獨特的熱性質(zhì)，比方：阻燃性、自熄滅性。當(dāng)三聚磷腈被引入到熱固性聚合物的網(wǎng)狀構(gòu)造中，或是引入到熱塑性聚合物的鏈構(gòu)造中，可以增加材料的抗熱及阻燃性能，這類材料在進(jìn)展前景方面廣受重視?？捎糜诟男垣@得或合成氧指數(shù)較高并具有優(yōu)良性能的高分子材料，廣泛用作防火阻燃材料和自熄性材料，用于塑料、紡織、纖維、紙張和木材的阻燃處理。例如：可以通過二胺取代環(huán)三磷腈反響制得聚胺化合物，引入環(huán)三磷腈增加了材料固有的導(dǎo)電及機械性質(zhì)，具有較高的熱及化學(xué)穩(wěn)定性，

6、較好的抗溶性及空間穩(wěn)定性，從而增加了材料的阻燃、抗熱性能。如下：2ONOPOH NNH2OOOPO NN OPPPN OONOPNOH NNH22Parker 等以六氯環(huán)三磷腈為原料，用熔融聚合法合成了很多型高強度耐火、耐熱聚合物。這些含環(huán)三聚磷腈聚合物的共同特點是在 700-800焦化率達(dá) 80左右，與石墨纖維層壓，甚至在純氧中也不燃燒，可用作宇航絕熱材料或消防隊員的防火衣服。另外，胺類、甲醇與六氯環(huán)三磷腈的反響產(chǎn)物已經(jīng)報道過可作為紡織品的阻燃劑。4、農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用六氯環(huán)三磷腈水解后其中的氯原子被羥基置換生成PN(OH)23,用胺基置換可得PN(NH)23,如假設(shè)將液氨在壓力下與六氯環(huán)三磷腈

7、反響也可生成這種全氨化衍生物，此類化合物具有無色吸水性，當(dāng)加熱時分解、失氨，微溶于冷水而漸漸水解，因此可以作為一種很好的肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。乙酰亞胺與六氯環(huán)三磷腈反響得到的產(chǎn)物用于農(nóng)藥中，是紋蠅和其它昆蟲的不育劑，六氯環(huán)三磷腈與環(huán)乙胺反響，取代分子中全部的鹵原子，全取代產(chǎn)物具有跟上述產(chǎn)物相像的性質(zhì)，也可以作為昆蟲的不育劑，另外它也用于制備抗腫瘤劑。5、其它方面的應(yīng)用六氯環(huán)三磷腈還可以與疊氮鈉在丙酮中反響生成油狀的疊氮化合物，它可用與炸藥中，是一種性能優(yōu)良的爆炸材料7。美國專利8中合成出一系列含有乙烯氧基和碳?xì)湮锘鶊F的六氯環(huán)三磷腈衍生物，將之參加油漆、粘合劑、包裹材料和薄膜材料中可大大提高這些材

8、料的抗機械和抗劃傷力量。目前，六氯環(huán)三磷腈的另一衍生物9 是承受有機金屬陰離子如Fe(CO)2CP- 、Fe2(CO)8- 、Cr(CO)3CP-(CP 是環(huán)戊二烯)等與六氯環(huán)三磷腈反響生成有機金屬磷腈化合物， 這些化合物構(gòu)造穩(wěn)定，性質(zhì)優(yōu)良，可用于軍事上某些特別材料的制備。另外六氯環(huán)三磷腈也可以和格氏試劑作用，但是反響比較簡單，例如六氯環(huán)三磷腈可以和有機銅格氏試劑Bu3PcuI4 反響，生成的一種物質(zhì)是多功能試劑，可以用來制備用其它方法不易生成的磷腈衍生物。三、國內(nèi)外六氯環(huán)三磷腈生產(chǎn)狀況分析六氯環(huán)三磷腈在國外已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化，日本為主要生產(chǎn)國。在國內(nèi)只有浙江寧波博源材料技術(shù)、淄博藍(lán)印等2-3

9、家生產(chǎn)單位，但其也僅限于小規(guī)模生產(chǎn)，并沒有到達(dá)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。由于軍事和航空業(yè)的需求，歐盟以及印度等國家和地區(qū)增加了對六氯環(huán)三磷腈的需求量，目前六氯環(huán)三磷腈的生產(chǎn)處于供不應(yīng)求的狀況中。1、生產(chǎn)產(chǎn)品所利用資源狀況分析制備六氯環(huán)三磷腈的主要原料為五氯化磷和氯化銨，氯苯為反響溶劑 90 以上可以回收。氯化銨為最根本的工業(yè)和農(nóng)業(yè)用化學(xué)品，易于購置，進(jìn)貨渠道廣泛。五氯化磷也為常見的磷化工產(chǎn)品。從資源角度，我國磷礦資源居世界其次位，其中 80%以上集中于云、貴、鄂、川、湘五省，湖北探明資源儲量列全國第三位。據(jù)專家推測湖北的磷礦資源就其潛在的經(jīng)濟價值而言，假設(shè)堅持深加工，將資源轉(zhuǎn)化價格增值，其潛在經(jīng)濟價值

10、可達(dá) 2 萬億元以上。我國磷化工行業(yè)雖然進(jìn)展快速，生產(chǎn)和消費均有不同程度的增長，但也面臨著很多問題，最為突出的是資源和環(huán)保的問題。如黃磷生產(chǎn)中的能耗高，污染嚴(yán)峻問題。這些問題假設(shè)得不到解決，將會嚴(yán)峻威逼到行業(yè)的可持續(xù)進(jìn)展，這正是目前我國磷化工行業(yè)進(jìn)展所面臨的挑戰(zhàn)。依據(jù)湖北省磷化學(xué)工業(yè)2022-2022 進(jìn)展規(guī)劃要求，今后湖北省磷化工要在進(jìn)展磷復(fù)肥的根底上，重點進(jìn)展精細(xì)磷化工，以減小資源、能源消耗和環(huán)境污染，提升產(chǎn)品利潤空間，估量到 2022 年全省精細(xì)磷化工產(chǎn)值較現(xiàn)在將翻兩翻，到達(dá) 300 億元。從出口角度分析，美國地質(zhì)調(diào)查局資料顯示，世界磷礦資源主要集中在摩洛哥、中國、美國等國家，其中摩洛哥

11、和中國是世界上磷礦儲量最大的國家，占世界磷礦經(jīng)濟儲量的 72%。磷礦石本錢約占黃磷生產(chǎn)本錢的 30%，而黃磷本錢占下游產(chǎn)品生產(chǎn)本錢的 60%-70%，因此磷礦價格已經(jīng)成為左右磷腈產(chǎn)品生產(chǎn)本錢的重要因素。豐富的磷礦資源，相對低的人力本錢，已經(jīng)使得中國成為世界三大磷化工產(chǎn)品出口國之一。此外，六氯環(huán)三磷腈應(yīng)用廣泛，目前歐盟等地主要將其應(yīng)用于軍工和航空航天領(lǐng)域，使得六氯環(huán)三磷腈具有廣泛的外貿(mào)市場前景。2、制備工藝的進(jìn)展?fàn)顩r目前六氯環(huán)三磷腈的合成方法主要有：、以PCl5 和 NH4Cl 作為原料直接反響。這種方法的缺點是產(chǎn)品的收率較低，假設(shè)延長反響時間, 生成的三聚體簡潔聚合交聯(lián), 導(dǎo)致副產(chǎn)物增多10。

12、、用NH3 和 HCl 代替 NH4Cl，或者用PCl3 和 Cl2 代替 PCl5：此種方法比直接用 NH4Cl 和 PCl5 作原料得到的產(chǎn)品收率較高，但由于用 HCl 和 Cl2 兩種有毒氣體，工業(yè)化生產(chǎn)相對較難10。、將 PCl5 氣化，通入到分散有 NH4Cl 的氯苯中進(jìn)展反響：該法雖然反響時間較短，但是收率不高，將 PCl5 氣化，增加了能耗，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。、PCl5 和 NH4Cl 在催化劑作用下進(jìn)展反響。反響時間短，收率高。、以 PCl5 和 NH4Cl 為原料,氯苯為溶劑,金屬氯化物(氯化鎳、氯化鋅和氯化鋇) 和吡啶作復(fù)合催化劑，利用微波儀合成六氯環(huán)三磷腈，該方法加熱均勻

13、，升溫速率快，反響時間縮短為 1015 min ，而且合成過程中副產(chǎn)物削減，產(chǎn)物收率提高到 84 %。、以 PCl5 和 NH4Cl 為原料，吡啶為縛酸劑兩步合成目標(biāo)產(chǎn)物，吡啶可以吸取反響生成的氯化氫氣體，加快反響速度，大大縮短反響時間，收率最高達(dá)89.4 %。54承受 PCl5 和 NH4Cl 在催化劑作用下進(jìn)展反響是目前最適合工業(yè)化生產(chǎn)六氯環(huán)三磷腈的方法。一方面，以PCl和 NH Cl 作原料，價格廉價，符合我國國情；另一方面，生產(chǎn)工藝比較簡潔，有利于工業(yè)化大生產(chǎn)。經(jīng)過十幾年的爭辯，在六氯環(huán)三磷腈的合成方面積存了豐富的閱歷，多年來始終致力于優(yōu)化反響溫度、反響時間、催化劑配比等關(guān)鍵技術(shù)。以合

14、成六氯環(huán)三磷腈的純度高于 99為標(biāo)準(zhǔn)，試驗產(chǎn)率可以做到高于 60，這在國際、國內(nèi)上都處于領(lǐng)先地位。此外，該法合成六氯環(huán)三磷腈要求工藝設(shè)備簡潔，反響中能耗低，建廠投入小，產(chǎn)品附加值高，生產(chǎn)周期短，可以依據(jù)需求隨時生產(chǎn)。四、產(chǎn)品本錢分析及經(jīng)濟效益分析原料價格以五氯化磷 13000 元/噸，氯化銨1000 元/噸，氯苯9000 元/噸計算。反響中，氯化銨相對于五氯化磷 20過量，1 噸產(chǎn)物需要 10 噸氯苯作為溶劑， 氯苯回收量以最低的 90計算。ClCl3PCl+3NH5PClNN4ClClPP+12HClClNCl3208.27352.5347.65以 50產(chǎn)率計算，生產(chǎn) 1 噸產(chǎn)物，需五氯化磷

15、 3.6 噸，氯化銨 1.1 噸，消耗氯苯1 噸。原料費：3.613000+1.11000+19000=66800 元/噸外加少量催化劑、氯化氫回收、反響加熱、水電資源、人工等費用，產(chǎn)品總本錢可以把握在 10 萬元/噸以內(nèi)。目前純度99.5 的六氯環(huán)三磷腈，以低于市價的 25 萬元/噸計算，純度98%的六氯環(huán)三磷腈，市價的 18-20 萬元/噸。五、六氯環(huán)三磷腈下游產(chǎn)品1、產(chǎn)品方案以有機磷系阻燃劑為主導(dǎo)，其他精細(xì)化學(xué)品為輔。在 3 年內(nèi)將六氯環(huán)三磷腈及其下游的六個產(chǎn)品肯定量投向市場，3 年后嘗試向終極的功能性產(chǎn)品領(lǐng)域，以追求利潤最大化。10 年內(nèi)產(chǎn)品能掩蓋阻燃劑的高端市場，最終形成以技術(shù)來拓展產(chǎn)品的功能和領(lǐng)域，引導(dǎo)和指導(dǎo)下游用戶樂觀響應(yīng)本公司產(chǎn)品。2、下游產(chǎn)品下游將生產(chǎn)和開發(fā)的產(chǎn)品有：六(對乙?；窖趸?-環(huán)三磷腈、六(對醛基苯氧基)-環(huán)三磷腈、六(對腈基苯氧基)-環(huán)三磷腈、六苯氧基環(huán)三磷腈、六(對氨基苯氧基)-環(huán)三磷腈等。六、可行性分析從產(chǎn)品的原料來源角度，中國在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位，而湖北省在中國又名列前茅，所以原料來源廣泛，貯存量充分。從市場需求角