六氯環(huán)三磷腈生產可研報告

六氯環(huán)三磷腈生產的可行性報告一、六氯環(huán)三磷腈的結構及性質六氯環(huán)三磷腈[英文名]Hexachlorocyclotriphosphazene[分子式][NPCl2]3[分子量]347.66[性質]白色粉末狀晶體，熔點：112~114℃，密度：1.98g/cm3CAS#：940-71-6二、六氯環(huán)三磷腈產品的應用領域分析：骨架為氮、磷交替結構的六氯環(huán)三磷腈表現(xiàn)出獨特的熱及化學性質，如：阻燃性、易修飾性和抗油性等，同時應用環(huán)三磷腈來改變有機聚合物的性質也得到了廣泛的認可。六氯環(huán)三磷腈是一種非常重要的反應中間體，也是磷腈化學中最基本的化合物，為制備聚磷腈的單體。通過六氯環(huán)三磷腈聚合反應合成的聚磷腈可應用于耐高溫材料、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行縮合反應制備耐高溫的涂層材料，可以涂覆在鋁、鈦、不銹鋼等材料的表面，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變溫度約為-70℃可以作為北極和南極等嚴寒地帶使用的密封件、墊圈等。另外，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穩(wěn)定性和抗沖性，耐γ-射線和紫外線，能長時間經受250℃高溫，短時間經受5402、阻燃液體、潤滑劑和熱導介質如上式，反應產物為液體，具有較高的沸點，可溶于鹵代有機溶劑，不溶于水，并且不可燃，具有防熱及抗氧化性能，與包括強酸、強堿在內的大多數(shù)有機化合物不發(fā)生化學反應。因此可以特別應用于需要高沸點、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、高溫潤滑劑和硬盤表面潤滑劑方面具有廣闊的應用前景。美國國防部和國家航空航天局為了滿足21世紀渦輪發(fā)動機增加1倍推力的要求，開發(fā)了新的能夠耐受發(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(結構式如下圖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℃為1.173×10-7Pa，330℃下為2.666×3、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，比如：阻燃性、自熄滅性。當三聚磷腈被引入到熱固性聚合物的網狀結構中，或是引入到熱塑性聚合物的鏈結構中，可以增強材料的抗熱及阻燃性能，這類材料在發(fā)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)三磷腈反應制得聚胺化合物，引入環(huán)三磷腈增強了材料固有的導電及機械性質，具有較高的熱及化學穩(wěn)定性，較好的抗溶性及空間穩(wěn)定性，從而增強了材料的阻燃、抗熱性能。如下：Parker等以六氯環(huán)三磷腈為原料，用熔融聚合法合成了許多新型高強度耐火、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804、農業(yè)方面的應用六氯環(huán)三磷腈水解后其中的氯原子被羥基置換生成[PN(OH)2]3,用胺基置換可得[PN(NH)2]3,如若將液氨在壓力下與六氯環(huán)三磷腈反應也可生成這種全氨化衍生物，此類化合物具有無色吸水性，當加熱時分解、失氨，微溶于冷水而慢慢水解，因此可以作為一種很好的肥料用于農業(yè)生產中。乙酰亞胺與六氯環(huán)三磷腈反應得到的產物用于農藥中，是紋蠅和其它昆蟲的不育劑，六氯環(huán)三磷腈與環(huán)乙胺反應，取代分子中所有的鹵原子，全取代產物具有跟上述產物相似的性質，也可以作為昆蟲的不育劑，另外它也用于制備抗腫瘤劑。5、其它方面的應用六氯環(huán)三磷腈還可以與疊氮鈉在丙酮中反應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氫物基團的六氯環(huán)三磷腈衍生物，將之加入油漆、粘合劑、包裹材料和薄膜材料中可大大提高這些材料的抗機械和抗劃傷能力。目前，六氯環(huán)三磷腈的另一衍生物[9]是采用有機金屬陰離子如[Fe(CO)2CP]-、[Fe2(CO)8]-、[Cr(CO)3CP]-(CP是環(huán)戊二烯)等與六氯環(huán)三磷腈反應生成有機金屬磷腈化合物，這些化合物結構穩(wěn)定，性質優(yōu)良，可用于軍事上某些特殊材料的制備。另外六氯環(huán)三磷腈也可以和格氏試劑作用，但是反應比較復雜，例如六氯環(huán)三磷腈可以和有機銅格氏試劑[Bu3PcuI]4反應，生成的一種物質是多功能試劑，可以用來制備用其它方法不易生成的磷腈衍生物。三、國內外六氯環(huán)三磷腈生產情況分析六氯環(huán)三磷腈在國外已經實現(xiàn)了工業(yè)化，日本為主要生產國。在國內只有浙江寧波博源新材料技術有限公司、淄博藍印等2-3家生產單位，但其也僅限于小規(guī)模生產，并沒有達到大規(guī)模生產的要求。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)三磷腈的生產處于供不應求的狀況中。1、生產產品所利用資源情況分析制備六氯環(huán)三磷腈的主要原料為五氯化磷和氯化銨，氯苯為反應溶劑（90％以上可以回收）。氯化銨為最基本的工業(yè)和農業(yè)用化學品，易于購買，進貨渠道廣泛。五氯化磷也為常見的磷化工產品。從資源角度，我國磷礦資源居世界第二位，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)專家預測湖北的磷礦資源就其潛在的經濟價值而言，如果堅持深加工，將資源轉化價格增值，其潛在經濟價值可達2萬億元以上。我國磷化工行業(yè)雖然發(fā)展迅速，生產和消費均有不同程度的增長，但也面臨著許多問題，最為突出的是資源和環(huán)保的問題。如黃磷生產中的能耗高，污染嚴重問題。這些問題如果得不到解決，將會嚴重威脅到行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，這正是目前我國磷化工行業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)。按照《湖北省磷化學工業(yè)2006-2015發(fā)展規(guī)劃》要求，今后湖北省磷化工要在發(fā)展磷復肥的基礎上，重點發(fā)展精細磷化工，以減小資源、能源消耗和環(huán)境污染，提升產品利潤空間，預計到2010年全省精細磷化工產值較現(xiàn)在將翻兩翻，達到300億元。從出口角度分析，美國地質調查局資料顯示，世界磷礦資源主要集中在摩洛哥、中國、美國等國家，其中摩洛哥和中國是世界上磷礦儲量最大的國家，占世界磷礦經濟儲量的72%。磷礦石成本約占黃磷生產成本的30%，而黃磷成本占下游產品生產成本的60%-70%，因此磷礦價格已經成為左右磷腈產品生產成本的重要因素。豐富的磷礦資源，相對低的人力成本，已經使得中國成為世界三大磷化工產品出口國之一。此外，六氯環(huán)三磷腈應用廣泛，目前歐盟等地主要將其應用于軍工和航空航天領域，使得六氯環(huán)三磷腈具有廣泛的外貿市場前景。2、制備工藝的發(fā)展情況目前六氯環(huán)三磷腈的合成方法主要有：1)、以PCl5和NH4Cl作為原料直接反應。這種方法的缺點是產品的收率較低，如果延長反應時間,生成的三聚體容易聚合交聯(lián),導致副產物增多[10]。2)、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作原料得到的產品收率較高，但由于用HCl和Cl2兩種有毒氣體，工業(yè)化生產相對較難[10]。3)、將PCl5氣化，通入到分散有NH4Cl的氯苯中進行反應：該法雖然反應時間較短，但是收率不高，將PCl5氣化，增加了能耗，不適合工業(yè)化生產。4)、PCl5和NH4Cl在催化劑作用下進行反應。反應時間短，收率高。5)、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，升溫速率快，反應時間縮短為10～15min，而且合成過程中副產物減少，產物收率提高到84%。6)、以PCl5和NH4Cl為原料，吡啶為縛酸劑兩步合成目標產物，吡啶可以吸收反應生成的氯化氫氣體，加快反應速度，大大縮短反應時間，收率最高達89.4%。采用PCl5和NH4Cl在催化劑作用下進行反應是目前最適合工業(yè)化生產六氯環(huán)三磷腈的方法。一方面，以PCl5和NH4Cl作原料，價格便宜，符合我國國情；另一方面，生產工藝比較簡單，有利于工業(yè)化大生產。經過十幾年的研究，在六氯環(huán)三磷腈的合成方面積累了豐富的經驗，多年來一直致力于優(yōu)化反應溫度、反應時間、催化劑配比等關鍵技術。以合成六氯環(huán)三磷腈的純度高于99％為標準，實驗產率可以做到高于60％，這在國際、國內上都處于領先地位。此外，該法合成六氯環(huán)三磷腈要求工藝設備簡單，反應中能耗低，建廠投入小，產品附加值高，生產周期短，可以根據(jù)需求隨時生產。四、產品成本分析及經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。反應中，氯化銨相對于五氯化磷20％過量，1噸產物需要10噸氯苯作為溶劑，氯苯回收量以最低的90％計算。3×208.273×52.5347.65以50％產率計算，生產1噸產物，需五氯化磷3.6噸，氯化銨1.1噸，消耗氯苯1噸。原料費：3.6×13000+1.1×1000+1×9000=66800元/噸外加少量催化劑、氯化氫回收、反應加熱、水電資源、人工等費用，產品總成本可以控制在10萬元/噸以內。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)三磷腈下游產品1、產品方案以有機磷系阻燃劑為主導，其他精細化學品為輔。在3年內將六氯環(huán)三磷腈及其下游的六個產品一定量投向市場，3年后嘗試向終極的功能性產品領域，以追求利潤最大化。10年內產品能覆蓋阻燃劑的高端市場，最終形成以技術來拓展產品的功能和領域，引導和指導下游用戶積極響應本公司產品。2、下游產品下游將生產和開發(fā)的產品有：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、可行性分析從產品的原料來源角度，中國在世界范圍內處于領先地位，而湖北省在中國又名列前茅，所以原料來源廣泛，儲藏量充足。從市場需求角度，歐盟等地區(qū)對六氯環(huán)三磷腈的需求量很大，市