六氯环三磷腈生产可研报告

六氯环三磷腈生产的可行性报告一、六氯环三磷腈的结构及性质六氯环三磷腈[英文名]Hexachlorocyclotriphosphazene[分子式][NPCl2]3[分子量]347.66[性质]白色粉末状晶体，熔点：112~114℃，密度：1.98g/cm3CAS#：940-71-6二、六氯环三磷腈产品的应用领域分析：骨架为氮、磷交替结构的六氯环三磷腈表现出独特的热及化学性质，如：阻燃性、易修饰性和抗油性等，同时应用环三磷腈来改变有机聚合物的性质也得到了广泛的认可。六氯环三磷腈是一种非常重要的反应中间体，也是磷腈化学中最基本的化合物，为制备聚磷腈的单体。通过六氯环三磷腈聚合反应合成的聚磷腈可应用于耐高温材料、生物医用材料、润滑剂、涂层材料、粘合剂等方面。同时，六氯环三磷腈衍生物被广泛应用为防火阻燃材料、杀虫剂、防腐剂、染料及摄影用材料等方面。1、耐高温涂层和橡胶产品法国某公司通过六氯环三磷腈与聚双官能团化合物进行缩合反应制备耐高温的涂层材料，可以涂覆在铝、钛、不锈钢等材料的表面，其热稳定温度高于260℃。美国Firestone轮胎公司开发的聚氟代烷氧基磷腈的玻璃化转变温度约为-70℃可以作为北极和南极等严寒地带使用的密封件、垫圈等。另外，很多聚芳氧基磷腈有很强的抗氧化性能和成膜性，可用于制造耐候性涂料和电绝缘材料。卤代环磷腈与二羟基化合物的缩合产物是类似于橡胶的弹性体，对酸、碱和有机溶剂具有较高的化学稳定性和抗冲性，耐γ-射线和紫外线，能长时间经受250℃高温，短时间经受5402、阻燃液体、润滑剂和热导介质如上式，反应产物为液体，具有较高的沸点，可溶于卤代有机溶剂，不溶于水，并且不可燃，具有防热及抗氧化性能，与包括强酸、强碱在内的大多数有机化合物不发生化学反应。因此可以特别应用于需要高沸点、具有热稳定性的流体作为高温润滑剂的场合。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点、高热稳定性、高化学稳定性和极低的蒸汽压等特点，因而在作为耐活性气体的真空泵油、高温润滑剂和硬盘表面润滑剂方面具有广阔的应用前景。美国国防部和国家航空航天局为了满足21世纪涡轮发动机增加1倍推力的要求，开发了新的能够耐受发动机高温工作环境的高级润滑油。[四(3-三氟甲基苯氧基)-二(4-氟苯氧基)]三聚磷腈(结构式如下图A所示)有低的倾点(-15℃)、高氧化稳定性、良好的减摩抗磨作用。此外，化合物A具有极低的蒸汽压(60℃为1.173×10-7Pa，330℃下为2.666×3、阻燃、自熄灭材料骨架为磷、氮原子的环三磷腈表现出独特的热性质，比如：阻燃性、自熄灭性。当三聚磷腈被引入到热固性聚合物的网状结构中，或是引入到热塑性聚合物的链结构中，可以增强材料的抗热及阻燃性能，这类材料在发展前景方面广受重视。可用于改性获得或合成氧指数较高并具有优良性能的高分子材料，广泛用作防火阻燃材料和自熄性材料，用于塑料、纺织、纤维、纸张和木材的阻燃处理。例如：可以通过二胺取代环三磷腈反应制得聚胺化合物，引入环三磷腈增强了材料固有的导电及机械性质，具有较高的热及化学稳定性，较好的抗溶性及空间稳定性，从而增强了材料的阻燃、抗热性能。如下：Parker等以六氯环三磷腈为原料，用熔融聚合法合成了许多新型高强度耐火、耐热聚合物。这些含环三聚磷腈聚合物的共同特点是在700-800℃焦化率达804、农业方面的应用六氯环三磷腈水解后其中的氯原子被羟基置换生成[PN(OH)2]3,用胺基置换可得[PN(NH)2]3,如若将液氨在压力下与六氯环三磷腈反应也可生成这种全氨化衍生物，此类化合物具有无色吸水性，当加热时分解、失氨，微溶于冷水而慢慢水解，因此可以作为一种很好的肥料用于农业生产中。乙酰亚胺与六氯环三磷腈反应得到的产物用于农药中，是纹蝇和其它昆虫的不育剂，六氯环三磷腈与环乙胺反应，取代分子中所有的卤原子，全取代产物具有跟上述产物相似的性质，也可以作为昆虫的不育剂，另外它也用于制备抗肿瘤剂。5、其它方面的应用六氯环三磷腈还可以与叠氮钠在丙酮中反应生成油状的叠氮化合物，它可用与炸药中，是一种性能优良的爆炸材料[7]。美国专利[8]中合成出一系列含有乙烯氧基和碳氢物基团的六氯环三磷腈衍生物，将之加入油漆、粘合剂、包裹材料和薄膜材料中可大大提高这些材料的抗机械和抗划伤能力。目前，六氯环三磷腈的另一衍生物[9]是采用有机金属阴离子如[Fe(CO)2CP]-、[Fe2(CO)8]-、[Cr(CO)3CP]-(CP是环戊二烯)等与六氯环三磷腈反应生成有机金属磷腈化合物，这些化合物结构稳定，性质优良，可用于军事上某些特殊材料的制备。另外六氯环三磷腈也可以和格氏试剂作用，但是反应比较复杂，例如六氯环三磷腈可以和有机铜格氏试剂[Bu3PcuI]4反应，生成的一种物质是多功能试剂，可以用来制备用其它方法不易生成的磷腈衍生物。三、国内外六氯环三磷腈生产情况分析六氯环三磷腈在国外已经实现了工业化，日本为主要生产国。在国内只有浙江宁波博源新材料技术有限公司、淄博蓝印等2-3家生产单位，但其也仅限于小规模生产，并没有达到大规模生产的要求。由于军事和航空业的需求，欧盟以及印度等国家和地区增加了对六氯环三磷腈的需求量，目前六氯环三磷腈的生产处于供不应求的状况中。1、生产产品所利用资源情况分析制备六氯环三磷腈的主要原料为五氯化磷和氯化铵，氯苯为反应溶剂（90％以上可以回收）。氯化铵为最基本的工业和农业用化学品，易于购买，进货渠道广泛。五氯化磷也为常见的磷化工产品。从资源角度，我国磷矿资源居世界第二位，其中80%以上集中于云、贵、鄂、川、湘五省，湖北探明资源储量列全国第三位。据专家预测湖北的磷矿资源就其潜在的经济价值而言，如果坚持深加工，将资源转化价格增值，其潜在经济价值可达2万亿元以上。我国磷化工行业虽然发展迅速，生产和消费均有不同程度的增长，但也面临着许多问题，最为突出的是资源和环保的问题。如黄磷生产中的能耗高，污染严重问题。这些问题如果得不到解决，将会严重威胁到行业的可持续发展，这正是目前我国磷化工行业发展所面临的挑战。按照《湖北省磷化学工业2006-2015发展规划》要求，今后湖北省磷化工要在发展磷复肥的基础上，重点发展精细磷化工，以减小资源、能源消耗和环境污染，提升产品利润空间，预计到2010年全省精细磷化工产值较现在将翻两翻，达到300亿元。从出口角度分析，美国地质调查局资料显示，世界磷矿资源主要集中在摩洛哥、中国、美国等国家，其中摩洛哥和中国是世界上磷矿储量最大的国家，占世界磷矿经济储量的72%。磷矿石成本约占黄磷生产成本的30%，而黄磷成本占下游产品生产成本的60%-70%，因此磷矿价格已经成为左右磷腈产品生产成本的重要因素。丰富的磷矿资源，相对低的人力成本，已经使得中国成为世界三大磷化工产品出口国之一。此外，六氯环三磷腈应用广泛，目前欧盟等地主要将其应用于军工和航空航天领域，使得六氯环三磷腈具有广泛的外贸市场前景。2、制备工艺的发展情况目前六氯环三磷腈的合成方法主要有：1)、以PCl5和NH4Cl作为原料直接反应。这种方法的缺点是产品的收率较低，如果延长反应时间,生成的三聚体容易聚合交联,导致副产物增多[10]。2)、用NH3和HCl代替NH4Cl，或者用PCl3和Cl2代替PCl5：此种方法比直接用NH4Cl和PCl5作原料得到的产品收率较高，但由于用HCl和Cl2两种有毒气体，工业化生产相对较难[10]。3)、将PCl5气化，通入到分散有NH4Cl的氯苯中进行反应：该法虽然反应时间较短，但是收率不高，将PCl5气化，增加了能耗，不适合工业化生产。4)、PCl5和NH4Cl在催化剂作用下进行反应。反应时间短，收率高。5)、以PCl5和NH4Cl为原料,氯苯为溶剂,金属氯化物(氯化镍、氯化锌和氯化钡)和吡啶作复合催化剂，利用微波仪合成六氯环三磷腈，该方法加热均匀，升温速率快，反应时间缩短为10～15min，而且合成过程中副产物减少，产物收率提高到84%。6)、以PCl5和NH4Cl为原料，吡啶为缚酸剂两步合成目标产物，吡啶可以吸收反应生成的氯化氢气体，加快反应速度，大大缩短反应时间，收率最高达89.4%。采用PCl5和NH4Cl在催化剂作用下进行反应是目前最适合工业化生产六氯环三磷腈的方法。一方面，以PCl5和NH4Cl作原料，价格便宜，符合我国国情；另一方面，生产工艺比较简单，有利于工业化大生产。经过十几年的研究，在六氯环三磷腈的合成方面积累了丰富的经验，多年来一直致力于优化反应温度、反应时间、催化剂配比等关键技术。以合成六氯环三磷腈的纯度高于99％为标准，实验产率可以做到高于60％，这在国际、国内上都处于领先地位。此外，该法合成六氯环三磷腈要求工艺设备简单，反应中能耗低，建厂投入小，产品附加值高，生产周期短，可以根据需求随时生产。四、产品成本分析及经济效益分析原料价格以五氯化磷13000元/吨，氯化铵1000元/吨，氯苯9000元/吨计算。反应中，氯化铵相对于五氯化磷20％过量，1吨产物需要10吨氯苯作为溶剂，氯苯回收量以最低的90％计算。3×208.273×52.5347.65以50％产率计算，生产1吨产物，需五氯化磷3.6吨，氯化铵1.1吨，消耗氯苯1吨。原料费：3.6×13000+1.1×1000+1×9000=66800元/吨外加少量催化剂、氯化氢回收、反应加热、水电资源、人工等费用，产品总成本可以控制在10万元/吨以内。目前纯度＞99.5的六氯环三磷腈，以低于市价的25万元/吨计算，纯度＞98%的六氯环三磷腈，市价的18-20万元/吨。五、六氯环三磷腈下游产品1、产品方案以有机磷系阻燃剂为主导，其他精细化学品为辅。在3年内将六氯环三磷腈及其下游的六个产品一定量投向市场，3年后尝试向终极的功能性产品领域，以追求利润最大化。10年内产品能覆盖阻燃剂的高端市场，最终形成以技术来拓展产品的功能和领域，引导和指导下游用户积极响应本公司产品。2、下游产品下游将生产和开发的产品有：六(对乙酰基苯氧基)-环三磷腈、六(对醛基苯氧基)-环三磷腈、六(对腈基苯氧基)-环三磷腈、六苯氧基环三磷腈、六(对氨基苯氧基)-环三磷腈等。六、可行性分析从产品的原料来源角度，中国在世界范围内处于领先地位，而湖北省在中国又名列前茅，所以原料来源广泛，储藏量充足。从市场需求角度，欧盟等地区对六氯环三磷腈的需求量很大，市