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三聚氯氰的生产应用与发展前景

更新时间:2009-03-28

三聚氯氰(Cyanuric chloride),也叫氰脲酰氯,是具有辛辣气味的白色晶体,遇水易分解。三聚氯氰溶于乙腈、醚、酮和卤代烃等有机溶剂,但在水中几乎不溶[1]。三聚氯氰作为一种重要的有机化工中间体,是许多农药、除草剂、活性染料和荧光增白剂等的重要原料 [2]

人作为主体参与到世界的运行当中,以自身的实践行为见证着社会历史的运转,主体在实践活动中认识自己,改变自身,塑造自我。人类在自由的生存向度中,实现了主体的本真存在,在合理的行为尺度中,完成了生命意义的内在把握,在实践的运营轨道中,塑造全新的存在主体。主体是实践的思想导向,也是行为的能动力量,冲破度的框限,人的绝对精神(融主客体一体化的精神实体)[5]呼之欲出,主体被抽象化为精神追求的现实力量,实现人类对外在物质的追求,而主体的能动作用脱离了人类的本性,被动地成为外化于人的盲目力量,人的主体姿态显得扑朔迷离。

1 三聚氯氰的生产方法及优缺点比较

三聚氯氰的生产方法主要有三聚氰酸氯化法、尿素法、氰化钠法以及氢氰酸法等,其中工业生产方法主要有氰化钠法和氢氰酸法两种[3,4]

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1.1 三聚氰酸氯化法

主要是采用生产三聚氯胺废液中的三聚氰酸为原料,并以三氯化磷为氯化剂氯化三聚氰酸,从而得到三聚氯氰。

1.2 氰化钠法

除了除草剂之外,在三聚氯氰的产业链中荧光增白剂也有着举足轻重的地位。目前市场上应用最为广泛的是三嗪基二苯乙烯型荧光增白剂,在该类产品中,通过三聚氯氰,将DSD酸和不同的取代基团连接在一起。该产品不仅价格低廉,而且处理工艺简单,被市场广泛认可[8~10]

1.3 氢氰酸法

光稳定剂是一种高分子材料添加剂,通常由三聚氯氰连接受阻胺而得到。GW-944,目前性能最好的受阻胺性光稳定剂,并以此结构为基础,一些其他结构的光稳定剂也通过取代基的替换进行了合成制得,这也是三聚氯氰市场结构中必不可少的组分[11,12]

据统计,2012年三聚氯氰的全球总产能约为30万t,其中,我国的产能约占全球总产能的47%左右,生产主要集中在东北和华北地区。如此之高的产能,取决于三聚氯氰在多种行业和产品中的广泛应用。

2 三聚氯氰的应用

我国的三聚氯氰主要采用氰化钠法进行生产,然而世界上先进国家用氢氰酸法生产三聚氯氰,方法均各有优劣,但随着科技发展,人类环保意识的增强,以三聚氰酸氯化为首的方法必定会被时代所淘汰,故此目前效率最高,并且符合绿色化学的方法即是尿素法,但是该法目前仍处于实验室阶段,随着科技发展的进行,尿素法研究的深入,必定能够实现尿素法工业化大规模生产三聚氯氰,从而增强产品的竞争力。

2.1 在农药合成方面的应用

无论是风味研发、核心技术升级,还是生产设备创新、包装紧跟潮流,食品工业的创新发展始终离不开科技的支撑。一切努力的终极目标,就是让人们的生活更加美好。

2.2 在荧光增白剂中的应用

由氰化钠和氯气为原料,首先反应作用生成氯氰,再通过气相催化聚合的方法制得三聚氯氰。

三聚氯氰的农药市场中,均三嗪类农药占据重要地位。在我国,三聚氯氰用于合成三嗪类的农药需求量达70%左右,而在三嗪类农药的品种中,均三嗪类除草剂成为消费主体[5~7]

2.3 在光稳定剂中的应用

由液态氢氰酸和氯气在反应器中进行气-液反应,在此过程中产生出的氯氰气体在经过洗涤和精馏后,以气态的形式进入装有催化剂的固定床的聚合反应器中,最终生成三聚氯氰气体,再将三聚氯氰气体通入凝化器中得到产品。由氯氰混合制备三聚氯氰的方法又可分为液相法、加压法和常压气相法3种。

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2.4 在紫外线吸收剂中的应用

由三聚氯氰制得的直接染料如直接黄L一5R、直接耐晒绿BLL、直接耐晒绿5GLL等,具有色泽光艳、耐晒、耐洗、耐高温、合成工艺较为简单,原料易得,价格便宜,应用广泛等特点,广泛应用于棉、麻以及粘胶等纤维的染色。此外,三聚氯氰还可用于生产酸性染料如中性亮黄等,也可与氨基蒽醌结合制得还原染料(如还原黄FG)和分散染料等。

2.5 在染料工业上的应用

三嗪类紫外线吸收剂是近年来发展起来的、吸收效率最高的紫外光吸收剂,产品广泛应用于食品和日化品的包装、纺织品、纤维、塑料、涂料等行业。该类化合物的合成通常经过至少一次的格氏偶联以及傅克烷基化反应在三嗪环上连接上含酚羟基的官能团,之后通过不同的醚化修饰得到性能各异的目标产物[13,14]

2.6 在医药上的应用

以三聚氯氰为原料的在医药行业中,可以合成多种药物的中间体。如肼基均三嗪是有效的中枢神经抑制药物和降血压药物,硫酰胺基均三嗪既是杀菌剂又是降血糖药物等。

2.7 在其他方面的应用

三聚氯氰除了在上述的应用外,还在其他很多行业中也得到了广泛的应用,如三聚氯氰和苯基次磷酸酯等为原料合成如三嗪三苯基次膦酸丙酯、乙酯等多种阻燃剂以及用于土壤修复的重金属捕捉剂TMT-3Na,制备表面活性剂,用作织物的防水剂、防火剂、抗静电剂、消泡剂、防蛀剂以及防霉剂,用于生产2,4,6一三硝基均三嗪炸药等[15,17]

3 三聚氯氰生产氯化新工艺的研发

三聚氯氰生产氯化新工艺的研发包括其氯化新工艺设计思路及其生产氯化反应新工艺[18]。在三聚氯氰现有生产技术中, 将低温氯化工艺的一级反应改良成了三级串联反应,再直接将第三级反应后的反应液送去解析,并将洗涤塔改为后反应塔,用中间反应液替代清水,这样能够让过量氯来最大限度的消耗掉中间反应液夹带的氰化物,避免其分流到解析系统后,因热分解造成的原料损失;并且,中间反应液中氯化氰已经达到饱和,不会再截留气相的氯化氰,减少了其在系统内的停留时间,从而降低了水解反应发生的几率。因此,对比技术设立洗涤塔的目的就是截留氯化氰中夹带的氰化氢,使之回到反应器内重新参与反应。这样取缔洗涤塔,改为后反应塔,自上而下的后反应液中氰化氢是不饱和的,故此就可以起到截留氰化氢的目的。

4 发展策略

第一,加快新技术的研究和开发。我国主要采用氰化钠法进行生产三聚氯氰,成本高、规模小;而国外多采用氢氰酸法,与氰化钠法相比更经济、更易于规模化生产。为此,我国三聚氯氰发展的首要任务是要进行技术提升。第二,加快产业调整步伐。三聚氯氰在前几年的盲目建设之中,出现供大于求的局面,导致了其价格下跌,企业经济效益下降。因此应该严格控制生产规模,以控制新增能力。第三,加大下游产品开发力度。国内三聚氯氰的应用范围相对狭窄,在许多领域的应用仍属于空白,因此在染料行业中,要加快以三聚氯氰为原料的活性染料新品种的开发;在农药工业中,应该继续开发其他均三嗪类除草剂品种等。第四,改进现有生产模式。由于三聚氯氰生产所需原料大多数为不易贮存或运输的剧毒化学品,因此今后扩大生产规模,应依托原料优势,如在离规模化装置较近的氯碱企业,利用自身资源和副产建设三聚氯氰装置,最有效地利用资源优势,减少风险,降低生产成本,增强竞争能力。第五,积极扩大出口。随着工艺技术的日渐完善,我国三聚氯氰市场供大于求的局面将更加突出,给我国三聚氯氰出口提供了良好的机遇。因此,国内企业还应当放眼国际市场,积极扩大出口,以缓解国内市场压力。

5 结

目前,我国三聚氯氰行业发展在全球市场上仍占先机,但是在三聚氯氰的生产工艺技术上,仍然有待提高,尽量推广氢氰酸法,或者将仍处于实验室阶段的尿素法实现工业化大规模生产。

参考文献

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高爽,张徐毅,胡兵,于迪,贾玉峰,韩业鑫
《化工时刊》 2018年第04期
《化工时刊》2018年第04期文献

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