CN101273011A - 全氟链烷磺酸钾和其制备方法 - Google Patents

Abstract

这种制备全氟链烷磺酸钾的方法包括电解氟化步骤，其中链烷磺酰卤化合物在无水氢氟酸中进行电解氟化，由此形成含全氟链烷磺酰氟作为主要成分的制备气体。另外，例如，该方法可以包括气体吸收步骤，其中制备气体与氢氧化钾水溶液反应，由此形成含全氟链烷磺酸钾的吸收气体的溶液；提纯步骤，其中杂质如氟化钾、氢氧化钾和硫酸钾被除去；和浓缩和收集步骤，其中除去杂质的水溶液被浓缩并干燥。在电解氟化中，例如，可能的是将反应溶液中的质子浓度保持在150－1500ppm以便抑制副产品的形成。

Description

全氟链烷磺酸钾和其制备方法

技术领域

本发明涉及由通式C_nH_2n+1SO₃K表示的全氟链烷磺酸钾，其中n是1-3的整数，以及其制备方法，所述全氟链烷磺酸钾适于作为制备由通式C_nH_2n+1SO₃H表示的全氟链烷磺酸的原材料，其中n是1-3的整数，所述全氟链烷磺酸例如在制备药物中可用作合成催化剂。

本申请要求日本专利申请2005-288008(2005年9月30日提交)的优先权，其内容引入本文作为参考。

背景技术

作为制备由通式C_nH_2n+1SO₃H表示的全氟链烷磺酸的方法，其中n是1-3的整数，美国专利2,732,398(专利文献1)中所述的方法是已知的。简而言之，全氟链烷磺酸是通过以下工艺制备的：具有1-3个碳的链烷磺酰卤用作原材料并且在氢氟酸中进行电解氟化反应，由此用氟取代链烷磺酰卤的烷基部分的氢(电解氟化)，得到全氟链烷磺酰氟，然后所述全氟链烷磺酰氟与碱性溶液反应而将全氟链烷磺酰氟转化为它的碱金属盐，使用硫酸将所述碱金属盐进一步进行酸分解反应。

然而，在上述工艺中，需要在低温下收集在电解氟化步骤中所产生的全氟链烷磺酰氟气体。此外，需要在高温高压下使所得的全氟链烷磺酰氟和碱反应。为此，这种工艺例如在连续生产中具有困难，并且在工业实施中存在问题。

作为上述工艺的一种改进的制备方法，日本未审专利申请(第一次公开)S64-61452(专利文献2)描述了一种方法，通过该方法，吸收电解氟化所得到的制备气体同时将其转化为钾盐，加强制备气体和氢氧化钾水溶液之间的接触而使制备气体与水溶液在常压下反应。这种工艺的特征在于通过浓缩吸收气体的溶液或者通过向吸收气体的溶液中添加碱而从吸收气体的溶液中使全氟链烷磺酸钾结晶，然后进行过滤，使滤液在气体吸收步骤中循环。

然而，在这种工艺中，全氟链烷磺酸钾的结晶是在如下条件下进行的，其中氢氧化钾和氟化钾以其溶解状态存在于吸收气体的溶液中，所述氢氧化钾和氟化钾在反应中是作为副产品得到的。结果，全氟链烷磺酸钾晶体往往具有其中所含的氢氧化钾和氟化钾，这难以在过滤后通过水洗而去除，因为它们被结合进晶体的内部。因此，不易于将这些杂质的含量降低到足够的程度。

例如，在其中全氟链烷磺酸钾含有大量氟化钾的情况下，当通过使全氟链烷磺酸钾进行酸分解反应而制备全氟链烷磺酸时，氢氟酸作为副产品而得到，导致反应器材料如搪玻璃衬里的腐蚀，这导致了严重的工业问题。

此外，在其中全氟链烷磺酸钾含有大量氢氧化钾的情况下，当通过使全氟链烷磺酸钾通过向其中添加浓硫酸等进行酸分解反应而制备全氟链烷磺酸时，水作为副产品而得到，导致由水和全氟链烷磺酸形成一种或多种具有高熔点的水合物，这导致了在减压下在全氟链烷磺酸的蒸馏期间阻塞管道的问题。

此外，工艺步骤变得非常复杂，因为在这种工艺中在全氟链烷磺酸钾过滤后的滤液具有大量的作为目标的全氟链烷磺酸钾和剩余在其中的未反应的氢氧化钾，并且需要进行循环以及在气体吸收步骤中再次进行使用。

除以上所述的方法外，还存在另一方法，日本专利3,294,323(专利文献3)，其描述了一种工艺，使用甲磺酰卤作为原材料，并且在无水氢氟酸中进行电解氟化，使得形成了三氟甲磺酰氟，然后水洗三氟甲磺酰氟以除去酸性气体，并且与氢氧化锂的水溶液或浆料反应以除去作为副产品得到的氟化锂，由此制备三氟甲磺酸锂。可以使三氟甲磺酸锂进行酸分解反应，从而制备全氟链烷磺酸。然而，在这种工艺中，氢氧化锂的水溶液用作碱性吸收溶液，而形成作为副产品的微溶于水的氟化锂，这导致在管道内沉积和阻塞管道的问题。

另外，在任何上述方法中，在电解氟化步骤中直到现在都难以避免获得作为副产品的氟代烷和磺酰二氟化物，这是由于电解氟化反应中的分解造成的。全球变暖近来造成了若干问题，通过分解反应(电解氟化中的副反应)获得的氟代烷是一类温室气体，其中全球变热的主要成分并且是一类在目前已知的温室气体中具有最大系数的化合物，其变暖系数是二氧化碳的数千倍。这些氟代烷在酸性或碱性水溶液中未被吸收，这造成其后处理困难，因此要求降低其影响。上述早先的制备技术没有考虑抑制作为副产品的氟代烷的形成。

此外，当吸收在氢氧化钾水溶液中时，在分解反应中作为副产品获得的磺酰二氟化物形成了硫酸钾，其在水中具有较低的溶解度并因此往往在气体吸收步骤中沉淀在设备中，这导致阻塞管道的问题。此外，当强化分解反应时，所得的全氟链烷磺酸钾晶体中的硫酸钾的含量被提高。在其中这种全氟链烷磺酸钾被用作原材料以进行酸分解反应来合成全氟链烷磺酸的情况下，在减压下在全氟链烷磺酸的蒸馏后，反应残余物固化并且造成加工困难。

专利文献1：美国专利2,732,398

专利文献2：日本未审专利申请(第一次公开)S64-61452

专利文献3：日本专利3,294,323

发明内容

本发明所要解决的问题

本发明已经解决了早先方法中存在的上述问题，并且提供一种全氟链烷磺酸钾和其制备方法，所述全氟链烷磺酸钾适合作为工业生产全氟链烷磺酸的原材料。

具体地说，本发明提供了一种全氟链烷磺酸钾，其可用作工业生产全氟链烷磺酸的原材料，并且具有减少量的杂质如氯离子、氟离子、硫酸盐离子和氢氧化钾，以及制备这种全氟链烷磺酸钾的方法，该方法减少了电解氟化步骤中由于分解反应造成的温室气体的形成，提高了在气体吸收步骤中阻塞管道的不可能性，并且提供了更加简化的工艺步骤。

在以下说明中的百分数是质量百分数，除非另作说明。

解决问题的方式

根据本发明的制备全氟链烷磺酸钾的方法的第一方面包括：在无水氢氟酸中使由通式C_nH_2n+1SO₂X表示的链烷磺酰卤化合物进行电解氟化，其中n是1-3的整数并且X是Cl或F，由此形成含由通式C_nH_2n+1SO₂F表示的全氟链烷磺酰氟作为主要成分的制备气体，其中n是1-3的整数(电解氟化步骤)；使制备气体与氢氧化钾的水溶液进行反应，由此形成含由通式C_nH_2n+1SO₃K表示的全氟链烷磺酸钾的吸收气体的溶液，其中n是1-3的整数(气体吸收步骤)；除去氟化钾、氢氧化钾和硫酸钾，它们是吸收气体的溶液中所含的杂质(提纯步骤)；和使除去杂质的水溶液进行浓缩和干燥，由此获得由通式C_nH_2n+1SO₃K表示的全氟链烷磺酸钾，其中n是1-3的整数(浓缩和收集步骤)。

在上述第一方面中，由通式C_nH_2n+1SO₂F表示的链烷磺酰氟化合物，其中n是1-3的整数，可以用作电解氟化的原材料。

在电解氟化步骤中，产物(全氟链烷磺酰氟)的分解率可以通过将电解氟化的反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm的范围内而被控制到小于3％。

在电解氟化步骤中，电解氟化反应中的分解率可以通过使反应温度保持在0-18℃，使电流密度保持在1-3A/dm²并且使反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm而控制到小于3％。

在气体吸收步骤中，可以形成含全氟链烷磺酸钾的吸收气体的溶液，其氢氧化钾的浓度为小于1％。

在气体吸收步骤中，相对于引入的制备气体的量，含全氟链烷磺酸钾的吸收气体的溶液可以通过在液气比为10或以上的条件下接触氢氧化钾的水溶液而形成。

在气体吸收步骤中，可以使用氢氧化钾的起始浓度为10％或以上的氢氧化钾水溶液，可以进行气体吸收直到氢氧化钾的浓度达到小于1％。

在提纯步骤中，碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物可以被添加到吸收气体的溶液，以使得其与吸收气体的溶液中所含的氟化钾反应，使得形成氟化物沉淀和氢氧化钾，可以进一步添加硫酸以使溶液中的氢氧化钾以硫酸钾的形式沉淀，并且这些沉淀物可以通过过滤来除去，并且可以对滤液进行浓缩和干燥以获得全氟链烷磺酸钾。

在提纯步骤中，碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物可以被添加到吸收气体的溶液，以使得其与吸收气体的溶液中所含的氟化钾反应，使得形成氟化物沉淀和氢氧化钾，可以进一步添加全氟链烷磺酸以使溶液中的氢氧化钾转化成全氟链烷磺酸钾，并且沉淀物可以通过过滤来除去，而且在浓缩和收集步骤中可以对滤液进行浓缩和干燥以获得全氟链烷磺酸钾。

在提纯步骤中，碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物可以被添加到吸收气体的溶液，以使得其与吸收气体的溶液中所含的氟化钾反应，使得形成氟化物沉淀和氢氧化钾，可以进一步添加在通过酸分解反应制备全氟链烷磺酸中所形成的反应溶液的残余物以使溶液中的氢氧化钾中和，然后沉淀物可以通过过滤来除去，而且在浓缩和收集步骤中可以对滤液进行浓缩和干燥以获得全氟链烷磺酸钾。

在提纯步骤中，硫酸铝可以被添加到吸收气体的溶液，以使得其与吸收气体的溶液中所含的氟化钾和氢氧化钾反应，使得形成氟化物、硫酸钾或者其复盐的沉淀，可以将沉淀物滤出，并且在浓缩和收集步骤中，可以对滤液进行浓缩和干燥以获得全氟链烷磺酸钾。

根据本发明的制备全氟链烷磺酸钾的方法的第二方面包括：在无水氢氟酸中使由通式C_nH_2n+1SO₂X表示的链烷磺酰卤化合物进行电解氟化，其中n是1-3的整数并且X是Cl或F，由此形成含作为主要成分的由通式C_nH_2n+1SO₂F表示的全氟链烷磺酰氟的气体，其中n是1-3的整数，并且使用该制备气体来制备全氟链烷磺酸钾，其中在电解氟化中，反应溶液中的质子浓度被保持在150-1500ppm以抑制副产品的形成。

在上述第二方面中，由通式C_nH_2n+1SO₂F表示的链烷磺酰氟化合物，其中n是1-3的整数，可以用作电解氟化的原材料。

在电解氟化中，电解氟化反应中的分解率可以通过使反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm而被控制到小于3％。

在电解氟化步骤中，电解氟化反应中的分解率可以通过使反应温度保持在0-18℃，使电流密度保持在1-3A/dm²并且使反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm而控制到小于3％。

根据本发明的第一方面的全氟链烷磺酸钾是通过上述制备方法获得的全氟链烷磺酸钾并且氯离子含量小于50ppm。

根据本发明的第二方面的全氟链烷磺酸钾是通过上述制备方法获得的全氟链烷磺酸钾并且氟离子含量小于300ppm。

根据本发明的第三方面的全氟链烷磺酸钾是通过上述制备方法获得的全氟链烷磺酸钾并且硫酸盐离子含量小于3％。

根据本发明的第四方面的全氟链烷磺酸钾是通过上述制备方法获得的全氟链烷磺酸钾并且氢氧化钾含量小于1％。

根据本发明的第五方面的全氟链烷磺酸钾是通过上述制备方法获得的全氟链烷磺酸钾并且纯度为95％或以上。

本发明的效果

在本发明的制备方法中，由于当在氢氧化钾水溶液中吸收气体时，使得在电解氟化中得到的气体被吸收在氢氧化钾水溶液中直到吸收气体的溶液中的氢氧化钾浓度达到小于1％，所以充分降低了吸收气体的溶液中的碱浓度。因此，不要求再循环和再使用吸收气体的溶液，简化了工艺步骤，使得本发明的制备方法在工业上是有利的。

在本发明中，由于在将分解率控制到小于3％的同时进行电解氟化，氟代烷和磺酰二氟化物的形成是非常低的，降低了环境污染和全球变暖的可能性，并且在气体吸收步骤中没有发生管道的阻塞。

根据本发明的制备方法，可以获得高纯度全氟链烷磺酸钾，其纯度为95％或以上，氯离子的含量小于50ppm，氟离子的含量小于300ppm，硫酸盐离子的含量小于3％。

在其中本发明的全氟链烷磺酸钾用作制备全氟链烷磺酸的原材料的情况下，由于充分降低了氟离子的含量，所以以较小的量形成了作为副产品的氢氟酸并且没有出现设备材料如玻璃衬里的腐蚀。此外，由于低含量的氢氧化钾，全氟链烷磺酸形成一种或多种水合物并且出现阻塞管道的可能性没有被增加。另外，由于低含量的硫酸钾，蒸馏产物后的反应溶液没有凝固，这使得容易进行加工。

附图说明

图1是电解氟化和气体吸收步骤的工艺流程图。

图2是提纯、浓缩和收集步骤的工艺流程图。

附图标记的简要说明

10    电解氟化室

11    冷凝器

12    HF吸收塔

13    气体吸收塔

20    搅拌罐

21    过滤器

22    浓缩器/干燥机

23    冷凝器

24    水收集器

实施本发明的最佳方式

现在参考附图来说明本发明的结构。

[原材料]

在本发明实施方案的制备方法中，可以使用由通式C_nH_2n+1SO₂X表示的链烷磺酰卤化合物，其中n是1-3的整数并且X是Cl或F，作为电解氟化的原材料。特别地，当使用链烷磺酰氟时，在最后所获得的全氟链烷磺酸钾中氯离子的含量可以减小到小于50ppm，这使得本发明的制备方法是更优选的。另一方面，在其中链烷磺酰氯用作电解氟化的原材料的情况下，提高了在最后获得的全氟链烷磺酸钾中的氯离子的含量，并且当使这种全氟链烷磺酸钾进行酸性分解来制备全氟链烷磺酸时，导致引起氯离子混合到最后期望的产物中的倾向，并且提高了降低质量的可能性。在使用氟化钾等时，链烷磺酰氟可以容易地通过使链烷磺酰氯进行氟置换而制备，如下式所述：

C_nH_2n+1SO₂Cl+KF→C_nH_2n+1SO₂F+KCl

[电解氟化步骤]

可推荐的是使用链烷磺酰卤，优选地链烷磺酰氟作为原材料，并且将其装入具有氢氟酸的电解氟化室中，从而在常压下在氮气气氛下进行电解氟化。在电解氟化步骤中，由通式C_nH_2n+1SO₂X表示的链烷磺酰卤的烷基部分，其中n是1-3的整数并且X是Cl或F，被氟取代而形成由通式C_nH_2n+1SO₂F表示的全氟链烷磺酰氟，其中n是1-3的整数，如下式所示。作为副反应，原材料、中间体和所制备的C_nH_2n+1SO₂F的分解引起氟代烷如四氟化碳(CF₄)和磺酰二氟化物(SO₂F₂)的形成。

主反应：C_nH_2n+1SO₂F+(2n+1)HF→C_nF_2n+1SO₂F↑+(2n+1)H₂↑

副反应：C_nH_2n+1SO₂F+HF→C_nH_xF_2n+2-x，SO₂F₂，等，

其中n是1-3的整数，并且x是0至2n+2的整数。

因此所制备的各种全氟链烷磺酰氟具有低沸点，例如，-21℃(n＝1)，0℃(n＝2)，和40℃(n＝3)，因而随作为副产品形成的氢气、分解产物如氟代烷和磺酰二氟化物、氮气的取代气体和氢氟酸的电解氟化溶剂，以气体的形式从电解氟化室中排出到外部。

在上述电解氟化中，优选进行电解氟化，同时将反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm。通过将反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm，有可能将电解氟化反应中的分解率控制到小于3％并且减小副产品的形成。

反应溶液中的质子浓度是表示反应溶液中的原材料和中间体(其中其烷基部分的一个或多个氢保留的化合物)所具有的质子(氢)的质量浓度，其可以通过使用内标进行反应溶液的核磁共振分析(¹H-NMR)来测定。

分解率是指电解氟化中的副反应的一个或多个分解反应的发生率。具体地说，分解率是由所形成的副产品——磺酰二氟化物(SO₂F₂)的量和所形成的主要产品——全氟链烷磺酰氟和副产品——磺酰二氟化物的量总和的比值表示的。这些量可以例如通过在电解氟化制备气体的气相色谱分析中的色谱图上的这些组分的每一个的峰面积来给出。

分解率(％)＝[所形成的SO₂F₂的量]/([所形成的CF_2n+1SO₂F的量]+[所形成的SO₂F₂的量])×100

其中，这些量中的每一个是由气相色谱分析中其峰面积给出的。

本发明人已经发现在质子浓度和分解率之间存在一种关联，并且有可能通过将反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm，将反应温度保持在0℃-18℃并且将电流密度保持在1-3A/dm²来将分解率控制到小于3％。

通过将分解率控制到小于3％，可以减少氟代烷的形成并且可以有助于防止变暖。另外，同时，由于减少了磺酰二氟化物的形成，可以抑制作为副产品的硫酸钾的形成，其是在气体吸收步骤中通过磺酰二氟化物与氢氧化钾的反应而获得的。

[气体吸收步骤]

在电解氟化步骤中从电解氟化室排出的制备气体在0至-40℃通过冷凝器，由此，使夹带在气体中的氢氟酸液化，并且将其返回到电解氟化室中。由于从冷凝器的出口排出的制备气体包含在冷凝器中没有被液化残留的氢氟酸，因此优选地通过使用水或低浓度碱性水溶液的淋洒装置进行的气液接触来洗涤所述制备气体，使得除去氢氟酸，然后通向气体吸收塔，在此所述制备气体与碱性溶液接触。作为碱性溶液，使用氢氧化钾水溶液，在上述制备气体和氢氧化钾水溶液之间进行气液接触，使得含于制备气体中的全氟链烷磺酰氟被吸收在氢氧化钾水溶液中。

在气体吸收步骤中，如下式所示，全氟链烷磺酰氟，其是电解氟化制备气体中所含的主要成分，与氢氧化钾反应并且形成全氟链烷磺酸钾，其被溶解并且在溶液中得到吸收。另一方面，氟代烷，其是电解氟化制备气体中所含的副产品，没有吸收于氢氧化钾水溶液中，因此被排出到外部。另外，磺酰二氟化物(SO₂F₂)，其也是电解氟化制备气体中所含的副产品，被吸收于氢氧化钾水溶液，得到硫酸钾和氟化钾。

主反应：C_nF_2n+1SO₂F+2KOH→C_nF_2n+1SO₃K+KF+H₂O

副反应：SO₂F₂+4KOH→K₂SO₄↓+2KF+2H₂O

在电解氟化步骤中的高分解率的情况下，形成了大量磺酰二氟化物作为副产品，并且磺酰二氟化物与氢氧化钾在吸收气体的溶液中反应，这导致形成大量的硫酸钾。这导致消耗了大量的氢氧化钾，并且增加了硫酸钾在全氟链烷磺酸钾晶体中的含量。

此外，硫酸钾在水中具有较低的溶解度(7.35g/100g(0℃)和24.1g/100g(100℃))，当全氟链烷磺酸钾共存于溶液中时，还具有更进一步减小的溶解度并且往往由于盐析效应而沉淀。因此，造成了这样的问题，当硫酸钾在吸收气体的溶液中的量增加时，由于硫酸钾的沉淀而引起在气体吸收步骤中循环溶液的管道的阻塞。

在气体吸收步骤中，可推荐的是使用浓度为10％或以上的氢氧化钾水溶液，并且使制备气体被该氢氧化钾水溶液所吸收，直到氢氧化钾的浓度达到小于1％。在这种情况中，可推荐的是将氢氧化钾水溶液(吸收溶液)的温度保持在40-90℃，优选地50-80℃，并且调整循环的流速以及进行气液接触，使得氢氧化钾水溶液和被引入的制备气体的量的液气比是10或以上。通过在上述温度范围内将液气比控制到10或以上，可以继续气体吸收，同时保持气体吸收率达95-100％，直到氢氧化钾的浓度达到小于1％。

在其中吸收步骤在氢氧化钾浓度为10％或以上开始并且继续直到氢氧化钾的浓度达到小于1％的情况下，在吸收气体的溶液中的全氟链烷磺酸钾的浓度被提高，并且由于其盐析效应可以降低硫酸钾的含量，这有利于本发明的制备方法。即使在使用具有这种高浓度的氢氧化钾水溶液情况下，如果将电解氟化反应中的分解率控制到小于3％的话，有可能防止由于硫酸钾的沉淀造成的管道的阻塞。然而，当氢氧化钾的浓度是40％或以上，提高水溶液的粘度，这导致处理困难。因此，合适的是氢氧化钾水溶液的浓度为10-40％。

气体吸收率由下式给出，其中全氟链烷磺酰氟(C_nH_2n+1SO₂F)和N₂的量由在气体吸收塔的入口和出口气体的气相色谱分析中的色谱图上的其峰面积给出。

气体吸收率(％)＝[1-(C_nH_2n+1SO₂F质量比)×(N₂质量比)]×100，

其中，C_nH_2n+1SO₂F质量比＝出口处的C_nH_2n+1SO₂F的量/入口处的C_nH_2n+1SO₂F的量；

N₂质量比＝入口处的N₂的量/入口处的N₂的量

[提纯步骤]

提纯步骤除去氟化钾(其是在上述吸收步骤中在主反应中作为副产品得到的)、硫酸钾和氟化钾(其是在副反应中得到的)和氢氧化钾(其是在气体吸收步骤中没有被用掉的)的步骤。作为其方法，有如下方法：(A)通过用碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物处理吸收气体的溶液，然后用酸将其中和的方法；和(B)通过用硫酸铝处理吸收气体的溶液的方法。

(A)其中使用碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物的方法具有将任何这些氢氧化物添加到以上所述的吸收气体的溶液，以通过与吸收气体的溶液中所溶解的氟化钾的反应而形成微溶的氟化物沉淀和氢氧化钾的第一步骤(第一步骤)和在过滤所述沉淀物一次后或者在没有过滤的情况下，随后添加硫酸，以与所溶解的氢氧化钾反应而形成硫酸钾沉淀的第二步骤(第二步骤)，然后过滤沉淀物。

作为碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物的实例，氢氧化钙是合适的。将氢氧化钙添加到吸收气体的溶液以形成氟化钙的沉淀(第一步骤)，并且进一步添加硫酸以形成硫酸钾的沉淀(第二步骤)，然后过滤这些沉淀物。在第一和第二步骤中的每一步骤中，可以单独地进行过滤。

第一步骤：2KF+Ca(OH)₂→CaF₂↓+2KOH

第二步骤：2KOH+H₂SO₄→K₂SO₄↓+2H₂O

在第一步骤中，可以使用氢氧化锂代替氢氧化钙。在这种情况下，形成了氟化锂的沉淀，如下式所示，并且与以上所述的氟化钙沉淀相比，具有较好的过滤性，导致容易过滤。另一方面，由于氟化钙在水中的溶解度低于氟化锂的溶解度，氟化钙有下列好处，即氟离子的量可以被减小到较低的水平。

第一步骤：KF+LiOH→LiF↓+KOH

相对于吸收气体的溶液中所溶解的氟化钾，以0.5-2.5，优选地0.5-1.0的摩尔比，添加碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物，将混合物加热到50-90℃的温度并且搅拌1-4小时，从而使得氟化钾在溶液中沉淀。在这种情况下，在吸收气体的溶液的被溶解的氟离子，其量大于10,000ppm，可在很大程度上被降低，以全氟链烷磺酸钾晶体中的氟离子的含量计，使得氟离子可以被减小到小于300ppm。

在第二步骤中可推荐的是缓慢地将浓度为50-100％的硫酸添加到已经在第一步骤中处理的溶液中，同时加热到20-90℃并且进行搅拌，当pH变为中性时，停止硫酸的添加，然后再继续搅拌1-4小时。

在第二步骤中，可以使用全氟链烷磺酸代替硫酸。在这种情况下，如下式所示，溶液中的氢氧化钾与全氟链烷磺酸反应并且形成全氟链烷磺酸钾。因此，硫酸钾的含量被减少到极低的程度，相比于用硫酸中和来说，通过浓缩和干燥可以提供硫酸盐离子的含量小于1％的高纯度全氟链烷磺酸钾。

第二步骤：KOH+C_nF_2n+1SO₃H→C_nF_2n+1SO₃K+H₂O

此外，作为可在第二步骤中用于中和的酸来说，可以使用在将硫酸添加到全氟链烷磺酸钾以进行酸性分解而形成全氟链烷磺酸并且通过蒸馏除去全氟链烷磺酸之后获得的反应残余物。这种残余物包含通过蒸馏未能全部除去的全氟链烷磺酸和硫酸钾(其是反应副产品)，以及硫酸(其在酸分解反应中过量使用)，因此，硫酸和全氟链烷磺酸(其通常被丢弃)可以有效地使用，这使得本发明的制备方法是优选的。

另外，在第二步骤中，通过尽可能多地除去吸收气体的溶液中的硫酸钾，可以降低包含在源自吸收气体的溶液的全氟链烷磺酸钾晶体中硫酸盐离子的量。为了这样做，有效的是，如上所述的，例如，提高吸收气体的溶液中的全氟链烷磺酸钾的浓度，使得通过其盐析效应来沉淀硫酸钾。

为了提高吸收气体的溶液中的全氟链烷磺酸钾的浓度，如上所述优选的是，在气体吸收步骤中，用作吸收溶液的氢氧化钾水溶液的起始浓度是10％或以上，并且最终的氢氧化钾的浓度小于1％，另外电解氟化反应中的分解率是3％或更少。因此，在提纯的第二步骤中提高了吸收气体的溶液中的全氟链烷磺酸钾的浓度，使得全氟链烷磺酸钾晶体中的硫酸盐离子的含量可以被减少到小于3％。

在气体吸收步骤中，当在氢氧化钾的起始浓度小于10％的情况下进行气体吸收时，吸收气体的溶液中的全氟链烷磺酸钾的浓度被减小，并且减弱了盐析效应。因此，硫酸钾的浓度变得较高。在这种情况下，有可能通过在提纯的第二步骤中通过浓缩吸收气体的溶液来提高全氟链烷磺酸钾的浓度从而降低硫酸钾，但是这种方法是不优选的，因为减小了生产力并且增加了工艺步骤。

在使用硫酸盐离子含量小于3％的全氟链烷磺酸钾的情况下，在反应后蒸馏所述产物以后，反应溶液没有凝固，其中在通过酸分解反应制备全氟链烷磺酸中没有使用大过量的硫酸，这使得容易地进行加工。

(B)在使用硫酸铝的提纯方法中，溶于吸收气体的溶液的氟化钾和氢氧化钾与硫酸铝反应，并且氟化铝、硫酸钾或其复盐形成并且沉淀。因此，这些盐应当被滤出。

可推荐的是，相对于溶于吸收气体的溶液的氟化钾和氢氧化钾的总量，以0.1-1.0，优选地0.1-0.3的摩尔比添加硫酸铝，将混合物加热到50-90℃并且搅拌1-4小时，然后冷却到0-10℃，并且使混合物静置1-10小时。

这种方法可以如方法(A)中一样，在很大程度上降低吸收气体的溶液中溶解的氟离子，使得有可能将全氟链烷磺酸钾晶体中的氟离子的含量降低到小于300ppm，另外，由于这种处理没有产生任何碱作为副产品，所以这种处理不需要其中使用酸的中和步骤[方法(A)中的第二步骤]，这也使简化工艺步骤成为可能。

[浓缩和收集步骤]

可以通过浓缩和干燥含全氟链烷磺酸钾的溶液，其中氟离子、硫酸盐离子和氢氧化钾的量已经通过上述制备步骤而降低，来收集纯度为95％或以上的全氟链烷磺酸钾晶体。

对于溶液的浓缩和干燥来说，通常使用的程序是合适的。在搅拌下在减压下进行浓缩和干燥的方法是特别优选的。在这种方法中，所获得的全氟链烷磺酸钾的晶体具有低的水含量，是细粉末，使得容易处理。

[酸分解步骤]

可以通过将硫酸添加到全氟链烷磺酸钾以进行酸分解来制备全氟链烷磺酸，如下式所示。这通常通过相对于全氟链烷磺酸钾以1-10，优选地2-5的摩尔比添加硫酸，在常压下，在100-180℃的温度下，在搅拌1-20小时的情况下进行反应。在完成反应后，在减压下蒸馏所得的全氟链烷磺酸；由此可以获得期望的产物。

主反应：2C_nF_2n+1SO₃K+H₂SO₄→2C_nF_2n+1SO₃H+K₂SO₄

在酸分解步骤中，在其中用作原材料的全氟链烷磺酸钾具有高含量的氟离子的情况下，如以下副反应中所示，大量获得了氢氟酸，并且腐蚀设备材料如玻璃衬里。此外，在其中氢氧化钾的含量高的情况下，氢氧化钾与硫酸反应并且得到水，进一步地，水与全氟链烷磺酸形成一种或多种溶剂化物。所述溶剂化物具有高熔点并且提高了在减压下蒸馏所期望的产物期间阻塞管道的可能性。此外，在其中原材料具有高含量的硫酸钾的情况下，在产物蒸馏并随后进行酸分解反应后，反应溶液凝固，这使得其处理困难。

副反应：2KF+H₂SO₄→2HF+K₂SO₄

上述制备方法的流程示于图1和2中，然而，本发明的制备工艺不局限于所举例说明的实施方案。图1显示了电解氟化和气体吸收的步骤。将链烷磺酰氟(C_nH_2n+1SO₂F)和氢氟酸放入电解氟化室10，提供氮气气氛，在将反应温度控制到0-18℃的期间，进行电解氟化，将反应溶液中的质子浓度控制到150-1500ppm，并且将分解率保持到小于3％。使制备气体通过冷凝器11到达HF吸收塔12，以便与水或者低浓度的碱性水溶液进行气液接触。从HF吸收塔12的塔顶喷洒水或低浓度的碱性水溶液，洗涤制备气体。洗涤后的制备气体通向气体吸收塔13。从气体吸收塔13的塔顶喷洒氢氧化钾水溶液，制备气体中的主要产品与氢氧化钾通过气液接触反应，获得全氟链烷磺酸钾(C_nH_2n+1SO₃K)，其被吸收在氢氧化钾水溶液中。另一方面，夹带在制备气体中的氟代烷、氮气和氢气没有吸收于氢氧化钾水溶液中，被排出到外部。

图2显示了提纯、浓缩和干燥含全氟链烷磺酸钾(C_nH_2n+1SO₃K)的吸收气体的溶液和收集全氟链烷磺酸钾的工艺步骤。在搅拌罐20中，用氢氧化钙处理吸收气体的溶液。处理后，将含沉淀物的液体通向过滤器21，分离固体和液体，然后将滤液返回到搅拌罐20。随后，添加硫酸进行处理。处理后，将含沉淀物的液体通向过滤器21，分离固体和液体，然后将滤液通向浓缩器和干燥器22，从底部排出通过加热并且在减压下干燥而浓缩的全氟链烷磺酸晶体。被蒸发的水和其它物质通向冷凝器23至水收集器24。

实施例

以下将举例说明本发明的实施例。

[实施例1]

使用装备有被设置为-30℃的回流冷凝器的铁电解氟化室，并且在电解氟化室内设置阳极和阴极中的每一个的表面面积为378dm²的镍电极。电解氟化室装有无水氢氟酸(84.8kg，4,240摩尔)和原材料甲磺酰氟(1.73kg，17.6摩尔)，使得反应溶液中的质子浓度为约600ppm，使溶液循环来制备反应溶液。

在恒定电流800A的条件下进行电解氟化，同时通过使反应溶液循环通过外部冷却器来将温度保持在8-12℃。在电解氟化期间，根据需要，将甲磺酰氟和无水氢氟酸提供到电解氟化室以补充反应溶液，使得反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm。

含有通过电解氟化形成的三氟甲磺酰氟的制备气体被引入HF吸收塔。在HF吸收塔中，离子交换水在室温下循环并且与制备气体进行逆流接触从而除去夹带在气体中的氢氟酸。

随后，已经除去氢氟酸的制备气体被引入气体吸收塔。气体吸收塔已经预先装有214kg的24％氢氧化钾水溶液并且氢氧化钾水溶液以11m³/h的速度在气体吸收塔中循环，同时将水溶液的温度调整到60℃使得三氟甲磺酰氟和氢氧化钾之间的反应发生。

当自从电解氟化开始92.5小时已经过去后使电流停止时，收集了268kg的在气体吸收塔内的反应溶液(以下简称吸收气体的溶液)。这种溶液是无色且透明的溶液。这种溶液的滴定分析显示氢氧化钾的浓度是0.9％。

在该氟化中，电解氟化室内的反应溶液中的质子浓度在400-800ppm之间变化，在电解氟化反应中进料的原材料的总量是41.4kg(422.0摩尔)，电压在5.5-5.7V之间变化，分解率是1.8％或更少，气体吸收反应中的液气比是12.7，并且气体吸收率是96％或以上。

[实施例2]

将实施例1中制备的吸收气体的溶液投入氟烃树脂(PTFE)-衬里的反应容器中。将26.2kg(353.7摩尔)的氢氧化钙粉末添加到吸收气体的溶液，并且在搅拌下将混合物加热到70℃。

在温度升高后，继续搅拌2小时以将溶解的氟化钾转化为氟化钙。2小时后，停止搅拌，并使混合物静置过夜，这使得氟化钙沉淀。在对该水溶液进行滗析后，通过过滤除去氟化钙。

将75％硫酸添加到所得滤液，直到pH达到7.0-7.5(添加量：27.8kg(212.3摩尔))并且借助搅拌进行中和。当这样做时，溶液的温度升高到70℃，这是由于中和所产生的热量造成的。继续搅拌1小时，以便完成中和反应。1小时后，停止搅拌，通过静置使所形成的硫酸钾沉淀。通过过滤除去硫酸钾。

使通过该过滤获得的三氟甲磺酸钾(219kg)的无色且透明的水溶液进行浓缩和干燥而得到53.6kg的三氟甲磺酸钾。产物的离子-色谱分析显示三氟甲磺酸钾的纯度是97.2％，硫酸盐离子的含量是1.5％，氟离子的含量120ppm，氯离子的含量是16ppm，没有检测出氢氧化钾。

[实施例3]

不是如在实施例2中将氢氧化钙粉末添加到吸收气体的溶液中，而是将硫酸铝(21.8kg，63.7摩尔)添加到吸收气体的溶液(267kg)，并且在搅拌下将混合物加热到70℃。

在温度升高后，继续搅拌2小时，其后停止搅拌，使混合物在5℃静置过夜从而使固体沉淀。在对该水溶液进行滗析后，通过过滤除去沉淀物。

使通过该过滤获得的三氟甲磺酸钾(225kg)的无色且透明的水溶液进行浓缩和干燥而得到51.1kg的三氟甲磺酸钾。产物的分析显示三氟甲磺酸钾的纯度是95.9％，硫酸盐离子的含量是2.3％，氟离子的含量246ppm，氯离子的含量是12ppm，没有检测出氢氧化钾。

[实施例4]

不是如在实施例2中将75％硫酸添加到通过过滤从其中除去氟化钙的滤液，而是添加三氟甲磺酸(添加量：63.8kg)直到pH达到7.0-7.5，并且进行中和。继续搅拌1小时，以便完成中和反应。1小时后，停止搅拌，并且通过过滤除去不溶性物质。

使通过该过滤获得的三氟甲磺酸钾(219kg)的无色且透明的水溶液进行浓缩和干燥而得到119.8kg的三氟甲磺酸钾。产物的分析显示三氟甲磺酸钾的纯度是98.5％，硫酸盐离子的含量是0.8％，氟离子的含量180ppm，氯离子的含量是16ppm，没有检测出氢氧化钾。

[对比例]

[对比例1-3]

通过使反应溶液中的质子浓度保持在9,000-11,200ppm(对比例1)，5,000-7,050ppm(对比例2)和3,400-4,650ppm(对比例3)，进行实施例1中的电解氟化。这些对比例的分解率分别是11.3-15.5％，8.3-12.0％和6.8-7.6％，获得大量的作为副产品的四氟化碳和磺酰二氟化物。

[实施例5]

使用装备有被设置为-20℃的回流冷凝器的铁电解氟化室，并且在电解氟化室内设置阳极和阴极中的每一个的表面面积为67dm²的镍电极。电解氟化室装有无水氢氟酸(11.81kg，590摩尔)和原材料乙磺酰氟(0.24kg，2.1摩尔)，使得反应溶液中的质子浓度为约600ppm，使溶液循环来制备反应溶液。

在恒定电流100A的条件下进行电解氟化，同时通过使反应溶液循环通过外部冷却器来将温度保持在8-12℃。在电解氟化期间，根据需要，将乙磺酰氟和无水氢氟酸提供到电解氟化室以补充反应溶液，使得反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm。

含有通过电解氟化形成的全氟乙烷磺酰氟的制备气体被引入HF吸收塔。在HF吸收塔中，离子交换水在室温下循环并且与制备气体进行逆流接触从而除去夹带在气体中的氢氟酸。

随后，已经除去氢氟酸的制备气体被引入气体吸收塔。气体吸收塔已经预先装有48.0kg的20％氢氧化钾水溶液并且氢氧化钾水溶液以2m³/h的速度在气体吸收塔中循环，同时将水溶液的温度调整到60℃使得全氟乙烷磺酰氟和氢氧化钾之间的反应发生。

当自从电解氟化开始300小时已经过去后使电流停止时，收集了58.9kg的在气体吸收塔内的反应溶液(吸收气体的溶液)。这种溶液是无色且透明的溶液。这种溶液的滴定分析显示氢氧化钾的浓度是0.2％。

在该氟化中，反应溶液中的质子浓度在550-780ppm之间变化，在电解氟化反应中进料的原材料的总量是13.4kg(119.5摩尔)，电压在5.1-5.4V之间变化，分解率是2.7％或更少，气体吸收反应中的液气比是27.0，并且气体吸收率是96％或以上。

[实施例6]

将实施例5中制备的吸收气体的溶液投入氟烃树脂(PTFE)-衬里的反应容器中。将5.15kg(69.6摩尔)的氢氧化钙粉末添加到吸收气体的溶液，并且在搅拌下将混合物加热到70℃。

在温度升高后，继续搅拌2小时，其后停止搅拌，使混合物静置过夜从而使固体沉淀。在对该水溶液进行滗析后，通过过滤除去氟化钙。

将75％硫酸添加到所得滤液，直到pH达到7.0-7.5(添加量：4.86kg(37.2摩尔))并且借助搅拌进行中和。继续搅拌1小时，以便完成中和反应。1小时后，停止搅拌，通过静置使所形成的硫酸钾沉淀。通过过滤除去硫酸钾。

使所获得的全氟乙烷磺酸钾(45.6kg)的无色且透明的水溶液进行浓缩和干燥而得到14.3kg的全氟乙烷磺酸钾。产物的离子-色谱分析显示全氟乙烷磺酸钾的纯度是96.2％，硫酸盐离子的含量是2.1％，氟离子的含量240ppm，氯离子的含量是25ppm，没有检测出氢氧化钾。

[实施例7]

使用装备有被设置为-20℃的回流冷凝器的铁电解氟化室，并且在电解氟化室内设置阳极和阴极中的每一个的表面面积为67dm²的镍电极。电解氟化室装有无水氢氟酸(11.81kg，590摩尔)和原材料1-丙磺酰氟(0.24kg，1.90摩尔)，使得反应溶液中的质子浓度为约600ppm，使溶液循环来制备反应溶液。

在恒定电流100A的条件下进行电解氟化，同时通过使反应溶液循环通过外部冷却器来将温度保持在8-12℃。在电解氟化期间，根据需要，将1-丙磺酰氟和无水氢氟酸提供到电解氟化室以补充反应溶液，使得反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm。

含有通过电解氟化形成的1-全氟丙磺酰氟的制备气体被引入HF吸收塔。在HF吸收塔中，离子交换水在室温下循环并且与制备气体进行逆流接触从而除去夹带在气体中的氢氟酸。

随后，已经除去氢氟酸的制备气体被引入气体吸收塔。气体吸收塔已经预先装有48.0kg的20％氢氧化钾水溶液并且氢氧化钾水溶液以2m³/h的速度在气体吸收塔中循环，同时将水溶液的温度调整到60℃使得1-全氟丙磺酰氟和氢氧化钾之间的反应发生。

当自从电解氟化开始300小时已经过去后使电流停止时，收集了58.5kg的在气体吸收塔内的反应溶液(吸收气体的溶液)。这种溶液是无色且透明的溶液。这种溶液的滴定分析显示氢氧化钾的浓度是0.4％。

在该氟化中，反应溶液中的质子浓度在520-850ppm之间变化，在电解氟化反应中进料的原材料的总量是15.2kg(120.5摩尔)，电压在5.2-6.2V之间变化，分解率是2.8％或更少，气体吸收反应中的液气比是27.9，并且气体吸收率是97％或以上。

[实施例8]

将实施例7中制备的吸收气体的溶液投入氟烃树脂(PTFE)-衬里的反应容器中。将3.84kg(51.9摩尔)的氢氧化钙粉末添加到吸收气体的溶液，并且在搅拌下将混合物加热到70℃。

在温度升高后，继续搅拌2小时，其后停止搅拌，使混合物静置过夜从而使固体沉淀。在对该水溶液进行滗析后，通过过滤除去固体。

将75％硫酸添加到所得滤液，直到pH达到7.0-7.5(添加量：4.74kg(36.3摩尔))并且借助搅拌进行中和。继续搅拌1小时，以便完成中和反应。1小时后，停止搅拌，通过静置使所形成的硫酸钾沉淀。通过过滤除去硫酸钾。

使所获得的1-全氟丙磺酸钾(46.2kg)的无色且透明的水溶液进行浓缩和干燥而得到14.8kg的1-全氟丙磺酸钾。产物的离子-色谱分析显示1-全氟丙磺酸钾的纯度是95.8％，硫酸盐离子的含量是2.3％，氟离子的含量220ppm，氯离子的含量是10ppm，没有检测出氢氧化钾。

[实施例9]

不是如在实施例2中将75％硫酸添加到通过过滤从其中除去氟化钙的滤液，而是将在通过酸分解制备三氟甲磺酸中的反应残余物(含72％的硫酸，2％的三氟甲磺酸和26％的硫酸钾)添加到267kg的吸收气体的溶液，直到pH达到7.0-7.5(添加量：28.7kg)，并且进行中和。继续搅拌1小时，以便完成中和反应。1小时后，停止搅拌，并且通过过滤除去不溶性物质。

使通过该过滤获得的三氟甲磺酸钾(211kg)的无色且透明的水溶液进行浓缩和干燥而得到54.5kg的三氟甲磺酸钾。所得产物的分析显示三氟甲磺酸钾的纯度是97.6％，硫酸盐离子的含量是1.3％，氟离子的含量130ppm，氯离子的含量是14ppm，没有检测出氢氧化钾。

[实施例10]

在实施例1中的电解氟化反应期间，取出约5g的反应溶液样品，小心倒入约25g的冰和水中，并进行稀释。将48％的氢氧化钾水溶液滴加到该溶液中并进行中和。随后，继续搅拌20分钟，以便完成中和反应。

精确称量约5g的中和溶液。作为内标，精确称量0.015g的1，4-二氧杂环己烷，与试样混合，并且对所述试样进行核磁共振(¹H-NMR)分析。基于相对于1，4-二氧杂环己烷(3.7ppm附近)的累积强度的反应溶液中的质子(1.0-3.0ppm)的累积强度，计算反应溶液中的质子浓度为480ppm。

工业实用性

本发明的方法合适地适用于制备全氟链烷磺酸钾的工艺并且可以实现工艺步骤的简化，降低环境污染和全球变暖的可能性，并且抑制管道阻塞。另外，根据本发明的全氟链烷磺酸钾可以适当地适用于全氟链烷磺酸的原材料，所述全氟链烷磺酸可用作制造药物中的合成催化剂并且可以防止设备材料如玻璃衬里的腐蚀，并且抑制管道阻塞和简化处理。

Claims (25)

1.一种制备全氟链烷磺酸钾的方法，其包括：

电解氟化步骤：在无水氢氟酸中使由通式C_nH_2n+1SO₂X表示的链烷磺酰卤化合物进行电解氟化，其中n是1-3的整数并且X是Cl或F，由此形成含由通式C_nH_2n+1SO₂F表示的全氟链烷磺酰氟作为主要成分的制备气体，其中n是1-3的整数；

气体吸收步骤：使制备气体与氢氧化钾水溶液反应，由此形成吸收气体的溶液，所述吸收气体的溶液包含由通式C_nH_2n+1SO₃K表示的全氟链烷磺酸钾，其中n是1-3的整数；

提纯步骤：除去氟化钾、氢氧化钾和硫酸钾，它们是吸收气体的溶液中所含的杂质；和

浓缩和收集步骤：使除去杂质的水溶液进行浓缩和干燥，由此获得由通式C_nH_2n+1SO₃K表示的全氟链烷磺酸钾，其中n是1-3的整数。

2.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中由通式C_nH_2n+1SO₂F表示的链烷磺酰氟化合物，其中n是1-3的整数，用作电解氟化的原材料。

3.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在电解氟化步骤中，电解氟化反应中的分解率通过使反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm而控制到小于3％。

4.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在电解氟化步骤中，电解氟化反应中的分解率通过使反应温度保持在0-18℃，电流密度保持在1-3A/dm²并且使反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm而控制到小于3％。

5.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在气体吸收步骤中，形成含全氟链烷磺酸钾的吸收气体的溶液，其氢氧化钾的浓度为小于1％。

6.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在气体吸收步骤中，相对于引入的制备气体的量，含全氟链烷磺酸钾的吸收气体的溶液通过在液气比为10或以上的条件下接触氢氧化钾的水溶液而形成。

7.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在气体吸收步骤中，使用氢氧化钾的起始浓度为10％或以上的氢氧化钾水溶液，进行气体吸收直到氢氧化钾的浓度达到小于1％。

8.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在提纯步骤中，碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物被添加到吸收气体的溶液，以使得其与吸收气体的溶液中所含的氟化钾反应，使得形成氟化物沉淀和氢氧化钾，进一步添加硫酸以使溶液中的氢氧化钾以硫酸钾的形式沉淀，并且这些沉淀物通过过滤来除去，并且对滤液进行浓缩和干燥以获得全氟链烷磺酸钾。

9.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在提纯步骤中，碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物被添加到吸收气体的溶液，以使得其与吸收气体的溶液中所含的氟化钾反应，使得形成氟化物沉淀和氢氧化钾，进一步添加全氟链烷磺酸以使溶液中的氢氧化钾转化为全氟链烷磺酸钾，并且通过过滤除去沉淀物，并且

在浓缩和收集步骤中，对滤液进行浓缩和干燥以获得全氟链烷磺酸钾。

10.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在提纯步骤中，碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物被添加到吸收气体的溶液，以使得其与吸收气体的溶液中所含的氟化钾反应，使得形成氟化物沉淀和氢氧化钾，进一步添加在通过酸分解反应制备全氟链烷磺酸中所形成的反应溶液的残余物以使溶液中的氢氧化钾中和，然后通过过滤除去沉淀物，并且

在浓缩和收集步骤中，对滤液进行浓缩和干燥以获得全氟链烷磺酸钾。

11.根据权利要求1的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在提纯步骤中，硫酸铝被添加到吸收气体的溶液，以使得其与吸收气体的溶液中所含的氟化钾和氢氧化钾反应，使得形成氟化物、硫酸钾或者其复盐的沉淀，将沉淀物滤出，并且

在浓缩和收集步骤中，对滤液进行浓缩和干燥以获得全氟链烷磺酸钾。

12.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求1的制备方法获得的，并且氯离子的含量小于50ppm。

13.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求1的制备方法获得的，并且氟离子的含量小于300ppm。

14.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求1的制备方法获得的，并且硫酸盐离子的含量小于3％。

15.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求1的制备方法获得的，并且氢氧化钾的含量小于1％。

16.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求1的制备方法获得的，并且纯度为95％或以上。

17.一种制备全氟链烷磺酸钾的方法，其包括：

在无水氢氟酸中使由通式C_nH_2n+1SO₂X表示的链烷磺酰卤化合物进行电解氟化，其中，n是1-3的整数并且X是Cl或F，由此形成含作为主要成分的由通式C_nH_2n+1SO₂F表示的全氟链烷磺酰氟的气体，其中，n是1-3的整数，并且使用该制备气体来制备全氟链烷磺酸钾，

其中，在电解氟化中，反应溶液中的质子浓度被保持在150-1500ppm以抑制副产品的形成。

18.根据权利要求17的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中由通式C_nH_2n+1SO₂F表示的链烷磺酰氟化合物，其中n是1-3的整数，用作电解氟化的原材料。

19.根据权利要求17的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在电解氟化步骤中，电解氟化反应中的分解率通过使反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm而控制到小于3％。

20.根据权利要求17的制备全氟链烷磺酸钾的方法，其中，在电解氟化中，电解氟化反应中的分解率通过使反应温度保持在0-18℃，使电流密度保持在1-3A/dm²并且使反应溶液中的质子浓度保持在150-1500ppm而控制到小于3％。

21.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求17的制备方法获得的，并且氯离子的含量小于50ppm。

22.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求17的制备方法获得的，并且氟离子的含量小于300ppm。

23.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求17的制备方法获得的，并且硫酸盐离子的含量小于3％。

24.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求17的制备方法获得的，并且氢氧化钾的含量小于1％。

25.一种全氟链烷磺酸钾，其是通过根据权利要求17的制备方法获得的，并且纯度为95％或以上。

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