CN107827865A - 一种1,3‑丙烷磺酸内酯的提纯方法 - Google Patents

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王帮应
乔兴民
陈群
周建新
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Abstract

本发明申请提供一种1,3‑丙烷磺酸内酯的提纯方法，包括如下步骤：S1、提供1,3‑丙烷磺酸内酯粗品；S2、对上述1,3‑丙烷磺酸内酯粗品进行提纯处理，所述提纯处理方法为：对所述1,3‑丙烷磺酸内酯粗品进行降温结晶，得到晶体和残液，分离出晶体；然后对晶体进行加热，并分离出固体物质，得到1,3‑丙烷磺酸内酯成品。本发明申请提供的1,3‑丙烷磺酸内酯的提纯方法，耗时短、纯度高，具有广泛的应用价值。

Description

一种1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法
技术领域
本发明申请涉及一种1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，属于化学工业技术领域。
背景技术
1,3-丙烷磺酸内酯是一种化学物质，化学式是C3H6O3S，磺化剂，广泛用于医药化工、感光材料、锂电池、生物化学、纺织、润滑、废水处理、表面处理等行业，是一种广泛使用的锂离子电池电解液添加剂。有助于SEI膜的形成，能够改善锂离子电池的循环性能并提升电池的安全性。在液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。形成的层钝化膜能有效地阻止溶剂分子的通过,但Li+ 却可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,具有固体电解质的特征,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”( solid electrolyte interface) ,简称SEI。
现有的各种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法中，对产品的纯化方法主要是反复蒸馏，但蒸馏方案存在产品损失严重、耗时长、且产品纯度低的问题。
发明内容
本发明申请所要解决的技术问题是针对现有技术中1,3-丙烷磺酸内酯产品提纯方法损失严重、耗时长、纯度低的缺点，提供一种1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法。
具体来说，本发明申请提供一种1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，包括如下步骤：
S1、提供1,3-丙烷磺酸内酯粗品；
S2、对上述1,3-丙烷磺酸内酯粗品进行提纯处理，所述提纯处理方法为：对所述1,3-丙烷磺酸内酯粗品进行降温结晶，得到晶体和残液，分离出晶体；
然后对晶体进行加热，并分离出固体物质，得到1,3-丙烷磺酸内酯成品。
进一步的，上述1,3-丙烷磺酸内酯粗品可以为各种途径获得，例如可自行制备、购买或通过对残液回收得到。为便于后续提纯处理的进行，提高产物纯化的效率，优选情况下，所述1,3-丙烷磺酸内酯粗品中，1,3-丙烷磺酸内酯的含量为85.0%以上，更优选为85.0%-99.0%。
进一步的，对上述1,3-丙烷磺酸内酯粗品进行提纯时，先使用静态熔融结晶器对所述1,3-丙烷磺酸内酯粗品进行降温结晶，分离出晶体，微加压后经放料阀排出残液；然后对晶体进行加热（以0.5-2℃/h的速度进行升温，间隔一定时间排出汗液进行检测，直至汗液中1,3-丙烷磺酸内脂含量≥99.20%），加热熔化结晶器内余下固体，收集得到1,3-丙烷磺酸内酯成品。
通过降温，目标产物1,3-丙烷磺酸内酯优先结晶，形成1,3-丙烷磺酸内酯含量更高的晶体和杂质含量较高的残液，对晶体和残液进行分离。然后再对晶体进行加热，使降温结晶过程中被1,3-丙烷磺酸内酯结晶包裹的杂质成分优先熔出并分离，从而进一步提高1,3-丙烷磺酸内酯纯度。
需要注意的是，进行降温结晶时的初始温度对提纯效果影响较大，若温度过低，易使物料结死，达不到纯化效果，若温度过高，将导致降温耗时过长，降低效率。优选情况下，所述步骤S2中，从28-36℃开始降温。
上述降温结晶过程中，降温速率也具有较大影响，降温过快也会使物料结晶过快，不利于1,3-丙烷磺酸内酯与其他组分分离，优选情况下，所述降温时的降温速率为0.5-2℃/h。类似的，加热时的升温速率也不宜过快，若升温速率过快，不利于其他组分的有序熔出和分离。优选情况下，所述加热时的升温速率为0.5-2℃/h。
根据本发明，为进一步提高收率，优选情况下，所述步骤S2中，还包括对所述残液进行精馏，然后采用前述的提纯处理方法对馏分进行所述提纯处理。
通过上述提纯方法对1,3-丙烷磺酸内酯粗品进行提出时，物料损失少、耗时短、提纯后产物纯度高，可达99.9%以上。
本发明申请提供的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，耗时短、纯度高，具有广泛的应用价值。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法。室温条件下，向20L类似于列管换热器的静态熔融结晶器内，通过N2压入18.0Kg 1,3-丙烷磺酸内酯粗产品，气相色谱检测产物主含量93.52%。设置初始降温点34℃，开启换热介质循环开关，每隔1h降温1℃，至降温至29℃，管壁开始出现结晶，继续梯次降温至26℃，已有大部分晶体析出，晶体形态呈小块状四面体规则分布，停留在此温度2h，仍有少量未固化的低浓度残液，且颜色较深，放出，称重3.2Kg，气相色谱显示残液中1,3-丙烷磺酸内酯含量为61.02%。
对晶体开始缓慢升温，每隔1h升高温度1℃，排出收集发汗过程中的融化液，逐各进行检测，至升温至30℃时，气相色谱显示排出液含量已达99.32%，判定容器内产品已接近合格，提高温度至50℃，迅速融化剩余固体，得到高纯度1,3-丙烷磺酸内酯10.2Kg，气相色谱显示1,3-丙烷磺酸内酯含量为99.93%，色度小于20Hazen，合格率56.7%。过程收集到的未固化液及发汗液返回精馏，再进行结晶纯化，循环往复。
将收集到的多批次结晶未固化液及发汗液合并共计34Kg，投入精馏釜中精馏，在真空度-0.099Mpa，釜底温度160-170℃，收集135-140℃馏分，得到含1,3-丙烷磺酸内酯粗产品24.7Kg，气相色谱检测产物主含量92.74%。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法。在室温下，将1,3-丙烷磺酸内酯粗产品24.7Kg置于20L静态熔融结晶器内，设置初始降温点32℃，开启换热介质循环开关，每隔1h降温1℃，降温至25℃，管壁开始出现结晶，继续梯次降温至21℃，大部分晶体析出，晶体形态呈小块状四面体规则分布，停留在此温度2h，仍有少量未固化的低浓度残液，且颜色较深，放出，称重4.3Kg，气相色谱显示残液中1,3-丙烷磺酸内酯含量为77.24%。
对晶体开始缓慢升温，每隔1h升高温度1℃，排出收集发汗过程中的融化液，逐各进行检测，至升温至27℃时，气相色谱显示排出液含量已达99.24%，提高温度至50℃，迅速融化剩余固体，得到高纯度1,3-丙烷磺酸内酯11.6Kg，气相色谱显示1,3-丙烷磺酸内酯含量为99.91%，色度小于20Hazen，合格率46.96%。过程收集到的未固化液及发汗液返回精馏，再进行结晶纯化，循环往复。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法。室温条件下，向20L类似于列管换热器的静态熔融结晶器内，通过N2压入22.5Kg 1,3-丙烷磺酸内酯粗产品，气相色谱检测产物主含量93.46%。设置初始降温点31℃，开启换热介质循环开关，每隔1h降温0.5℃，至降温至25.5℃，管壁开始出现结晶，继续梯次降温至21℃，已有大部分晶体析出，晶体形态呈小块状四面体规则分布，停留在此温度2h，仍有少量未固化的低浓度残液，且颜色较深，放出，称重4.1Kg，气相色谱显示残液中1,3-丙烷磺酸内酯为含量79.59%。
对晶体开始缓慢升温，每隔1h升高温度0.5℃，排出收集发汗过程中的融化液，逐各进行检测，至升温至25.5℃时，气相色谱显示排出液含量已达99.25%，判定容器内产品已接近合格，提高温度至50℃，迅速融化剩余固体，得到高纯度1,3-丙烷磺酸内酯10.8Kg，气相色谱显示1,3-丙烷磺酸内酯含量为99.95%，色度小于20Hazen，合格率48.0%。过程收集到的未固化液及发汗液返回精馏，再进行结晶纯化，循环往复。
实施例4
本实施例用于说明本发明公开的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法。室温条件下，向20L类似于列管换热器的静态熔融结晶器内，通过N2压入19.4Kg 1,3-丙烷磺酸内酯精馏后粗产品，气相色谱检测产物主含量92.0%。设置初始降温点30℃，开启换热介质循环开关，每隔1h降温2℃，至降温至26℃，管壁开始出现结晶，继续梯次降温至20℃，已有大部分晶体析出，晶体形态呈小块状四面体规则分布，停留在此温度2h，仍有少量未固化的低浓度残液，且颜色较深，放出，称重3.4Kg，气相色谱显示残液中1,3-丙烷磺酸内酯含量为76.1%。
对晶体开始缓慢升温，每隔1h升高温度2℃，排出收集发汗过程中的融化液，逐各进行检测，至升温至28℃时，气相色谱显示排出液含量已达99.22%，判定容器内产品已接近合格，提高温度至45℃，迅速融化剩余固体，得到高纯度1,3-丙烷磺酸内酯9.8Kg，气相色谱含量99.72%，色度小于20Hazen，合格率50.5%。过程收集到的未固化液及发汗液返回精馏，再进行结晶纯化，循环往复。
从上述实施例可以看出，通过本发明提供的提纯处理方法进行提纯后，纯度更高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、提供1,3-丙烷磺酸内酯粗品；
S2、对上述1,3-丙烷磺酸内酯粗品进行提纯处理，所述提纯处理方法为：对所述1,3-丙烷磺酸内酯粗品进行降温结晶，得到晶体和残液，分离出晶体；
然后对晶体进行加热，并分离出固体物质，得到1,3-丙烷磺酸内酯成品。
2.根据权利要求1所述的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，其特征在于：所述的1,3-丙烷磺酸内酯粗品中1,3-丙烷磺酸内酯的含量为85.0%以上。
3.根据权利要求2所述的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，其特征在于：所述的1,3-丙烷磺酸内酯粗品中1,3-丙烷磺酸内酯的含量为85.0%-99.0%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，其特征在于：在步骤S2中，对上述1,3-丙烷磺酸内酯粗品进行提纯时，先使用静态熔融结晶器对所述1,3-丙烷磺酸内酯粗品进行降温结晶，分离出晶体，微加压后经放料阀排出残液；然后对晶体进行加热，加热熔化结晶器内余下固体，收集得到1,3-丙烷磺酸内酯成品。
5.根据权利要求4所述的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，其特征在于：对所述晶体进行加热时，以0.5-2℃/h的速度进行升温，间隔一定时间排出汗液进行检测，直至汗液中1,3-丙烷磺酸内脂含量≥99.20%。
6.根据权利要求1-3任一项所述的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，其特征在于：所述步骤S2中，从28-36℃开始降温。
7.根据权利要求6所述的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，其特征在于：所述降温时的降温速率为0.5-2℃/h。
8.根据权利要求1-3任一项所述的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法，其特征在于：所述步骤S2中，还包括对所述残液进行精馏，然后采用S2的提纯处理方法对馏分进行所述提纯处理。
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