CN108313983A - 用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法，通过工业无水氢氟酸直接通过0.5μm过滤后进入低、高沸精馏塔得到的HF气体冷却得到高纯的无水氢氟酸，然后在吸收塔中用超纯水吸收稀释为50%电子级的氢氟酸，随后经0.1μm过滤进入氟化锂反应槽，与高纯碳酸锂反应，制得用于锂电的氟化锂，该技术流程简单，操作方便，降低投资及运行成本。

Description

用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法。
背景技术
六氟磷酸锂是目前锂离子电池中最常用的电解质，尤其是4G智能手机和平板电脑应用市场快速增长，成为锂离子电池新的市场增长点，移动电源、电动自行车以及电动工具领域是未来潜在的新的增长点，使得我国对其需要求量逐年增加。但是，其关键技术过去较长时间垄断在美国、德国、日本等发达国家的跨国企业集团手中，目前，日本森田化学、关东电化和SUTERAKEMIFA三家公司是全球六氟磷酸锂的主要供应商，我国主要靠进口。要突破这一瓶颈，就必须自主创新制备电池级氟化锂和高纯氢氟酸这两个生产锂离子电池常用的电解质六氟磷酸锂的两个必要原料。近年来我国通过引进、合作开发和自主研发有了较大的发展，已有不少企业开始涉足这一产业，如高纯HF制备的厂家凯圣、蓝苏、多氟多等。
目前，国内外制备电子级高纯氢氟酸的常用提纯技术有一般都包括化学预处理，然后进行精馏、蒸馏等工艺。美国的J·G·霍夫曼和R·s·克拉克1996年在中国申请了“用于半导体加工的超高纯氢氟酸的现场制造”的专利，其涉及现场提供半导体制造用的超高纯HF和氢氟酸的系统和方法：HF的处理流程包括间歇的除砷和蒸发阶段、精馏除杂阶段、离子提纯器阶段、HF供给器(HFS)。该法把HF引入到间歇蒸发器中，搅拌条件下用氧化剂以合适反应时间进行处理，然后在精馏塔内精馏进入的HF，塔中装有冷凝器，冷凝液回流，以除去大部分金属杂质，然后将提纯的HF送人离子提纯器塔，以除去不能通过精馏塔除去的污染物。因此，目前使用的方法基本都使用了化学处理，产生了新的废物，且流程复杂。
发明内容
本发明为解决公知技术存在的技术问题而提供用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法。
本发明为解决公知技术存在的技术问题所采取的技术方案是：用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法，包括以下步骤：
步骤1：将传统工艺制备的工业无水氢氟酸直接通过0.5μm滤网进行过滤后通入低沸塔；
步骤2：步骤1中的低沸塔通过内部的再沸器进行加热，加温温度为20~24℃，使液体氢氟酸蒸发为气体氢氟酸，并从低沸塔的塔底升至塔顶， 并从塔顶导入冷凝器中进行冷却；直至气体温度冷却至10℃，使气体的氢液酸冷凝，所述冷凝器的内部冷却温度为2~7℃；
步骤3：将步骤2中冷凝器中冷却的气体通向排气管路，同时将液化的氢氟酸回流至低沸塔中，并从低沸塔溢流至高沸塔中，通过高沸塔内的再沸器进行加热蒸发，该再沸器的温度控制在20~24℃，使氢氟酸气体从塔底升至塔顶，并再次通过冷凝器进行液化冷凝，该冷凝器的温度为2~7℃，使高沸点不纯物在塔内液化落回高沸塔内再沸器，从而去除不纯物；
步骤4：将步骤3中冷凝气体通入吸收塔中，并用超纯水吸收稀释为50%电子级的氢氟酸，随后经0.1μm滤网过滤后，进入氟化锂反应槽，与高纯碳酸锂反应，制得用于锂电的氟化锂。
本发明中，所述高沸塔内设有液位控制器和温度感应器。
本发明中，所述冷凝器采用ETFE材料制成。
本发明中，所述低沸塔和对应的冷凝器为一体化设备，所述高沸塔与对应的冷凝器也为一体化设备。
本发明具有的优点和积极效果如下：
1. 该制备工艺省去了产生新污染物的化学预处理，工业无水氢氟酸直接通过0.5μm过滤后进入低、高沸精馏塔得到的HF气体冷却得到高纯的无水氢氟酸，然后在吸收塔中用超纯水吸收稀释为50%电子级的氢氟酸，随后经0.1μm过滤进入氟化锂反应槽，与高纯碳酸锂反应，制得用于锂电的氟化锂。
2、本发明所有冷却器采用ETFE取代常用的PTFE换热管，减少气态或液态HF的渗透，减少冷却水管道以及阀门、以及冷冻机设备等等腐蚀。
3、本发明采用精馏塔冷却器一体化设备，双冷却水出口的形式，节省设备投资，同时满足操作要求，增加操作稳定性。
4、该技术流程简单，操作方便，降低投资及运行成本。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例说明。
下面对本发明的用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将传统工艺制备的工业无水氢氟酸直接通过0.5μm滤网进行过滤后通入低沸塔；
步骤2：步骤1中的低沸塔通过内部的再沸器进行加热，加温温度为20~24℃，使液体氢氟酸蒸发为气体氢氟酸，并从低沸塔的塔底升至塔顶， 并从塔顶导入冷凝器中进行冷却；直至气体温度冷却至10℃，使气体的氢液酸冷凝，所述冷凝器的内部冷却温度为2~7℃；
步骤3：将步骤2中冷凝器中冷却的气体通向排气管路，同时将液化的氢氟酸回流至低沸塔中，并从低沸塔溢流至高沸塔中，通过高沸塔内的再沸器进行加热蒸发，该再沸器的温度控制在20~24℃，使氢氟酸气体从塔底升至塔顶，并再次通过冷凝器进行液化冷凝，该冷凝器的温度为2~7℃，使高沸点不纯物在塔内液化落回高沸塔内再沸器，从而去除不纯物；
步骤4：将步骤3中冷凝气体通入吸收塔中，并用超纯水吸收稀释为50%电子级的氢氟酸，随后经0.1μm滤网过滤后，进入氟化锂反应槽，与高纯碳酸锂反应，制得用于锂电的氟化锂。所述高沸塔内设有液位控制器和温度感应器。所述冷凝器采用ETFE材料制成。所述低沸塔和对应的冷凝器为一体化设备，所述高沸塔与对应的冷凝器也为一体化设备。
该发明中，通过工业无水氢氟酸直接通过0.5μm过滤后进入低沸塔（高低塔），在高低塔用再沸器(20~24℃)加热蒸发的HF气体从塔底升至塔顶，在塔顶(20~23℃)导入冷凝器(2~7℃)冷却至约10℃，引发冷凝。高低塔的冷凝器冷凝的全部HF全部回流至高低塔，从高低塔的再沸器将已经除去低沸点的不纯物的无水HF溢流至高沸塔的再沸器，HP再沸器(20~24℃)加热蒸发的HF气体从塔底升至塔顶(20~24℃)，通过冷凝器(2~7℃)，得到产品P-HF含量≥99.95%。沸点比塔顶温度高的高沸点不纯物(水分，硝酸盐、硫酸盐等)在塔内液化落回HP再沸器。然后在吸收塔中用超纯水吸收稀释为50%电子级的氢氟酸，随后经0.1μm过滤进入氟化锂反应槽，与高纯碳酸锂反应，制得用于锂电的氟化锂。所有冷却器采用ETFE取代常用的PTFE换热管，减少气态或液态HF的渗透，减少冷却水管道以及阀门、以及冷冻机设备等等腐蚀，高沸塔通过液位和温度同时控制HP再沸器，实现液位的稳定的同时允许原料品质在一定范围的波动。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。

Claims (4)

1.用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将传统工艺制备的工业无水氢氟酸直接通过0.5μm滤网进行过滤后通入低沸塔；
步骤2：步骤1中的低沸塔通过内部的再沸器进行加热，加温温度为20~24℃，使液体氢氟酸蒸发为气体氢氟酸，并从低沸塔的塔底升至塔顶， 并从塔顶导入冷凝器中进行冷却；直至气体温度冷却至10℃，使气体的氢液酸冷凝，所述冷凝器的内部冷却温度为2~7℃；
步骤3：将步骤2中冷凝器中冷却的气体通向排气管路，同时将液化的氢氟酸回流至低沸塔中，并从低沸塔溢流至高沸塔中，通过高沸塔内的再沸器进行加热蒸发，该再沸器的温度控制在20~24℃，使氢氟酸气体从塔底升至塔顶，并再次通过冷凝器进行液化冷凝，该冷凝器的温度为2~7℃，使高沸点不纯物在塔内液化落回高沸塔内再沸器，从而去除不纯物；
步骤4：将步骤3中冷凝气体通入吸收塔中，并用超纯水吸收稀释为50%电子级的氢氟酸，随后经0.1μm滤网过滤后，进入氟化锂反应槽，与高纯碳酸锂反应，制得用于锂电的氟化锂。
2.根据权利要求1所述的用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法，其特征在于，所述高沸塔内设有液位控制器和温度感应器。
3.根据权利要求1所述的用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法，其特征在于，所述冷凝器采用ETFE材料制成。
4.根据权利要求1所述的用于高纯氟化锂制备的氢氟酸纯化及配制方法，其特征在于，所述低沸塔和对应的冷凝器为一体化设备，所述高沸塔与对应的冷凝器也为一体化设备。
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