CN110343043A - 一种三氟乙酸乙酯的纯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三氟乙酸乙酯的纯化工艺，通过联合使用水洗、吸附和精馏工艺来去除三氟乙酸乙酯粗品中的杂质，以使得到的三氟乙酸乙酯产品纯度、酸度和水分含量达到锂离子电池电解液对于添加剂的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种三氟乙酸乙酯的纯化方法。
背景技术
三氟乙酸乙酯是一种有用的锂离子电池电解液的添加剂，不仅能够明显提升电解液的耐氧化性，还可以显著提升电池的循环稳定性。当将三氟乙酸乙酯用作锂离子电池电解液的添加剂时，其中含有的杂质很容易与反应活性比较高的金属锂或放电状态的正极发生反应，有损于电解液的性能。因此，锂离子电池电解液需要其使用的添加剂纯度≥99.9％，且其中水分含量≤20ppm、酸度≤50ppm。
对于三氟乙酸乙酯的制备方法，一般以三氟乙酸与无水乙醇的酯化反应来生产。生产得到的三氟乙酸乙酯通常含有未反应完全的三氟乙酸和乙醇。为提高三氟乙酸乙酯的纯度并降低其中水分和酸度的含量，现有技术一般通过精馏的方式提纯三氟乙酸乙酯粗品，以得到工业级的产品，例如：比利时苏威集团公司生产的三氟乙酸乙酯纯度≥99.0％、水分≤0.05％，国碳卤化合物产品公司生产的三氟乙酸乙酯纯度≥99.9％、酸度≤0.1％，浙江化工院科技有限公司生产的三氟乙酸乙酯纯度≥99.5％，水分≤0.04％，酸度≤0.5％。但现有技术中的提纯方法得到的三氟乙酸乙酯，还远达不到锂离子电池电解液对添加剂的使用要求。现有技术中也未报到由工业级三氟乙酸乙酯制备电池级三氟乙酸乙酯的方法。
因此，有必要开发一种电池级三氟乙酸乙酯的纯化方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三氟乙酸乙酯的纯化方法，能够使纯化得到的三氟乙酸乙酯适用于锂离子电池电解液。
三氟乙酸乙酯的提纯一般是通过精馏手段来实现，本申请发明人发现精馏操作虽然能够提高三氟乙酸乙酯的纯度，但对其含有的单杂、微量杂质离子和酸度的降低很难控制。故本申请发明人通过联合使用多种提纯手段来达到三氟乙酸乙酯纯度提升的目的。
本发明提供如下技术方案：
一种三氟乙酸乙酯的纯化工艺，所述工艺包括：
(1)水洗：使用蒸馏水对三氟乙酸乙酯粗品进行洗涤，以除去三氟乙酸乙酯粗品中含有的大部分的醇和少量的酸；
(2)吸附：使用吸附剂吸附经步骤(1)水洗后的三氟乙酸乙酯粗品，所述吸附剂选自A型分子筛和X型分子筛中的至少一种；
(3)精馏：对经步骤(2)吸附后的三氟乙酸乙酯粗品进行精馏，得到高纯三氟乙酸乙酯。
本发明提供的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，水洗步骤中，使用蒸馏水对三氟乙酸乙酯粗品进行洗涤。使用的蒸馏水的用量使三氟乙酸乙酯粗品中含有的大部分的醇和少量的酸能够除去即可。
优选的是，所述蒸馏水的用量为三氟乙酸乙酯粗品质量的5～100％。
进一步优选的是，所述蒸馏水的用量为三氟乙酸乙酯粗品质量的20～50％。
本发明提供的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，水洗步骤中，对洗涤温度没有特别的要求。
优选的是，所述洗涤温度为0～30℃。
进一步优选的是，所述洗涤温度为0～20℃。
本发明提供的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，吸附步骤中，使用吸附剂吸附经水洗后的三氟乙酸乙酯粗品。
为除去三氟乙酸乙酯粗品中含有的酸和水等杂质，吸附步骤使用的吸附剂，优选为选自A型分子筛和X型分子筛中的至少一种。
所述A型分子筛，优选的是，选自3A、4A和5A中的至少一种。
所述X型分子筛，优选的是，选自10X、10X改性型、13X和13X改性型中的至少一种。
所述10X改性型分子筛，优选为经锂化改性的10X型分子筛。
所述13X改性型分子筛，优选为经锂化改性的13X改性型分子筛。
本发明使用的分子筛，在使用前优选经过活化处理。作为一种优选的方式，活化处理温度为300～500℃。
本发明提供的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，吸附步骤中，对吸附温度没有特别的要求。
优选的是，所述吸附温度为0～30℃。
本发明提供的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，精馏步骤除去三氟乙酸乙酯粗品中含有的其他杂质。
精馏温度满足能够除去三氟乙酸乙酯粗品中含有的其他杂质，优选的是，精馏温度为60～70℃。
精馏步骤中，精馏塔使用的填料，满足能够除去三氟乙酸乙酯粗品中含有的其他杂质。优选的是，所述精馏柱填料选自陶瓷、玻璃和塑料中至少一种。
本发明提供的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，能够得到高纯三氟乙酸乙酯，其纯度为99.9％以上，且其中水份含量低于5ppm、酸度含量低于10ppm。
本发明制备得到的高纯三氟乙酸乙酯，适合用于电池电解液的配制，尤其适合用于锂离子电池电解液的配制。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1
在500ml三口烧瓶中加入300g三氟乙酸乙酯粗品，加入150g蒸馏水，0℃下搅拌100min，静置后分液，有机相加入20g经过500℃高温活化4h的4A分子筛进行吸附，25℃下吸附24小时，过滤后对滤液进行精馏，使用玻璃弹簧作为填料，精馏温度为65℃，得到高纯三氟乙酸乙酯285g。
经检测，三氟乙酸乙酯纯度为99.95％，且其水份含量3.0ppm、酸度8.2ppm。
实施例2
在500ml三口烧瓶中加入300g三氟乙酸乙酯粗品，加入60g蒸馏水，15℃下搅拌60min，静置后分液，有机相加入15g经过450℃高温活化6h的5A分子筛吸附，10℃下吸附30小时，过滤后对滤液进行精馏，使用陶瓷拉西环作为填料，精馏温度为63℃，得到高纯三氟乙酸乙酯290g。
经检测，三氟乙酸乙酯纯度为99.99％，且其水份含量2.7ppm、酸度5.5ppm。
实施例3
在500ml三口烧瓶中加入300g三氟乙酸乙酯粗品，加入100g蒸馏水，30℃下搅拌15min，静置后分液，有机相加入15g经过400℃高温活化5h的3A分子筛吸附，30℃下吸附2小时，过滤后对滤液进行精馏，使用聚四氟乙烯拉西环作为填料，精馏温度为62℃，得到高纯三氟乙酸乙酯285g。
经检测，三氟乙酸乙酯纯度为99.90％，且其水份含量4.9ppm、酸度6.7ppm。
实施例4
在500ml三口烧瓶中加入300g三氟乙酸乙酯粗品，加入70g蒸馏水，20℃下搅拌50min，静置后分液，有机相加入30g经过350℃高温活化6h的10X分子筛吸附，20℃下吸附12小时，过滤后对滤液进行精馏，使用陶瓷拉西环作为填料，精馏温度为64℃，得到高纯三氟乙酸乙酯288g。
经检测三氟乙酸乙酯纯度为99.99％，且其水份含量1.8ppm、酸度3.5ppm。
实施例5
在500ml三口烧瓶中加入300g三氟乙酸乙酯粗品，加入80g蒸馏水，5℃下搅拌80min，静置后分液，有机相加入20g经过300℃高温活化8h的13X分子筛吸附，5℃下吸附24小时，过滤后对滤液进行精馏，使用玻璃弹簧作为填料，精馏温度为62℃，得到高纯三氟乙酸乙酯290g。
经检测，三氟乙酸乙酯纯度为99.95％，且其水份含量2.6ppm、酸度6.5ppm。
Claims (10)
1.一种三氟乙酸乙酯的纯化工艺，其特征在于所述工艺包括：
(1)水洗：使用蒸馏水对三氟乙酸乙酯粗品进行洗涤，以除去三氟乙酸乙酯粗品中含有的大部分的醇和少量的酸；
(2)吸附：使用吸附剂吸附经步骤(1)水洗后的三氟乙酸乙酯粗品，所述吸附剂选自A型分子筛和X型分子筛中的至少一种；
(3)精馏：对经步骤(2)吸附后的三氟乙酸乙酯粗品进行精馏，得到高纯三氟乙酸乙酯。
2.按照权利要求1所述的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，其特征在于所述水洗步骤中，洗涤温度为0～30℃，蒸馏水的用量为三氟乙酸乙酯粗品质量的5～100％。
3.按照权利要求2所述的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，其特征在于所述水洗步骤中，洗涤温度为0～20℃，蒸馏水的用量为三氟乙酸乙酯粗品质量的20～50％。
4.按照权利要求1所述的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，其特征在于所述吸附步骤中，A型分子筛选自3A、4A和5A中的至少一种，所述X型分子筛选自10X、10X改性型、13X和13X改性型中的至少一种。
5.按照权利要求4所述的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，其特征在于所述吸附步骤中，10X改性型和13X改性型分子筛为经锂化改性。
6.按照权利要求4所述的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，其特征在于所述吸附步骤中：
所述吸附剂在使用前经活化处理，活化处理温度为300～500℃；
吸附温度为0～30℃。
7.按照权利要求1所述的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，其特征在于所述精馏步骤中，精馏温度为60～70℃，精馏中采用选自陶瓷、玻璃和塑料中至少一种的填料作为精馏柱填料。
8.按照权利要求1所述的三氟乙酸乙酯的纯化工艺，其特征在于所述高纯三氟乙酸乙酯，其纯度为99.9％以上，且其中水份含量低于5ppm、酸度含量低于10ppm。
9.一种三氟乙酸乙酯的用途，其特征在于所述三氟乙酸乙酯用于电池电解液的配制。
10.按照权利要求9所述的三氟乙酸乙酯的用途，其特征在于所述三氟乙酸乙酯用于锂离子电池电解液的配制。
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