CN213976992U

CN213976992U - 一种六氟磷酸锂生产装置

Info

Publication number: CN213976992U
Application number: CN202022846687.4U
Authority: CN
Inventors: 李文建; 周新基; 李珣珣; 朱建军; 朱德均; 周海; 夏俊维
Original assignee: Jiangsu Jiujiujiu Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Jiujiujiu Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2030-12-02

Abstract

本实用新型公开了一种六氟磷酸锂生产装置，五氟化磷制备器A后设置冷凝器A，冷凝器A后设置HF脱除分离器，HF脱除分离器后设置HCl脱除器，HCl脱除器后设置冷凝器B；HF脱除分离器后还设置五氟化磷制备器B；冷凝器B、五氟化磷制备器B的五氟化磷出口还均与六氟磷酸锂制备釜A、六氟磷酸锂制备釜B的进口相通；六氟磷酸锂制备釜A后设置制备六氟磷酸锂晶体的结晶分离器，六氟磷酸锂制备釜B后设置制备得到六氟磷酸锂溶液的过滤器。采用本实用新型装置制备得到的产品溶液品质稳定性高，成本低、生产效率高。

Description

一种六氟磷酸锂生产装置

技术领域

本实用新型涉及一种六氟磷酸锂的生产装置。

背景技术

六氟磷酸锂作为锂离子二次电池主流电解质，生产工艺主要有干法和温法两种。目前最成功的工业化方法是湿法工艺。湿法工艺中主要以无水氟化氢作为原料与五氯化磷反应产生五氟化磷，再用五氟化磷与氟化锂在无水氟化氢溶液中反应生成六氟磷酸锂，但普遍存在氟源利用率低，副产酸量大，生产成本高等弊端，但也存在产品质量最好、运输费用低的优势。

美国专利US2001041158A1公开了发烟硫酸与六氟磷酸反应制备五氟化磷，该工艺避开了生成氯化氢。在这个过程中需要对五氟化磷进行纯化。

目前，主要五氟化磷的制备方法大致可分为直接法和间接法。

直接法一般采用氟化氢和氟气等为原料，通过一步反应制备五氟化磷。例如：利用氟气和单质磷反应合成五氟化磷，反应方程式为2P+5F2=2PF5；五氯化磷和无水氟化氢反应制备五氟化磷，这也是六氟磷酸锂行业最为成熟、也最为常见的工艺，反应方程式为PCl5+5HF=PF5+5HCl；由三氟化磷反应制备五氟化磷，反应方程式为5PF3+3X2→3PF5+ 2PX5（其中X为卤素）。

上述反应采用的氟气和氟化氢，是具有强腐蚀性和有毒的原料，对反应器要求较高，而且反应剧烈放热，难于控制，容易产生三氟化磷等副产物，影响产品纯度。国内四川大学、国外霍尼韦尔公司均申请过相关工艺专利。

虽然，五氯化磷和无水氟化氢反应五氟化磷的制备方法已实现产业化，国内商业化五氟化磷的制备多采用这种方法。但是由于此反应强烈放热，需严格控制反应过程温度。另外这种方法产生的五氟化磷是与氟化氢和氯化氢的混合气体，纯化非常困难。

间接生产方法是使适量反应物首先生成中间产物（主要是POF3和HPF6），再对中间产物进行处理生成五氟化磷。间接生产法反应步骤多，相对工艺步骤复杂。

美国专利（专利号：US3592594）公开了一种利用中间产物三氟氧磷的间接生产法，反应原理为CaF2和无水亚硫酸反应生成CaF(SO3F)，再与H3PO4反应生成三氟氧磷。继续让三氟氧磷与HF反应生成PF5。反应方程式分别为：CaF2+H2SO3→CaF(SO3F)+H2，3CaF(SO3F)+2H3PO4→3CaSO4+ 2POF3+3H2O，POF3+2HF→PF5+ H2O。

上述方法曾经一度是传统制备五氟化磷的重要方法，但由于反应副产物对环境污染严重，该方法如今已经停止使用。

美国专利（申请号：US2001041158A1）公开了一种利用多聚磷酸、无水氟化氢、发烟硫酸制备五氟化磷的方法，最终的产品是包括五氟化磷、三氟氧磷和氟化氢的混合物。想要得到高纯的五氟化磷仍旧比较困难。

中国专利（申请号：201010255966.1）公开了一种纯化五氟化磷的的方法。通过液化五氟化磷，再经过吹脱过程得到高纯产品。过程中需要通过降温得到五氟化磷液体，能耗太大，使用到非常昂贵的蒙乃尔合金设备，且最终的产品品质也仅仅达到99.9%。

除了相关的生产技术，市售产品也有两种形态。一种是晶体，称为固盐；另一种是溶解在有机溶剂中的，称为液盐。液盐和固盐生产工艺均有多种公知技术，但各自独立生产过程中或多或少均存在一定的制约因素，固盐生产尾气处理困难，反应效率低，生产成本相对较高，液盐生产效率高，包装运输方便，生产成本低，但因产品贮存量受限，产能受下游需求影响大等，本实用新型通过对各自生产工艺改进创新，并高效集成后，有效解决了以上问题。

以五氯化磷为起始原料与无水氟化氢反应生成五氟化磷和氯化氢并携带有一定量的氟化氢气体，釆用本实用新型工艺预先对五氟化磷进行纯化，去除混合气体中氯化氢及氟化氢，经纯化后的高纯五氟化磷与溶解于无水氟化氢溶液中的氟化锂反应得目标产物六氟磷酸理，产品纯度高，反应过程可实现精准控制，反应效率高，可使五氟化磷在密封反应体系中充分反应，无尾气排放，无产品及物料浪费。如果按常规工艺:五氟化磷与氯化氢及氟化氢的混合气体不经分离纯化而直接进入溶解有氟化锂的无水氟化氢溶液进行反应，由于五氟化磷容积流量在混合气体中占比约为氯化氢的20%，不参与反应氯化氢气体对反应体系的干扰较大。尤其是不参与反应的氯化氢从无水氟化氢溶剂体系中逸出，会携带一定量的无水氟化氢，无水氟化氢液滴中溶有六氟磷酸锂，其会在尾气管道中析出，一方面影响产率，另一方面还会由于六氟磷酸锂在尾气管道设备中累积造成堵塞，影响产率的同时还会影响生产系统的正常进行。此外，由于进出反应体系的质量流量难以保持一致，会引起反应体系容积的波动，同样对反应不利。

缚氟剂不限于氯磺酸，还可以是氯化锂、三氧化硫等，总之，能与氟化氢反应，反应产物附加值高，便于分离，且不影响目标产品六氟磷酸锂产品生产的正常进行，反应过程安全、环保的化学品均可。去除氯化氢的方法也一样。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种使产品品质好、生产效率高的六氟磷酸锂生产装置。

本实用新型的技术解决方案是：

一种六氟磷酸锂生产装置，其特征是：包括五氟化磷制备器A，五氟化磷制备器A后设置冷凝器A，冷凝器A后设置HF脱除分离器，HF脱除分离器后设置HCl脱除器，HCl脱除器后设置冷凝器B；HF脱除分离器后还设置五氟化磷制备器B；冷凝器B、五氟化磷制备器B的五氟化磷出口还均与六氟磷酸锂制备釜A、六氟磷酸锂制备釜B的进口相通；六氟磷酸锂制备釜A后设置制备六氟磷酸锂晶体的结晶分离器，六氟磷酸锂制备釜B后设置制备得到六氟磷酸锂溶液的过滤器。

采用本实用新型装置制备得到的产品溶液品质稳定性高，成本低、生产效率高。

本六氟磷酸锂生产装置中各相关设备均实现密闭连接，连续运行，单线产率高。本装置工艺流程简洁、高效，单位产能占地面积小，投资少，综合生产成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

一种六氟磷酸锂生产装置，包括五氟化磷制备器A 1，五氟化磷制备器A后设置冷凝器A 2，冷凝器A后设置HF脱除分离器3，HF脱除分离器后设置HCl脱除器4，HCl脱除器后设置冷凝器B 5；HF脱除分离器后还设置五氟化磷制备器B 6；冷凝器B、五氟化磷制备器B的五氟化磷出口还均与六氟磷酸锂制备釜A 7、六氟磷酸锂制备釜B 8的进口相通；六氟磷酸锂制备釜A后设置制备六氟磷酸锂晶体的结晶分离器10，六氟磷酸锂制备釜B后设置制备得到六氟磷酸锂溶液的过滤器9。

使用方法：按常规方法由五氯化磷与氟化氢在五氟化磷制备器A中制备五氟化磷形成五氟化磷、氟化氢、氯化氢混合气体，经冷凝器A冷凝处理后，大部分氟化氢气体形成氢氟酸待用（可用于后面的六氟磷酸锂制备）；其余五氟化磷、氟化氢、氯化氢混合气体进入HF脱除分离器，然后加入三氧化硫，在HCl脱除器中使氯化氢反应生成氯磺酸，部分氯磺酸进入HF脱除分离器和HF反应生成氟磺酸；从HCl脱除器出来的五氟化磷、过量的三氧化硫进入冷凝器B，使过量的三氧化硫与五氟化磷分离；分离出来的三氧化硫回用到HF脱除分离器中，纯化后的五氟化磷经下列方法之一制备六氟磷酸锂：

（1）将经过纯化后的五氟化磷通入六氟磷酸锂制备釜B中的碳酸二甲酯溶液中，并加入氟化锂，经过滤器过滤后，制备出六氟磷酸锂的碳酸二甲酯溶液；

（2）将经过纯化后的五氟化磷在六氟磷酸锂制备釜A中与氟化锂、氟化氢反应，制备出六氟磷酸锂，在经结晶分离器制得六氟磷酸锂晶体。

Claims

1.一种六氟磷酸锂生产装置，其特征是：包括五氟化磷制备器A，五氟化磷制备器A后设置冷凝器A，冷凝器A后设置HF脱除分离器，HF脱除分离器后设置HCl脱除器，HCl脱除器后设置冷凝器B；HF脱除分离器后还设置五氟化磷制备器B；冷凝器B、五氟化磷制备器B的五氟化磷出口还均与六氟磷酸锂制备釜A、六氟磷酸锂制备釜B的进口相通；六氟磷酸锂制备釜A后设置制备六氟磷酸锂晶体的结晶分离器，六氟磷酸锂制备釜B后设置制备得到六氟磷酸锂溶液的过滤器。