JP2024506512A - スルファミルフルオリド組成物及びスルファミルフルオリド組成物を作製するためのプロセス - Google Patents
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Abstract
スルファミルフルオリド組成物を生成するためのプロセスは、フルオロスルホン酸、尿素、及び溶媒を含む溶液を提供することと、溶液を８０℃～約１７０℃の反応温度で反応させて、スルファミルフルオリド、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、及び溶媒を含む混合物を生成することと、混合物からフルオロ硫酸アンモニウムを分離することと、混合物をスルファミルフルオリド組成物とリサイクル組成物とに分離することであって、スルファミルフルオリド組成物が、リサイクル組成物よりも高い濃度のスルファミルフルオリド及びビス（フルオロスルホニル）イミドを含む、分離することと、を含む。溶液中のフルオロスルホン酸対尿素のモル比は、約１．８０：１～約２．００：１である。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年１月２９日に出願された米国特許仮出願第６３／１４３，１０２号に対する利益を主張する、２０２２年１月２４日に出願された米国特許出願第１７／５８２，５６２号に対する優先権を主張するものであり、これらは両方とも、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年１月２９日に出願された米国特許仮出願第６３／１４３，１０２号に対する利益を主張する、２０２２年１月２４日に出願された米国特許出願第１７／５８２，５６２号に対する優先権を主張するものであり、これらは両方とも、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、スルファミルフルオリド組成物及びスルファミルフルオリド組成物を生成するためのプロセスに関する。
スルファミルフルオリド（Ｈ２ＮＳＯ２Ｆ）は、リチウムイオン電池において有用であり得るリチウムスルファミルフルオリドの生成における原料としてを含む、多くの用途において有用な強酸である。
ビス（フルオロスルホニル）イミド（ＨＦＳＩ）は、リチウムイオン電池に使用されるリチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）の生成において重要な原料である。ＨＦＳＩは、いくつかの方法によって調製することができる。
Ｈｏｎｄａらの米国特許第８，３３７，７９７号は、ＨＦＳＩが、式１に示される尿素とフルオロスルホン酸との反応によって調製され得ることを開示している。
式１ ５ＨＳＯ３Ｆ＋２ＣＯ（ＮＨ２）２→ＨＮ（ＳＯ２Ｆ）２＋２ＣＯ２＋３ＮＨ４ＳＯ３Ｆ。
式１ ５ＨＳＯ３Ｆ＋２ＣＯ（ＮＨ２）２→ＨＮ（ＳＯ２Ｆ）２＋２ＣＯ２＋３ＮＨ４ＳＯ３Ｆ。
Ｈｏｎｄａは、尿素及びフルオロスルホン酸からＨＦＳＩを生成するための２段階バッチプロセスを開示している。第１のステップでは、尿素とフルオロスルホン酸との間の式１の反応を防止するのに十分に低い温度で、尿素をフルオロスルホン酸に溶解する。第２のステップでは、尿素／フルオロスルホン酸溶液を、式１の反応が進むのに十分に加熱された反応媒体を含む別々の反応容器にゆっくりと加える。制御して加えることにより、式１の発熱反応によって発生する熱を制御することを可能にする。米国特許第８，３３７，７９７号は、加熱された反応媒体がフルオロスルホン酸又はＨＦＳＩになり得ることを開示しているが、フルオロスルホン酸とＨＦＳＩとの混合物を使用することが好ましく、ＨＦＳＩは、特に開始時に、尿素／フルオロスルホン酸溶液が最初に加熱された反応媒体に添加されるときに、反応を更に制御するのに役立つ。しかしながら、米国特許第８，３３７，７９７号に開示されているバッチプロセスは、効率的な商業規模でＨＦＳＩを生成するのに十分ではない。
Ｈｏｎｄａらの国際公開第２０１１／１１１７８０号は、徹底的なオーバーフロー出口など、反応容器から反応液を連続的に除去し、スラリー状態（アンモニウム塩副生成物を含む）で反応液を連続的に排出するための回収プロセスを更に開示する。開示されたプロセスは、生成バッチで行われ、生成物ＨＦＳＩは、次の生成バッチの反応の前に反応容器に再び加えられる。
したがって、商業的な量のスルファミルフルオリドを生成するために規模を拡大することができる効率的なプロセス、及び商業的な量のＨＦＳＩを生成するために規模を拡大することができるより効率的なプロセスを開発する必要がある。
本開示は、スルファミルフルオリド組成物、スルファミルフルオリド組成物を生成するためのプロセス、及びスルファミルフルオリド組成物からＨＦＳＩを生成するためのプロセスを提供する。
一実施形態では、本発明は、スルファミルフルオリド組成物を生成するためのプロセスを提供する。本プロセスは、フルオロスルホン酸、尿素、及び溶媒を含む溶液を提供することであって、フルオロスルホン酸対尿素のモル比が、約１．８０：１～約２．００：１である、提供することと、溶液を８０℃～約１７０℃の反応温度で反応させて、スルファミルフルオリド、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、及び溶媒を含む混合物を生成することと、混合物からフルオロ硫酸アンモニウムを分離することと、混合物をスルファミルフルオリド組成物とリサイクル組成物とに分離することであって、スルファミルフルオリド組成物が、リサイクル組成物よりも高い濃度のスルファミルフルオリド及びビス（フルオロスルホニル）イミドを含む、分離することと、を含む。
別の実施形態では、本発明は、スルファミルフルオリド及びビス（フルオロスルホニル）イミドを含む組成物を提供し、スルファミルフルオリドの濃度が、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約１モルパーセント～約１０モルパーセントである。
別の実施形態では、本発明は、スルファミルフルオリド及びビス（フルオロスルホニル）イミドを含む組成物を提供し、スルファミルフルオリドの濃度が、本組成物の約５０重量パーセント～約９９．９重量パーセントである。
添付の図面を考慮して、実施形態についての以下の記載を参照することによって、本開示の上述及び他の特徴、並びにそれらを達成する様式がより明らかになり、より良好に理解されるであろう。
本開示は、フルオロスルホン酸と尿素との反応から商業的な量のスルファミルフルオリド組成物を生成するために規模を拡大することができる統合されたプロセスを提供する。驚くべきことに、フルオロスルホン酸対尿素の比を限定することによって、プロセス収率を劇的に改善し得ることが見出された。
本開示は、スルファミルフルオリド組成物から商業的な量のビス（フルオロスルホニル）イミドを生成するために規模を拡大することができる統合されたプロセスを更に提供する。いくつかの実施形態では、本プロセスは、効率的かつ連続的な様式で未反応フルオロスルホン酸をリサイクルすることを含む。代替的に、又は追加的に、いくつかの実施形態では、本プロセスは、リサイクルされた未反応フルオロスルホン酸を貯蔵タンクに方向付けることを含む。
本明細書に開示されるように、スルファミルフルオリドは、尿素、フルオロスルホン酸、及び溶媒を含む溶液から生成される。驚くべきことに、２．０：１のフルオロスルホン酸対尿素のモル比において、スルファミルフルオリドは、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの３モルパーセントを超える濃度でビス（フルオロスルホニル）イミドとともに生成され得ることが見出された。１．９：１のフルオロスルホン酸対尿素のモル比において、スルファミルフルオリドは、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの７モルパーセントを超える濃度でビス（フルオロスルホニル）イミドとともに生成され得る。対照的に、２．５：１のフルオロスルホン酸対尿素のモル比において、スルファミルフルオリドは、０．５モルパーセント未満の濃度で生成され、３．０：１以上のフルオロスルホン酸対尿素のモル比において、スルファミルフルオリドは、０．１モルパーセント未満である（以下の実施例を参照されたい）。
しかしながら、フルオロスルホン酸中の尿素の溶解限度は、フルオロスルホン酸２．５モル毎に尿素約１モルであるか、又はフルオロスルホン酸対尿素のモル比が約２．５：１である。したがって、２．０：１以下のフルオロスルホン酸対尿素の所望のモル比において溶液中の尿素を維持するために、相溶性溶媒が必要とされる。相溶性溶媒としては、例えば、ビス（フルオロスルホニル）イミド、スルホラン、及びジメチルホルムアミドが挙げられ得る。
尿素、フルオロスルホン酸、及び溶媒の溶液中のフルオロスルホン酸対尿素のモル比は、例えば、約１．８０：１、約１．８２：１、約１．８４：１、約１．８６：１、約１．８８：１、若しくは約１．９０：１のように低いか、又は約１．９２：１、約１．９４：１、約１．９６：１、約１．９８：１、若しくは約２．００：１のように高いか、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内、例えば、約１．８０：１～約２．００：１、約１．８２：１～約１．９８：１、約１．８４：１～約１．９６：１、約１．８６：１～約１．９４：１、約１．８８：１～約１．９２：１、約１．８０：１～約１．９８：１、約１．８０：１～約１．９６：１、約１．８０：１～約１．９４：１、約１．８０～約１．８８、若しくは約１．９２：１～約１．９８：１などであり得る。好ましくは、溶液中のフルオロスルホン酸対尿素のモル比は、約１．８０～約１．９８：１である。より好ましくは、溶液中のフルオロスルホン酸対尿素のモル比は、約１．８２：１～約１．９６：１である。最も好ましくは、溶液中のフルオロスルホン酸対尿素のモル比は、約１．８４：１～約１．９４：１である。
いくつかの実施形態では、尿素及びフルオロスルホン酸の溶液は、尿素が溶解されるまで尿素及び溶媒を一緒に混合し、次いで尿素／溶媒溶液をフルオロスルホン酸に添加することによって形成され得る。尿素及びフルオロスルホン酸は、式２に従って反応すると考えられる。
式２ ２ＨＳＯ３Ｆ＋ＣＯ（ＮＨ２）２→Ｈ２ＮＳＯ２Ｆ＋ＣＯ２＋ＮＨ４ＳＯ３Ｆ。
式２ ２ＨＳＯ３Ｆ＋ＣＯ（ＮＨ２）２→Ｈ２ＮＳＯ２Ｆ＋ＣＯ２＋ＮＨ４ＳＯ３Ｆ。
式２の反応において、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）及びフルオロスルホン酸（ＨＳＯ３Ｆ）が反応して、副生成物である二酸化炭素（ＣＯ２）及びフルオロ硫酸アンモニウム（ＮＨ４ＳＯ３Ｆ）とともにスルファミルフルオリド（Ｈ２ＮＳＯ２Ｆ）を形成する。
式２の反応のための反応温度は、例えば、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、若しくは約１２０℃のように低いか、又は約１３０℃、約１４０℃、約１５０℃、約１６０℃、若しくは約１７０℃のように高いか、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内、例えば、約８０℃～約１７０℃、約９０℃～約１６０℃、約１００℃～約１５０℃、約１１０℃～約１４０℃、約１２０℃～約１３０℃、約１３０℃～約１５０℃、若しくは約１１０℃～約１２０℃であり得る。好ましくは、反応温度は、約１１０℃～約１４０℃である。より好ましくは、反応温度は、約１２０℃～約１４０℃である。最も好ましくは、反応温度は、約１２０℃～約１３０℃である。
利用可能な尿素の量は、式２による化学量論量以上であり、以下に記載される副反応のためのフルオロスルホン酸の利用可能性が制限される。いくつかの実施形態では、未反応尿素は、フルオロ硫酸アンモニウムとともに沈殿する。いくつかの実施形態では、条件が酸性であり、温度が約１３０℃を超える場合、未反応尿素は、分解して、アンモニア及び二酸化炭素を生成する。アンモニアは、フルオロスルホン酸と反応して、フルオロ硫酸アンモニウムを生成し得る。
所望のスルファミルフルオリドを消費する２つの副反応も起こり得る。スルファミルフルオリド消費反応のうちの１つにおいて、スルファミルフルオリドは、利用可能なフルオロスルホン酸と反応して、式３に従って、副生成物である二酸化炭素、フルオロ硫酸アンモニウム、及び水とともにビス（フルオロスルホニル）イミドを形成する。
式３ ＨＳＯ３Ｆ＋Ｈ２ＮＳＯ２Ｆ→ＨＮ（ＳＯ２Ｆ）２＋Ｈ２Ｏ。
式３ ＨＳＯ３Ｆ＋Ｈ２ＮＳＯ２Ｆ→ＨＮ（ＳＯ２Ｆ）２＋Ｈ２Ｏ。
式２及び式３の反応スキームの証拠は、尿素及びフルオロスルホン酸の交互添加に応答してスルファミルフルオリドのレベルを監視することによって見出された。尿素の添加はスルファミルフルオリドの濃度を増加させ、フルオロスルホン酸の添加はスルファミルフルオリドの濃度を減少させることが見出された。いかなる理論にも束縛されることを望むものではないが、利用可能なフルオロスルホン酸を制限することによって（フルオロスルホン酸対尿素の比を制限することによって）、より多くのフルオロスルホン酸が式２の反応において消費され、式３の反応において消費されるフルオロスルホン酸がより少なくなり、したがって、ビス（フルオロスルホニル）イミドを形成するために消費されるスルファミルフルオリドの量が低減すると考えられる。このようにして、得られた組成物中のスルファミルフルオリドの濃度を、更なる商業的使用、例えば、追加のビス（フルオロスルホニル）イミドの生成、又はスルファミルフルオリド組成物を生成するためのビス（フルオロスルホニル）イミドからの分離に好適なレベルまで増加させることができる。
スルファミルフルオリド消費反応の別の１つにおいて、スルファミルフルオリドは、式３で生成された水と反応して、式４に従って追加のフルオロ硫酸アンモニウムを形成する。
式４ Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＮＳＯ２Ｆ→ＮＨ４ＳＯ３Ｆ。
式４ Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＮＳＯ２Ｆ→ＮＨ４ＳＯ３Ｆ。
式４の反応に利用可能な水を制限することは、上述されるように、式３の反応を制限することによって達成され得る。追加的に、又は代替的に、式４の反応に利用可能な水は、混合物から水を除去することによって制限され得る。例えば、いくつかの実施形態では、乾燥不活性ガス、例えば、窒素又は二酸化炭素の流れが、混合物を通して泡立てられ得、混合物から水を運び去る。
反応式２の反応によって生成される混合物は、スルファミルフルオリド、フルオロ硫酸アンモニウム、及び溶媒を含む。式３の反応が完全に抑制されるわけではなく、かつ式２の反応によって生成されたスルファミルフルオリドの一部が、式２の反応によってまだ消費されていないフルオロスルホン酸の一部と反応し得るため、混合物は、ビス（フルオロスルホニル）イミドも含み得る。生成されたフルオロ硫酸アンモニウムを溶解するのに溶媒が十分でない場合、混合物は、スラリーの形態であり得る。代替的に、混合物は、溶液の形態であり得る。
いくつかの実施形態では、溶媒対尿素及びフルオロスルホン酸の重量比は、スラリーを処理する必要性を防止するために、混合物中のフルオロ硫酸アンモニウムを含む反応副生成物を完全に溶解するのに十分に高い。しかしながら、溶媒の量を増加させると、溶媒からスルファミル組成物を分離するためにより大きなシステム及び増加したエネルギー使用量を必要とする程度まで、プロセスの効率を低減させる。したがって、いくつかの実施形態では、溶媒対尿素及びフルオロスルホン酸のより低い重量比を使用し、未溶解のフルオロ硫酸アンモニウムを含むスラリーの形成をもたらすことが望ましい。
生成された二酸化炭素ガスは、他の使用のために通気又は捕捉され得る。生成された水は、残留酸を含有するため、分離し、中和することができる。
フルオロ硫酸アンモニウムは、混合物から分離される。フルオロ硫酸アンモニウムは、例えば、蒸発、噴霧乾燥、濾過、又はそれらの任意の組み合わせによって分離され得る。
フルオロ硫酸アンモニウムが混合物から分離された後、混合物は、スルファミルフルオリド組成物とリサイクル組成物とに分離される。スルファミルフルオリド組成物は、リサイクル組成物よりも高い濃度のスルファミルフルオリドを含む。いくつかの実施形態では、リサイクル組成物は、反応に再びリサイクルされる。いくつかの実施形態では、リサイクル組成物は、代替的に、又は追加的に、後で使用するために貯蔵タンクに方向付けられ得る。分離は、例えば、蒸留によるものであり得る。
スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度が、例えば、約１モルパーセント（ｍｏｌ％）、約２ｍｏｌ％、約３ｍｏｌ％、約４ｍｏｌ％、若しくは約５ｍｏｌ％のように低いか、又は約６ｍｏｌ％、約７ｍｏｌ％、約８ｍｏｌ％、約９ｍｏｌ％、若しくは約１０ｍｏｌ％のように高いか、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内、例えば、約１ｍｏｌ％～約１０ｍｏｌ％、約２ｍｏｌ％～約９ｍｏｌ％、約３ｍｏｌ％～約８ｍｏｌ％、約４ｍｏｌ％～約７ｍｏｌ％、約５ｍｏｌ％～約６ｍｏｌ％、約５ｍｏｌ％～約８ｍｏｌ％、約２ｍｏｌ％～約５ｍｏｌ％、若しくは約６ｍｏｌ％～約１０ｍｏｌ％であり得ることが見出された。好ましくは、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、約２ｍｏｌ％～約９ｍｏｌ％である。より好ましくは、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、約３ｍｏｌ％～約８ｍｏｌ％である。最も好ましくは、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、約４ｍｏｌ％～約８ｍｏｌ％である。スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせのｍｏｌ％である。
いくつかの実施形態では、スルファミルフルオリドは、スルファミルフルオリド組成物から分離されて、濃縮スルファミルフルオリド組成物が形成され得る。分離は、例えば、蒸留によるものであり得る。濃縮スルファミルフルオリド組成物は、例えば、リチウム電池用の電解質を生成するために使用され得る。
濃縮スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、例えば、約５０重量％（weight %）（重量％（ｗｔ．％））、約６０重量％、約７０重量％、約８０重量％、若しくは約９０重量％のように低いか、又は約９５重量％、約９７重量％、約９８重量％、約９９重量％、約９９．５重量％、若しくは約９９．９重量％のように高いか、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内、例えば、約５０重量％～約９９．９重量％、約６０重量％～約９９．５重量％、約７０重量％～約９９重量％、約８０重量％～約９８重量％、約９０重量％～約９７重量％、約５０重量％～約７０重量％、約９８重量％～約９９．９重量％、若しくは約９９．５重量％～約９９．９重量％であり得る。好ましくは、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、約９０重量％～約９９．９重量％である。より好ましくは、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、約９５重量％～約９９．９重量％である。最も好ましくは、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、約９９．５重量％～約９９．９重量％である。濃縮スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、濃縮スルファミルフルオリド組成物の重量％である。
スルファミルフルオリド組成物及び／又は濃縮スルファミルフルオリド組成物は、一次反応として式３の反応を用いることによってビス（フルオロスルホニル）イミド（ＨＦＳＩ）を生成するために使用され得る。スルファミルフルオリド組成物及び／又は濃縮スルファミルフルオリド組成物は、反応器中で追加のフルオロスルホン酸と混合されて反応し、粗ＨＦＳＩ生成物組成物及び揮発性組成物を形成することができる。揮発性組成物は、真空下で反応器（真空反応器）を操作することによって、及び／又は窒素若しくはアルゴンなどのキャリアガスを反応器に流すことによって除去され得る。揮発性組成物は、未反応フルオロスルホン酸及び水を含む。粗ＨＦＳＩ生成物組成物は、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、未反応フルオロスルホン酸、及び未反応スルファミルフルオリドを含む。
スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドをフルオロスルホン酸と反応させるための反応温度は、例えば、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、若しくは約１２０℃のように低いか、又は約１３０℃、約１４０℃、約１５０℃、約１６０℃、若しくは約１７０℃のように高いか、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内、例えば、約８０℃～約１７０℃、約９０℃～約１６０℃、約１００℃～約１５０℃、約１１０℃～約１４０℃、約１２０℃～約１３０℃、約１３０℃～約１５０℃、若しくは約１１０℃～約１２０℃であり得る。好ましくは、反応温度は、約１１０℃～約１４０℃である。より好ましくは、反応温度は、約１２０℃～約１４０℃である。最も好ましくは、反応温度は、約１２０℃～約１３０℃である。
スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドをフルオロスルホン酸と反応させるための反応圧力は、水を含む揮発性組成物を取り除くために１バール絶対圧未満である。上記の式４に示されるように、水がスルファミルフルオリドの一部と反応し、ビス（フルオロスルホニル）イミドの代わりにフルオロ硫酸アンモニウムを生成し得るため、水を取り除くことによってビス（フルオロスルホニル）イミドの収率を増加し得る。水を取り除くことによって、このスルファミルフルオリドの消費が低減され、スルファミルフルオリドからのビス（フルオロスルホニル）イミドの収率を高める。
したがって、ビス（フルオロスルホニル）イミドの生成を２つのステップ、すなわち、スルファミルフルオリド組成物及び／又は濃縮スルファミルフルオリド組成物を作製する第１のステップ、並びにスルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドをフルオロスルホン酸と反応させ、水を取り除く第２のステップに分けることによって、全体にわたって生成されるフルオロ硫酸アンモニウムの量を低減させることができ、プロセスの全体的な収率及び効率性が改善される。
粗ＨＦＳＩ生成物組成物は、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、未反応フルオロスルホン酸の一部、及び未反応スルファミルフルオリドの一部を含む。フルオロスルホン酸が化学量論的に過剰であるため、反応が大部分完了するまで進行するにつれて、粗ＨＦＳＩ生成物組成物中にはスルファミルフルオリドはほとんど残らない。
粗ＨＦＳＩ生成物組成物中のスルファミルフルオリドの濃度は、約０．５ｍｏｌ％未満、約０．４ｍｏｌ％未満、約０．３ｍｏｌ％未満、約０．２ｍｏｌ％未満、若しくは約０．１ｍｏｌ％未満、又は前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内であり得る。
フルオロ硫酸アンモニウムは、粗ＨＦＳＩ生成物組成物から分離されて、ＨＦＳＩ生成物組成物が形成される。フルオロ硫酸アンモニウムは、例えば、蒸発、噴霧乾燥、濾過、又はそれらの任意の組み合わせによって分離され得る。
フルオロ硫酸アンモニウムを粗ＨＦＳＩ生成物組成物から分離した後、得られたＨＦＳＩ生成物組成物は、濃縮ＨＦＳＩ生成物組成物と塔頂ストリーム組成物とに分離される。濃縮ＨＦＳＩ生成物組成物は、塔頂ストリーム組成物よりも高い濃度のビス（フルオロスルホニル）イミドを含む。塔頂ストリーム組成物は、水及び未反応フルオロスルホン酸を含む。分離は、例えば、蒸留によるものであり得る。
いくつかの実施形態では、塔頂ストリームは、水性組成物とＦＳＡリッチ組成物とに分離される。ＦＳＡリッチ組成物は、水性組成物よりも高い濃度のフルオロスルホン酸を含む。いくつかの実施形態では、ＦＳＡリッチ組成物は、反応器に再びリサイクルされる。いくつかの実施形態では、ＦＳＡリッチ組成物は、代替的に、又は追加的に、後で使用するために貯蔵タンクに方向付けられ得る。分離は、例えば、蒸留によるものであり得る。
いくつかの実施形態では、揮発性組成物は、凝縮ストリームと未凝縮ストリームとに分離される。凝縮ストリームは、揮発性組成物中の未反応フルオロスルホン酸の大部分を含む。凝縮ストリームは、反応器に再びリサイクルされ得る。未凝縮ストリームは、水と、揮発性組成物中の未反応フルオロスルホン酸の残部とを含む。未凝縮ストリームは、水性組成物とＦＳＡリッチ組成物とに分離され得る。ＦＳＡリッチ組成物は、水性組成物よりも高い濃度のフルオロスルホン酸を含む。いくつかの実施形態では、ＦＳＡリッチ組成物は、反応器に再びリサイクルされる。いくつかの実施形態では、ＦＳＡリッチ組成物は、代替的に、又は追加的に、後で使用するために貯蔵タンクに方向付けられ得る。分離は、例えば、蒸留によるものであり得る。
いくつかの実施形態では、未凝縮ストリームの水性組成物とＦＳＡリッチ組成物とへの分離は、塔頂ストリームの水性組成物とＦＳＡリッチ組成物とへの分離と同じ分離システムで行われ得る。他の実施形態では、これらの分離ステップは、それら自体の分離システムにおいて行われる。
いくつかの実施形態では、上記のプロセスは連続プロセスである。いくつかの他の実施形態では、上記のプロセスは半バッチである。半バッチとは、プロセスの有意な部分が連続的であるが、プロセス全体が連続的ではないことを意味する。例えば、いくつかの半バッチの実施形態では、スルファミルフルオリド組成物が生成され、ある期間にわたって連続的に貯蔵されることができ、次いでその後、貯蔵されたスルファミルフルオリド組成物を使用して、連続的にビス（フルオロスルホニル）イミドを生成することができる。
図１は、本開示のいくつかの実施形態による、スルファミルフルオリド組成物を連続的に製造するための統合されたプロセスを示すプロセスフロー図である。図１は、尿素投入口１４及び溶媒投入口１６に接続するように構成された容器１２を含むシステム１０を示す。溶媒投入口１６中の溶媒は、液体形態であり、容器１２に連続的にポンプ注入され得る。代替的に、溶媒投入口１６中の溶媒は、バッチとして添加され得る。尿素投入口１４内の尿素は、固体形態であり、例えば、固体搬送システム（図示せず）によって容器１２に連続的に提供され得る。代替的に、尿素投入口１４内の尿素は、バッチとして容器１２に添加され得る。
容器１２は、例えば、撹拌器などの混合デバイス１８と、例えば、熱伝達コイルなどの任意の加熱及び冷却機構（図示せず）とを備える。容器１２において、尿素投入ストリーム１４からの尿素及び溶媒投入ストリーム１６からの溶媒は、混合デバイス１８によって混合される。
反応器２０は、尿素及び溶媒を含む尿素溶液２２を容器１２から受け取るために容器１２に流体連結される。反応器２０は、フルオロスルホン酸を反応器２０に提供するための第１のフルオロスルホン酸投入口２４を含む。フルオロスルホン酸及び尿素溶液は、反応器内でフルオロスルホン酸、尿素、及び溶媒を含む溶液を形成する。フルオロスルホン酸対尿素のモル比は、上記の通りである。反応器２０はまた、乾燥不活性ガスを提供して、溶液を通して泡立たせるための不活性ガス投入口２５を含み得る。反応器２０は、上記のように反応温度まで加熱され、反応物は、式２に従って反応して、スルファミルフルオリド、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、及び溶媒を含む混合物２６を生成する。反応器によって生成された二酸化炭素は、反応器通気口２８を介して反応器２０から通気され得る。乾燥不活性ガスは、溶液を通して泡立たせ、上記の式３の副反応によって生成された水を吸収する。吸収された水を有する不活性ガスはまた、反応器通気口２８を通して反応器から通気され得る。反応器２０は、例えば、熱交換器若しくはジャケット付き反応器（図示せず）を通って流れる流体によって、又は電気加熱コイル（図示せず）によって、反応温度を維持するように構成されている。
第１の分離器３０は、スルファミルフルオリド、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、未反応フルオロスルホン酸、及び溶媒を含む混合物２６を受け取るために反応器２０に流体接続される。第１の分離器３０は、フルオロ硫酸アンモニウムを混合物２６から分離して、混合物３２を生成するように構成されている。フルオロ硫酸アンモニウムは、パージ３４によって除去される。第１の分離器３０は、例えば、蒸発器、噴霧乾燥機、フィルタ、遠心分離器、又はそれらの任意の組み合わせであることができる。
第２の分離器３６は、スルファミルフルオリド、ビス（フルオロスルホニル）イミド、未反応フルオロスルホン酸、及び溶媒を含む混合物３２を受け取るために第１の分離器３０に流体接続される。第２の分離器３６は、スルファミルフルオリド組成物３８及びリサイクル組成物４０を生成するように構成されている。第２の分離器３６は、例えば、蒸留カラムであり得る。スルファミルフルオリド組成物３８は、リサイクル組成物４０中のスルファミルフルオリドの濃度よりも高い濃度のスルファミルフルオリドを含む。スルファミルフルオリド組成物３８中のスルファミルフルオリドの濃度は、上記の通りである。
反応器２０は、リサイクル組成物４０を受け取るために第２の分離器３６に流体接続される。代替的に、又は追加的に、第２の分離器３６は、リサイクル貯蔵タンク（図示せず）に流体連結される。したがって、リサイクル組成物４０は、連続動作のために反応器２０に、又は半バッチ動作のためにリサイクル貯蔵タンクに方向付けられ得る。
いくつかの実施形態では、スルファミルフルオリド組成物３８は、後のプロセスのために生成物貯蔵タンク（図示せず）に方向付けられ得る。他の実施形態では、スルファミルフルオリド組成物３８を蒸留カラム（図示せず）に方向付けて、上記のように濃縮スルファミルフルオリド組成物を生成することができる。濃縮スルファミルフルオリド組成物は、リチウムイオン電池用の電解質のための塩の前駆体として使用され得る。
いくつかの実施形態では、スルファミルフルオリド組成物３８（又は濃縮スルファミルフルオリド組成物）は、図２に示されるように、ビス（フルオロスルホニル）イミドを生成するために使用され得る。図２は、本開示のいくつかの実施形態による、スルファミルフルオリド組成物及び／又は濃縮スルファミルフルオリド組成物からビス（フルオロスルホニル）イミドを連続的に製造するための統合されたプロセスを示すプロセスフロー図である。図２は、スルファミルフルオリド組成物３８の供給源及び追加のフルオロスルホン酸４６の供給源に接続するように構成された反応器４４を含むシステム４２を示す。スルファミルフルオリド組成物３８及び追加のフルオロスルホン酸４６は、反応器４４内で混合物を形成する。反応器４４は、上記のように反応温度に加熱される。反応物は式３に従って反応して、粗ＨＦＳＩ生成物組成物４８及び揮発性組成物５０を生成する。
反応器４４は、例えば、熱交換器若しくは反応器ジャケット（図示せず）を通って流れる流体によって、又は電気加熱コイル（図示せず）によって、反応温度を維持するように構成されている。いくつかの実施形態では、反応器は、反応器４４から揮発性組成物５０を除去するために真空を使用する真空反応器である。いくつかの実施形態では、反応器４４から揮発性組成物５０を除去するために、窒素又はアルゴンなどのキャリアガスが反応器に供給される。
粗ＨＦＳＩ生成物組成物４８は、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、未反応フルオロスルホン酸、及び未反応スルファミルフルオリドを含む。粗ＨＦＳＩ生成物組成物４８中の未反応スルファミルフルオリドの濃度は、上記の通りである。揮発性組成物５０は、水及び未反応フルオロスルホン酸を含む。
凝縮器５２は、揮発性組成物５０を未凝縮ストリーム５４と凝縮ストリーム５６とに分離するために反応器４４に流体接続される。凝縮ストリーム５６は、揮発性組成物５０中の未反応フルオロスルホン酸の大部分を含む。凝縮ストリーム５６は、反応器４４に流体接続されて、未反応フルオロスルホン酸を反応器４４に戻す。未凝縮ストリーム５４は、水及び残りの未反応フルオロスルホン酸を含む。
第３の分離器５８は、反応器４４に流体接続されて、粗ＨＦＳＩ生成物組成物４８を受け取る。第３の分離器５８は、粗ＨＦＳＩ生成物組成物４８からフルオロ硫酸アンモニウムを分離して、ＨＦＳＩ生成物組成物６０を生成するように構成されている。フルオロ硫酸アンモニウムは、パージ６２によって除去される。第３の分離器５８は、例えば、蒸発器、噴霧乾燥機、フィルタ、遠心分離器、又はそれらの任意の組み合わせであり得る。
第４の分離器６４は、第３の分離器５６に流体接続されて、ビス（フルオロスルホニル）イミド、未反応フルオロスルホン酸、及び未反応スルファミルフルオリドを含むＨＦＳＩ生成物組成物６０を受け取る。第４の分離器６４はまた、凝縮器５２に流体接続されて、水及び未反応フルオロスルホン酸の一部を含む未凝縮ストリーム５４を受け取る。第４の分離器６４は、ＨＦＳＩ生成物組成物６０を濃縮ＨＦＳＩ生成物組成物６６と塔頂ストリーム６８とに分離するように構成されている。第４の分離器６４は、例えば、蒸留カラムであり得る。濃縮生成物組成物６６は、上記のような濃度のビス（フルオロスルホニル）イミドを含む。濃縮生成物組成物６６は、後のプロセス、精製、又はリチウムイオン電池用の電解質としての使用のために、生成物貯蔵タンク（図示せず）に方向付けられ得る。塔頂ストリーム６８は、水及び未反応フルオロスルホン酸を含む。
第５の分離器７０は、第４の分離器６４に流体接続されて、ＨＦＳＩ生成物組成物６０及び未凝縮ストリーム５４から、水及び未反応フルオロスルホン酸を含む塔頂ストリーム６８を受け取る。第５の分離器７０は、塔頂ストリーム６８を水性組成物７２とＦＳＡリッチ組成物７４とに分離するように構成されている。第５の分離器７０は、例えば、蒸留カラムであり得る。水性組成物７２は、式３に示されるように生成された水及び他の副反応で生成された酸を含み得る。水性組成物７２は、処理のために苛性スクラバー（図示せず）に送られ得る。ＦＳＡリッチ組成物７４は、未反応フルオロスルホン酸を含み得る。
いくつかの実施形態では、凝縮器５２は、代替的に、又は追加的に、第５の分離器７０に直接流体接続されて、水及び未反応フルオロスルホン酸の一部を含む未凝縮ストリーム５４を受け取る。第５の分離器７０は、未凝縮ストリーム５４を塔頂ストリーム６８とともに、水性組成物７２とＦＳＡリッチ組成物７４とに分離するように構成されている。
反応器４４は、第５の分離器７０に流体接続されて、ＦＳＡリッチ組成物７４を受け取る。代替的に、又は追加的に、第５の分離器６４は、リサイクル貯蔵タンク（図示せず）に流体連結される。したがって、ＦＳＡリッチ組成物７４は、連続動作のために反応器４４に、又は半バッチ動作のためにリサイクル貯蔵タンクに方向付けられ得る。
本明細書で使用する場合、「前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内」という句は、それらの値が列挙のより低い部分にあるか又は列挙のより高い部分にあるかにかかわらず、任意の範囲がそのような句の前に列挙された値のうちのいずれか２つから選択され得ることを意味する。例えば、一対の値は、２つのより低い値、２つのより高い値、又はより低い値及びより高い値から選択され得る。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈がそうでない旨を明確に指示しない限り、複数形を含む。
不正確の用語に関して、用語「約」及び「およそ」が互換的に使用されてもよく、記述された測定値を含む測定を指し、また、記載された測定値に適度に近い任意の測定値も含む。記述された測定値に合理的に近い測定値は、当業者によって理解され、容易に確認されるように、合理的に小さい量だけ記述された測定値から逸脱する。そのような偏差は、例えば、性能を最適化するために行われる測定誤差又は微調整に起因し得る。当業者がそのような合理的に小さな差異の値を容易に確認できないと判定された場合、「約」及び「およそ」という用語は、記述された値のプラスマイナス１０％を意味すると理解され得る。
前述の説明は、本開示の単なる例示に過ぎないことが理解されるべきである。本開示から逸脱することなく、当業者によって様々な代替形態及び修正形態を考案することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲内に含まれる全てのかかる代替形態、修正形態、及び変動を包含することを意図する。
スルファミルフルオリドの生成におけるフルオロスルホン酸対尿素の比の効果
この実施例では、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの生成収率におけるフルオロスルホン酸対尿素の比の効果を実証する。８つの実験を行い、各々がフルオロスルホン酸対尿素の異なる比を用いた。各実験について、フルオロスルホン酸及び尿素の一部を一緒に混合し、次いで８０℃～１４０℃に予熱したフルオロスルホン酸の残部を含有する反応器に添加した。添加は、典型的には、約１～２時間かけて起こった。添加が完了したら、反応混合物を８０℃～１４０℃で更に２～３時間維持して、反応の完了を確実にした。次いで、反応器の内容物を約１６０℃に加熱し、０～１０Ｔｏｒｒの減圧下で蒸留して、生成されたＨＦＳＩ及び未反応フルオロスルホン酸を生成されたフルオロ硫酸アンモニウムから分離した。回収された蒸留物を１９Ｆ ＮＭＲによって分析して、ＨＦＳＩ、フルオロスルホン酸、及びスルファミルフルオリドのモル百分率を決定した。結果を図３に示す。
この実施例では、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの生成収率におけるフルオロスルホン酸対尿素の比の効果を実証する。８つの実験を行い、各々がフルオロスルホン酸対尿素の異なる比を用いた。各実験について、フルオロスルホン酸及び尿素の一部を一緒に混合し、次いで８０℃～１４０℃に予熱したフルオロスルホン酸の残部を含有する反応器に添加した。添加は、典型的には、約１～２時間かけて起こった。添加が完了したら、反応混合物を８０℃～１４０℃で更に２～３時間維持して、反応の完了を確実にした。次いで、反応器の内容物を約１６０℃に加熱し、０～１０Ｔｏｒｒの減圧下で蒸留して、生成されたＨＦＳＩ及び未反応フルオロスルホン酸を生成されたフルオロ硫酸アンモニウムから分離した。回収された蒸留物を１９Ｆ ＮＭＲによって分析して、ＨＦＳＩ、フルオロスルホン酸、及びスルファミルフルオリドのモル百分率を決定した。結果を図３に示す。
図３は、フルオロスルホン酸対尿素（ＦＳＡ：尿素）のモル比の関数としての各実験についてのスルファミルフルオリド濃度のグラフである。図３に示すように、スルファミルフルオリド濃度は、３：１以上のＦＳＡ：尿素比で０．１ｍｏｌ％未満である。ＦＳＡ：尿素比が２．５：１のように低い場合であっても、スルファミルフルオリド濃度は、０．５ｍｏｌ％未満である。ＦＳＡ：尿素比が２．０：１に達してから、スルファミルフルオリド濃度は、約３．５ｍｏｌ％で有意になる。スルファミルフルオリド濃度は、２．０：１未満のＦＳＡ：尿素比で劇的に増加し、１．９：１のＦＳＡ： 尿素比で７．２ｍｏｌ％のスルファミルフルオリド濃度をもたらす。この驚くべき結果は、本プロセスが２．０：１以下のＦＳＡ：尿素比で有意なスルファミルフルオリド収率を生み出し得ることを実証する。
態様
態様１は、スルファミルフルオリド組成物を生成するためのプロセスであり、本プロセスは、フルオロスルホン酸、尿素、及び溶媒を含む溶液を提供することであって、フルオロスルホン酸対尿素のモル比が、約１．８０：１～約２．００：１である、提供することと、溶液を８０℃～約１７０℃の反応温度で反応させて、スルファミルフルオリド、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、及び溶媒を含む混合物を生成することと、混合物からフルオロ硫酸アンモニウムを分離することと、混合物をスルファミルフルオリド組成物とリサイクル組成物とに分離することであって、スルファミルフルオリド組成物が、リサイクル組成物よりも高い濃度のスルファミルフルオリド及びビス（フルオロスルホニル）イミドを含む、分離することと、を含む。
態様１は、スルファミルフルオリド組成物を生成するためのプロセスであり、本プロセスは、フルオロスルホン酸、尿素、及び溶媒を含む溶液を提供することであって、フルオロスルホン酸対尿素のモル比が、約１．８０：１～約２．００：１である、提供することと、溶液を８０℃～約１７０℃の反応温度で反応させて、スルファミルフルオリド、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、及び溶媒を含む混合物を生成することと、混合物からフルオロ硫酸アンモニウムを分離することと、混合物をスルファミルフルオリド組成物とリサイクル組成物とに分離することであって、スルファミルフルオリド組成物が、リサイクル組成物よりも高い濃度のスルファミルフルオリド及びビス（フルオロスルホニル）イミドを含む、分離することと、を含む。
態様２は、リサイクル組成物を反応させるステップに再びリサイクルすることを更に含む、態様１に記載のプロセスである。
態様３は、本プロセスが連続プロセスである、態様１又は態様２に記載のプロセスである。
態様４は、本プロセスが半バッチプロセスである、態様１又は態様２に記載のプロセスである。
態様５は、溶媒がビス（フルオロスルホニル）イミド、スルホラン、及びジメチルホルムアミドから選択される少なくとも１つを含む、態様１～４のいずれかに記載のプロセスである。
態様６は、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度がスルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約１モルパーセント～約１０モルパーセントである、プロセス及び態様１～５のプロセスである。
態様７は、提供するステップにおいて、フルオロスルホン酸対尿素のモル比が、約１．８０：１～約１．９０：１であり、混合物をスルファミルフルオリド組成物とリサイクル組成物とに分離するステップにおいて、スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度が、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約４モルパーセント～約８モルパーセントである、態様１～６のいずれかに記載のプロセスである。
態様８は、混合物からフルオロ硫酸アンモニウムを分離することが、混合物を蒸発させて、スルファミルフルオリド組成物を形成することを含む、態様１～７のいずれかに記載のプロセスである。
態様９は、混合物をスルファミルフルオリド組成物とリサイクル組成物とに分離することが、混合物を蒸留することを含む、態様１～１０のいずれかに記載のプロセスである。
態様１０は、スルファミルフルオリド組成物からスルファミルフルオリドを分離して、濃縮スルファミルフルオリド組成物を形成することを更に含み、濃縮スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度が、濃縮スルファミルフルオリド組成物の約５０重量パーセント～約９９．９重量パーセントである、態様１～９のいずれかに記載のプロセスである。
態様１１は、スルファミルフルオリド組成物を追加のフルオロスルホン酸と混合することと、８０℃～約１７０℃の反応温度で、反応器中でスルファミルフルオリド組成物と追加のフルオロスルホン酸との混合物を反応させて、粗ＨＦＳＩ生成物組成物及び揮発性組成物を生成することであって、揮発性組成物が、フルオロスルホン酸及び水を含み、粗ＨＦＳＩ生成物組成物が、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、未反応フルオロスルホン酸、及び未反応スルファミルフルオリドを含み、粗ＨＦＳＩ生成物組成物中の未反応スルファミルフルオリドの濃度が、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの０．５モルパーセント未満である、生成することと、粗ＨＦＳＩ生成物組成物からフルオロ硫酸アンモニウムを分離して、ＨＦＳＩ生成物組成物を生成することと、ＨＦＳＩ生成物組成物を濃縮ＨＦＳＩ生成物組成物と塔頂ストリーム組成物とに分離することであって、濃縮ＨＦＳＩ生成物組成物が、塔頂ストリーム組成物よりも高い濃度のビス（フルオロスルホニル）イミドを含む、分離することと、を更に含む、態様１～１１のいずれかに記載のプロセスである。
態様１２は、塔頂ストリーム組成物を水性組成物とＦＳＡリッチ組成物とに分離することを更に含み、ＦＳＡリッチ組成物が、水性組成物よりも高い濃度のフルオロスルホン酸を含む、態様１１に記載のプロセスである。
態様１３は、ＦＳＡリッチ組成物を、追加のフルオロスルホン酸とスルファミルフルオリド組成物とを混合するステップ、又はフルオロスルホン酸、尿素、及び溶媒を含む溶液を提供するステップに再びリサイクルすることを更に含む、態様１２に記載のプロセスである。
態様１４は、本プロセスが連続プロセスである、態様１１～１３のいずれかに記載のプロセスである。
態様１５は、本プロセスが半バッチプロセスである、態様１１～１３のいずれかに記載のプロセスである。
態様１６は、揮発性組成物を水性組成物とＦＳＡリッチ組成物とに分離することを更に含み、ＦＳＡリッチ組成物が、水性組成物よりも高い濃度のフルオロスルホン酸を含む、態様１１～１５のいずれかに記載のプロセスである。
態様１７は、ＦＳＡリッチ組成物を、追加のフルオロスルホン酸とスルファミルフルオリド組成物とを混合するステップ、又はフルオロスルホン酸、尿素、及び溶媒を含む溶液を提供するステップに再びリサイクルすることを更に含む、態様１６に記載のプロセスである。
態様１８は、本プロセスが連続プロセスである、態様１７に記載のプロセスである。
態様１９は、本プロセスが半バッチプロセスである、態様１７に記載のプロセスである。
態様２０は、スルファミルフルオリド及びビス（フルオロスルホニル）イミドを含む組成物であり、スルファミルフルオリドの濃度が、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約１モルパーセント～約１０モルパーセントである。
態様２１は、スルファミルフルオリドの濃度が、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約２モルパーセント～約９モルパーセントである、態様２０に記載の組成物である。
態様２２は、スルファミルフルオリドの濃度が、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約３モルパーセント～約８モルパーセントである、態様２０に記載の組成物である。
態様２３は、スルファミルフルオリドの濃度が、スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約４モルパーセント～約８モルパーセントである、態様２０に記載の組成物である。
態様２４は、スルファミルフルオリド及びビス（フルオロスルホニル）イミドを含む組成物であり、スルファミルフルオリドの濃度が、本組成物の約５０重量パーセント～約９９．９重量パーセントである。
態様２５は、スルファミルフルオリドの濃度が、本組成物の約９０重量パーセント～約９９．９重量パーセントである、態様２４に記載の組成物である。
態様２６は、スルファミルフルオリドの濃度が、本組成物の約９５重量パーセント～約９９．９重量パーセントである、態様２４に記載の組成物である。
態様２７は、スルファミルフルオリドの濃度が、本組成物の約９９．５重量パーセント～約９９．９重量パーセントである、態様２５に記載の組成物である。
Claims (15)
- スルファミルフルオリド組成物を生成するためのプロセスであって、
フルオロスルホン酸、尿素、及び溶媒を含む溶液を提供することであって、前記フルオロスルホン酸対前記尿素のモル比が、約１．８０：１～約２．００：１である、提供することと、
前記溶液を８０℃～約１７０℃の反応温度で反応させて、スルファミルフルオリド、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、及び前記溶媒を含む混合物を生成することと、
前記混合物から前記フルオロ硫酸アンモニウムを分離することと、
前記混合物を前記スルファミルフルオリド組成物とリサイクル組成物とに分離することであって、前記スルファミルフルオリド組成物が、前記リサイクル組成物よりも高い濃度のスルファミルフルオリド及びビス（フルオロスルホニル）イミドを含む、分離することと、を含む、プロセス。 - 前記リサイクル組成物を前記反応させるステップに再びリサイクルすることを更に含む、請求項１に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、連続プロセスである、請求項２に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、半バッチプロセスである、請求項１に記載のプロセス。
- 前記溶媒が、ビス（フルオロスルホニル）イミド、スルホラン、及びジメチルホルムアミドから選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載のプロセス。
- 前記スルファミルフルオリド組成物中の前記スルファミルフルオリドの濃度が、前記スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約１モルパーセント～約１０モルパーセントである、請求項１に記載のプロセス。
- 前記提供するステップにおいて、前記フルオロスルホン酸対前記尿素の前記モル比が、約１．８０：１～約１．９０：１であり、前記混合物を前記スルファミルフルオリド組成物と前記リサイクル組成物とに前記分離するステップにおいて、前記スルファミルフルオリド組成物中の前記スルファミルフルオリドの前記濃度が、前記スルファミルフルオリドとビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約４モルパーセント～約８モルパーセントである、請求項１に記載のプロセス。
- 前記混合物から前記フルオロ硫酸アンモニウムを分離することが、前記混合物を蒸発させて、前記スルファミルフルオリド組成物を形成することを含む、請求項１に記載のプロセス。
- 前記混合物をスルファミルフルオリド組成物とリサイクル組成物とに分離することが、前記混合物を蒸留することを含む、請求項１に記載のプロセス。
- 前記スルファミルフルオリド組成物から前記スルファミルフルオリドを分離して、濃縮スルファミルフルオリド組成物を形成することを更に含み、前記濃縮スルファミルフルオリド組成物中のスルファミルフルオリドの濃度が、前記濃縮スルファミルフルオリド組成物の約５０重量パーセント～約９９．９重量パーセントである、請求項１に記載のプロセス。
- 前記スルファミルフルオリド組成物を追加のフルオロスルホン酸と混合することと、
８０℃～約１７０℃の反応温度で、反応器中で前記スルファミルフルオリド組成物と前記追加のフルオロスルホン酸との前記混合物を反応させて、粗ＨＦＳＩ生成物組成物及び揮発性組成物を生成することであって、前記揮発性組成物が、フルオロスルホン酸及び水を含み、前記粗ＨＦＳＩ生成物組成物が、ビス（フルオロスルホニル）イミド、フルオロ硫酸アンモニウム、未反応フルオロスルホン酸、及び未反応スルファミルフルオリドを含み、前記粗ＨＦＳＩ生成物組成物中の未反応スルファミルフルオリドの濃度が、前記スルファミルフルオリドと前記ビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの０．５モルパーセント未満である、生成することと、
前記粗ＨＦＳＩ生成物組成物から前記フルオロ硫酸アンモニウムを分離して、ＨＦＳＩ生成物組成物を生成することと、
前記ＨＦＳＩ生成物組成物を濃縮ＨＦＳＩ生成物組成物と塔頂ストリーム組成物とに分離することであって、前記濃縮ＨＦＳＩ生成物組成物が、前記塔頂ストリーム組成物よりも高い濃度のビス（フルオロスルホニル）イミドを含む、分離することと、を更に含む、請求項１に記載のプロセス。 - 組成物であって、
スルファミルフルオリドと、
ビス（フルオロスルホニル）イミドであって、前記スルファミルフルオリドの濃度が、前記スルファミルフルオリドと前記ビス（フルオロスルホニル）イミドとの組み合わせの約１モルパーセント～約１０モルパーセントである、ビス（フルオロスルホニル）イミドと、を含む、組成物。 - 前記スルファミルフルオリドの前記濃度が、前記スルファミルフルオリドと前記ビス（フルオロスルホニル）イミドとの前記組み合わせの約２モルパーセント～約９モルパーセントである、請求項１２に記載の組成物。
- 前記スルファミルフルオリドの前記濃度が、前記スルファミルフルオリドと前記ビス（フルオロスルホニル）イミドとの前記組み合わせの約３モルパーセント～約８モルパーセントである、請求項１２に記載の組成物。
- 前記スルファミルフルオリドの前記濃度が、前記スルファミルフルオリドと前記ビス（フルオロスルホニル）イミドとの前記組み合わせの約４モルパーセント～約８モルパーセントである、請求項１２に記載の組成物。
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