JP5824013B2 - Method for producing phosphorus pentafluoride and hexafluorophosphate - Google Patents

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Description

本発明は、五フッ化リン及び六フッ化リン酸塩の製造方法に関する。より詳細には、蓄電素子用電解質や、有機合成反応の触媒等として有用な六フッ化リン酸塩の製造方法及び六フッ化リン酸塩製造の始発原料として用いられる五フッ化リンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing phosphorus pentafluoride and hexafluorophosphate. More specifically, a method for producing hexafluorophosphate useful as an electrolyte for a storage element, a catalyst for an organic synthesis reaction, and the like, and a method for producing phosphorus pentafluoride used as a starting material for hexafluorophosphate production About.

CO2排出削減の切り札として期待されているハイブリッド自動車や電気自動車に於いては、リチウムイオン二次電池がキーデバイスとして位置づけられている。当該リチウムイオン二次電池の電解質としては、安全性が高く、しかも優れた電気的特性を有する六フッ化リン酸リチウムが挙げられる。当該六フッ化リン酸リチウムを含む六フッ化リン酸塩は、五フッ化リン“PF5”を出発原料として製造される。当該五フッ化リンは、化学工業に於いて種々の化学反応のフッ素化剤として使用され、室温で気体の物質である。 Lithium ion secondary batteries are positioned as key devices in hybrid vehicles and electric vehicles that are expected as trump cards for reducing CO 2 emissions. As an electrolyte of the lithium ion secondary battery, lithium hexafluorophosphate having high safety and excellent electrical characteristics can be given. The hexafluorophosphate containing lithium hexafluorophosphate is manufactured using phosphorus pentafluoride “PF 5 ” as a starting material. The phosphorus pentafluoride is used as a fluorinating agent for various chemical reactions in the chemical industry and is a gaseous substance at room temperature.

一方、六フッ化リン酸塩の一種である六フッ化リン酸銀“AgPF6”や六フッ化リン酸カリウム“KPF6”は、光重合の開始・増殖反応に必要な酸を発生させるカウンターイオンとして注目されている。また、六フッ化リン酸アンモニウム“NH4PF6”は、医薬中間体の製造に用いられる原料として有用である。更に、トリエチルメチルアンモニウム六フッ化ホスフェイト、テトラエチルアンモニウム六フッ化ホスフェイト等の四級アンモニウム塩は大出力の蓄電素子として期待されている電気二重層コンデンサーの電解質として有用である。 On the other hand, silver hexafluorophosphate “AgPF 6 ” and potassium hexafluorophosphate “KPF 6 ” which are a kind of hexafluorophosphate are counters that generate an acid necessary for the initiation and proliferation reaction of photopolymerization. It is attracting attention as an ion. In addition, ammonium hexafluorophosphate “NH 4 PF 6 ” is useful as a raw material used in the production of pharmaceutical intermediates. Furthermore, quaternary ammonium salts such as triethylmethylammonium hexafluoride phosphate and tetraethylammonium hexafluoride phosphate are useful as an electrolyte for an electric double layer capacitor that is expected as a high-power storage element.

この様に六フッ化リン酸塩は多種多様な分野で求められる機能に応じて必要不可欠な物質として使用されており、PF5はその六フッ化リン酸塩を製造するための原料として非常に重要な物質である。しかし、PF5を使用して六フッ化リン酸塩を製造する場合、共通して問題となるのはPF5の製造コストである。特に、リチウムイオン二次電池等の電解質に使用可能な高品位の六フッ化リン酸塩の製造に用いられる高純度のPF5は極めて高価である。 In this way, hexafluorophosphate is used as an indispensable substance according to functions required in various fields, and PF 5 is very useful as a raw material for producing the hexafluorophosphate. It is an important substance. However, in the case of producing hexafluorophosphate using PF 5 , a common problem is the production cost of PF 5 . In particular, high-purity PF 5 used for the production of high-quality hexafluorophosphate that can be used for electrolytes such as lithium ion secondary batteries is extremely expensive.

PF5及び六フッ化リン酸塩の製造方法については、下記に例示するように種々の文献に記載されている。 The preparation method of PF 5 and hexafluorophosphate are described in various documents as exemplified below.

特許文献1には、原料を熱分解することによりPF5を製造する方法が開示されている。例えば、LiPF6の熱分解の場合(下記式1)、LiPF6は120℃付近で僅かに熱分解が起こり、200〜250℃付近で完全に熱分解する。その後、LiFの粉末が残る。また、NH4PF6の場合は約250℃、NaPF6の場合は約400℃、KPF6及びCsPF6の場合は600℃〜700℃で熱分解が起こり、非常に高温で加熱をしなければPF5の製造は困難である。これにより、高価な耐熱仕様の製造設備が必要となり、製造コストが増加するため、特許文献1に開示の製造方法では工業的に合理的とは言い難い。 Patent Document 1 discloses a method for producing PF 5 by thermally decomposing a raw material. For example, in the case of thermal decomposition of LiPF 6 (the following formula 1), LiPF 6 undergoes slight thermal decomposition around 120 ° C. and completely pyrolyzes around 200-250 ° C. Thereafter, LiF powder remains. In the case of NH 4 PF 6 , thermal decomposition occurs at about 250 ° C., NaPF 6 at about 400 ° C., and KPF 6 and CsPF 6 at 600 ° C. to 700 ° C. The production of PF 5 is difficult. As a result, an expensive heat-resistant specification manufacturing facility is required, and the manufacturing cost increases. Therefore, the manufacturing method disclosed in Patent Document 1 is not industrially reasonable.

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また、液体フッ化水素媒体中でのClF3を用いたリンのフッ素化(下記、非特許文献1を参照)、及びフッ素ガスを用いたリンのフッ素化(下記、特許文献2及び非特許文献2を参照)は、反応が爆発的に進行するため、反応を制御するのが非常に難しいという問題がある。更に、高価なフッ素ガスを使用するため、当然のことながら、得られるPF5も高価なものになってしまう。 Further, fluorination of phosphorus using ClF 3 in a liquid hydrogen fluoride medium (see Non-Patent Document 1 below) and fluorination of phosphorus using a fluorine gas (Patent Document 2 and Non-Patent Documents below) 2) has a problem that it is very difficult to control the reaction because the reaction proceeds explosively. Furthermore, since expensive fluorine gas is used, the obtained PF 5 is naturally expensive.

特許文献3には、三酸化硫黄の存在下でHFを用いた三フッ化ホスホリル“POF3”のフッ素化が記載されている。しかし、この反応は収率が劣ること、硫酸が生成し、HFの存在下では腐食性が極めて高いことが問題となっている。 Patent Document 3 describes fluorination of phosphoryl trifluoride “POF 3 ” using HF in the presence of sulfur trioxide. However, this reaction has a problem that the yield is inferior, sulfuric acid is generated, and corrosivity is extremely high in the presence of HF.

特許文献4には、六フッ化リン酸(HPF6)を、高圧下に於いて硫黄系の酸と反応させる方法が開示されている。しかし、前記特許文献3と同様、硫酸が発生し、HFの存在下では腐食が極めて高いこと、及び発煙硫酸を使用しても系内の水やフルオロ硫酸(HSO3F)とPF5が反応し、生じたPF5がPOF3に分解されることが問題となっている。 Patent Document 4 discloses a method of reacting hexafluorophosphoric acid (HPF 6 ) with a sulfur-based acid under high pressure. However, as in Patent Document 3, sulfuric acid is generated and corrosion is extremely high in the presence of HF, and water or fluorosulfuric acid (HSO 3 F) reacts with PF 5 even if fuming sulfuric acid is used. However, the problem is that the generated PF 5 is decomposed into POF 3 .

非特許文献3には、HF中に塩化リチウムを溶解し、これに五塩化リンを加えてLiPF6を製造する旨の記載がある。また、特許文献5には、五塩化リンとHFガスを60〜165℃の範囲で反応させ、得られるPF5をアルカリ金属フッ化物の無水HF溶液に添加することにより六フッ化リン酸塩を製造する旨の記載がある。 Non-Patent Document 3 describes that LiPF 6 is produced by dissolving lithium chloride in HF and adding phosphorus pentachloride thereto. In Patent Document 5, phosphorus pentachloride and HF gas are reacted in the range of 60 to 165 ° C., and PF 5 obtained is added to an anhydrous HF solution of an alkali metal fluoride to obtain hexafluorophosphate. There is a description of manufacturing.

しかしながら、非特許文献3及び特許文献5に開示の製造方法であると、五塩化リンは吸湿性の大きな固体であるため、その取扱い性の悪さに起因して、製造設備への原料投入等に於いてその作業性が悪く、機械化も図りにくいという問題がある。また、五塩化リンに代表されるハロゲン化リンを原料として使用すると、大量のハロゲン化水素が副生する。このため、長大な排ガスの処理設備が必要になるという不都合がある。更に、五塩化リンに含まれている水分が反応系内に混入し、生成したPF5の一部と混入水分が反応してPOF3やPO2Fのようなオキシフッ化リンが副生する。その結果、例えば、六フッ化リン酸塩がLiPF6の場合、LiPOF4やLiPO22のようなオキシフッ化リン酸化合物が生成して製品を汚染し、LiPF6の生産性を最終的に悪化させている。また、当該方法により製造されたLiPF6をリチウム電池の電解質として使用した場合、前記オキシフッ化リン酸化合物が電池の特性を損ねる等の問題を生じさせる。 However, in the production methods disclosed in Non-Patent Document 3 and Patent Document 5, phosphorus pentachloride is a solid with a high hygroscopic property, and therefore, due to the poor handling property, the raw material is charged into the production facility. However, the workability is poor and it is difficult to mechanize. In addition, when a phosphorus halide represented by phosphorus pentachloride is used as a raw material, a large amount of hydrogen halide is by-produced. For this reason, there is an inconvenience that a long exhaust gas treatment facility is required. Furthermore, water contained in phosphorus pentachloride is mixed into the reaction system, and a part of the generated PF 5 reacts with the mixed water to generate phosphorus oxyfluoride such as POF 3 or PO 2 F as a by-product. As a result, for example, when the hexafluorophosphate is LiPF 6 , an oxyfluorophosphoric acid compound such as LiPOF 4 or LiPO 2 F 2 is generated to contaminate the product, and finally the productivity of LiPF 6 is increased. It is getting worse. In addition, when LiPF 6 produced by this method is used as an electrolyte for a lithium battery, the oxyfluorophosphoric acid compound causes problems such as damage to battery characteristics.

前記の問題を改善するため、例えば、特許文献6には次の様な製造方法が開示されている。先ず、五塩化リンと無水HFを反応させることによりPF5を生成する。次に、このPF5と塩化水素との混合ガスを、オキシフッ化リンの沸点以下であり、かつPF5の沸点以上の温度、具体的には−40℃〜−84℃に冷却してオキシフッ化リンを分離した後、無水HFに溶解したフッ化リチウムと反応させる。この方法では、大過剰の塩化水素とPF5との混合ガス中から少量のオキシフッ化リンを分離することになる。しかし、完全にオキシフッ化リンを分離することはできず、分離操作は極めて困難である。また、例えば、オキシフッ化リンとしてのPOF3は沸点と凝固点が近接しているため、捕集装置の閉塞が懸念される等の問題がある。このため、当該製造方法を工業的な実施に適用するのは、不十分である。 In order to improve the above problem, for example, Patent Document 6 discloses the following manufacturing method. First, PF 5 is produced by reacting phosphorus pentachloride with anhydrous HF. Next, the mixed gas of PF 5 and hydrogen chloride is cooled to a temperature not higher than the boiling point of phosphorus oxyfluoride and not lower than the boiling point of PF 5 , specifically to −40 ° C. to −84 ° C. After separating phosphorus, it is reacted with lithium fluoride dissolved in anhydrous HF. In this method, a small amount of phosphorus oxyfluoride is separated from a mixed gas of a large excess of hydrogen chloride and PF 5 . However, phosphorus oxyfluoride cannot be completely separated, and the separation operation is extremely difficult. Further, for example, POF 3 as phosphorus oxyfluoride has a problem that the boiling point and the freezing point are close to each other, so that there is a concern that the collecting device is clogged. For this reason, it is inadequate to apply the said manufacturing method to industrial implementation.

また、特許文献7には、リン原料としてその塩化物(三塩化リン又は五塩化リン)を用いてPF5を製造する方法が開示されているが、この製造方法であると、生成するPF5には塩化水素が混入する。PF5の沸点は−84.8℃であるのに対し、塩化水素の沸点は−84.9℃であるので、単純な方法ではPF5から塩化水素を分離することは不可能である。 Further, Patent Document 7 discloses a method for producing PF 5 using the chloride (phosphorus trichloride or phosphorus pentachloride) as a phosphorus raw material. In this production method, PF 5 is produced. Is mixed with hydrogen chloride. Since the boiling point of PF 5 is −84.8 ° C., whereas the boiling point of hydrogen chloride is −84.9 ° C., it is impossible to separate hydrogen chloride from PF 5 by a simple method.

以上に述べたPF5及び六フッ化リン酸塩の製造方法は、作業性の悪さ、過酷な条件での反応、あるいは高価な原料の使用、副生物の処理等、種々の問題を抱えている。このため、製造コストが高くなっている。また、特に高品位のPF5は、その製造が困難であるため、高価である。その結果、PF5を原料として製造される六フッ化リン酸塩も高価なものとなっている。そこで、安価で高品位な六フッ化リン酸塩を製造するためには、安価で高品位なPF5を製造することが重要になる。つまり、不純物、特に水分の混入による悪影響を抑えること、及び作業環境を考慮した原料を出発原料として利用できる方法を採用する必要がある。 The production methods of PF 5 and hexafluorophosphate described above have various problems such as poor workability, reaction under severe conditions, use of expensive raw materials, and treatment of by-products. . For this reason, the manufacturing cost is high. In particular, high-quality PF 5 is expensive because it is difficult to manufacture. As a result, hexafluorophosphate produced using PF 5 as a raw material is also expensive. Therefore, in order to produce an inexpensive and high-quality hexafluorophosphate, it is important to produce an inexpensive and high-quality PF 5 . In other words, it is necessary to adopt a method in which adverse effects due to the mixing of impurities, particularly moisture, can be suppressed, and a raw material considering the working environment can be used as a starting raw material.

特開2000−154009号公報JP 2000-154209 A 特開2001−122605号公報JP 2001-122605 A フランス国特許第2,082,502号French Patent No. 2,082,502 特表2005−507849号Special table 2005-507849 特開平06−056413号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-056413 特開平5−279003号公報JP-A-5-279003 特開平11−92135号公報JP-A-11-92135

Clifford、Beachell、Jack、Inorg. Nucl. Chem(1957),5,57−70Clifford, Beachel, Jack, Inorg. Nucl. Chem (1957), 5, 57-70. Gros、Hayman、Stuart、Trans.Faraday Soc.(1996),62(10),2716−18Gros, Hayman, Stuart, Trans. Faraday Soc. (1996), 62 (10), 2716-18. Fluorine Chemistry Vol.1(1950)Fluorine Chemistry Vol. 1 (1950)

本発明は、製造コストを抑制し、かつ、安価で低品位の原料から高品位の五フッ化リンを製造することが可能な五フッ化リンの製造方法を提供することを目的とする。また、前記五フッ化リンの製造方法で得られた五フッ化リンを原料に用いて、高品位の六フッ化リン酸塩を製造コストの抑制を図りながら製造することが可能な六フッ化リン酸塩の製造方法を提供することを目的とする。更に、また、前記六フッ化リン酸塩の製造方法にて得られた高品位の六フッ化リン酸塩を適用した電解液、及びその電解液を備えた蓄電素子を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method of phosphorus pentafluoride which can manufacture high quality phosphorus pentafluoride from a cheap and low quality raw material while suppressing manufacturing cost. Further, by using phosphorus pentafluoride obtained by the method for producing phosphorus pentafluoride as a raw material, hexafluoride capable of producing high-quality hexafluorophosphate while suppressing the production cost. It aims at providing the manufacturing method of a phosphate. Furthermore, another object of the present invention is to provide an electrolytic solution to which the high-quality hexafluorophosphate obtained by the method for producing hexafluorophosphate is applied, and a power storage device including the electrolytic solution. To do.

本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく、五フッ化リン及び六フッ化リン酸塩の製造方法について検討した。その結果、下記構成を採用することにより、本発明の前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。   The inventors of the present application have studied a method for producing phosphorus pentafluoride and hexafluorophosphate in order to solve the conventional problems. As a result, the inventors have found that the object of the present invention can be achieved by adopting the following configuration, and have completed the present invention.

即ち、本発明の五フッ化リンの製造方法は、前記の課題を解決する為に、少なくともリン原子及びフッ素原子を含み構成される原料にキャリアガスを接触させることにより、前記キャリアガス中に五フッ化リンを抽出させて分離することを特徴とする。   That is, in order to solve the above-described problem, the method for producing phosphorus pentafluoride according to the present invention brings a carrier gas into contact with a raw material containing at least a phosphorus atom and a fluorine atom. It is characterized by extracting and separating phosphorus fluoride.

前記方法に於いては、少なくともリン原子及びフッ素原子を含み構成される原料に、キャリアガスを接触させる。これにより、キャリアガスに随伴して原料から五フッ化リンを分離し、抽出させることができる。抽出された五フッ化リン中には、オキシフッ化リン酸化合物や金属、水分等の不純物が含まれていないため、純度が高い。その結果、六フッ化リン酸塩の原料として極めて良質な五フッ化リンを、製造コストを抑制しつつ簡便に得ることができる。   In the above method, a carrier gas is brought into contact with a raw material containing at least phosphorus atoms and fluorine atoms. Thereby, phosphorus pentafluoride can be separated and extracted from the raw material accompanying the carrier gas. The extracted phosphorus pentafluoride is high in purity because it does not contain impurities such as oxyfluorophosphoric acid compounds, metals, and moisture. As a result, extremely good quality phosphorus pentafluoride can be easily obtained as a raw material for hexafluorophosphate while suppressing the manufacturing cost.

前記原料中の前記フッ素原子は、フッ化水素として含まれていることが好ましい。   The fluorine atom in the raw material is preferably contained as hydrogen fluoride.

前記キャリアガスとして、フッ化水素ガスを用いることが可能である。これにより、少なくともリン原子及びフッ素原子を含み構成される原料と、フッ化水素ガスの一部とが反応して五フッ化リンが生成される。   As the carrier gas, hydrogen fluoride gas can be used. As a result, the raw material containing at least phosphorus atoms and fluorine atoms reacts with a part of the hydrogen fluoride gas to generate phosphorus pentafluoride.

前記原料を加熱又は減圧させることにより、当該原料からフッ化水素ガスと共に五フッ化リンを蒸発させて発生させることが可能である。   By heating or reducing the pressure of the raw material, phosphorus pentafluoride can be evaporated from the raw material together with hydrogen fluoride gas.

また、本発明の五フッ化リンの製造方法は、前記の課題を解決する為に、少なくともリン原子を含み構成される原料に、キャリアガスとしてのフッ化水素ガスを接触させることにより、前記フッ化水素ガス中に五フッ化リンを抽出させて分離することを特徴とする。   In addition, in order to solve the above-described problem, the method for producing phosphorus pentafluoride according to the present invention brings hydrogen fluoride gas as a carrier gas into contact with a raw material containing at least phosphorus atoms, thereby bringing the fluorine into contact. It is characterized by extracting and separating phosphorus pentafluoride into hydrogen fluoride gas.

前記方法に於いては、少なくともリン原子を含み構成される原料に、キャリアガスとしてのフッ化水素を接触させる。これにより、リン原子を含む原料とフッ化水素ガスの一部とが反応して五フッ化リンが生成される。この五フッ化リンはフッ化水素ガスに随伴して発生する。抽出された五フッ化リン中には、オキシフッ化リン酸化合物や金属、水分等の不純物が含まれていないため、純度が高い。その結果、六フッ化リン酸塩の原料として極めて良質な五フッ化リンを、製造コストを抑制しつつ簡便に得ることができる。   In the above method, hydrogen fluoride as a carrier gas is brought into contact with a raw material containing at least phosphorus atoms. As a result, the raw material containing phosphorus atoms reacts with part of the hydrogen fluoride gas to produce phosphorus pentafluoride. This phosphorus pentafluoride is generated along with hydrogen fluoride gas. The extracted phosphorus pentafluoride is high in purity because it does not contain impurities such as oxyfluorophosphoric acid compounds, metals, and moisture. As a result, extremely good quality phosphorus pentafluoride can be easily obtained as a raw material for hexafluorophosphate while suppressing the manufacturing cost.

少なくとも前記キャリアガスと接触した後の原料中には、リン原子及びフッ素原子を含む多原子イオンが存在することが好ましい。   It is preferable that polyatomic ions containing phosphorus atoms and fluorine atoms exist at least in the raw material after contacting with the carrier gas.

前記多原子イオンは、PF6 -イオンであることが好ましい。 The polyatomic ions, PF 6 - is preferably an ion.

前記方法に於いては、前記五フッ化リンを発生させた前記原料を再利用することが好ましい。   In the method, it is preferable to reuse the raw material in which the phosphorus pentafluoride is generated.

また、本発明の六フッ化リン酸塩の製造方法は、前記の課題を解決する為に、前記に記載の五フッ化リンの製造方法により得られた五フッ化リンと、フッ化物とを下記化学反応式に従い反応させて、六フッ化リン酸塩を生成させることを特徴とする。   Moreover, in order to solve the said subject, the manufacturing method of the hexafluorophosphate of this invention WHEREIN: The phosphorus pentafluoride obtained by the manufacturing method of the phosphorus pentafluoride described above, and fluoride. It reacts according to the following chemical reaction formula to produce hexafluorophosphate.

Figure 0005824013
Figure 0005824013

前述の製造方法により得られた五フッ化リンは、従来の製造方法と比較して水分等の不純物を含まず高純度である為、六フッ化リン酸塩の加水分解物が生成するのを抑制することができる。即ち、前記方法であると、加水分解物を含まず高純度の六フッ化リン酸塩を製造することができる。   Phosphorus pentafluoride obtained by the above-mentioned production method does not contain impurities such as moisture compared to the conventional production method and is high purity, so that a hydrolyzate of hexafluorophosphate is produced. Can be suppressed. That is, in the above method, a high purity hexafluorophosphate that does not contain a hydrolyzate can be produced.

前記五フッ化リンとフッ化物との反応は、溶媒に五フッ化リンガスを溶解させる第1工程と、前記五フッ化リンに対し化学量論量的に等価又はそれ以下のフッ化物を前記溶媒に加え、六フッ化リン酸塩の溶液を生成させる第2工程と、前記六フッ化リン酸塩の溶液を前記第1工程に循環させることにより、前記溶媒に代えて六フッ化リン酸塩の溶液に五フッ化リンガスを溶解させる第3工程とを少なくとも行うことが好ましい。   The reaction between phosphorus pentafluoride and fluoride includes a first step in which phosphorus pentafluoride gas is dissolved in a solvent, and a fluoride that is stoichiometrically equivalent to or lower than phosphorus pentafluoride in the solvent. In addition to the second step of producing a hexafluorophosphate solution, and circulating the hexafluorophosphate solution to the first step, the hexafluorophosphate is substituted for the solvent. It is preferable to perform at least the third step of dissolving phosphorus pentafluoride gas in this solution.

フッ化物は概して低比誘電率を有する無水HF溶媒や有機溶媒に対し難溶性である。従って、五フッ化リンガスの吸収に先立ちフッ化物をこれらの溶媒に加えると、懸濁(スラリー)状態となる。この為、五フッ化リンの吸収の際に、装置内部で固形フッ化物による閉塞が起こり、運転に支障が生じる。しかし前記の方法であると、先ず第1工程に於いて溶媒に五フッ化リンガスを吸収させた後に、第2工程に於いてフッ化物を溶媒に添加する。これにより、前記式1に示す通り六フッ化リン酸塩を溶媒中で合成する。更に、フッ化物の添加量は五フッ化リンに対し化学量論的に等価又はそれ以下となっているため、フッ化物の全てが五フッ化リンと反応する。その結果、未反応のフッ化物が残存しない非スラリー状態の六フッ化リン酸塩溶液が得られる。これにより、六フッ化リン酸塩の溶液を第1工程に循環させることができ、溶媒に代えて六フッ化リン酸塩の溶液に五フッ化リンガスを溶解させることができる(第3工程)。即ち、前記方法であると、吸収塔をはじめとする種々の装置を使用することが可能となる上に連続運転も可能になり、六フッ化リン酸塩の生産性を向上させることができる。   Fluorides are generally poorly soluble in anhydrous HF solvents and organic solvents having a low dielectric constant. Therefore, when fluoride is added to these solvents prior to absorption of phosphorus pentafluoride gas, a suspended (slurry) state is obtained. For this reason, when phosphorus pentafluoride is absorbed, clogging with solid fluoride occurs inside the apparatus, which hinders operation. However, in the above-described method, first, phosphorus pentafluoride gas is absorbed in the solvent in the first step, and then fluoride is added to the solvent in the second step. Thus, hexafluorophosphate is synthesized in a solvent as shown in Formula 1. Furthermore, since the amount of fluoride added is stoichiometrically equivalent to or less than phosphorus pentafluoride, all of the fluoride reacts with phosphorus pentafluoride. As a result, a non-slurry hexafluorophosphate solution with no unreacted fluoride remaining is obtained. Thereby, the hexafluorophosphate solution can be circulated in the first step, and phosphorus pentafluoride gas can be dissolved in the hexafluorophosphate solution instead of the solvent (third step). . That is, with the above method, various apparatuses including an absorption tower can be used, and continuous operation is also possible, thereby improving the productivity of hexafluorophosphate.

前記の方法に於いては、前記溶媒としてフッ化水素溶液を用いることができる。   In the above method, a hydrogen fluoride solution can be used as the solvent.

また、前記溶媒として有機溶媒を用いることもできる。   Moreover, an organic solvent can also be used as the solvent.

ここで、前記有機溶媒は、非水性有機溶媒又は非水性イオン液体の少なくとも何れか一方であることが好ましい。これにより、無水HF溶媒と同様に加水分解を誘発することなく五フッ化リンを吸収させることができる。尚、五フッ化リン又は六フッ化リン酸塩が加水分解すると、オキシフッ化リン酸やHF及びリン酸等の酸性物質、又は前記溶媒に対し、オキシフッ化リン酸塩、リン酸塩等の不溶解成分が生成する。これらの酸性物質、不溶解成分を含む電解液を蓄電素子に使用した場合、蓄電素子の腐食や電気特性の劣化等の悪影響を与える。このため、溶媒としては、水分濃度の低いものを使用するのが好ましい。この様な観点から、前記有機溶媒の水分濃度としては100重量ppm以下が好ましく、10重量ppm以下がより好ましく、1重量ppm以下が特に好ましい。   Here, the organic solvent is preferably at least one of a non-aqueous organic solvent and a non-aqueous ionic liquid. Thereby, phosphorus pentafluoride can be absorbed, without inducing hydrolysis like an anhydrous HF solvent. In addition, when phosphorous pentafluoride or hexafluorophosphate is hydrolyzed, it is difficult to react with acidic substances such as oxyfluorophosphoric acid, HF, and phosphoric acid, or with the above solvents. A dissolved component is produced. When an electrolytic solution containing these acidic substances and insoluble components is used in a power storage element, it has adverse effects such as corrosion of the power storage element and deterioration of electrical characteristics. For this reason, it is preferable to use a solvent having a low moisture concentration. From such a viewpoint, the water concentration of the organic solvent is preferably 100 ppm by weight or less, more preferably 10 ppm by weight or less, and particularly preferably 1 ppm by weight or less.

前記第1工程及び第3工程は吸収塔を用いて行うことが好ましい。本発明の製造方法であると、溶媒及び六フッ化リン酸塩の溶液に五フッ化リンガスを溶解させた後、フッ化物を加えるので、懸濁(スラリー)状態となることがない。このため第1工程及び第3工程に於いて、例えば吸収塔を用いてもその内部で閉塞が起こるのを防止し、連続運転を可能にする。その結果、六フッ化リン酸塩の生産性を向上させることができる。   The first step and the third step are preferably performed using an absorption tower. According to the production method of the present invention, the fluoride is added after the phosphorus pentafluoride gas is dissolved in the solvent and the hexafluorophosphate solution, so that the suspension (slurry) state does not occur. For this reason, in the first step and the third step, for example, even if an absorption tower is used, it is possible to prevent clogging in the interior and to enable continuous operation. As a result, the productivity of hexafluorophosphate can be improved.

前記五フッ化リンガスのうち未反応の五フッ化リンガスを吸収液に吸収させて回収し、再利用することが好ましい。これにより、原料としての五フッ化リンガスの損失を防止することができ、製造効率の向上が図れる。   Of the phosphorus pentafluoride gas, it is preferable that unreacted phosphorus pentafluoride gas is absorbed and recovered by the absorption liquid and reused. Thereby, loss of phosphorus pentafluoride gas as a raw material can be prevented, and the production efficiency can be improved.

本発明に係る電解液は、前記の課題を解決する為に、前記に記載の六フッ化リン酸塩の製造方法により得られた六フッ化リン酸塩を含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an electrolytic solution according to the present invention includes hexafluorophosphate obtained by the above-described method for producing hexafluorophosphate.

また、本発明に係る蓄電素子は、前記の課題を解決する為に、前記に記載の電解液を備えることを特徴とする。本発明の蓄電素子としては、リチウムイオン二次電池等が挙げられる。   Moreover, in order to solve the said subject, the electrical storage element which concerns on this invention is equipped with the electrolyte solution as described above, It is characterized by the above-mentioned. A lithium ion secondary battery etc. are mentioned as an electrical storage element of this invention.

本発明は、前記に説明した手段により、以下に述べるような効果を奏する。   The present invention has the following effects by the means described above.

即ち、本発明によると、複雑な処理操作や特別な装置を必要とせず、低品位の原料を用いて安価で低水分濃度・高純度の高品位な五フッ化リンを製造することができる。また、本発明により得られる高品位の五フッ化リンを用いることで、複雑な装置を用いることなく、安価で高品位な六フッ化リン酸塩を容易に製造することができる。更に、本発明により得られる高品位の六フッ化リン酸塩を電解液に適用することで、安全性が高く、電気特性にも優れた蓄電素子が得られる。   That is, according to the present invention, high-quality phosphorus pentafluoride can be produced at low cost, with a low moisture concentration and high purity, using low-quality raw materials without requiring complicated processing operations and special equipment. Further, by using the high-quality phosphorus pentafluoride obtained by the present invention, it is possible to easily produce a low-quality and high-quality hexafluorophosphate without using a complicated apparatus. Furthermore, by applying the high-grade hexafluorophosphate obtained by the present invention to the electrolytic solution, a power storage device having high safety and excellent electrical characteristics can be obtained.

本発明の実施の形態に係る五フッ化リンの製造装置を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows roughly the manufacturing apparatus of phosphorus pentafluoride which concerns on embodiment of this invention. 実施例7〜10、比較例2で用いた五フッ化リンの製造装置を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing the manufacturing apparatus of phosphorus pentafluoride used in Examples 7-10 and Comparative Example 2. 実施例1〜6、比較例1で用いた五フッ化リンの製造装置を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing the manufacturing apparatus of phosphorus pentafluoride used in Examples 1-6 and Comparative Example 1. 本発明のリチウムイオン二次電池の断面図を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows roughly sectional drawing of the lithium ion secondary battery of this invention.

(五フッ化リンの製造方法)
本発明の実施の一形態について、以下に説明する。
(Method for producing phosphorus pentafluoride)
One embodiment of the present invention will be described below.

本実施の形態に係る五フッ化リンの製造方法は、少なくともリン原子及びフッ素原子を含み構成される原料にキャリアガスを接触させることにより行う。   The method for producing phosphorus pentafluoride according to the present embodiment is performed by bringing a carrier gas into contact with a raw material containing at least phosphorus atoms and fluorine atoms.

前記の少なくともリン原子及びフッ素原子を含み構成される原料は、液体、気体、固体の何れの状態でもよい。また、水や無水フッ化水素溶媒、有機溶媒に溶解させて溶液としてもよい。   The raw material containing at least phosphorus atoms and fluorine atoms may be in any state of liquid, gas, and solid. Moreover, it is good also as a solution by dissolving in water, an anhydrous hydrogen fluoride solvent, and an organic solvent.

前記原料に於いてリン原子を含む物質としては、リン原子を含む物質としては特に限定されず、例えば、白リン、赤リン、黒リン、三塩化リン(PCl3)、三臭化リン(PBr3)、ホスフィン(PH3)、亜リン酸、五酸化リン(P25)、オルトリン酸(H3PO4)、ポリリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、イソ次リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、ホスフェン酸、ジホフホン酸、シアノリン酸、シアノホスホン酸、ジエチルジチオホスフィン酸、クロロフェニルホスホン酸、リン酸トリメチル、フェニルセレノホスフィン酸=o−メチル、ピロホスホン酸、オキシ塩化リン(POCl3)、オキシ臭化リン(POBr3)、オキシよう化リン(POI3)又はオキシフッ化リン(POF3)等のオキシハロゲン化リン、五硫化リン(P25)、チオフッ化リン(PSF3)、トリクロロホスフィンスルフィド(PSCl3)、ホスホニトリルフロイド(PNF2)、ホスホニトリルクロリド(PNCl2)、五塩化リン、五臭化リン、五沃化リン、HPF6、LiPF6、NaPF6、KPF6、RbPF6、CsPF6、NH4PF6、AgPF6、Mg(PF62、Ca(PF62、Ba(PF62、Zn(PF62、Cu(PF62、Pb(PF62、Al(PF63、Fe(PF63 等が例示できる。これらのリン化合物は一種単独で、又は二種以上を併用して用いることができる。 The substance containing a phosphorus atom in the raw material is not particularly limited as a substance containing a phosphorus atom. For example, white phosphorus, red phosphorus, black phosphorus, phosphorus trichloride (PCl 3 ), phosphorus tribromide (PBr) 3 ), phosphine (PH 3 ), phosphorous acid, phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ), polyphosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, isophosphoric acid, Phosphonic acid, phosphinic acid, phosphenic acid, diphophonic acid, cyanophosphoric acid, cyanophosphonic acid, diethyldithiophosphinic acid, chlorophenylphosphonic acid, trimethyl phosphate, phenylselenophosphinic acid = o-methyl, pyrophosphonic acid, phosphorus oxychloride (POCl 3 ), phosphorus oxybromide (POBr 3), oxyhalides such as oxy so phosphorus (POI 3) or phosphorus oxyfluoride (POF 3) Cali , Phosphorus pentasulfide (P 2 S 5), Chiofu' phosphorus (PSF 3), trichlorophosphine sulfide (PSCl 3), phosphonium nitrile Floyd (PNF 2), phosphonium nitrile chloride (PNCl 2), phosphorus pentachloride, pentabromide Phosphorus, phosphorus pentaiodide, HPF 6 , LiPF 6 , NaPF 6 , KPF 6 , RbPF 6 , CsPF 6 , NH 4 PF 6 , AgPF 6 , Mg (PF 6 ) 2 , Ca (PF 6 ) 2 , Ba (PF 6 ) 2 , Zn (PF 6 ) 2 , Cu (PF 6 ) 2 , Pb (PF 6 ) 2 , Al (PF 6 ) 3 , Fe (PF 6 ) 3 and the like. These phosphorus compounds can be used alone or in combination of two or more.

前記原料に於いてフッ素原子を含む物質としては、例えば、HFが挙げられる。この場合、HFは無水フッ化水素のままで使用してもよく、水、有機溶媒、又は水と有機溶媒の混合溶媒に溶解させて使用してもよい。またHFとしては特に限定されず、例えば市販の工業用グレード、一般グレード、半導体グレード等のフッ酸をそのままで、又は適宜濃度調整をして使用できる。これらの内、不純物量が少ないという観点からは半導体グレードの使用が好ましく、コストの観点からは無水フッ化水素、工業用グレード、一般グレードが好ましい。不純物濃度としては、各金属不純物が1000重量ppm以下であることが好ましい。   Examples of the substance containing a fluorine atom in the raw material include HF. In this case, HF may be used in the form of anhydrous hydrogen fluoride, or may be used after being dissolved in water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and an organic solvent. Moreover, it does not specifically limit as HF, For example, commercially available hydrofluoric acid, such as an industrial grade, a general grade, and a semiconductor grade, can be used as it is, or it can adjust density | concentration suitably. Among these, the use of a semiconductor grade is preferable from the viewpoint of a small amount of impurities, and anhydrous hydrogen fluoride, industrial grade, and general grade are preferable from the viewpoint of cost. As the impurity concentration, each metal impurity is preferably 1000 ppm by weight or less.

また、前記原料中に含まれるリン原子の含有量としては特に限定されないが、0.01重量%以上25重量%以下が好ましく、0.01重量%以上15重量%以下がより好ましく、0.1重量%以上10重量%以下が特に好ましい。リン原子の含有量が0.01重量%未満であると、五フッ化リンの収率が低下する場合がある。その一方、リン原子の含有量が25重量%を超えると、原料が溶液である場合、その粘度が高くなる。その結果、液輸送を行う際に、不都合を生じる場合がある。また、ガスが発生して不都合を生じる場合がある。   Further, the content of phosphorus atoms contained in the raw material is not particularly limited, but is preferably 0.01% by weight to 25% by weight, more preferably 0.01% by weight to 15% by weight, The weight percentage is particularly preferably 10% by weight or more. If the phosphorus atom content is less than 0.01% by weight, the yield of phosphorus pentafluoride may decrease. On the other hand, when the content of phosphorus atoms exceeds 25% by weight, the viscosity increases when the raw material is a solution. As a result, there may be inconveniences when transporting the liquid. In addition, gas may be generated to cause inconvenience.

また、前記原料中に含まれるフッ素原子の含有量としては特に限定されないが、0.03重量%以上が好ましく、0.3重量%以上がより好ましい。   The content of fluorine atoms contained in the raw material is not particularly limited, but is preferably 0.03% by weight or more, and more preferably 0.3% by weight or more.

前記原料中に於けるフッ素原子の割合は、前記フッ素原子の含有量の数値範囲内に於いて、リン原子の数に対して化学当量以上存在することが好ましい。原料中のフッ素原子の割合が化学当量未満であると、原料中で生成し得るPF5の濃度が0.05重量%以下になることがある。これにより、PF5の蒸気圧が過少になり所望の量のPF5を得るために必要なキャリアガスの量が増大する。その結果、抽出装置も大型のものが必要になり不経済になるという不都合がある。 The proportion of fluorine atoms in the raw material is preferably present in a chemical equivalent or more with respect to the number of phosphorus atoms within the numerical range of the fluorine atom content. If the proportion of fluorine atoms in the raw material is less than the chemical equivalent, the concentration of PF 5 that can be produced in the raw material may be 0.05% by weight or less. As a result, the vapor pressure of PF 5 becomes too low and the amount of carrier gas necessary to obtain a desired amount of PF 5 increases. As a result, a large extraction device is required, which is inconvenient.

原料中にリン原子及びフッ素原子を含む多原子イオンが存在する場合、その濃度が0.03重量%〜50重量%、好ましくは0.5重量%〜20重量%の範囲内に於いて液体状態で使用するのがよい。リン原子を含む物質は溶液中に完全に溶解している必要はなく、懸濁状態であってもよい。   When polyatomic ions containing phosphorus atoms and fluorine atoms are present in the raw material, the concentration is 0.03% to 50% by weight, preferably 0.5% to 20% by weight in the liquid state It is good to use in. The substance containing a phosphorus atom does not need to be completely dissolved in the solution, and may be in a suspended state.

リン原子を含む物質と、フッ素原子を含む物質とを混合して前記原料を製造する方法としては特に限定されない。例えば、連続式でもよく、バッチ式でもよい。また、リン原子を含む物質を混合槽に入れた後に、HF等のフッ素原子を含む物質を投入して製造してもよい。また、投入の順序をその逆にしてもよい。   A method for producing the raw material by mixing a substance containing a phosphorus atom and a substance containing a fluorine atom is not particularly limited. For example, a continuous type or a batch type may be used. Moreover, after putting the substance containing a phosphorus atom in a mixing tank, you may throw in and manufacture the substance containing fluorine atoms, such as HF. The order of input may be reversed.

リン原子を含む物質と、フッ素原子を含む物質とを混合する際の温度としては特に限定されないが、−50〜200℃の範囲内であることが好ましい。温度が−50℃未満であると、リン原子を含む物質とフッ素原子を含む物質を含む組成物が凝固する場合がある。その一方、温度が200℃を超えると、耐熱性等の面で特殊な装置が要求されるので好ましくない場合がある。   Although it does not specifically limit as a temperature at the time of mixing the substance containing a phosphorus atom and the substance containing a fluorine atom, It is preferable to exist in the range of -50-200 degreeC. When the temperature is lower than −50 ° C., a composition containing a substance containing a phosphorus atom and a substance containing a fluorine atom may solidify. On the other hand, if the temperature exceeds 200 ° C., a special device is required in terms of heat resistance and the like, which may not be preferable.

前記原料中の水分については、当該水分の蒸気圧が低いほど好ましい。キャリアガス中に水分が抽出されると、同時に抽出されたPF5の加水分解を誘発するからである。この様な観点から、前記原料中の水分濃度は5重量%以下が好ましく、0.5重量%以下がより好ましく、0.05重量%以下が特に好ましい。 About the water | moisture content in the said raw material, it is so preferable that the vapor | steam pressure of the said water | moisture content is low. This is because when moisture is extracted into the carrier gas, hydrolysis of PF 5 extracted at the same time is induced. From such a viewpoint, the water concentration in the raw material is preferably 5% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.05% by weight or less.

前記原料としては高純度である必要はなく、金属不純物を含んだものでもよい。また、硫酸根、水分、又はオキシフッ化リン酸化合物のような酸素を含有する不純物を含んでいてもよい。本発明の製造方法であると、これらの不純物はキャリアガスと接触しても、該キャリアガス中に抽出されず、その結果、製造されるPF5を汚染することがないからである。つまり、本発明の五フッ化リンの製造方法であると、容易に入手できる低品位の原料を用いても、複雑で高度な精製法を採用する必要がなく、高品位のPF5が得られる。尚、高品位のPF5とは、例えば、高品位のLiPF6の原料として使用する場合、PF5中の水分濃度が50重量ppm以下であり、各種金属不純物の濃度が1重量ppm以下のものを意味すると考えられる。また、六フッ化リン酸塩は、例えばLiPF6の場合、リチウムイオン二次電池用の電解質としての用途に於いては、電池の安定性に影響を与える純度、水分、金属不純物、遊離フッ酸、不溶解残渣等の規格を厳格に定め、極めて高純度な高品位が要求されている。具体的には、LiPF6の場合、純度99.9%以上、水分濃度50重量ppm以下、各種金属不純物の濃度1.0重量ppm以下、遊離フッ酸濃度50重量ppm以下のものを高品位のLiPF6とされている。 The raw material does not need to be highly pure and may contain metal impurities. Further, it may contain an oxygen-containing impurity such as sulfate radical, moisture, or an oxyfluorophosphoric acid compound. In the production method of the present invention, these impurities are not extracted into the carrier gas even when in contact with the carrier gas, and as a result, the produced PF 5 is not contaminated. That is, the method for producing phosphorus pentafluoride according to the present invention does not require the use of complicated and sophisticated purification methods even when using low-quality raw materials that are easily available, and high-quality PF 5 can be obtained. . Incidentally, the PF 5 high-quality, for example, when used as a raw material for high-quality LiPF 6, water concentration in PF 5 is 50 wt ppm or less, and the concentration of various metal impurities is 1 ppm by weight or less Is considered to mean. In addition, for example, in the case of LiPF 6 , hexafluorophosphate is used as an electrolyte for a lithium ion secondary battery. Purity, moisture, metal impurities, free hydrofluoric acid affecting the stability of the battery In addition, strict standards for insoluble residues, etc. are required, and extremely high purity and high quality are required. Specifically, in the case of LiPF 6, a high-quality product having a purity of 99.9% or more, a moisture concentration of 50 ppm by weight or less, a concentration of various metal impurities of 1.0 ppm by weight or less, and a free hydrofluoric acid concentration of 50 ppm by weight or less. LiPF 6 is used.

前記原料に接触させるキャリアガスとしては、前記原料に対して不活性なものが好適である。具体的には、例えば、HFガス、N2ガス、Heガス、Arガス、ドライエアー、炭酸ガス等が例示できる。これらのうち、本発明に於いてはHFガスが好ましい。HFガスは冷却又は加圧することにより、簡単に液化させることができる。この為、キャリアガスとしてHFガスを用いると、PF5ガスとの分離を容易に行うことができるという利点がある。更に、HFガスは液化回収した後に、加熱等の手段でガス化させると、再びキャリアガスとして再利用することができる。また、HFガスには、前記に列記した他のガスが混合されていてもよい。 As the carrier gas to be brought into contact with the raw material, a gas inert to the raw material is suitable. Specifically, for example, HF gas, N 2 gas, He gas, Ar gas, dry air, carbon dioxide gas and the like can be exemplified. Of these, HF gas is preferred in the present invention. The HF gas can be easily liquefied by cooling or pressurizing. For this reason, when HF gas is used as the carrier gas, there is an advantage that it can be easily separated from the PF 5 gas. Further, when the HF gas is liquefied and recovered and then gasified by means such as heating, it can be reused again as a carrier gas. The HF gas may be mixed with other gases listed above.

キャリアガスは、その水分量としては1重量%以下が好ましく、100重量ppm以下がより好ましく、10重量ppm以下が特に好ましい。前記水分量が1重量%を超えると、抽出される五フッ化リン中の水分量も増加する。この五フッ化リンを六フッ化リン酸塩の原料として使用すると、含有する水分により六フッ化リン酸塩の加水分解物が生成するので好ましくない。   The carrier gas has a water content of preferably 1 wt% or less, more preferably 100 wt ppm or less, and particularly preferably 10 wt ppm or less. When the water content exceeds 1% by weight, the water content in the extracted phosphorus pentafluoride also increases. If this phosphorus pentafluoride is used as a raw material for hexafluorophosphate, a hydrolyzate of hexafluorophosphate is generated by the contained water, which is not preferable.

前記原料にキャリアガスを接触させる方法としては特に限定されず、通常用いられる槽型あるいは塔型の気液接触装置が好適に用いられる。例えば、図1(a)に示す様に、前記原料もしくはその溶液中にキャリアガスをバブリングさせることにより行われる。キャリアガスと共に抽出された五フッ化リン中には水がほとんど含まれておらず、これにより高品位の五フッ化リンが得られ、六フッ化リン酸塩の原料として好適である。   The method of bringing the carrier gas into contact with the raw material is not particularly limited, and a commonly used tank-type or tower-type gas-liquid contact device is preferably used. For example, as shown in FIG. 1 (a), it is carried out by bubbling a carrier gas into the raw material or a solution thereof. The phosphorus pentafluoride extracted together with the carrier gas contains almost no water, whereby high-quality phosphorus pentafluoride is obtained and is suitable as a raw material for hexafluorophosphate.

また、キャリアガスとしてHFガスを用いる場合、図1(b)に示す様に、原料が充填された容器にキャリアガスとしてのHFガスを導入すると、HFガスの一部が原料と反応して五フッ化リンガスが生成する。この五フッ化リンガスはHFガス中に抽出することができる。また、排出されるガスからHFガスを熱交換器等にて凝縮分離させ、これを原料とキャリアガスとが接触する容器に還流することが有効である。これにより原料とHFガスを更に反応させることができ、五フッ化リンの抽出量が一層増加させることができる。   When HF gas is used as the carrier gas, as shown in FIG. 1B, when HF gas as the carrier gas is introduced into a container filled with the raw material, a part of the HF gas reacts with the raw material and Phosphorus fluoride gas is generated. This phosphorus pentafluoride gas can be extracted into HF gas. It is also effective to condense and separate the HF gas from the exhausted gas using a heat exchanger or the like and return it to a container in which the raw material and the carrier gas are in contact. Thereby, the raw material and HF gas can be further reacted, and the extraction amount of phosphorus pentafluoride can be further increased.

また、キャリアガスとしてHFガスを用いる場合、図1(c)に示す様に、HFガスを前記原料に予め溶解させておき、この混合溶液を加熱して蒸留させてもよい。これにより、HFガスの蒸発と共に五フッ化リンを抽出し分離することができる。この場合、HFガスを更に溶解した後の混合溶液に於いて、HFと水分を合わせた重量に対するHFの濃度は90重量%以上であることが好ましく、95重量%以上であることがより好ましく、98重量%以上であることが特に好ましい。   Moreover, when using HF gas as carrier gas, as shown in FIG.1 (c), HF gas may be previously melt | dissolved in the said raw material, and this mixed solution may be heated and distilled. Thereby, phosphorus pentafluoride can be extracted and separated together with the evaporation of HF gas. In this case, in the mixed solution after further dissolving the HF gas, the concentration of HF with respect to the combined weight of HF and moisture is preferably 90% by weight or more, more preferably 95% by weight or more, It is particularly preferably 98% by weight or more.

また、HFガスを更に溶解した後の混合溶液に於いて、リン原子及びフッ素原子を含む多原子イオンの濃度は、0.03重量%〜50重量%であることが好ましく、0.5重量%〜20重量%であることがより好ましい。また、リン原子を含む物質は混合溶液中に完全に溶解している必要はなく、懸濁状態であってもよい。   Further, in the mixed solution after further dissolving the HF gas, the concentration of polyatomic ions including phosphorus atoms and fluorine atoms is preferably 0.03% by weight to 50% by weight, and 0.5% by weight. More preferably, it is -20% by weight. Further, the substance containing phosphorus atoms does not need to be completely dissolved in the mixed solution, and may be in a suspended state.

更に、フッ素原子を含む物質としてのHFが原料に多く含まれる場合、図1(d)に示すように、原料を加熱することにより、発生したHFガス中に五フッ化リンを抽出し分離することができる。この方法では、発生したHFガスがキャリアガスとして作用する。また、この方法では、同時に別途用意した他のキャリアガスを原料に接触させ、当該他のキャリアガス中にHFガス及びPF5を抽出させて分離してもよい。尚、原料中にHFが多く含まれる場合とは、原料中のリン原子に対してHFが、モル比で10倍以上5000倍以下の範囲内、好ましくは50倍以上500倍以下の範囲内であることを意味する。 Furthermore, when the raw material contains a large amount of HF as a substance containing fluorine atoms, as shown in FIG. 1D, the raw material is heated to extract and separate phosphorus pentafluoride from the generated HF gas. be able to. In this method, the generated HF gas acts as a carrier gas. Further, in this method, another carrier gas prepared separately may be brought into contact with the raw material, and HF gas and PF 5 may be extracted and separated from the other carrier gas. In addition, when HF is contained in the raw material in a large amount, HF is in a range of 10 to 5000 times, preferably in a range of 50 to 500 times in terms of molar ratio to phosphorus atoms in the raw material. It means that there is.

前記リン原子及びフッ素原子を含む原料を加熱する方法としては特に限定されず、通常用いられる熱交換器を備えた槽型の加熱装置、又は蒸留塔型の加熱装置がバッチ式又は連続式に関わらず好適に用いられる。   The method for heating the raw material containing phosphorus atoms and fluorine atoms is not particularly limited, and a tank-type heating device or a distillation tower-type heating device equipped with a commonly used heat exchanger is related to a batch type or a continuous type. It is preferably used.

キャリアガスの使用量は、前記原料中のリン原子に対し、モル比で10倍以上5000倍以下の範囲内であることが好ましく、50倍以上500倍以下の範囲内であることがより好ましい。前記使用量が上限値を超えると、五フッ化リンの抽出効率は上昇するが、エネルギーコストが増大するので好ましくない。その一方、使用量が下限値未満であると、五フッ化リンの抽出量が低下し、リンが反応系外に排出されるので好ましくない。   The amount of carrier gas used is preferably in the range of 10 to 5000 times, more preferably in the range of 50 to 500 times the molar ratio of phosphorus atoms in the raw material. If the amount used exceeds the upper limit, the extraction efficiency of phosphorus pentafluoride increases, but the energy cost increases, which is not preferable. On the other hand, if the amount used is less than the lower limit, the extraction amount of phosphorus pentafluoride decreases, and phosphorus is discharged out of the reaction system.

前記原料にキャリアガスを接触させる際の温度としては、−50℃〜100℃が好ましく、−10〜50℃がより好ましく、0℃〜30℃が特に好ましい。−50℃未満であると、五フッ化リンの蒸気圧が低くなるため抽出効率が悪くなるという不都合がある。その一方、100℃を超えると、水が系中に入り、五フッ化リンの加水分解が起こるという不都合を生じる場合がある。尚、前図1(c)、(d)に示す蒸留による方法の場合、加熱温度は、フッ化水素溶液の沸点以上であることが必要である。より具体的には、例えば1気圧で行う場合、19.5〜50℃の範囲内であることが好ましく、20〜30℃の範囲内であることがより好ましい。   As temperature at the time of making carrier gas contact the said raw material, -50 degreeC-100 degreeC is preferable, -10-50 degreeC is more preferable, 0 degreeC-30 degreeC is especially preferable. If it is lower than −50 ° C., the vapor pressure of phosphorus pentafluoride is lowered, so that the extraction efficiency is disadvantageously deteriorated. On the other hand, when the temperature exceeds 100 ° C., water may enter the system, resulting in a disadvantage that hydrolysis of phosphorus pentafluoride occurs. In the case of the distillation method shown in FIGS. 1C and 1D, the heating temperature needs to be equal to or higher than the boiling point of the hydrogen fluoride solution. More specifically, for example, when carried out at 1 atm, it is preferably in the range of 19.5 to 50 ° C, more preferably in the range of 20 to 30 ° C.

前記原料にキャリアガスを接触させる際の圧力としては、1KPa〜5MPaが好ましく、10KPa〜1MPaがより好ましく、0.05MPa〜0.5MPaが特に好ましい。1KPa未満であると、長大な真空設備が必要なため費用が過大となるという不都合がある。その一方、5MPaを超えると、高圧装置が過大となるという不都合がある。   The pressure when the carrier gas is brought into contact with the raw material is preferably 1 KPa to 5 MPa, more preferably 10 KPa to 1 MPa, and particularly preferably 0.05 MPa to 0.5 MPa. If it is less than 1 KPa, there is a disadvantage that the cost is excessive because a long vacuum facility is required. On the other hand, if it exceeds 5 MPa, there is a disadvantage that the high-pressure device becomes excessive.

また、本発明に係る五フッ化リンの製造方法は、リン原子を含む原料にキャリアガスを接触させることにより、五フッ化リンを製造させてもよい。この場合、キャリアガスとしては、HFガスを使用する。HFガスがリン原子を含む原料に接触すると、両者間で反応が起こり、キャリアガスに五フッ化リンが抽出される。更に、HFガスは、水分を含まない五フッ化リンを分離し抽出させることができる。   Moreover, the manufacturing method of phosphorus pentafluoride which concerns on this invention may manufacture phosphorus pentafluoride by making carrier gas contact the raw material containing a phosphorus atom. In this case, HF gas is used as the carrier gas. When the HF gas comes into contact with a raw material containing phosphorus atoms, a reaction occurs between them, and phosphorus pentafluoride is extracted as a carrier gas. Furthermore, the HF gas can separate and extract phosphorus pentafluoride that does not contain moisture.

尚、前記キャリアガス中に、五フッ化リンの他にPOF3等のオキシフッ化リンも抽出されている場合、キャリアガスを無水フッ化水素と接触させるのが好ましい。この際、液体の無水フッ化水素と接触させると更に好ましい。これにより、下記化学反応式に示す様にPOF3等のオキシフッ化リンと無水フッ化水素を反応させ、新たにPF5を生成できる。 When the carrier gas contains phosphorus oxyfluoride such as POF 3 in addition to phosphorus pentafluoride, the carrier gas is preferably brought into contact with anhydrous hydrogen fluoride. At this time, it is more preferable to contact with liquid anhydrous hydrogen fluoride. As a result, as shown in the following chemical reaction formula, phosphorus oxyfluoride such as POF 3 can be reacted with anhydrous hydrogen fluoride to newly generate PF 5 .

Figure 0005824013
Figure 0005824013

五フッ化リンの製造に使用される前記キャリアガスは、再利用するのが好ましい。例えば、キャリアガスとしてHFガスを用いる場合、五フッ化リンを含むHFガスを凝縮させて、五フッ化リンとHFとを分離させる。凝縮回収したHFは加熱蒸発させ、キャリアガスとして再利用してもよく、フッ素原子の原料として用いてもよい。前記HFガスを凝縮させる際の温度としては−80℃〜100℃が好ましく、−50℃〜50℃がより好ましく、−10〜20℃が特に好ましい。   The carrier gas used for the production of phosphorus pentafluoride is preferably reused. For example, when HF gas is used as the carrier gas, HF gas containing phosphorus pentafluoride is condensed to separate phosphorus pentafluoride and HF. The condensed and recovered HF may be heated and evaporated to be reused as a carrier gas or may be used as a raw material for fluorine atoms. The temperature for condensing the HF gas is preferably -80 ° C to 100 ° C, more preferably -50 ° C to 50 ° C, and particularly preferably -10 to 20 ° C.

また、五フッ化リンが分離された後の前記原料からリン成分とフッ素成分を分離回収するのが好ましい。回収したリン成分は濃縮された後、リン原子の原料として再利用できる。分離操作としては、例えば、蒸留等の従来公知の方法を採用することができる。フッ素成分は回収して、フッ素原子の原料として再利用してもよく、HFとして回収でき、工業用フッ酸としてそのまま使用するか適宜濃度調製して使用してもよい。また、非常に量が少ない場合は、直接排水処理して排出してもよい。   Further, it is preferable to separate and recover the phosphorus component and the fluorine component from the raw material after the phosphorus pentafluoride is separated. The collected phosphorus component is concentrated and can be reused as a raw material for phosphorus atoms. As the separation operation, for example, a conventionally known method such as distillation can be employed. The fluorine component may be recovered and reused as a raw material for fluorine atoms, recovered as HF, used as it is as industrial hydrofluoric acid, or may be used after adjusting the concentration as appropriate. Further, when the amount is very small, it may be discharged by direct drainage treatment.

前記リン原子及びフッ素原子を含む原料からキャリアガス中へのPF5の抽出が進行すると、場合によってはPF5が前記原料へ再溶解をすることがある。このため、PF5の抽出の進行とともに、PF5の抽出量が減少してくる。これを抑えるためには連続操作を行なうことが有効である。 When the extraction of PF 5 from the raw material containing the phosphorus atom and a fluorine atom into the carrier gas proceeds, in some cases it may PF 5 is re-dissolved in the raw material. For this reason, as the extraction of PF 5 proceeds, the extraction amount of PF 5 decreases. In order to suppress this, it is effective to perform a continuous operation.

前記連続操作は、連続的に前記原料をキャリアガスとの接触装置に供給する一方、連続的に当該接触装置から抽出後の原料を抜き取ることにより実現できる。この連続操作を行なうことにより定量的にPF5を製造できる。 The continuous operation can be realized by continuously supplying the raw material to a contact device with a carrier gas and continuously extracting the extracted raw material from the contact device. By performing this continuous operation, PF 5 can be produced quantitatively.

尚、キャリアガス中にPF5とともにHFが随伴してくる場合、熱交換器等にてHFを凝縮分離させ、これを原料とキャリアガスの接触装置に還流することが有効である。但し、還流されたHF中には少量のPF5が含まれている場合がある。この場合、少量のPF5を含んだHFはそのまま還流してもよいし、別途用意した分離装置に供給しPF5を分離した後に還流を行なってもよい。 When HF accompanies PF 5 in the carrier gas, it is effective to condense and separate HF with a heat exchanger or the like and return it to the contact device between the raw material and the carrier gas. However, a small amount of PF 5 may be contained in the refluxed HF. In this case, HF containing a small amount of PF 5 may be refluxed as it is, or may be refluxed after being supplied to a separately prepared separator and separating PF 5 .

また、前記の場合、必ずしもPF5を単離する必要は無く、使用目的に応じてそのまま次工程で使用しても構わない。 In the above case, it is not always necessary to isolate PF 5 , and it may be used in the next step as it is depending on the purpose of use.

ただし、HFガス以外のキャリアガスを使用する場合は、前記原料中からPF5が抽出されることにより前記原料中のフッ素原子の量が減少してくる一方、前記原料中の水分の蒸気圧が上昇し、抽出したPF5を汚染したり、加水分解を誘発する場合がある。この様な場合はキャリアガスと前記原料の接触装置に適時的にHFを供給するのが好ましい。 However, when a carrier gas other than HF gas is used, the amount of fluorine atoms in the raw material is reduced by extracting PF 5 from the raw material, while the vapor pressure of moisture in the raw material is reduced. It may rise and contaminate the extracted PF 5 or induce hydrolysis. In such a case, it is preferable to supply HF to the carrier gas / raw material contact device in a timely manner.

本発明に係るPF5の製造方法で使用される装置の材料としては特に限定がなく、炭素鋼、ステンレス鋼等の汎用材料が好適に使用できる。また、必要に応じて高合金鋼等の高級材料を使用してもよく、フッ素樹脂若しくは塩化ビニル樹脂等の樹脂材料、又はそれらで被覆された樹脂ライニング材を使用してもよい。更に、これらの材料を適宜組み合わせて使用してもよい。 The material of the apparatus used in the method for producing PF 5 according to the present invention is not particularly limited, and general-purpose materials such as carbon steel and stainless steel can be suitably used. Further, a high-grade material such as high alloy steel may be used as needed, or a resin material such as a fluororesin or a vinyl chloride resin, or a resin lining material coated with them may be used. Furthermore, these materials may be used in appropriate combination.

(六フッ化リン酸塩の製造方法)
次に、前記方法により得られた高品位のPF5ガスと、フッ化物(AFs)とを接触させることにより、下記化学反応式の通りに六フッ化リン酸塩を製造させる。また、本報で得られる高品位のPF5を有機溶媒に吸収させて高純度なPF5錯体を得ることができる。有機溶媒は特に限定されず、メタノール、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、テトラヒドロチオフェン、トリエチルアミン、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が例示できる。更に、PF5錯体に化学当量のHFを添加して水を含まない六フッ化リン酸溶液を得ることもできる。
(Method for producing hexafluorophosphate)
Next, by contacting the high-quality PF 5 gas obtained by the above method with fluorides (AFs), hexafluorophosphate is produced according to the following chemical reaction formula. Further, it is possible to high-quality PF 5 obtained in this paper is taken up in an organic solvent to obtain a high-purity PF 5 complex. The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include methanol, tetrahydrofuran, diethyl ether, tetrahydrothiophene, triethylamine, propylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate. Furthermore, a hexafluorophosphoric acid solution containing no water can be obtained by adding a chemical equivalent of HF to the PF 5 complex.

Figure 0005824013
Figure 0005824013

前記六フッ化リン酸塩の具体的な製造方法としては、(1)固体のフッ化物とPF5ガスとを反応させる方法、(2)溶媒である無水HFに溶解もしくは縣濁したフッ化物とPF5ガスとを反応させる方法、又は(3)有機溶媒中でフッ化物とPF5ガスとを反応させる方法等が例示できる。 Specific production methods of the hexafluorophosphate include (1) a method of reacting a solid fluoride with PF 5 gas, and (2) a fluoride dissolved or suspended in anhydrous HF as a solvent. Examples thereof include a method of reacting PF 5 gas, or (3) a method of reacting fluoride and PF 5 gas in an organic solvent.

フッ化物とPF5ガスとの反応温度としては、−50℃〜200℃が好ましく、−10〜100℃がより好ましく、0℃〜50℃が特に好ましい。−50℃未満であると、反応が進行しにくい場合がある。その一方、200℃を超えると、生成した六フッ化リン酸塩が分解する場合がある。尚、前記(2)のフッ化物(酸性フッ化物を含む)を含む無水HFと本発明によって得られたPF5ガスを反応させる方法の場合、生成した六フッ化リン酸塩の分解反応を抑制させる為に冷却等の処置を行って、沸点以下(例えば、1気圧で19.5℃以下、好ましくは0〜10℃)で反応させるのが好ましい。 The reaction temperature between the fluoride and the PF 5 gas is preferably −50 ° C. to 200 ° C., more preferably −10 to 100 ° C., and particularly preferably 0 ° C. to 50 ° C. If it is lower than −50 ° C., the reaction may not easily proceed. On the other hand, when it exceeds 200 ° C., the produced hexafluorophosphate may be decomposed. In the case of the method of reacting anhydrous HF containing the fluoride (including acid fluoride) (2) with the PF 5 gas obtained by the present invention, the decomposition reaction of the produced hexafluorophosphate is suppressed. In order to achieve this, it is preferable to carry out a reaction such as cooling and react at a boiling point or lower (for example, 19.5 ° C. or lower, preferably 0 to 10 ° C. at 1 atmosphere).

六フッ化リン酸塩の純度及び収率を向上させる観点からは、フッ化物“AFs”に対し、PF5ガスを過剰量反応させることが好ましい。具体的には、例えばAFsに対し、重量比で1〜10倍が好ましく、1.01〜5倍がより好ましく、1.05〜2倍が特に好ましい。前記PF5ガスの使用量が10倍を超えると、六フッ化リン酸塩の収率は増大するが、余剰のPF5ガスが反応系外に流出しリンの収率が低下する場合がある。その一方、使用量が1倍未満であると、六フッ化リン酸塩の収率が低下するので好ましくない。 From the viewpoint of improving the purity and yield of hexafluorophosphate, it is preferable to react an excess amount of PF 5 gas with fluoride “AFs”. Specifically, for example, the weight ratio is preferably 1 to 10 times, more preferably 1.01 to 5 times, and particularly preferably 1.05 to 2 times that of AFs. If the amount of the PF 5 gas used exceeds 10 times, the yield of hexafluorophosphate increases, but excess PF 5 gas may flow out of the reaction system and decrease the yield of phosphorus. . On the other hand, if the amount used is less than 1 time, the yield of hexafluorophosphate decreases, which is not preferable.

前記に於けるPF5のロスを減らすためには、水又は0〜80重量%のHF水溶液、もしくは、M塩(M塩はLi、Na、K、Rb、Cs、NH4、Ag、Mg、Ca、Ba、Zn、Cu、Pb、Fe及びAlからなる群より選択される少なくとも何れか1種の炭酸塩、水酸化物、ハロゲン化物のいずれか1種以上)を溶解させた水又は0〜80重量%のHF水溶液を吸収液として反応系から流出する余剰のPF5を含んだガスを吸収させ、M(PF6S (1≦s≦3)、もしくはHxPOyz(0≦x≦3、1≦y≦4、0≦z≦6)として回収する。更にその中でも特に好ましくはMFS・r(HF)(1≦s≦3、0≦r≦6)のフッ化物を溶解させた水又は0〜80重量%のHF水溶液に反応系から流出する余剰のPF5を含んだガスを吸収させ、M(PF6S・r(HF)、(1≦s≦3、0≦r≦6)、もしくはHPF6として回収することができる。ここで、MFs・r(HF)は前記M塩とフッ酸の反応により得られたものであっても構わない。 In order to reduce the loss of PF 5 in the above, water or an HF aqueous solution of 0 to 80% by weight or M salt (M salt is Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 , Ag, Mg, Water in which at least one of carbonate, hydroxide and halide selected from the group consisting of Ca, Ba, Zn, Cu, Pb, Fe and Al is dissolved or 0 to A gas containing excess PF 5 flowing out from the reaction system is absorbed by using an 80 wt% HF aqueous solution as an absorbing solution, and M (PF 6 ) S (1 ≦ s ≦ 3) or H x PO y F z (0 ≦ x ≦ 3, 1 ≦ y ≦ 4, 0 ≦ z ≦ 6). Furthermore, the surplus which flows out of a reaction system in the water which dissolved the fluoride of MF S * r (HF) (1 <= s <= 3, 0 <= r <= 6) or 0-80 weight% HF aqueous solution is especially preferable among them. to absorb the PF 5 laden gas, M (PF 6) S · r (HF), may be recovered as a (1 ≦ s ≦ 3,0 ≦ r ≦ 6), or HPF 6. Here, MF s · r (HF) may be obtained by the reaction of the M salt and hydrofluoric acid.

前記に述べたPF5の吸収装置としては特に限定はなく、例えば、充填塔・多段塔・スプレー塔等を用いた公知の吸収装置が好適に使用できる。 The PF 5 absorber described above is not particularly limited, and for example, a known absorber using a packed tower, a multistage tower, a spray tower, or the like can be preferably used.

また、前記に述べた様に、有機溶媒中でフッ化物とPF5ガスとを反応させる場合、その方法としては、先ず、PF5のガスを有機溶媒中に溶解させた後、当該有機溶媒にフッ化物を添加することにより、有機溶媒中でフッ化物とPF5ガスとを反応させる方法が好ましい。当該方法に適用される製造装置を図2に示す。同図に示す製造装置は、第1吸収塔1及び第2吸収塔5と、第1槽2、第2槽6、及び第3槽10と、ポンプ3、7、11と、第1冷却器4及び第2冷却器8と、脱気塔9と、エアーポンプ12と、凝縮器13とを備える。 Further, as described above, when a fluoride and PF 5 gas are reacted in an organic solvent, first, the PF 5 gas is dissolved in the organic solvent, and then the organic solvent is dissolved in the organic solvent. A method of reacting fluoride and PF 5 gas in an organic solvent by adding fluoride is preferred. A manufacturing apparatus applied to this method is shown in FIG. The manufacturing apparatus shown in the figure includes a first absorption tower 1 and a second absorption tower 5, a first tank 2, a second tank 6, a third tank 10, pumps 3, 7, 11 and a first cooler. 4 and the 2nd cooler 8, the deaeration tower 9, the air pump 12, and the condenser 13 are provided.

前記第1槽2及び第2槽6に所定量の有機溶媒を入れる。ポンプ3、7にて第1槽2及び第2槽6の液をそれぞれ第1吸収塔1及び第2吸収塔5に供給し循環運転を行う。次いで、第2吸収塔5の塔底部にPF5ガスを供給する。PF5は100%のものを用いてもよいし、不活性ガスを混合して適宜希釈したものを用いてもよい。不活性ガスを混合することにより第1吸収塔1及び第2吸収塔5に於ける発熱を緩和することができる。また、前記不活性ガスとしては特に限定されず、例えばN2、Ar、ドライエアー、炭酸ガス 等が挙げられる。希釈に使用する不活性ガス中の水分は、PF5の加水分解を誘発しないように100重量ppm以下の低水分であることが好ましく、10重量ppm以下であることがより好ましく、1重量ppm以下であることが特に好ましい。PF5ガスは有機溶媒と第1吸収塔1内、第2吸収塔5内で向流接触することにより、有機溶媒中に溶解される(第1工程)。PF5の有機溶媒への吸収熱は循環ラインに設けた第1冷却器4及び第2冷却器8により除去し、適切な運転温度に維持する。 A predetermined amount of organic solvent is put into the first tank 2 and the second tank 6. The pumps 3 and 7 supply the liquid in the first tank 2 and the second tank 6 to the first absorption tower 1 and the second absorption tower 5, respectively, and perform circulation operation. Next, PF 5 gas is supplied to the bottom of the second absorption tower 5. PF 5 may be 100%, or may be appropriately diluted by mixing an inert gas. Heat generation in the first absorption tower 1 and the second absorption tower 5 can be reduced by mixing the inert gas. Furthermore, the not particularly restricted but includes inert gas, for example N 2, Ar, dry air, carbon dioxide, and the like. The moisture in the inert gas used for dilution is preferably low moisture of 100 ppm by weight or less, more preferably 10 ppm by weight or less, and more preferably 1 ppm by weight or less so as not to induce hydrolysis of PF 5. It is particularly preferred that The PF 5 gas is dissolved in the organic solvent by making countercurrent contact with the organic solvent in the first absorption tower 1 and the second absorption tower 5 (first step). The heat absorbed by the organic solvent of PF 5 is removed by the first cooler 4 and the second cooler 8 provided in the circulation line, and is maintained at an appropriate operating temperature.

次に、PF5ガスが溶解した有機溶媒は第2槽6に供給される。第2槽6には、PF5と等価、又はそれ以下の化学量論量のフッ化物が供給される。これにより、PF5とフッ化物が反応を起こし、六フッ化リン酸塩が生成される(第2工程)。下記反応式は、PF5とフッ化リチウムの反応を示している。 Next, the organic solvent in which the PF 5 gas is dissolved is supplied to the second tank 6. The second tank 6 is supplied with a stoichiometric amount of fluoride equivalent to or less than PF 5 . Thus, PF 5 and fluoride reacts, hexafluorophosphate is produced (second step). The following reaction formula shows the reaction between PF 5 and lithium fluoride.

Figure 0005824013
Figure 0005824013

第2槽6で生成された六フッ化リン酸塩の溶液は、配管を通じてポンプ7により送り出され、第2吸収塔5の塔頂部に供給される。塔底部に供給されたPF5が第2吸収塔内でこの六フッ化リン酸塩の溶液に吸収される(第3工程)。続いて、第2槽6でフッ化物との反応を連続的に行うことにより、六フッ化リン酸塩を所望する濃度にまで高める。この様な循環運転を行うことにより、所定の濃度に達したところで、ポンプ7からの溶液の一部を製品として抜き出す。製品の抜き出しと同時に、第1吸収塔1に外部から有機溶媒の供給を開始するとともに、ポンプ3の液供給先を第1吸収塔1から第2吸収塔5へ切り替え、六フッ化リン酸塩の溶液の連続生産を行う。この際、引き続き第1吸収塔1へ吸収液を一部、循環させながら同時に吸収液を第2吸収塔5へ供給してもよい。 The hexafluorophosphate solution generated in the second tank 6 is sent out by a pump 7 through a pipe and supplied to the top of the second absorption tower 5. PF 5 supplied to the bottom of the column is absorbed in the hexafluorophosphate solution in the second absorption column (third step). Subsequently, the hexafluorophosphate is increased to a desired concentration by continuously reacting with fluoride in the second tank 6. By performing such a circulation operation, when a predetermined concentration is reached, a part of the solution from the pump 7 is extracted as a product. Simultaneously with the extraction of the product, the supply of the organic solvent from the outside to the first absorption tower 1 is started, and the liquid supply destination of the pump 3 is switched from the first absorption tower 1 to the second absorption tower 5 to obtain hexafluorophosphate. The continuous production of the solution is performed. At this time, the absorption liquid may be supplied to the second absorption tower 5 while continuing to circulate a part of the absorption liquid to the first absorption tower 1 at the same time.

第2槽6へのフッ化物の供給量は、有機溶媒に対し難溶性であるフッ化物がスラリー状で存在することを避けるために、有機溶媒に溶解しているPF5に対して化学量論的に等価、又はそれ以下であることが好ましい。これにより、装置中でのスラリー状のフッ化物による閉塞等を回避することが可能となる。PF5をフッ化物に対して化学量論的に過剰にさせる方法としては、フッ化物に対して常に化学量論的に過剰のPF5を供給し続けることにより実現可能であるが、過剰分のPF5は何れかの工程で系外に排出しなくてはならず、原料のロスを招くことから好ましくない。予め運転上適切な過剰量のPF5を吸収させた液に対して、PF5とフッ化物を化学量論的に等価で供給することによる方法が更に好ましい。 The supply amount of the fluoride to the second tank 6 is the stoichiometric amount with respect to PF 5 dissolved in the organic solvent in order to avoid the presence of the fluoride that is hardly soluble in the organic solvent in a slurry state. Are preferably equivalent or less. Thereby, it is possible to avoid clogging or the like due to the slurry-like fluoride in the apparatus. A method of making PF 5 stoichiometrically excessive with respect to fluoride can be realized by always supplying a stoichiometric excess of PF 5 with respect to fluoride. PF 5 must be discharged out of the system in any step, which is not preferable because it causes loss of raw materials. A method by which PF 5 and fluoride are supplied in a stoichiometrically equivalent manner to a liquid that has previously absorbed an excessive amount of PF 5 suitable for operation is more preferable.

前記第2工程で添加されるフッ化物としてはLiFに限定されず、NaF、KF、RbF、CsF、NH4F、AgF、CaF2、MgF2、BaF2、ZnF2、CuF2、PbF2、AlF3、FeF3等が挙げられる。これらのフッ化物は目的に応じて一種単独で、又は二種以上を混合して用いてもよい。 The fluoride added in the second step is not limited to LiF, but NaF, KF, RbF, CsF, NH 4 F, AgF, CaF 2 , MgF 2 , BaF 2 , ZnF 2 , CuF 2 , PbF 2 , AlF 3, FeF 3, and the like. These fluorides may be used alone or in combination of two or more depending on the purpose.

また、第2工程で生成された、PF5を過剰に溶解した六フッ化リン酸塩の溶液は第3工程に於ける第2吸収塔5の塔頂部に供給されるが、その一部は脱気塔9にも供給される。更に、脱気塔9に送られた六フッ化リン酸塩の溶液はエアーポンプ12により減圧され、PF5ガスが留去される。これにより、PF5とフッ化物が化学量論的に等価となった六フッ化リン酸塩の溶液に調整され、第3槽10から製品として抜き取られる。過剰に溶解したPF5と化学量論的に等価のフッ化物を加え六フッ化リン酸塩の溶液を調整することもできるが、連続生産性の観点から過剰のPF5は減圧で留去することが好ましい。また、減圧によるPF5の除去効率を上げるために脱気塔9に加熱器を備え加熱しても構わない。 Further, the hexafluorophosphate solution in which PF 5 is excessively dissolved produced in the second step is supplied to the top of the second absorption tower 5 in the third step. Also supplied to the deaeration tower 9. Further, the hexafluorophosphate solution sent to the deaeration tower 9 is depressurized by the air pump 12, and the PF 5 gas is distilled off. As a result, the solution is adjusted to a hexafluorophosphate solution in which PF 5 and fluoride are stoichiometrically equivalent, and the solution is extracted from the third tank 10 as a product. Although it is possible to prepare a hexafluorophosphate solution by adding a fluoride that is stoichiometrically equivalent to PF 5 dissolved in excess, excess PF 5 is distilled off under reduced pressure from the viewpoint of continuous productivity. It is preferable. Further, in order to increase the efficiency of removing PF 5 by decompression, the deaeration tower 9 may be provided with a heater and heated.

前記留去したPF5ガスは、エアーポンプ12により第2吸収塔5の塔底部に供給される。更に、第2吸収塔5で有機溶媒及び/又は六フッ化リン酸塩の溶液と向流接触させることで回収・再利用される。原料に用いるPF5に少量のHFが含まれている場合は、六フッ化リン酸塩の溶液をエアーポンプ12で減圧してHFを留去した後、凝縮器13でHFを凝縮させて除去しても構わない。凝縮器13で凝縮される液(ドレン)には有機溶媒、HF、PF5が含まれるが、そのまま廃液処理を施し廃棄してもよいし、HF、PF5又は有機溶媒を必要に応じて回収再利用しても構わない。回収方法としては、蒸留、抽出等の通常の手法を用いることができる。 The distilled PF 5 gas is supplied to the bottom of the second absorption tower 5 by the air pump 12. Furthermore, it is recovered and reused by making countercurrent contact with the organic solvent and / or hexafluorophosphate solution in the second absorption tower 5. When PF 5 used as a raw material contains a small amount of HF, the hexafluorophosphate solution is depressurized with an air pump 12 to distill off the HF, and then condensed by the condenser 13 to be removed. It doesn't matter. The liquid (drain) condensed in the condenser 13 contains an organic solvent, HF, and PF 5. However, the liquid may be discarded after being treated as it is, or HF, PF 5, or the organic solvent may be recovered as necessary. You can reuse it. As a recovery method, a normal method such as distillation or extraction can be used.

この様に、本発明では六フッ化リン酸塩の溶液を循環させることにより、高純度の六フッ化リン酸塩を収率良く連続的に製造することができる。   As described above, in the present invention, a high-purity hexafluorophosphate can be continuously produced with high yield by circulating a hexafluorophosphate solution.

尚、本発明に於いては工業的な生産効率の観点から吸収塔を用いることが好ましいが、表面吸収やバブリングによる方法の採用を除くものではない。また、第1吸収塔1及び第2吸収塔5は充填塔、棚段塔、濡れ壁塔等いずれの形態の吸収装置も使用可能である。更に、吸収の形式は向流、並流の何れでもよい。   In the present invention, it is preferable to use an absorption tower from the viewpoint of industrial production efficiency, but this does not exclude the use of surface absorption or bubbling. Further, the first absorption tower 1 and the second absorption tower 5 can use any type of absorption device such as a packed tower, a plate tower, and a wet wall tower. Furthermore, the type of absorption may be either countercurrent or cocurrent.

前記第1工程及び第3工程に於いて、有機溶媒及び六フッ化リン酸塩の溶液中のPF5ガスの濃度は15重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましく、5重量%以下が特に好ましい。有機溶媒中のPF5ガス濃度が15重量%を超えると、有機溶媒とPF5との反応が起こり、有機溶媒の着色や変性、あるいは固化が起こる可能性がある。また、吸収熱が大きくなり液温のコントロールが困難となる可能性がある。 In the first and third steps, the concentration of the PF 5 gas in the organic solvent and hexafluorophosphate solution is preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and more preferably 5% by weight or less. Is particularly preferred. When the PF 5 gas concentration in the organic solvent exceeds 15% by weight, the reaction between the organic solvent and PF 5 occurs, and the organic solvent may be colored, modified, or solidified. In addition, the heat of absorption becomes large and it may be difficult to control the liquid temperature.

前記第1工程及び第3工程に於いて、PF5ガスと有機溶媒及び六フッ化リン酸塩の溶液との気液接触温度は、−40〜100℃であることが好ましく、0〜60℃であることがより好ましい。気液接触温度が−40℃未満であると、有機溶媒が凝固する場合があるため連続運転ができなくなる。その一方、気液接触温度が100℃を超えると、有機溶媒及び六フッ化リン酸塩の溶液中のPF5の蒸気圧が高くなりすぎ吸収効率が低下する、あるいは有機溶媒とPF5の反応が起こるといった不都合がある。 In the first step and the third step, the gas-liquid contact temperature between the PF 5 gas, the organic solvent and the hexafluorophosphate solution is preferably -40 to 100 ° C, and preferably 0 to 60 ° C. It is more preferable that If the gas-liquid contact temperature is lower than -40 ° C, the organic solvent may solidify, and continuous operation cannot be performed. On the other hand, if the gas-liquid contact temperature exceeds 100 ° C., the vapor pressure of PF 5 in the organic solvent and hexafluorophosphate solution becomes too high, or the absorption efficiency decreases, or the reaction between the organic solvent and PF 5 There is a disadvantage that occurs.

前記有機溶媒は、非水性の有機溶媒又は非水性のイオン液体の少なくとも何れか一方であることが好ましい。更には、非プロトン性が好ましい。非プロトン性であると水素イオンを供与する能力がないため、本発明の製造方法により得られた六フッ化リン酸塩の溶液をそのままリチウムイオン二次電池等の蓄電素子の電解液に適用することができる。   The organic solvent is preferably at least one of a non-aqueous organic solvent and a non-aqueous ionic liquid. Furthermore, aprotic is preferable. Since it is not capable of donating hydrogen ions when it is aprotic, the solution of hexafluorophosphate obtained by the production method of the present invention is applied as it is to the electrolyte of a storage element such as a lithium ion secondary battery. be able to.

前記非水性の有機溶媒としては特に限定されず、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチルラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、1,2−ジメトキシエタン、メタノール、イソプロパノール等が挙げられる。これらの有機溶媒のうち、連続生産の観点からは生成した六フッ化リン酸塩が析出しにくい、つまり六フッ化リン酸塩の溶解性が高いエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタンが好ましい。また、これらの有機溶媒は一種単独で、又は二種以上を混合して用いてもよい。   The non-aqueous organic solvent is not particularly limited, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyl lactone, acetonitrile, Examples include dimethylformamide, 1,2-dimethoxyethane, methanol, isopropanol and the like. Among these organic solvents, from the viewpoint of continuous production, the produced hexafluorophosphate is difficult to precipitate, that is, the hexafluorophosphate is highly soluble in ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, Methyl ethyl carbonate, acetonitrile and 1,2-dimethoxyethane are preferred. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

更に、非水性であり、かつ、非プロトン性の有機溶媒としては、例えば環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、カルボン酸エステル、ニトリル、アミド若しくはエーテル化合物等が挙げられる。これらの非水性非プロトン性有機溶媒は一種単独で、又は二種以上を混合して用いてもよい。   Furthermore, examples of the non-aqueous and aprotic organic solvent include a cyclic carbonate ester, a chain carbonate ester, a carboxylic acid ester, a nitrile, an amide or an ether compound. These non-aqueous aprotic organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

また、前記非水性の前記イオン液体としては特に限定されず、例えば第4級アンモニウム又は第4級ホスホニウム等のフッ化物錯塩若しくはフッ化物塩、中でも第4級アンモニウムカチオンとしては、テトラアルキルアンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、トリアゾリウムカチオン、ピリダジニウムカチオン、チアゾリウムカチオン、オキサゾリウムカチオン、ピリミジニウムカチオン、ピラジニウムカチオン等が挙げられる。更に、前記第4級ホスホニウムカチオンとしては、テトラアルキルホスホニウムカチオン等が挙げられる。これらの非水性イオン液体は一種単独で、又は二種以上を混合して用いてもよいし前記非水性有機溶媒に溶解して用いてもよい。   Further, the non-aqueous ionic liquid is not particularly limited. For example, a fluoride complex salt or fluoride salt such as quaternary ammonium or quaternary phosphonium, among others, a quaternary ammonium cation includes a tetraalkylammonium cation, Examples include imidazolium cation, pyrazolium cation, pyridinium cation, triazolium cation, pyridazinium cation, thiazolium cation, oxazolium cation, pyrimidinium cation, and pyrazinium cation. Furthermore, examples of the quaternary phosphonium cation include a tetraalkylphosphonium cation. These non-aqueous ionic liquids may be used alone or in combination of two or more, or may be used by dissolving in the non-aqueous organic solvent.

前記有機溶媒は、非水性の有機溶媒、非水性のイオン液体を一種、又は二種以上を混合して使用してもよい。   The organic solvent may be a non-aqueous organic solvent or a non-aqueous ionic liquid, or a mixture of two or more.

尚、六フッ化リン酸塩の製造の際に使用する過剰のリン成分含有ガス、具体的には、PF5ガスは吸収液に吸収させて回収再利用するのが好ましい。前記吸収液としては、例えば、水、フッ酸水溶液、及びM塩(MはLi、Na、K、Rb、Cs、NH4、Ag、Mg、Ca、Ba、Zn、Cu、Pb、Fe及びAlからなる群より選択される少なくとも何れか一種)からなる群より選択される少なくとも何れか1種を含む溶液が例示できる。より具体的には、0〜80重量%の水若しくはフッ化水素水溶液、又はM塩(M塩はLi、Na、K、Rb、Cs、NH4、Ag、Mg、Ca、Ba、Zn、Cu、Pb、Fe及びAlからなる群より選択される少なくとも何れか一種を含む炭酸塩、水酸化物、ハロゲン化物)を溶解させた0〜80重量%の水若しくはフッ化水素水溶液が挙げられる。PF5ガスを吸収液に吸収させることにより、M(PF6s(式中、1≦s≦3)及び/又はHxPOyz(式中、0≦x≦3、1≦y≦4、0≦z≦6)として回収することができる。これにより、PF5ガスを過剰量用いた場合でも、原料のロスを抑制することができる。 In addition, it is preferable that the excess phosphorus component-containing gas used in the production of hexafluorophosphate, specifically, PF 5 gas is absorbed in the absorption liquid and recovered and reused. Examples of the absorbing liquid include water, hydrofluoric acid aqueous solution, and M salt (M is Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 , Ag, Mg, Ca, Ba, Zn, Cu, Pb, Fe, and Al). A solution containing at least one selected from the group consisting of at least one selected from the group consisting of: More specifically, 0 to 80% by weight of water or aqueous hydrogen fluoride solution, or M salt (M salt is Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 , Ag, Mg, Ca, Ba, Zn, Cu , Pb, Fe and Al, carbonates, hydroxides, and halides containing at least one selected from the group consisting of Pb, Fe, and Al) may be used. By absorbing the PF 5 gas into the absorbing solution, M (PF 6 ) s (where 1 ≦ s ≦ 3) and / or H x PO y F z (where 0 ≦ x ≦ 3, 1 ≦ y ≦ 4, 0 ≦ z ≦ 6). Thereby, even when an excessive amount of PF 5 gas is used, loss of the raw material can be suppressed.

また、六フッ化リン酸塩の製造の際に発生するリン成分含有ガス、具体的には、五フッ化リンとHFガスは、五フッ化リン抽出装置に導入してキャリアガスとして再利用してもよい。これにより、五フッ化リンガスを過剰量用いた場合でも、原料のロスを抑制することができる。   In addition, the phosphorus component-containing gas generated during the production of hexafluorophosphate, specifically, phosphorus pentafluoride and HF gas are introduced into the phosphorus pentafluoride extraction device and reused as a carrier gas. May be. Thereby, even when an excessive amount of phosphorus pentafluoride gas is used, loss of the raw material can be suppressed.

また、六フッ化リン酸塩の製造の際に生成するHFガスは、キャリアガスとして再利用してもよいし、凝縮回収、もしくは水に吸収させて回収したフッ化水素はリン原子を含む原料との反応に使用してもよい。   Moreover, the HF gas generated during the production of hexafluorophosphate may be reused as a carrier gas, or the hydrogen fluoride collected and recovered by absorption in water is a raw material containing phosphorus atoms. You may use for reaction with.

また、前記に於ける六フッ化リン酸塩の製造の際に第2吸収塔5から流出したPF5は、図2に示すように、直列に接続された第1吸収塔1でPF5を回収する。第1吸収塔1で得られたPF5を含有した有機溶媒は第2吸収塔5に供給する。第1吸収塔1で吸収しきれなかったPF5は前記に示す吸収方法で回収・再利用しても構わない。これにより、PF5ガスを過剰量用いた場合でも、全量使用され、原料のロスを抑制することができる。 Further, PF 5 flowing out from the second absorption tower 5 in the manufacture of in hexafluorophosphate to above, as shown in FIG. 2, the PF 5 in the first absorption tower 1 connected in series to recover. The organic solvent containing PF 5 obtained in the first absorption tower 1 is supplied to the second absorption tower 5. PF 5 that could not be absorbed by the first absorption tower 1 may be recovered and reused by the absorption method described above. Thereby, even when an excessive amount of PF 5 gas is used, the entire amount is used and the loss of the raw material can be suppressed.

本発明に使用する反応装置は、前記組成物に対し耐性を有する材質からなるものであれば特に限定されず、ステンレスあるいは炭素鋼が好適に用いられる。但し、無水HFあるいは前記組成物からなる組成物の漏洩や空気中に露出した場合等は、これにより腐食される恐れがある。反応装置が腐食されると、得られる製品も腐食された物質により汚染され、汚染物質は製品の金属成分含有量を増加させる要因となる。この為、反応装置としては前記組成物に耐性を有する、フッ素樹脂、塩化ビニル、又はポリエチレン製のもの、又はこれらでライニングされたものを使用するのが好ましい。   The reaction apparatus used for this invention will not be specifically limited if it consists of a material which has tolerance with respect to the said composition, Stainless steel or carbon steel is used suitably. However, there is a risk of corrosion due to leakage of anhydrous HF or a composition comprising the above composition or exposure to air. When the reactor is corroded, the resulting product is also contaminated by the corroded material, which causes the metal content of the product to increase. For this reason, it is preferable to use a reactor made of a fluororesin, vinyl chloride, or polyethylene that is resistant to the composition, or that is lined with these.

以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。なお実施例及び比較例はすべて大気圧で行った。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail by way of example. However, the materials, blending amounts, and the like described in the examples are not intended to limit the scope of the present invention only to them, but are merely illustrative examples, unless otherwise specified. All examples and comparative examples were performed at atmospheric pressure.

(実施例1)
図3に示す装置を用いて以下の実施を行った。
Example 1
The following implementation was performed using the apparatus shown in FIG.

市販の無水リン酸(P25)100gを回転子と共に5Lフッ素樹脂(PFA)製の反応槽に入れ、そこへキャリアガスとしての無水フッ化水素(HF)ガスを10L/minで導入した。反応槽は、SUS316製の還流塔(20mmφx2m)に接続した。PFA反応槽の温度を熱媒にて25℃に保つと同時に、還流塔は−50℃のブラインで冷却した。更に、マグネチックスターラーで反応槽内を攪拌させた。暫くするとHFの還流が始まった。その後、還流塔の塔頂からガスの発生が確認できた。 100 g of commercially available phosphoric anhydride (P 2 O 5 ) was placed in a 5 L fluororesin (PFA) reaction tank together with a rotor, and anhydrous hydrogen fluoride (HF) gas as a carrier gas was introduced thereto at 10 L / min. . The reaction tank was connected to a reflux tower (20 mmφ × 2 m) made of SUS316. While maintaining the temperature of the PFA reactor at 25 ° C. with a heating medium, the reflux tower was cooled with −50 ° C. brine. Furthermore, the inside of the reaction vessel was stirred with a magnetic stirrer. After a while, HF reflux started. Thereafter, gas generation was confirmed from the top of the reflux tower.

還流塔からガスが発生し、その5分後にこのガスをフーリエ変換赤外線分光光度計(FTIR)で分析を行った。その結果、PF5と少量のHFであることが確認できた。POF3、PO2Fのようなオキシフッ化リン酸化合物の発生がないことを確認できた。また、発生したガス20gを超純水500gに吸収させた後、この超純水中の金属不純物濃度を誘導プラズマ質量分析装置(ICP−MS)を用いて分析した結果、PF5ガス中に含まれる金属不純物濃度が0.5重量ppm以下であることが確認された。 Gas was generated from the reflux tower, and after 5 minutes, the gas was analyzed with a Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR). As a result, it was confirmed that it was PF 5 and a small amount of HF. It was confirmed that there was no generation of an oxyfluorophosphoric acid compound such as POF 3 and PO 2 F. Further, after absorbing 20 g of the generated gas in 500 g of ultrapure water, the metal impurity concentration in this ultrapure water was analyzed using an induction plasma mass spectrometer (ICP-MS). As a result, it was included in PF 5 gas. It was confirmed that the concentration of the metal impurities is 0.5 ppm by weight or less.

(実施例2)
市販の75%リン酸(H3PO4)水溶液200gと市販の無水フッ酸(HF)2000gを回転子と共に5Lフッ素樹脂(PFA)製の反応槽(冷媒にて冷却)に入れ、そこへキャリアガスとしてのN2ガスを0.2l/minで導入した。反応槽は、SUS316製の還流塔(20mmφ×2m)に接続した。PFA反応槽の温度を熱媒にて45℃に加温すると同時に、還流塔は−30℃のブラインで冷却した。更に、マグネチックスターラーで反応液を攪拌させた。暫くして反応槽の温度が上昇していくとHFの還流が始まった。その時の反応液の温度は23℃であった。その後、還流塔の塔頂からガスの発生が確認できた。
(Example 2)
200 g of a commercially available 75% phosphoric acid (H 3 PO 4 ) aqueous solution and 2000 g of commercially available hydrofluoric acid (HF) are put together with a rotor in a 5 L fluororesin (PFA) reaction tank (cooled with a refrigerant), and then transferred to a carrier. N 2 gas as a gas was introduced at 0.2 l / min. The reaction tank was connected to a reflux tower (20 mmφ × 2 m) made of SUS316. While the temperature of the PFA reaction vessel was heated to 45 ° C. with a heating medium, the reflux tower was cooled with −30 ° C. brine. Further, the reaction solution was stirred with a magnetic stirrer. As the temperature of the reaction vessel rose after a while, the reflux of HF started. The temperature of the reaction solution at that time was 23 ° C. Thereafter, gas generation was confirmed from the top of the reflux tower.

還流塔からガスが発生しはじめてから10分後に、このガスをフーリエ変換赤外線分光光度計(FTIR)で分析を行った。その結果、PF5とN2と少量のHFであることが確認できた。POF3、PO2F等のようなオキシフッ化リン酸化合物の発生がないことを確認できた。また、発生したガス20gを超純水0.5kgに吸収させた後、この超純水中の金属不純物濃度を誘導プラズマ質量分析装置(ICP−MS)を用いて分析した結果、PF5ガス中に含まれる金属不純物濃度が0.5重量ppm以下であることが確認された。 Ten minutes after gas began to be generated from the reflux tower, this gas was analyzed with a Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR). As a result, it was confirmed that they were PF 5 , N 2 and a small amount of HF. It was confirmed that there was no generation of an oxyfluorophosphoric acid compound such as POF 3 or PO 2 F. Furthermore, after absorbing the generated gas 20g ultra-pure water 0.5 kg, the ultra-pure inductive plasma mass spectrometer the metal impurity concentration in water (ICP-MS) Analysis using a, PF 5 gas It was confirmed that the concentration of metal impurities contained in was 0.5 ppm by weight or less.

(実施例3)
市販の六フッ化リン酸カリウム(KPF6)50gと無水フッ化水素(HF)2000gを回転子と共に5Lフッ素樹脂(PFA)製の反応槽に入れ、SUS316製の還流塔(20mmφx2m)に接続した。PFA反応槽を熱媒にて反応槽外部温度を45℃に加温すると同時に、還流塔は−50℃のブラインで冷却した。更に、マグネチックスターラーで反応液を攪拌させた。バス温が上昇していくとHFの還流が始まった。そのときの内部の反応液の温度は21℃であった。
(Example 3)
Commercially available potassium hexafluorophosphate (KPF 6 ) 50 g and anhydrous hydrogen fluoride (HF) 2000 g together with a rotor were placed in a 5 L fluororesin (PFA) reaction vessel and connected to a SUS316 reflux tower (20 mmφ × 2 m). . The PFA reaction tank was heated to 45 ° C. with a heating medium, and at the same time, the reflux tower was cooled with −50 ° C. brine. Further, the reaction solution was stirred with a magnetic stirrer. Reflux of HF started as the bath temperature rose. The temperature of the internal reaction solution at that time was 21 ° C.

5分後、還流塔からガスが発生してきた。このガスをFTIRで分析を行った。その結果、PF5と少量のHFであることが確認できた。また、発生したガス10gを超純水0.5kgに吸収させた後、この超純水中の金属不純物濃度を誘導プラズマ質量分析装置(ICP−MS)を用いて分析した結果、PF5ガス中に含まれる金属不純物濃度が0.5重量ppm以下であることが確認された。 After 5 minutes, gas was generated from the reflux tower. This gas was analyzed by FTIR. As a result, it was confirmed that it was PF 5 and a small amount of HF. Furthermore, after absorbing the generated gas 10g ultra-pure water 0.5 kg, the ultra-pure inductive plasma mass spectrometer the metal impurity concentration in water (ICP-MS) Analysis using a, PF 5 gas It was confirmed that the concentration of metal impurities contained in was 0.5 ppm by weight or less.

(実施例4)
六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)330gと無水HF2000gを回転子と共に5L−PFA製反応槽に入れ、SUS316製の還流塔(20mmφx2m)に接続した。PFA反応槽を熱媒にて80℃に加温すると同時に、還流塔は0℃のブラインで冷却した。更に、マグネチックスターラーで反応液を攪拌させた。バス温が上昇していくとHFの還流が始まった。その時の内部の反応液の温度は30℃であった。
Example 4
330 g of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and 2000 g of anhydrous HF were placed in a 5 L-PFA reaction vessel together with a rotor, and connected to a reflux tower (20 mmφ × 2 m) made of SUS316. The PFA reaction vessel was heated to 80 ° C. with a heating medium, and at the same time, the reflux tower was cooled with 0 ° C. brine. Further, the reaction solution was stirred with a magnetic stirrer. Reflux of HF started as the bath temperature rose. The temperature of the internal reaction liquid at that time was 30 ° C.

還流塔から発生したガスをFTIRで分析を行ったところ、PF5と少量のHFであることが確認できた。また同時に発生したガスを純水に4時間吸収させ、吸収液のP含量を測定し、発生したPF5ガス重量を計算したところ、205gであり、75%発生させることが出来た。 When the gas generated from the reflux tower was analyzed by FTIR, it was confirmed that the gas was PF 5 and a small amount of HF. At the same time, the generated gas was absorbed in pure water for 4 hours, the P content of the absorbing solution was measured, and the weight of the generated PF 5 gas was calculated. As a result, it was 205 g, and 75% was generated.

(実施例5)
六フッ化リン酸アンモニウム(NH4PF6)90gと無水HF2000gを回転子と共に5L−PFA製反応槽に入れ、マグネチックスターラーで反応液を攪拌させた。本実施例5では、還流塔を設置させずに行った。発生したガスをFTIRで分析すると同時に、純水に吸収させた。PFA反応槽を熱媒にて65℃に加温するとフッ化水素が蒸発し、吸収液である純水と激しく反応した。発生したガスのFTIR分析を行ったところ、PF5と多量のHFであることが確認できた。超純水に6時間吸収させ、吸収液のP含量を測定し、発生したPF5ガス重量を計算した。その結果、PF5ガスの重量43gであり、収率は62%であった。また、この吸収水中の金属不純物濃度をICP−MSを用いて分析した結果、PF5ガス中に含まれる金属不純物濃度が0.5重量ppm以下であることが確認された。
(Example 5)
90 g of ammonium hexafluorophosphate (NH 4 PF 6 ) and 2000 g of anhydrous HF were placed in a 5 L-PFA reaction tank together with a rotor, and the reaction solution was stirred with a magnetic stirrer. In the present Example 5, it carried out without installing a reflux tower. The generated gas was analyzed by FTIR and simultaneously absorbed in pure water. When the PFA reaction tank was heated to 65 ° C. with a heating medium, hydrogen fluoride evaporated and reacted vigorously with pure water as the absorbing solution. As a result of FTIR analysis of the generated gas, it was confirmed that the gas was PF 5 and a large amount of HF. It was made to absorb in ultrapure water for 6 hours, the P content of the absorbing solution was measured, and the generated PF 5 gas weight was calculated. As a result, the weight of PF 5 gas was 43 g, and the yield was 62%. Further, the metal impurity concentration of the absorbing water was analyzed using ICP-MS, it was confirmed metal impurity concentration in PF 5 gas is 0.5 ppm by weight or less.

(実施例6)
六フッ化リン酸セシウム(CsPF6)1.5kg及びフッ化リチウム(LiF)140gと無水フッ化水素(HF)18kgを回転子と共に20L−PTFE反応槽に入れ、SUS316製の還流塔(20mmφx2m)に接続した。更に別途フッ化銀(AgF)210gと無水HF500gを回転子と共に3L−PFA反応槽に入れ溶解させ、還流塔の出口を3L−PFA反応槽に接続し、発生したガスが3L−PFA反応槽で吸収出来るようにした。20L−PFA反応槽は熱媒にて70℃に加温、3L−PFA反応槽は氷浴で冷却した。還流塔は0℃のブラインで冷却した。2つの反応槽はそれぞれ攪拌を行った。
(Example 6)
Cesium hexafluorophosphate (CsPF 6 ) 1.5 kg, lithium fluoride (LiF) 140 g and anhydrous hydrogen fluoride (HF) 18 kg together with a rotor are placed in a 20 L-PTFE reactor, and a SUS316 reflux tower (20 mmφ × 2 m) Connected to. Separately, 210 g of silver fluoride (AgF) and 500 g of anhydrous HF were dissolved in a 3 L-PFA reaction tank together with a rotor, the outlet of the reflux tower was connected to the 3 L-PFA reaction tank, and the generated gas was in the 3 L-PFA reaction tank. I was able to absorb it. The 20 L-PFA reaction tank was heated to 70 ° C. with a heating medium, and the 3 L-PFA reaction tank was cooled with an ice bath. The reflux tower was cooled with 0 ° C. brine. The two reaction vessels were each stirred.

徐々に20L−PFA反応槽の温度が上がり内部温度は23℃となり、HFの還流が始まった。それとほぼ同時に3L−PFA反応槽の温度が0℃から5℃に上昇した。反応を6時間行った後、3L−PFA反応槽を還流塔から外し、−40℃に冷却して48時間晶析を行った。次に、3L−PFA反応槽の上澄み液をゆっくり抜き取り、固液分離を行った。分離後、N2を3L/分でボトル内に導入し、風乾を行った。更にその後、85℃の乾燥機で3時間、乾燥を行ったところ、395gの結晶が得られた。 Gradually, the temperature of the 20 L-PFA reactor rose and the internal temperature reached 23 ° C., and the reflux of HF started. At substantially the same time, the temperature of the 3L-PFA reactor rose from 0 ° C to 5 ° C. After carrying out the reaction for 6 hours, the 3 L-PFA reaction tank was removed from the reflux tower, cooled to −40 ° C., and crystallized for 48 hours. Next, the supernatant liquid of the 3L-PFA reaction tank was slowly withdrawn, and solid-liquid separation was performed. After separation, N 2 was introduced into the bottle at 3 L / min and air-dried. Thereafter, drying was performed for 3 hours with a dryer at 85 ° C., and 395 g of crystals were obtained.

得られた結晶をXRDで分析したところ、六フッ化リン酸銀(AgPF6)に帰属された。また、水分含量は、30重量ppm以下で、かつ遊離フッ酸濃度は50重量ppm以下であった。なお水分含量は水分測定計にて測定を行い、遊離フッ酸濃度については、水酸化ナトリウムによる滴定により求めた。 When the obtained crystal was analyzed by XRD, it was assigned to silver hexafluorophosphate (AgPF 6 ). The water content was 30 ppm by weight or less, and the free hydrofluoric acid concentration was 50 ppm by weight or less. The moisture content was measured with a moisture meter, and the free hydrofluoric acid concentration was determined by titration with sodium hydroxide.

(実施例7)
本実施例に於いては、図2に示す製造装置を用いて五フッ化リンの製造を行った。
(Example 7)
In this example, phosphorus pentafluoride was manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIG.

[第I工程]
10L−PTFE反応槽に酸性フッ化カリウム(KHF2)を1.2kg入れ、半導体グレードの75%HF 5.25kgを氷浴で冷却しながらゆっくり加えた。更に、85%重量リン酸(H3PO4)1.3kgを30分かけて添加した。+20℃のウォーターバスで6時間攪拌を行い、反応・晶析を行った。次に、得られた沈殿物を吸引濾過により濾別した。回収した結晶を水で洗浄し、その後、105℃で6時間乾燥した。得られた結晶の収量は、1.35kg(収率65%)であった。更に、得られた結晶のXRD測定を行ったところ、KPF6であることが分かった。
[Step I]
1.2 kg of acidic potassium fluoride (KHF 2 ) was placed in a 10 L-PTFE reactor, and 5.25 kg of semiconductor grade 75% HF was slowly added while cooling in an ice bath. Further, 1.3 kg of 85% by weight phosphoric acid (H 3 PO 4 ) was added over 30 minutes. The mixture was stirred for 6 hours in a water bath at + 20 ° C. to carry out reaction and crystallization. Next, the obtained precipitate was separated by suction filtration. The recovered crystals were washed with water and then dried at 105 ° C. for 6 hours. The yield of the obtained crystal was 1.35 kg (yield 65%). Furthermore, when XRD measurement of the obtained crystal was performed, it was found to be KPF 6 .

[第II工程]
前記で得られたKPF61.2kgと無水フッ化水素(HF)6kgを回転子と共に10L−PTFE反応槽に入れ、SUS316製の還流塔(20mmφx2m)に接続した。更に、別途95gのLiFと1200gの無水HFを回転子と共に2L−PTFE反応槽に入れて溶解させた。還流塔の出口を2L−PTFE反応槽に接続し、発生したPF5ガスが2L−PTFE反応槽で吸収出来るようにした。更に、排ガスを吸収させるため、2L−PTFE反応装置の後段に3L−PTFE反応槽を接続した。この3L−PTFE反応槽には、濃度が50重量%であり、重量が2kgのHFに対し、KF・(HF)50gを溶解させた液を用いた。
[Step II]
1.2 kg of KPF 6 and 6 kg of anhydrous hydrogen fluoride (HF) obtained above were placed in a 10 L-PTFE reaction tank together with a rotor, and connected to a reflux tower (20 mmφ × 2 m) made of SUS316. Furthermore, 95 g of LiF and 1200 g of anhydrous HF were separately dissolved in a 2 L-PTFE reaction tank together with a rotor. The outlet of the reflux tower was connected to a 2L-PTFE reaction tank so that the generated PF 5 gas could be absorbed by the 2L-PTFE reaction tank. Furthermore, in order to absorb exhaust gas, a 3L-PTFE reaction tank was connected to the subsequent stage of the 2L-PTFE reactor. In this 3L-PTFE reaction vessel, a solution in which 50 g of KF. (HF) was dissolved in HF having a concentration of 50% by weight and a weight of 2 kg was used.

10L−PTFE反応槽は85℃のウォーターバスで加温し、2L−PTFE反応槽、及び3L−PTFE反応槽は氷浴で冷却した。還流塔は0℃のブラインで冷却した。3つの反応槽はそれぞれ攪拌を行った。   The 10 L-PTFE reaction vessel was heated with a water bath at 85 ° C., and the 2 L-PTFE reaction vessel and the 3 L-PTFE reaction vessel were cooled with an ice bath. The reflux tower was cooled with 0 ° C. brine. Each of the three reaction vessels was stirred.

徐々に10L−PTFE反応槽の温度が徐々に上がり内部温度は25℃となり、HFの還流が始まった。それとほぼ同時に2L−PTFE反応槽の温度が0℃から8℃に上昇し、徐々に溶液が白濁してきた。   Gradually, the temperature of the 10 L-PTFE reaction vessel gradually increased, the internal temperature reached 25 ° C., and the reflux of HF started. At the same time, the temperature of the 2L-PTFE reactor rose from 0 ° C. to 8 ° C., and the solution gradually became cloudy.

[第III工程]
反応を8時間行った後、2L−PTFE反応槽を還流塔から外し、−40℃に冷却しながら4時間攪拌を行った。得られた結晶物を濾過にて固液分離を行い、得られた結晶を1L−PFA容器に移し、室温下、3L/分の流量でN2を4時間導入し風乾させた。その後、1L−PFA容器を85℃で3時間乾燥を行ったところ350gの結晶を得ることが出来た。
[Step III]
After the reaction was performed for 8 hours, the 2L-PTFE reaction vessel was removed from the reflux tower, and the mixture was stirred for 4 hours while cooling to -40 ° C. The obtained crystals were subjected to solid-liquid separation by filtration, and the obtained crystals were transferred to a 1 L-PFA container, and N 2 was introduced at room temperature at a flow rate of 3 L / min for 4 hours and allowed to air dry. Thereafter, the 1 L-PFA container was dried at 85 ° C. for 3 hours, and 350 g of crystals could be obtained.

得られた結晶の分析を行ったところ、LiPF6に帰属され、水分含量50重量ppm以下、かつ遊離フッ酸濃度50重量ppm以下であった。 When the obtained crystal was analyzed, it was assigned to LiPF 6 and had a water content of 50 ppm by weight or less and a free hydrofluoric acid concentration of 50 ppm by weight or less.

[第IV工程]
3L−PTFE反応槽から液を抜き取り、イオンクロマトグラフ分析を行ったところ、PF6 -イオンが検出された。このことから、排ガスがトラップ出来、このトラップ液を原料として再利用出来ることを示している。
[Step IV]
Withdrawn liquid from 3L-PTFE reaction vessel was subjected to ion chromatography analysis, PF 6 - ions were detected. This indicates that exhaust gas can be trapped and the trap liquid can be reused as a raw material.

[第V工程]
更に、反応後の10L−PTFE反応槽を還流塔から外し、35℃のウォーターバスで溶液を濃縮し、粘性のあるKPF6/KF・v(HF)(v≧0)を含むHF溶液を回収した。この溶液は第I工程で再利用が可能であった。
[Step V]
Further, the 10 L-PTFE reaction tank after the reaction is removed from the reflux tower, the solution is concentrated with a water bath at 35 ° C., and a HF solution containing viscous KPF 6 / KF · v (HF) (v ≧ 0) is recovered. did. This solution could be reused in Step I.

(実施例8)
底部に抜き出し用の定量ポンプを連結したフッ素樹脂製反応槽に、無水フッ化水素溶液20kgを入れた。この無水フッ化水素溶液を10℃に冷却しながら、五酸化二リン1kgを溶解させた。更に、五酸化二リンが溶解した無水フッ化水素溶液を、五フッ化リン発生槽(フッ素樹脂製、容量10L)に供給した。供給は8kg/hrの速度で定量的に行った。また、五フッ化リン発生槽としては、0℃のコンデンサー及び−50℃のクーラーが直列に接続されているものを用いた。その一方、キャリアガス発生槽で発生させた25℃の無水フッ化水素ガスを、前記五フッ化リン発生槽内中の前記無水フッ化水素溶液にバブリングして供給した。無水フッ化水素ガスの供給は40kg/hrの速度で行った。
(Example 8)
20 kg of anhydrous hydrogen fluoride solution was placed in a fluororesin reaction tank connected to the bottom with a metering pump for extraction. While cooling this anhydrous hydrogen fluoride solution to 10 ° C., 1 kg of diphosphorus pentoxide was dissolved. Further, an anhydrous hydrogen fluoride solution in which diphosphorus pentoxide was dissolved was supplied to a phosphorus pentafluoride generation tank (made of fluororesin, capacity 10 L). The supply was quantitatively performed at a rate of 8 kg / hr. In addition, as the phosphorus pentafluoride generation tank, a tank in which a 0 ° C. condenser and a −50 ° C. cooler were connected in series was used. On the other hand, anhydrous hydrogen fluoride gas at 25 ° C. generated in a carrier gas generation tank was bubbled and supplied to the anhydrous hydrogen fluoride solution in the phosphorus pentafluoride generation tank. Anhydrous hydrogen fluoride gas was supplied at a rate of 40 kg / hr.

また、前記五フッ化リン発生槽内に於いて、無水フッ化水素溶液の液面の高さが一定に保持される様に、ポンプを用いて当該無水フッ化水素溶液の抜き出しを行なった。抜き出し速度は約8kg/hrとした。尚、前記コンデンサーによる凝縮で生成した凝縮液の液温は20℃であり、この凝縮液をそのままキャリアガス発生槽に循環させて再利用した。30分経過すると、前記クーラーの出口から極少量のHFを随伴したPF5ガスが5.5g/minの速度で定常的に発生してきた。 Further, in the phosphorus pentafluoride generation tank, the anhydrous hydrogen fluoride solution was extracted using a pump so that the liquid level of the anhydrous hydrogen fluoride solution was kept constant. The extraction speed was about 8 kg / hr. The liquid temperature of the condensate produced by the condensation by the condenser was 20 ° C., and this condensate was recycled as it was to the carrier gas generation tank. After 30 minutes, PF 5 gas accompanied by a very small amount of HF was constantly generated from the outlet of the cooler at a rate of 5.5 g / min.

次に、図2に示す装置を用いて以下の操作を行った。市販電池グレードのジエチルカーボネート(水分濃度9重量ppm)をフッ素樹脂製の第1槽2及び第2槽6にそれぞれ2603mL仕込んだ後、ポンプ3及び7を用いて各吸収塔及び槽での循環運転を開始した。このとき、ポンプ3及びポンプ7の流量はともに1L/minとした。また、第1槽2及び第2槽6はそれぞれ第1冷却器4及び第2冷却器8を用いて20℃の恒温にした。   Next, the following operation was performed using the apparatus shown in FIG. After charging 2603 mL of commercially available battery grade diethyl carbonate (water concentration 9 ppm by weight) into the first tank 2 and the second tank 6 made of fluororesin, circulating operation in each absorption tower and tank using the pumps 3 and 7 Started. At this time, the flow rates of the pump 3 and the pump 7 were both 1 L / min. Moreover, the 1st tank 2 and the 2nd tank 6 were made constant temperature of 20 degreeC using the 1st cooler 4 and the 2nd cooler 8, respectively.

続いて、第2吸収塔5の塔底部に、前記のフッ化水素を含む五フッ化リンガスを5.5g/minで供給した。この五フッ化リンガスを有機溶媒に2分間吸収させた後、フッ化リチウムを1.13g/minで第2槽6へ供給し始めた。フッ化リチウムの供給開始から60分後に、製品を44.9ml/minで抜き出し始めた。製品の抜き出しと同時に、第1吸収塔1へ43.4ml/minで有機溶媒を供給するとともに、ポンプ3での液の供給先を第1吸収塔1から第2吸収塔5へ切り替え、以降連続運転とした。   Subsequently, the phosphorus pentafluoride gas containing hydrogen fluoride was supplied to the bottom of the second absorption tower 5 at 5.5 g / min. After absorbing this phosphorus pentafluoride gas in the organic solvent for 2 minutes, lithium fluoride was started to be supplied to the second tank 6 at 1.13 g / min. Sixty minutes after starting the supply of lithium fluoride, the product started to be extracted at 44.9 ml / min. Simultaneously with the extraction of the product, the organic solvent is supplied to the first absorption tower 1 at 43.4 ml / min, and the supply destination of the liquid in the pump 3 is switched from the first absorption tower 1 to the second absorption tower 5. Driving.

60分の連続運転により、2,947.5gの溶液を連続的に脱気塔9に供給し、エアーポンプ12で減圧することにより前記溶液中に過剰に溶解した五フッ化リンガスを留去した。留去後、第3槽10から抜き出し、2,911.5gの六フッ化リン酸リチウムの溶液を得た。更に、留去した五フッ化リンガスから、随伴するジエチルカーボネートとHFを凝縮器13により除去した。その後、別途用意したジエチルカ−ボネート液を入れた吸収液に、五フッ化リンガスをバブリングして吸収させ回収した。   By continuously operating for 60 minutes, 2,947.5 g of the solution was continuously supplied to the deaeration tower 9, and the pressure was reduced by the air pump 12, whereby the phosphorus pentafluoride gas excessively dissolved in the solution was distilled off. . After the distillation, the solution was extracted from the third tank 10 to obtain 2,911.5 g of a lithium hexafluorophosphate solution. Further, the accompanying diethyl carbonate and HF were removed from the distilled phosphorus pentafluoride gas by the condenser 13. Thereafter, phosphorus pentafluoride gas was bubbled into and absorbed in an absorption solution containing a separately prepared diethyl carbonate solution.

この様にして得られた六フッ化リン酸リチウムのジエチルカーボネート溶液は、不溶解成分が10重量ppm以下、遊離酸が10重量ppm以下、水分が10重量ppm以下であった。また、得られた六フッ化リン酸リチウムのジエチルカーボネート溶液を40℃の下、更に減圧してジエチルカーボネートを留去して白色固体を得た。白色固体をXRD分析した結果、六フッ化リン酸リチウムに帰属された。   The diethyl carbonate solution of lithium hexafluorophosphate thus obtained had an insoluble component of 10 ppm by weight or less, a free acid of 10 ppm by weight or less, and a water content of 10 ppm by weight or less. Moreover, the obtained diethyl carbonate solution of lithium hexafluorophosphate was further depressurized at 40 ° C. to distill off the diethyl carbonate to obtain a white solid. As a result of XRD analysis of the white solid, it was assigned to lithium hexafluorophosphate.

(実施例9)
先ず、前記実施例8と同様の操作を行うことにより、極少量のHFを含むPF5ガスを生成させた。次に、図2に示す装置を用いて、以下の操作を行った。市販電池グレードのジエチルカーボネート(水分濃度9重量ppm)をフッ素樹脂製の第1槽2及び第2槽6にそれぞれ2603mL仕込んだ後、ポンプ3及び7を用いて各吸収塔及び槽での循環運転を開始した。このとき、ポンプ3及びポンプ7の流量はともに1L/minとした。また、第1槽2及び第2槽6はそれぞれ第1冷却器4及び第2冷却器8を用いて20℃の恒温にした。
Example 9
First, the same operation as in Example 8 was performed to generate PF 5 gas containing a very small amount of HF. Next, the following operation was performed using the apparatus shown in FIG. After charging 2603 mL of commercially available battery grade diethyl carbonate (water concentration 9 ppm by weight) into the first tank 2 and the second tank 6 made of fluororesin, circulating operation in each absorption tower and tank using the pumps 3 and 7 Started. At this time, the flow rates of the pump 3 and the pump 7 were both 1 L / min. Moreover, the 1st tank 2 and the 2nd tank 6 were made constant temperature of 20 degreeC using the 1st cooler 4 and the 2nd cooler 8, respectively.

続いて、第2吸収塔5の塔底部に、前記のフッ化水素を含む五フッ化リンガスを5.5g/minで供給した。この五フッ化リンガスを有機溶媒に2分間吸収させた後、フッ化リチウムを1.13g/minで第2槽6へ供給し始めた。フッ化リチウムの供給開始から80分後に、製品を35.9ml/minで抜き出し始めた。製品の抜き出しと同時に、第1吸収塔1へ32.5ml/minで有機溶媒を供給するとともに、ポンプ3での液の供給先を第1吸収塔1から第2吸収塔5へ切り替え、以降連続運転とした。   Subsequently, the phosphorus pentafluoride gas containing hydrogen fluoride was supplied to the bottom of the second absorption tower 5 at 5.5 g / min. After absorbing this phosphorus pentafluoride gas in the organic solvent for 2 minutes, lithium fluoride was started to be supplied to the second tank 6 at 1.13 g / min. 80 minutes after the start of supply of lithium fluoride, the product started to be extracted at 35.9 ml / min. Simultaneously with the extraction of the product, the organic solvent is supplied to the first absorption tower 1 at 32.5 ml / min, and the supply destination of the liquid in the pump 3 is switched from the first absorption tower 1 to the second absorption tower 5. Driving.

60分の連続運転により、2,380.4gの溶液を連続的に脱気塔9に供給し、エアーポンプ12で減圧することにより前記溶液中に過剰に溶解した五フッ化リンガスを留去した。留去後、第3槽10から抜き出し、2,350.5gの六フッ化リン酸リチウムの溶液を得た。更に、留去した五フッ化リンガスから、随伴するジエチルカーボネートとHFを凝縮器13により除去した。その後、別途用意したジエチルカ−ボネート液を入れた吸収液に、五フッ化リンガスをバブリングして吸収させ回収した。   By continuous operation for 60 minutes, 2,380.4 g of the solution was continuously supplied to the deaeration tower 9, and the pressure was reduced by the air pump 12, whereby the phosphorus pentafluoride gas excessively dissolved in the solution was distilled off. . After the distillation, the solution was extracted from the third tank 10 to obtain 2,350.5 g of a lithium hexafluorophosphate solution. Further, the accompanying diethyl carbonate and HF were removed from the distilled phosphorus pentafluoride gas by the condenser 13. Thereafter, phosphorus pentafluoride gas was bubbled into and absorbed in an absorption solution containing a separately prepared diethyl carbonate solution.

更に、得られた六フッ化リン酸リチウムのジエチルカーボネート溶液2,350.5gにエチレンカーボネート709.5g(水分濃度7重量ppm)を添加し、六フッ化リン酸リチウムのジエチルカーボネート/エチレンカーボネート溶液を得た。得られた溶液の不溶解成分は10重量ppm以下、遊離酸は10重量ppm以下、水分は10重量ppm以下であった。   Further, 709.5 g of ethylene carbonate (moisture concentration of 7 ppm by weight) was added to 2,350.5 g of the obtained lithium carbonate hexafluorophosphate in diethyl carbonate solution to obtain a diethyl carbonate / ethylene carbonate solution of lithium hexafluorophosphate. Got. The insoluble component of the obtained solution was 10 ppm by weight or less, the free acid was 10 ppm by weight or less, and the water content was 10 ppm by weight or less.

次に、この様にして得られた溶液を用いて、図4に示すコイン型非水電解液リチウム二次電池を製作し、充放電試験により電解液としての性能を評価した。具体的には以下に示す手順で行った。   Next, using the solution thus obtained, a coin-type non-aqueous electrolyte lithium secondary battery shown in FIG. 4 was manufactured, and the performance as an electrolyte was evaluated by a charge / discharge test. Specifically, the procedure was as follows.

<負極の作成>
天然黒鉛と結着剤のポリフッ化ビニリデン(PVdF)を9:1の重量比で混合し、これにN−メチルピロリドンを加え、ペーストを得た。このペーストを厚さ22μmの銅箔上に電極塗工用アプリケーターを用いて均一に塗工した。これを120℃で8時間、真空乾燥し、電極打ち抜き機で直径16mmの負極22を得た。
<Creation of negative electrode>
Natural graphite and binder polyvinylidene fluoride (PVdF) were mixed at a weight ratio of 9: 1, and N-methylpyrrolidone was added thereto to obtain a paste. This paste was uniformly applied onto a copper foil having a thickness of 22 μm using an electrode applicator. This was vacuum-dried at 120 ° C. for 8 hours, and a negative electrode 22 having a diameter of 16 mm was obtained with an electrode punching machine.

<正極の作成>
LiCoO2粉末と導電助剤のアセチレンブラックと結着剤のPVdFを90:5:5の重量比で混合し、この混合物にN−メチルピロリドンを加え、ペーストを得た。このペーストを厚さ22μmの銅箔上に電極塗工用アプリケーターを用いて均一に塗工した。これを120℃で8時間、真空乾燥し、電極打ち抜き機で直径16mmの正極21を得た。
<Creation of positive electrode>
LiCoO 2 powder, acetylene black as a conductive additive, and PVdF as a binder were mixed at a weight ratio of 90: 5: 5, and N-methylpyrrolidone was added to this mixture to obtain a paste. This paste was uniformly applied onto a copper foil having a thickness of 22 μm using an electrode applicator. This was vacuum-dried at 120 ° C. for 8 hours, and a positive electrode 21 having a diameter of 16 mm was obtained with an electrode punching machine.

<コイン型非水電解液リチウムイオン二次電池の作成>
正極21を正極缶24の底面に載せ、その上にポリプロピレン製多孔質セパレーター23を載置した後、実施例8で調製した非水性電解液を注入し、ガスケット26を挿入した。その後、セパレーター23の上に負極22、スペーサー27、スプリング28及び負極缶25を順々に載置し、コイン型電池かしめ機を使用して、正極缶24の開口部を内方へ折り曲げることにより封口し、非水電解液リチウムイオン二次電池を作成した。続いて、充電を0.4mAの一定電流で行い、電圧が4.1Vに到達した時点で4.1V、1時間定電圧充電した。放電は1.0mAの定電流で行い、電圧が3.0Vになるまで放電した。電圧が3.0Vに到達したら3.0V、1時間保持し充放電サイクルにより充放電試験を実施した。その結果、充放電効率はほぼ100%であり、充放電を150サイクル繰り返したところ、充電容量は変化しなかった。
<Creation of coin-type non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery>
After placing the positive electrode 21 on the bottom surface of the positive electrode can 24 and placing the porous porous separator 23 thereon, the non-aqueous electrolyte prepared in Example 8 was injected and the gasket 26 was inserted. After that, the negative electrode 22, the spacer 27, the spring 28, and the negative electrode can 25 are sequentially placed on the separator 23, and the opening of the positive electrode can 24 is bent inward using a coin type battery caulking machine. Sealed to prepare a non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery. Subsequently, charging was performed at a constant current of 0.4 mA. When the voltage reached 4.1 V, charging was performed at a constant voltage of 4.1 V for 1 hour. Discharging was performed at a constant current of 1.0 mA, and discharging was performed until the voltage reached 3.0V. When the voltage reached 3.0 V, 3.0 V was maintained for 1 hour, and a charge / discharge test was performed by a charge / discharge cycle. As a result, the charge / discharge efficiency was almost 100%. When charge / discharge was repeated 150 cycles, the charge capacity did not change.

(実施例10)
先ず、前記実施例8と同様の操作を行うことにより、極少量のHFを含むPF5ガスを生成させた。次に、図2に示す装置を用いて、以下の操作を行った。水が混入した市販電池グレードのジエチルカーボネート(水分濃度550重量ppm)をフッ素樹脂製の第1槽2及び第2槽6にそれぞれ2603mL仕込んだ後、ポンプ3及び7を用いて各吸収塔及び槽での循環運転を開始した。このとき、ポンプ3及びポンプ7の流量はともに1L/minとした。また、第1槽2及び第2槽6はそれぞれ第1冷却器4及び第2冷却器8を用いて20℃の恒温にした。
(Example 10)
First, the same operation as in Example 8 was performed to generate PF 5 gas containing a very small amount of HF. Next, the following operation was performed using the apparatus shown in FIG. After charging 2603 mL of commercially available battery grade diethyl carbonate (water concentration 550 ppm by weight) mixed with water into the first tank 2 and the second tank 6 made of fluororesin, each of the absorption towers and tanks using the pumps 3 and 7 Circulation operation at has started. At this time, the flow rates of the pump 3 and the pump 7 were both 1 L / min. Moreover, the 1st tank 2 and the 2nd tank 6 were made constant temperature of 20 degreeC using the 1st cooler 4 and the 2nd cooler 8, respectively.

続いて、第2吸収塔5の塔底部に、前記のフッ化水素を含む五フッ化リンガスを5.5g/minで供給した。この五フッ化リンガスを有機溶媒に2分間吸収させた後、フッ化リチウムを1.13g/minで第2槽6へ供給し始めた。フッ化リチウムの供給開始から60分後に、製品を44.9ml/minで抜き出し始めた。製品の抜き出しと同時に、第1吸収塔1へ43.4ml/minで有機溶媒を供給するとともに、ポンプ3での液の供給先を第1吸収塔1から第2吸収塔5へ切り替え、以降連続運転とした。   Subsequently, the phosphorus pentafluoride gas containing hydrogen fluoride was supplied to the bottom of the second absorption tower 5 at 5.5 g / min. After absorbing this phosphorus pentafluoride gas in the organic solvent for 2 minutes, lithium fluoride was started to be supplied to the second tank 6 at 1.13 g / min. Sixty minutes after starting the supply of lithium fluoride, the product started to be extracted at 44.9 ml / min. Simultaneously with the extraction of the product, the organic solvent is supplied to the first absorption tower 1 at 43.4 ml / min, and the supply destination of the liquid in the pump 3 is switched from the first absorption tower 1 to the second absorption tower 5. Driving.

60分の連続運転により、2,947.5gの溶液を連続的に脱気塔9に供給し、エアーポンプ12で減圧することにより前記溶液中に過剰に溶解した五フッ化リンガスを留去した。留去後、第3槽10から抜き出し、2,911.5gの六フッ化リン酸リチウムの溶液を得た。更に、留去した五フッ化リンガスから、随伴するジエチルカーボネートとHFを凝縮器13により除去した。その後、別途用意したジエチルカ−ボネート液を入れた吸収液に、五フッ化リンガスをバブリングして吸収させ回収した。   By continuously operating for 60 minutes, 2,947.5 g of the solution was continuously supplied to the deaeration tower 9, and the pressure was reduced by the air pump 12, whereby the phosphorus pentafluoride gas excessively dissolved in the solution was distilled off. . After the distillation, the solution was extracted from the third tank 10 to obtain 2,911.5 g of a lithium hexafluorophosphate solution. Further, the accompanying diethyl carbonate and HF were removed from the distilled phosphorus pentafluoride gas by the condenser 13. Thereafter, phosphorus pentafluoride gas was bubbled into and absorbed in an absorption solution containing a separately prepared diethyl carbonate solution.

この様にして得られた六フッ化リン酸リチウムのジエチルカーボネート溶液の不溶解成分は、82重量ppmであり、遊離酸は380重量ppmであった。   The insoluble component of the lithium hexafluorophosphate diethyl carbonate solution thus obtained was 82 ppm by weight, and the free acid was 380 ppm by weight.

次に、実施例9と同様にして、六フッ化リン酸リチウムのジエチルカーボネート溶液を用いてコイン型非水電解液リチウムイオン二次電池を作製した。更に、実施例7と同様にして、充放電試験により電解液としての性能を評価した。その結果、充放電効率は80%であり、充放電を150サイクル繰り返したところ、充電容量の低下を20%程度に抑制することができた。   Next, in the same manner as in Example 9, a coin-type non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery was produced using a diethyl carbonate solution of lithium hexafluorophosphate. Further, in the same manner as in Example 7, the performance as an electrolytic solution was evaluated by a charge / discharge test. As a result, the charging / discharging efficiency was 80%, and when charging / discharging was repeated 150 cycles, a decrease in charging capacity could be suppressed to about 20%.

(比較例1)
200gのKPF6と200gの無水HFを回転子と共に5L−PFA製反応槽に入れ、SUS316製の還流塔(20mmφx2m)に接続した。更に、還流塔上部からPFA配管で純水を入れた吸収槽に接続した。PFA反応槽を氷浴で15℃に保持すると同時に、還流塔を0℃のブラインで冷却した。更に、マグネチックスターラーで反応液を攪拌させた。反応槽内部温度は14.2℃であり、この状態で反応液の沸騰は起らず還流は観察されなかった。
(Comparative Example 1)
200 g of KPF 6 and 200 g of anhydrous HF were placed in a 5 L-PFA reaction vessel together with a rotor, and connected to a reflux tower (20 mmφ × 2 m) made of SUS316. Furthermore, it connected to the absorption tank which put the pure water with the PFA piping from the reflux tower upper part. The reflux tower was cooled with 0 ° C. brine while the PFA reactor was kept at 15 ° C. with an ice bath. Further, the reaction solution was stirred with a magnetic stirrer. The temperature inside the reaction vessel was 14.2 ° C., and no boiling of the reaction solution occurred in this state, and no reflux was observed.

4時間後、吸収槽の吸収液をICP−AESでPの分析を行い、発生したPF5ガス重量を求めたところ、0gであり、全く発生していなかった。 After 4 hours, the absorption liquid in the absorption tank was analyzed for P by ICP-AES, and the generated PF 5 gas weight was determined to be 0 g and was not generated at all.

(比較例2)
本比較例2は、図2に示す装置を用いて、六フッ化リン酸リチウムの製造を行った。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, lithium hexafluorophosphate was produced using the apparatus shown in FIG.

先ず、市販電池グレードのジエチルカーボネート(水分濃度9重量ppm)をフッ素樹脂製の第1槽2及び第2槽6にそれぞれ2603mL仕込んだ後、ポンプ3及び7を用いて各吸収塔及び槽での循環運転を開始した。このとき、ポンプ3及びポンプ7の流量はともに1L/minとした。また、第1槽2及び第2槽6はそれぞれ第1冷却器4及び第2冷却器8を用いて20℃の恒温にした。   First, 2603 mL of commercially available battery grade diethyl carbonate (moisture concentration 9 ppm by weight) is charged into the first tank 2 and the second tank 6 made of fluororesin, respectively, and then pumps 3 and 7 are used for each absorption tower and tank. Circulation operation started. At this time, the flow rates of the pump 3 and the pump 7 were both 1 L / min. Moreover, the 1st tank 2 and the 2nd tank 6 were made constant temperature of 20 degreeC using the 1st cooler 4 and the 2nd cooler 8, respectively.

次に、第2吸収塔5の塔底部に、前記実施例7で得られたHF含有の五フッ化リンガスを5.5g/minで供給した。この五フッ化リンガスを有機溶媒に2分間吸収させた後、フッ化リチウムを1.34g/minで第2槽6へ供給し始めた。フッ化リチウムの供給開始からを60分後、第2吸収塔5がスラリー状のフッ化リチウムにより閉塞し、運転が困難になった。   Next, the HF-containing phosphorus pentafluoride gas obtained in Example 7 was supplied to the bottom of the second absorption tower 5 at 5.5 g / min. After absorbing this phosphorus pentafluoride gas in the organic solvent for 2 minutes, lithium fluoride was started to be supplied to the second tank 6 at 1.34 g / min. Sixty minutes after the start of the supply of lithium fluoride, the second absorption tower 5 was clogged with slurry-like lithium fluoride, making it difficult to operate.

(比較例3)
本例は、特許文献4に記載されている従来例を示す例である。
(Comparative Example 3)
This example is an example showing a conventional example described in Patent Document 4.

5L−PFA製反応槽にポリリン酸790g(9.4モル)を添加し、無水HF 1235g(61.7モル)を冷却により25℃に保持しながら、攪拌下加えた。更に無水HF150gを添加して、前記溶液中で25%過剰のHFを得た。反応槽を還流塔(−50℃に冷却)に接続し、温度を32℃に保ち、発煙硫酸(65%SO3)1781g(14.5モル)を3時間かけて加えた。発生したガスをFTIRで分析を行った。その結果、POF3に極少量のPF5が含まれていた。 790 g (9.4 mol) of polyphosphoric acid was added to a 5 L-PFA reaction vessel, and 1235 g (61.7 mol) of anhydrous HF was added with stirring while being kept at 25 ° C. by cooling. Further, 150 g of anhydrous HF was added to obtain a 25% excess of HF in the solution. The reaction vessel was connected to a reflux tower (cooled to −50 ° C.), the temperature was kept at 32 ° C., and 1781 g (14.5 mol) of fuming sulfuric acid (65% SO 3 ) was added over 3 hours. The generated gas was analyzed by FTIR. As a result, POF 3 contained a very small amount of PF 5 .

(結果)
前記実施例1〜5から明らかな通り、リン原子及びフッ素原子を含む各種の原料、又はリン原子を含む各種の原料に対しキャリアガスを接触させることにより、前記キャリアガス中に高品位の五フッ化リンを抽出させて分離することができた。これにより、従来の方法と比較して、大量の副生ガスを発生させることなく、高品位の五フッ化リンを製造できることが確認できた。
(result)
As is clear from Examples 1 to 5, a carrier gas is brought into contact with various raw materials containing phosphorus atoms and fluorine atoms, or with various raw materials containing phosphorus atoms, whereby high-grade five fluorine atoms are contained in the carrier gas. Phosphorus bromide could be extracted and separated. As a result, it was confirmed that high-quality phosphorus pentafluoride could be produced without generating a large amount of by-product gas as compared with the conventional method.

また、実施例7〜10から明らかな通り、本発明の製造方法により得られた五フッ化リンガスを原料として六フッ化リン酸リチウムの製造を行った結果、低水分で高純度な高品位の六フッ化リン酸リチウムを、比較的容易で単純な方法により製造することができた。更に、当該方法で得られた六フッ化リン酸リチウムを、コイン型非水電解液リチウムイオン二次電池の電解液に適用した結果、充放電を繰り返しても充電容量の低下を抑制したリチウムイオン二次電池が得られることが確認された。   Further, as is clear from Examples 7 to 10, as a result of producing lithium hexafluorophosphate using phosphorus pentafluoride gas obtained by the production method of the present invention as a raw material, high quality with low moisture and high purity was obtained. Lithium hexafluorophosphate could be produced by a relatively easy and simple method. Furthermore, as a result of applying lithium hexafluorophosphate obtained by the method to an electrolyte of a coin-type non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery, lithium ions that suppress a decrease in charge capacity even after repeated charge and discharge It was confirmed that a secondary battery was obtained.

本発明によると、複雑な処理操作や特別な装置を必要とせず、低品位の原料を用いて安価で低水分濃度・高純度の高品位な五フッ化リンを製造することができる。また、本発明により得られる高品位の五フッ化リンを原料として用いることで、複雑な装置を用いることなく、安価で高品位な六フッ化リン酸塩を容易に製造することができる。更に、本発明により得られる高品位の六フッ化リン酸塩は、蓄電素子用の電解液や有機合成反応の触媒等に好適に利用することができる。特に、六フッ化リン酸塩のうち、六フッ化リン酸リチウム、六フッ化リン酸ナトリウム、六フッ化リン酸カリウム等はパソコン関連用、携帯電話用、ハイブリッド自動車用等の蓄電素子の電解質として使用することができる。また、六フッ化リン酸銀は、光重合の開始・増殖反応に必要な酸を発生させるカウンターイオンとして利用される。更に、六フッ化リン酸アンモニウムは、医薬中間体の製造に用いられる原料として有用である。   According to the present invention, it is possible to produce high-quality phosphorus pentafluoride at low cost, with low moisture concentration and high purity, using low-quality raw materials, without requiring complicated processing operations and special equipment. In addition, by using the high-quality phosphorus pentafluoride obtained by the present invention as a raw material, an inexpensive and high-quality hexafluorophosphate can be easily produced without using a complicated apparatus. Furthermore, the high-quality hexafluorophosphate obtained by the present invention can be suitably used as an electrolyte solution for a storage element, a catalyst for an organic synthesis reaction, and the like. In particular, among hexafluorophosphates, lithium hexafluorophosphate, sodium hexafluorophosphate, potassium hexafluorophosphate, etc. are electrolytes for power storage elements for personal computers, mobile phones, hybrid vehicles, etc. Can be used as Further, silver hexafluorophosphate is used as a counter ion for generating an acid necessary for the initiation / proliferation reaction of photopolymerization. Furthermore, ammonium hexafluorophosphate is useful as a raw material used in the production of pharmaceutical intermediates.

1 第1吸収塔
2 第1槽
3 ポンプ
4 冷却器
5 第2吸収塔
6 第2槽
7 ポンプ
8 冷却器
9 脱気塔
10 第3槽
12 エアーポンプ
13 凝縮器
21 正極
22 負極
23 多孔質セパレーター
24 正極缶
25 負極缶
26 ガスケット
27 スペーサー
28 スプリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st absorption tower 2 1st tank 3 Pump 4 Cooler 5 2nd absorption tower 6 2nd tank 7 Pump 8 Cooler 9 Deaeration tower 10 3rd tank 12 Air pump 13 Condenser 21 Positive electrode 22 Negative electrode 23 Porous separator 24 Positive electrode can 25 Negative electrode can 26 Gasket 27 Spacer 28 Spring

Claims (12)

リン原子を含有するリン原子含有物質を含む接触対象物に、フッ化水素ガスを含むキャリアガスを接触させることにより、前記キャリアガス中に五フッ化リンを抽出させて分離させ、
前記リン原子含有物質は、白リン、赤リン、黒リン、三塩化リン(PCl3)、三臭化リン(PBr3)、ホスフィン(PH3)、亜リン酸HPF6、LiPF6、NaPF6、KPF6、RbPF6、CsPF6、NH4PF6、AgPF6、Mg(PF62、Ca(PF62、Ba(PF62、Zn(PF62、Cu(PF62、Pb(PF62、Al(PF63およびFe(PF63 からなる群から選択された少なくとも1つを含む、五フッ化リンの製造方法。
By bringing a carrier gas containing hydrogen fluoride gas into contact with a contact object containing a phosphorus atom-containing substance containing phosphorus atoms, phosphorus pentafluoride is extracted and separated in the carrier gas,
The phosphorus atom-containing material is white phosphorus, red phosphorus, black phosphorus, phosphorus trichloride (PCl 3 ), phosphorus tribromide (PBr 3 ), phosphine (PH 3 ), phosphorous acid , HPF 6 , LiPF 6 , NaPF. 6 , KPF 6 , RbPF 6 , CsPF 6 , NH 4 PF 6 , AgPF 6 , Mg (PF 6 ) 2 , Ca (PF 6 ) 2 , Ba (PF 6 ) 2 , Zn (PF 6 ) 2 , Cu (PF 6 ) A method for producing phosphorus pentafluoride, comprising at least one selected from the group consisting of 2 , Pb (PF 6 ) 2 , Al (PF 6 ) 3 and Fe (PF 6 ) 3 .
少なくとも前記キャリアガスと接触した後の前記接触対象物中には、リン原子及びフッ素原子を含む多原子イオンが存在する、請求項に記載の五フッ化リンの製造方法。 The said contact object in after contact with at least the carrier gas, there is a polyatomic ions containing phosphorus atoms and fluorine atoms, the manufacturing method of phosphorus pentafluoride according to claim 1. 前記多原子イオンはPF6 -イオンを含む、請求項2に記載の五フッ化リンの製造方法。 The method for producing phosphorus pentafluoride according to claim 2, wherein the polyatomic ions include PF 6 - ions. 前記五フッ化リンを発生させた前記接触対象物を再利用する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の五フッ化リンの製造方法。   The manufacturing method of the phosphorus pentafluoride of any one of Claims 1-3 which reuses the said contact target object which generate | occur | produced the said phosphorus pentafluoride. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の五フッ化リンの製造方法により得られた五フッ化リンと、フッ化物とを下記化学反応式に従い反応させて、六フッ化リン酸塩を生成させる、六フッ化リン酸塩の製造方法。
Figure 0005824013
5. Phosphorus pentafluoride obtained by the method for producing phosphorus pentafluoride according to claim 1, and fluoride are reacted according to the following chemical reaction formula to obtain hexafluorophosphate. A method for producing hexafluorophosphate, which is produced.
Figure 0005824013
前記五フッ化リンとフッ化物との反応は、
溶媒に五フッ化リンガスを溶解させる第1工程と、
前記五フッ化リンに対し化学量論量的に等価又はそれ以下のフッ化物を前記溶媒に加え、六フッ化リン酸塩の溶液を生成させる第2工程と、
前記六フッ化リン酸塩の溶液を前記第1工程に循環させることにより、前記溶媒に代えて六フッ化リン酸塩の溶液に五フッ化リンガスを溶解させる第3工程とを少なくとも行う、請求項5に記載の六フッ化リン酸塩の製造方法。
The reaction between phosphorus pentafluoride and fluoride is
A first step of dissolving phosphorus pentafluoride gas in a solvent;
A second step of adding a stoichiometrically equivalent or less fluoride to the phosphorus pentafluoride to the solvent to produce a solution of hexafluorophosphate;
At least a third step of dissolving phosphorus pentafluoride gas in the hexafluorophosphate solution instead of the solvent by circulating the hexafluorophosphate solution in the first step. Item 6. A method for producing a hexafluorophosphate according to Item 5.
前記溶媒としてフッ化水素溶液を用いる、請求項6に記載の六フッ化リン酸塩の製造方法。   The method for producing hexafluorophosphate according to claim 6, wherein a hydrogen fluoride solution is used as the solvent. 前記溶媒として有機溶媒を用いる、請求項6に記載の六フッ化リン酸塩の製造方法。   The method for producing hexafluorophosphate according to claim 6, wherein an organic solvent is used as the solvent. 前記有機溶媒は、非水性有機溶媒および非水性イオン液体の少なくとも一方を含む、請求項8に記載の六フッ化リン酸塩の製造方法。   The method for producing hexafluorophosphate according to claim 8, wherein the organic solvent contains at least one of a non-aqueous organic solvent and a non-aqueous ionic liquid. 前記溶媒として水分濃度が100重量ppm以下のものを使用する、請求項6〜9のいずれか1項に記載の六フッ化リン酸塩の製造方法。   The method for producing hexafluorophosphate according to any one of claims 6 to 9, wherein a solvent having a water concentration of 100 ppm by weight or less is used. 前記第1工程及び第3工程は吸収塔を用いて行う、請求項6〜10のいずれか1項に記載の六フッ化リン酸塩の製造方法。   The method for producing hexafluorophosphate according to any one of claims 6 to 10, wherein the first step and the third step are performed using an absorption tower. 前記五フッ化リンガスのうち未反応の五フッ化リンガスを吸収液に吸収させて回収し、再利用する、請求項〜11の何れか1項に記載の六フッ化リン酸塩の製造方法 The method for producing a hexafluorophosphate according to any one of claims 6 to 11, wherein an unreacted phosphorus pentafluoride gas in the phosphorus pentafluoride gas is absorbed and recovered by an absorption liquid and reused. .
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CN114751431B (en) * 2022-04-25 2023-03-14 山东大学 Preparation method of sodium salt for sodium battery
CN114890402B (en) * 2022-05-26 2024-05-03 刘文洁 Preparation method of hexafluorophosphate
CN115504448B (en) * 2022-10-29 2024-06-21 山东中顼技术研究有限公司 Preparation method of phosphorus pentafluoride carbonate complex and co-production of sodium hexafluorophosphate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2987713B2 (en) * 1990-11-09 1999-12-06 株式会社トーケムプロダクツ Method for producing high-purity hexafluorophosphoric acid compound
JPH05279003A (en) * 1992-03-31 1993-10-26 Morita Kagaku Kogyo Kk Production of lithium hexafluorophosphate
JP3204415B2 (en) * 1992-08-10 2001-09-04 セントラル硝子株式会社 Method for producing hexafluorophosphate
JP2987397B2 (en) * 1995-12-14 1999-12-06 セントラル硝子株式会社 Method for producing lithium hexafluorophosphate
JP3483099B2 (en) * 1997-03-18 2004-01-06 セントラル硝子株式会社 Method for producing lithium hexafluorophosphate
JP4405006B2 (en) * 1999-10-22 2010-01-27 関東電化工業株式会社 Method for producing low moisture lithium hexafluorophosphate
JP2001122605A (en) * 1999-10-22 2001-05-08 Kanto Denka Kogyo Co Ltd Method for production of high purity lithium hexafluorophosphate
JP4810867B2 (en) * 2005-04-19 2011-11-09 セントラル硝子株式会社 Method for producing electrolyte for lithium ion battery
JP5307409B2 (en) * 2007-08-16 2013-10-02 ステラケミファ株式会社 Method for producing phosphorus pentafluoride and hexafluorophosphate

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