專利名稱：六氟磷酸鋰的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠有效地生產(chǎn)六氟磷酸鋰(LiPF6)的方法，即可用作鋰電池中的電解質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)方法。過去這種電解質(zhì)廣泛使用高氯酸鋰，但是這種產(chǎn)品很危險。六氟磷酸鋰同時具有極好的應(yīng)用與環(huán)境性質(zhì)，在鋰電池生產(chǎn)中，六氟磷酸鋰可作為必不可少的替代品。
在文獻(xiàn)中有大量的專利和出版物都涉及LiPF6的制備，僅注意合成五氟化磷(PF5)，而這種產(chǎn)品與氟化鋰(LiF)進(jìn)行反應(yīng)所采用的方法一點(diǎn)沒有改進(jìn)。于是，JP-41 75 216專利主要提出了無金屬、無SO42-離子和無重產(chǎn)物的PF5制備方法；JP-52 79 003專利目的是生產(chǎn)除去POF3雜質(zhì)的PF5；JP-65 6413專利目的是生產(chǎn)無PF3Cl2的PF5；德國專利申請DE-A-196 14 503還提出一種獲得較純PF5的方法。
其他有關(guān)較詳細(xì)地研制合成LiPF6本身的方法的專利與出版物一般都提出復(fù)雜的、小規(guī)模的、有利于引入雜質(zhì)的方法。這樣，例如美國專利US-A-3 594 402提出了一種通過乙腈與LiPF6配合物制備和/或純化LiPF6的方法；美國專利US-A-3 607 200提出了在LiF不溶解的，PF5司溶解的，而LiPF6“適當(dāng)”溶解的有機(jī)溶劑中固體LiF與氣態(tài)PF5進(jìn)行反應(yīng)；日本專利JP-60 251 109提出了在HF中固體PCl5與鋰鹽溶液直接進(jìn)行反應(yīng)；日本專利JP-64 72 901提出了一種能夠轉(zhuǎn)化多孔的固體LiF，然后與氣態(tài)PF5進(jìn)行反應(yīng)的方法。
所有這些方法在工業(yè)上實施都是非常復(fù)雜的，因為它們采用的方法包括多個步驟和/或涉及固體/氣體反應(yīng)或固體/液體反應(yīng)，和/或必需使用中間有機(jī)溶劑。
LiPF6市場對質(zhì)量的要求包含使用方法盡可能簡單，即單元操作數(shù)最小，還包含避免直接操作固體和相應(yīng)回路開口其主要目的是避免空氣和濕度進(jìn)入該方法，它們能夠產(chǎn)生與所要求成品LiPF6純度規(guī)格不相容的可水解的含氧雜質(zhì)。
因此，為了尋找一種能夠簡單地獲得LiPF6的方法，本申請公司提出的這種合成是讓氣態(tài)PF5與預(yù)先溶解在HF中的LiF進(jìn)行接觸和反應(yīng)。但是，這種接觸有幾個實際問題
-首先，PF5簡單起泡通過LiF+HF溶液，不可避免地導(dǎo)致堵塞，即文獻(xiàn)中未提到的現(xiàn)象這一點(diǎn)可用LiPF6生成反應(yīng)速度和LiF和LiPF6在HF中有限溶解度進(jìn)行解釋；-其次，該反應(yīng)是快速的和放熱的因比恰當(dāng)?shù)氖沁M(jìn)行測定以控制介質(zhì)的溫度升高，為的是避免HF過量蒸發(fā)，過量蒸發(fā)時立刻會出現(xiàn)鋰鹽重結(jié)晶，因此出現(xiàn)堵塞，或者避免對設(shè)備安全和生成的LiPF6穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的過熱現(xiàn)象。
另外，在獲得PF5最經(jīng)濟(jì)的方法中，自然是用最便宜原料的那些方法，這些原料是PCl3或PCl5。這時所生成的PF5伴隨有HCl。在研究HF/PF5/HCl平衡之前，本申請公司就指出簡單地將HCl與PF5分離是不可能的，因此應(yīng)該采用一種與這種HCl存在相容的方法，換句話說，可以從用PCl3或PCl5反應(yīng)生成的粗制PF5開始。
本申請公司現(xiàn)在證明了在一個有足夠多的轉(zhuǎn)移單元的塔中，讓只有PF5氣體或帶有HCl的PF5氣體(粗制PF5來自PCl3或PCl5反應(yīng))與在HF中的LiF溶液接觸，有可能連續(xù)可靠地生成LiPF6。
該方法給前面所提到的所有問題帶來一種簡單解決辦法。由PF5與LiF進(jìn)行接觸所遇到的困難都可避免，因為基于本發(fā)明方法提出的反應(yīng)模型，一部分HF蒸發(fā)能夠帶走該反應(yīng)放出的熱量，尤其能夠消耗該反應(yīng)的放出的熱量，還能夠避免因不需要的鹽重結(jié)晶所造成的堵塞。
同樣地，本發(fā)明的方法很簡單，因此與直到現(xiàn)在提出的任何復(fù)雜方法相比非常顯著地不同，而現(xiàn)有這些方法利用固體/氣體或固體/液體反應(yīng)，或者使用中間的有機(jī)溶劑。
同時非常驚奇地，本發(fā)明的方法能夠有利地使用帶有HCl的粗制PF5，因為曾證明將可能的是一這不是先天就顯而易見的一毫無損失地完全地吸收從該反應(yīng)系統(tǒng)排出的在HCl流中的PF5，也無任何堵塞，并且具有完善控制的溫度分布。在這種情況下在起始PF5中含有的HCl分離，不損失PF5又允許以后很容易處理以回收/蒸發(fā)這種HCl，因為根據(jù)本發(fā)明HCl幾乎是純的，完全除去了PF5。
最后，通過將該方法步驟數(shù)減至最少，從而避免了任何能夠污染LiPF6的空氣和濕氣進(jìn)入，因此可得到高純度的LiPF6。
因此，本發(fā)明的目的是一種通過五氟化磷與氟化鋰反應(yīng)制備六氟磷酸鋰的方法，其特征在于讓(A)氣態(tài)五氟化磷或含有五氟化磷與鹽酸的氣態(tài)混合物與(B)在氟氫酸中的氟化鋰溶液在一個塔中進(jìn)行接觸，其塔具有的許多單元數(shù)足以在選定的溫度、壓力和兩種反應(yīng)物摩爾比的條件下使五氟化磷與氟化鋰進(jìn)行反應(yīng)，并且在該塔中完全或基本完全吸收五氟化磷。
對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說這是顯而易見的，PF5與LiF進(jìn)行反應(yīng)所必需的轉(zhuǎn)化單元數(shù)主要取決于溫度，該溫度本身取決于工作壓力。這個轉(zhuǎn)化單元數(shù)還取決于PF5/LiF摩爾比。作為實例，當(dāng)溫度低于20℃時，轉(zhuǎn)化單元數(shù)一般是2-20，優(yōu)選地是4-10。
五氟化磷/氟化鋰進(jìn)料摩爾比一般提0.6-1.2，優(yōu)選地是1.05-1.15。更可取的是相對于該反應(yīng)的化學(xué)計算量來說使用稍微過量的PF5，以便使LiPF6中LiF存在的量最少。
通常選擇在進(jìn)料的氟化鋰的氟氫酸溶液(B)中氟化鋰的含量，以便在該塔所有點(diǎn)氫氟酸濃度都在氟化鋰和六氟磷酸鋰鹽的溶解度極限之上，另外還要考慮由于該反應(yīng)所放出的能量而蒸發(fā)的一部分氟氫酸的情況。LiF重量含量有利地是2-6％，優(yōu)選地是3-5％。
另外，通常在壓力一般是大氣壓至3MPa，優(yōu)選地是大氣壓至2MPa，溫度一般是-20℃至70℃，優(yōu)選地是-10℃至40℃條件下進(jìn)行本發(fā)明的反應(yīng)。然而，在低于大氣壓的壓力下進(jìn)行本發(fā)明的反應(yīng)也沒有超出本發(fā)明的范圍。
在絕熱條件下可以進(jìn)行本發(fā)明的反應(yīng)，這時該塔周圍配置冷凝器，用于再冷凝和再循環(huán)由于五氟化磷與氟化鋰反應(yīng)放熱性在所述塔中蒸發(fā)的部分氟氫酸。
在等溫條件下也可以進(jìn)行本發(fā)明的反應(yīng)，這時要冷卻該塔以吸收該反應(yīng)放出的熱量。
根據(jù)第一個實施方式，由在塔底加入的五氟化磷構(gòu)成的，或含有五氟化磷的氣態(tài)流料(A)，與在頂部加入的在氟氫酸中的氟化鋰溶液(B)以逆流方式給該塔供料，六氟磷酸鋰以在氟氫酸中的溶液方式從塔底流出。
根據(jù)第二種實施方式，由五氟化磷構(gòu)成的，或含有五氟化磷的氣態(tài)流(A)，與在塔下部加入的在氟氫酸中的氟化鋰溶液(B)以并流方式給塔供料，其塔這時以反應(yīng)器-活塞起作用，所得到的六氟磷酸鋰在氟氫酸中的液體溶液在塔頂被分離。
根據(jù)第三種實施方式，由五氟化磷構(gòu)成的，或含有五氟化磷的氣態(tài)流(A)，與在塔頂部加入的在氟氫酸中的氟化鋰溶液(B)以并流方式給塔供料，所得到的六氟磷酸鋰在氟氫酸中的液體溶液在安裝在所述塔下部排料管道上的分離槽被分離。
根據(jù)一種本發(fā)明非常有意義的可能性，由三氯化磷或五氯化磷作為生產(chǎn)五氟化磷粗制產(chǎn)物所得到的，并因此含有鹽酸、氯和氟氫酸的氣態(tài)混合物開始，這時鹽酸從通風(fēng)孔排掉，完全或幾乎完全不含五氟化磷。
根據(jù)本發(fā)明，為了得到所要求的純產(chǎn)品，可以很容易地讓所得到的六氟磷酸鋰在氟氫酸中的溶液進(jìn)行蒸發(fā)，為了使六氟磷酸鋰結(jié)晶，然后處理如此得到的晶體懸浮液以完全純化最后的產(chǎn)品。
在本發(fā)明方法中使用的塔例如可以是空塔，填料塔和篩板塔。
另外，本發(fā)明以連續(xù)方式進(jìn)行是有利的。
現(xiàn)在分別參看附

圖1-6可更詳細(xì)地描述實施本發(fā)明方法的六個可能的反應(yīng)布局，而不認(rèn)為這個清單就很完整，這六個附圖是相應(yīng)的配置圖。
●如圖1所說明的第一種反應(yīng)布局由10個逆流供料塔組成在底部，加入由PF5構(gòu)成的氣體(A)，其PF5伴隨有或沒有HCl，而在頂部加入LiF+HF溶液(B)。生成的LiPF6以在HF中的溶液形式(溶液C)從底部離開塔。
在這種絕熱布局中，塔10上安裝一臺冷卻器(R)所通過的冷凝器11；這種設(shè)備用于因LiF與PF5(流D)之間的反應(yīng)放熱性在塔10中部分蒸發(fā)的HF再冷凝和循環(huán)。在使用純PF5的情況下，在冷凝器13頂部放出一點(diǎn)HF(通風(fēng)孔E)。在使用粗制PF5的情況下，其PF5伴隨有HCl，在冷凝器13頂部通風(fēng)(E)由HCl構(gòu)成，HCl帶走一點(diǎn)HF，但是一般幾乎完全不含PF5。這種HCl然后可以送到本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的處理設(shè)備中脫氟，于是可增值。
反應(yīng)塔10是吸收塔，它可以是任何類型的吸收塔空塔、填充塔或篩板塔。為了能夠制造足夠數(shù)量的轉(zhuǎn)化單元而選擇這些塔的尺寸，以便在良好條件下改變PF5吸收與反應(yīng)這個數(shù)量可以根據(jù)溫度與濃度條件而作很大的改變。
在塔頂部加入的HF的量，因此也是頂部加料中的LiF濃度應(yīng)該是這樣，在該塔所有點(diǎn)的HF濃度是在LiF和LiPF6鹽的溶解度極限之上，其中要考慮到由該反應(yīng)放出的能量蒸發(fā)一部分HF。根據(jù)加料的PF5/LiF比，這個值確定了在塔頂加料的HF中LiF含量應(yīng)在6％(重量)以下，優(yōu)選地是3-5％(重量)。
更可取的是一般在PF5稍微過量情況下進(jìn)行工作，以便消耗全部LiF，于是得到貧LiF的HF+LiPF6溶液；在這些條件下，在從塔頂出來的氣體流出物中有微量PF5。
溫度分布主要取決于操作塔的壓力。不過試圖將溫度限制在不到70℃，但這并不是構(gòu)成本發(fā)明的極限最高值這里關(guān)心的閾值是有利于該反應(yīng)，而不利于使已生成的LiPF6再分解。
在塔底得到的在HF中的LiPF6溶液然后構(gòu)成處理的對象，其處理是通過蒸發(fā)除去HF，以便結(jié)晶出LiPF6，然后處理如此得到的晶體懸浮液以完全純化最后的產(chǎn)物。
●如圖2所說明的第二種反應(yīng)布局，相應(yīng)于上述情況的等溫方案采用任何方法冷卻塔10(一種冷卻劑(R)循環(huán)在夾套中、聯(lián)體換熱器等等)，以便吸收反應(yīng)放出的熱量。除了不再必需配置頂部冷凝器的情況之外，有關(guān)第一個反應(yīng)布局的建議在此也適用。
●第三種反應(yīng)布局尤其應(yīng)用于所提出的問題采用并流塔10’，如圖3所說明的。
兩種反應(yīng)加料，即(A)伴隨或未伴隨HCl的PF5，和(B)在HF中的LiF溶液都是在塔10’下部加入的。
在這些條件下，塔10’可以是空的，但是優(yōu)選地是填充的，該塔用作柱塞流反應(yīng)器，可該反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。塔10’頂，由LiPF6+HF構(gòu)成的液體溶液(C)與由伴隨或未伴隨HCl的該反應(yīng)放出的熱量所蒸發(fā)的這部分HF構(gòu)成的氣相分離冷凝器11能夠再冷凝HF和使其循環(huán)(流D)到塔10’的下部，而或許存在的HCl在塔頂排走，同時帶走一點(diǎn)HF(流E)，但一般幾乎完全不含PF5。然后，將這種HCl送到本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已知的處理裝置以脫去氟，于是被增值。
這種并流布局的好處，如前面所提到的，是實施柱塞流(piston或plugflow)反應(yīng)器人們知道這類反應(yīng)器一般比攪拌反應(yīng)器更有效，一方面要達(dá)到一定的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率該方法需要較短的停留時間，另一方面該方法一般選擇性較好。在涉及的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，并且只允許低溫升的情況下，這里便是這種情況，管狀柱塞流反應(yīng)器一般是難以實施的，因為它提供換熱表面太小而難以適當(dāng)?shù)爻樽邿崃俊＿@里提出布局的竅門是因蒸發(fā)一部分HF而帶走所放出的熱量，同時又保持柱塞流特性一方面，整個物流都是由下至上(其中包括已蒸發(fā)的HF和未轉(zhuǎn)化的HCl)，另一方面，盡管由一部分HF沸騰和氣相的存在所引起的湍流，適當(dāng)?shù)奶盍洗嬖谀軌虮３种鳁l件。
這種布局中使用的填料選自有利于氣-液接觸，還有利于徑向混合，同時使軸向攪動最小的填料例如可以列舉(除非本發(fā)明限制)成十字形或呈螺旋形靜態(tài)混合器元件。
如同在上述布局中，塔的高度應(yīng)該是足以保證PF5吸收和合理反應(yīng)。
同樣地，在加入的溶液中LiF含量是這樣的，在塔10’的任何點(diǎn)，總是有足夠的HF以便溶解鋰鹽，還要考慮由該反應(yīng)放出的能量蒸發(fā)一部分HF。
更可取的是一般在PF5稍微過量的情況下工作，于是在塔頂?shù)玫截毢琇iF的在HF中的LiPF6溶液在這些條件下，在塔10’頂部出來的氣體流出物中有少量PF5。
如前面所指出的，溫度分布主要取決于操作塔的壓力。不過，該溫度不到70℃是適當(dāng)?shù)模@并不是對本發(fā)明溫度最高值的限制，其目的是有利于該反應(yīng)，也不使已生成的LiPF6再分解。
在塔10’頂部得到的在HF中的LiPF6溶液(C)然后成為處理的對象，該處理是通過蒸發(fā)除去HF，以使LiPF6結(jié)晶，再處理如此得到的晶體懸浮液，為的是完全純化最后的產(chǎn)物。
●如圖4所說明的第四種反應(yīng)布局，相應(yīng)于上述實例的等溫方案塔10’采用任何設(shè)備冷卻，以便吸收該反應(yīng)放出的熱量，于是省去安裝頂部冷凝器。如果使用內(nèi)置換熱器，這種部局與柱塞流反應(yīng)器不同但仍屬于本發(fā)明的并流布局，因為它能夠完美地解決所有的所提出的問題。
●如圖5所說明的第五種反應(yīng)布局，該布局相應(yīng)于也是并流方式的塔10”，但是在這種布局中在頂部加料(A)和(B)。
如果布局使向下流動的液體流(B)帶動氣體(A)流向塔的下部，這種布局情況是性能特別好的因為這樣事實上能夠保持這種反應(yīng)器的柱塞流特性，同時使這種反應(yīng)器的徑向攪拌度非常高，這有利于氣體/液體轉(zhuǎn)化，因此有利于生產(chǎn)LiPF6的反應(yīng)。在塔10”下部，分離槽12能夠從所需要的液相(C)HF中的LiPF6分離出HCl+HF氣相(+過量的PF5)。冷卻劑(R)流過的冷凝器11收到這種氣相以便將HF(流D)回送到塔10”頂部，正如前面所述形成通風(fēng)(E)。
有關(guān)操作條件，上述反應(yīng)布局所提到的同樣建議這里也可應(yīng)用。
●本發(fā)明還可應(yīng)用上述情況中的等溫方案，并且示于圖6；同樣的操作建議仍可沿用。
下述實施例說明本發(fā)明，但并不限制其保護(hù)范圍。在這些實施例中使用了下述化學(xué)式LiPF6=氟磷酸鋰LiF=氟化鋰PF5=五氟化磷HF=氟氫酸HCl=鹽酸PCl3=三氯化磷PCl5=五氯化磷實施例1根據(jù)圖1所示的實施方式在如圖7所表示的配置中操作。
在填充塔10中，其理論級數(shù)估計約4，在一小時內(nèi)加入下述物流●在塔底，加入由PCl3、氯和HF制備PF5反應(yīng)得到的氣態(tài)混合物(A)。這種反應(yīng)混合物存貯在室溫下的自生壓力的壓力釜13中它具有如下組成PF5=11.1％(摩爾)HCl=55.7％(摩爾)未轉(zhuǎn)化的HF=25.3％(摩爾)未轉(zhuǎn)化的Cl2=7.9％(摩爾)總的每小時流量是10.770摩爾/小時，即484.44克/小時，其中151.2克/小時的PF5(即1.2摩爾/小時)。
●在頂部，加入在HF中的LiF溶液(B)，該溶液具有如下組成LiF=1.9％(重量)HF=98.1％(重量)總流量是123.570摩爾/小時，即2482.16克/小時，其中46.6克/小時的LiF(即1.794克/小時)。
因此，LiF/PF5摩爾比約1.5。
塔10是借助由冷卻劑(R)流過的夾套保持在0℃的，該塔還配置在頂部的冷凝器11，冷卻劑(R)也通過冷凝器11。
結(jié)果
●塔10運(yùn)行非常穩(wěn)定，在整個試驗期間沒有任何阻塞，也沒有固體積累。
●頂部氣體(E)分析表明幾乎不存在磷僅僅0.012摩爾/小時，即磷的產(chǎn)率為99％。頂部氣體(E)只含有由HF帶進(jìn)的HCl。
●在底部回收溶液(C)，該溶液含有在HF中的LiPF6和未轉(zhuǎn)化的LiF。
在蒸發(fā)除去HF后，回收一種固體，經(jīng)分析它具有下述重量組成HF=3.2％LiPF6=89.3％LiF=7.5％然后，這種固體可以是專門處理的對象，以除去過量的HF。
實施例2使用圖7的配置。在塔10中，在一小時內(nèi)加入下述物流●在底部，與實施例1同樣的粗制PF5(A)，同樣的流量。實際上，真正加入流量484克/小時，含有151克/小時的PF5。
●在頂部，加入在HF中的LiF溶液(B)，該溶液具有下述組成LiF=3.9％(重量)HF=96.1％(重量)相對于實施例1來說，總流量被2除，實際上加料流量是1220克/小時，含有47.1克/小時的LiF(1.811摩爾/小時)。
因此，LiF/PF5摩爾比也是約1.5。
塔10同時通過夾套和其冷凝器11保持在0℃。
結(jié)果●盡管在液體料中LiF濃度較高，但未觀察到任何阻塞，也未觀察到任何固體在塔10中積累，在整個試驗期間未中斷運(yùn)行。
●頂部氣體(E)分析也表明僅僅存在0.012摩爾/小時的磷，這樣得到磷的產(chǎn)率為99％。
●在底部回收溶液(C)，該溶液含有在HF中的LiPF6和未轉(zhuǎn)化的LiF。
在蒸發(fā)除去HF后，回收一種固體，經(jīng)分析它具有下述重量組成HF=1.6％LiPF6=90.9％LiF=7.4％
然后，這種固體可以是專門處理的對象，以除去過量的HF。
實施例3使用圖7的配置。在塔10中，在一小時內(nèi)加入下述物流●在底部，粗制PF5(A)具有與上述實施例同樣的組成，即PF5=11.7％(摩爾)HCl=58.4％(摩爾)未轉(zhuǎn)化的HF=27.7％(摩爾)未轉(zhuǎn)化的Cl2=2.2％(摩爾)總的每小時流量是16.923摩爾/小時，即730.4克/小時，其中249.48克/小時的PF5(即1.980摩爾/小時)。
●在頂部，加入在HF中的LiF溶液(B)，該溶液具有下述組成LiF=2％(重量)HF=98％(重量)總流量是116.46摩爾/小時，即2340克/小時，其中46.8克/小時的LiF(即1.8摩爾/小時)。
這里L(fēng)iF/PF5摩爾比是約0.909，即PF5摩爾過量10％。
塔10同時通過夾套和其冷凝器11保持在0℃。
結(jié)果●塔10運(yùn)行穩(wěn)定，在整個試驗期間無任何阻塞，也無固體積累。
●盡管以較高的氣態(tài)流量和PF5過量運(yùn)行，頂部氣體(E)主要由HCl和HF組成，只帶有0.200摩爾/小時的磷，這樣得到磷的產(chǎn)率為89％(10％過量+1％損失)。
●在底部回收溶液(C)，該溶液含有在HF中的LiFP6。
在蒸發(fā)除去HF后，回收一種固體，經(jīng)分析這種固體具有下述重量組成HF=1.8％LiPF6=98.2％LiF=微量然后，這種固體可以是專門處理的對象，以除去過量的HF。
實施例4(對比)采用圖8所表示的配置。在配置冷卻劑(R)流過的夾套的容器14中，由550毫摩爾LiF和19400毫摩爾HF的溶液(B’)，即滴定度為3.55％(重量)LiF的溶液保持在0℃附近。
在這種溶液中，試圖使由PCl3與氯和HF反應(yīng)得到的粗制PF5起泡；保持在20℃自生壓力下的壓力釜中的這種氣體混合物具有下述組成PF5=4.6％(摩爾)HCl=23.2％(摩爾)未轉(zhuǎn)化的HF=70.9％(摩爾)未轉(zhuǎn)化的Cl2=1.3％(摩爾)在足夠長的時間內(nèi)(根據(jù)觀察到的堵塞)，達(dá)到這種氣體總物流進(jìn)料為12956毫摩爾；這樣換算進(jìn)料為600毫摩爾PF5，這相應(yīng)于PF5/LiF=1.08。
結(jié)果●觀察到插入LiF+HF溶液中的許多小管堵塞試驗期間達(dá)三十個小管。
●在試驗結(jié)束時，觀察到未轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物，這種產(chǎn)物相應(yīng)于磷的產(chǎn)率約93％。
●容器14中裝有的溶液經(jīng)蒸去HF后所得到的固體具有下述重量組成HF=2％LiPF6=98％LiF=微量由下述化合物構(gòu)成的通風(fēng)(E)未轉(zhuǎn)化的PF5=0.7％(摩爾)HCl=46.7％(摩爾)未轉(zhuǎn)化的HF=2.6％(摩爾)未轉(zhuǎn)化的Cl2=50.0％(摩爾)這個試驗表明，PF5與LiF接觸必需十分謹(jǐn)慎，能夠同時始終保持，甚至局部保持HF含量足以避免堵塞，轉(zhuǎn)化單元數(shù)足以達(dá)到良好的轉(zhuǎn)化產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.由五氟化磷與氟化鋰反應(yīng)生產(chǎn)六氟磷酸鋰的方法，其特征在于讓(A)氣態(tài)五氟化磷或含有五氟化磷和鹽酸的氣態(tài)混合物與(B)在氟氫酸中的氟化鋰的溶液在一個塔(10；10’；10”)中進(jìn)行接觸，該塔具有的單元數(shù)足以在選擇的溫度、壓力與兩種反應(yīng)劑摩爾比的條件下進(jìn)行五氟化磷和氟化鋰的反應(yīng)，在該塔中五氟化磷完全吸收或基本完全吸收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于五氟化磷/氟化鋰進(jìn)料摩爾比是0.6-1.2，優(yōu)選地是1.05-1.15。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于選擇供料(B)在氟氫酸中氟化鋰溶液的氟化鋰含量，以便在塔(10；10’；10”)的所有點(diǎn)的氟氫酸濃度都在氟化鋰和六氟磷酸鋰鹽溶解度極限之上，另外還要考慮因該反應(yīng)放出能量蒸去一部分氟氫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于供料(B)在氟化氫中氟化鋰溶液的氟化鋰重量含量是2-6％，優(yōu)選地是3-5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在大氣壓至3MPa，優(yōu)選地是大氣壓至2MPa的壓力下進(jìn)行該反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在-20℃至70℃，優(yōu)選地是一10℃至40℃的溫度下進(jìn)行該反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在絕熱的條件下進(jìn)行該反應(yīng)，這時在塔(10,10’,10”)上面安裝冷凝器(11)，該冷凝器用于再冷凝和循環(huán)(流D)由于五氟化磷與氟化鋰反應(yīng)放出的熱量所蒸發(fā)的所述塔中的一部分氟氫酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在等溫的條件下進(jìn)行該反應(yīng)，這時塔(10；10’；10”)被冷卻以吸收該反應(yīng)放出的熱量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于以逆流方式給塔(10)進(jìn)料，氣流(A)由塔底加入的五氟化磷構(gòu)成或含有五氟化磷，在氟氫酸中氟化鋰溶液(B)是在塔頂加入的，六氟磷酸鋰以在氟氫酸中的溶液方式(流C)從塔底流出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于以并流方式給塔(10’)進(jìn)料，氣流(A)由五氟化磷構(gòu)成或含有五氟化磷，在氟氫酸中氟化鋰溶液(B)是在塔下部加入的，該塔這時作為柱塞流反應(yīng)器運(yùn)行，所得到的在氟氫酸中的六氟磷酸鋰液體溶液(C)在塔頂被分離。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于以并流方式給塔(10”)進(jìn)料，氣流(A)由五氟化磷構(gòu)成或含有五氟化磷，在氟氫酸中氟化鋰溶液(B)是在塔頂加入的，所得到的在氟氫酸中的六氟磷酸鋰液體溶液(C)在安裝在所述塔下部排料管道上的分離槽(12)中被分離。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于起始物料為由三氯化磷或五氯化磷生產(chǎn)五氟化磷以粗產(chǎn)物所得到的，并且因此含有鹽酸、氯和氟氫酸的氣態(tài)混合物，鹽酸這時從通風(fēng)孔(E)排走，完全或基本完全不含五氟化磷。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于讓所得到的在氟氫酸中六氟磷酸鋰溶液(C)蒸發(fā)，以便結(jié)晶出六氟磷酸鋰，然后處理如此得到的晶體浮液以完全純化最后的產(chǎn)物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于塔(10；10’；10”)是空塔、填充塔或篩板塔。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于該方法連續(xù)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明方法是讓(A)氣態(tài)五氟化磷或五氟化磷與鹽酸的氣態(tài)混合物與(B)氟化鋰的氟氫酸溶液在塔(10)中接觸,該塔轉(zhuǎn)化單元數(shù)足以在選定溫度、壓力與兩種反應(yīng)劑摩爾比條件下使PF
文檔編號C01D15/00GK1210810SQ9810359
公開日1999年3月17日 申請日期1998年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月6日
發(fā)明者P·邦尼特, S·佩德尼尤斯, G·S·舍喬 申請人:埃勒夫阿托化學(xué)有限公司