一种三氟甲磺酰氟的纯化方法技术

本发明专利技术涉及一种三氟甲磺酰氟的纯化方法，属于精细化工技术领域。所述纯化方法通过将待纯化原料通入精馏塔内精馏提纯，精馏釜温度为-15～40℃，压力为0～2.5MPa，精馏柱温度为-80～-20℃，使三氟甲磺酰氟沸腾并在精馏柱内回流，混合气体在精馏柱顶端富集，检测混合气体中各气体组分的体积含量，达到指标时，控制回流比为9～15，将混合气体收集在精品罐内，得到纯化后的三氟甲磺酰氟；体积含量指标为：三氟甲磺酰氟≥99.5％，水≤0.01％，氟化氢≤0.3％，四氟化碳、二氟亚砜、二氧化碳和二氟化氧分别≤0.01％。所述纯化方法可得到纯度≥99.5％的三氟甲磺酰氟，需要的设备少，操作简单，工艺安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三氟甲磺酰氟（cf3so2f)的纯化方法，属于精细化工
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技术介绍
三氟甲磺酰氟是精细化工领域重要的中间体，可以作为有机合成、农药医药、离子 液体及锂离子电解质等重要原料。三氟甲磺酰氟常压下沸点为-21. 7°C，常温下是有微弱气 味，易液化的气体，与氢气不反应，不溶于冷水、氟化氢等，在热水及碱性条件下易水解。 现有技术中，制备三氟甲磺酰氟的方法有光解法、化学直接氟化法、电解法以及以 氟化钾氟化三氟甲磺酰氯的方法，目前工业上应用最广的是电解法。所述电解法是以甲基 磺酰氟（CH3S02F)或甲基磺酰氯（CH3S02C1)为原料，和过量的液体氟化氢（HF)在电解槽中 进行电化学氟化反应，生产三氟甲磺酰氟的方法。所述电解法的电解产物为气体混合物，主 要含有三氟甲磺酰氟、氢气（H2)、四氟化碳（CF4)、二氟亚砜（S0F2)、二氧化碳（C02)及二氟 化氧（〇F2);由于氟化氢过量，且其饱和蒸汽压较高，使得所述电解产物中还夹杂有一定量 的氟化氢气体。所述电解产物中，除氢气之外，其余杂质气体含量不高，但是影响三氟甲磺 酰氟的使用，因此必须对其所述电解产物进行提纯。 目前，对于电解法的电解产物中三氟甲磺酰氟的纯化方法较少，非专利文献1(范 春雷，刘长源.三氟甲烷磺酸酐的合成研究[J].有机氟工业，2005(4) :6.)报道了将电解 产物从电解槽出口引出，经过冷凝器使其中被挟带出的氟化氢冷却回流重新返回到电解 槽，其余气体经缓冲器进入水吸收器与碱洗吸收器除去全部氯化氢和氟化氢，再经过一气 液分离器而进入贮气柜，气体被氢气压缩机抽出先进入冷冻脱水器后通过分子筛干燥器， 以除去水洗及碱洗过程带入的水份，被干燥的气体经过深冷液化流入三氟甲烷磺酰氟贮 槽，未被冷凝液化的氢气放空。 专利文献1 (中国专利CN200810243626.X)报道的三氟甲磺酰氟分离精制的方法 包括以下内容：将甲基磺酰氟电化学氟化气相产物进行降温冷凝，使其中的氟化氢冷凝为 液相，之后经过气液分离后，将气相物料通过碳酸盐水溶液水洗吸收除去氟化氢，再经过气 液分离，然后将气相物料加入脱水剂，进行脱水干燥，再经过气固分离后，将气相物料进行 深冷，最后对其进行气液分离精制得到产品三氟甲磺酰氟气体。 所述非专利文献1和专利文献1中，对电解甲基磺酰氟或甲基磺酰氯的电解产物 中三氟甲磺酰氟的纯化方法均包含如下步骤：冷凝除去部分氟化氢，碳酸盐水洗除去大部 分氟化氢，使用脱水剂除去除氟化氢过程中带来的水分，再经过深冷除去氢气得到较为纯 净的三氟甲磺酰氟，这类纯化方法有如下问题：（1)纯化步骤多，需要的设备也较多，需要 走多步的气液分离设备，除水设备；（2)工艺的安全性问题，由于采用的工艺路线较长，并 且氢气在最后一步才去除，容易发生氢气的泄漏爆炸事故，因此对所有纯化设备的密封性 要求较高；（3)三氟甲磺酰氟在碱性溶液中能够水解，使用碳酸盐溶液吸收除去氟化氢，会 同时吸收一部分三氟甲磺酰氟，造成纯化产品的损失，同时三氟甲磺酰氟和碳酸盐反应会 产生二氧化碳，带来新的杂质，影响纯化产品的纯度；(4)采取先引入水分，再经过脱水剂 除水的方法，活化脱水剂需要消耗惰性气体及电能，使纯化的能耗增加；（5)纯化产品最后 只是经过简单的气液分离除去氢气得到，轻组分杂质如四氟化碳（CF4)、二氟亚砜（SOF2)、 二氧化碳（C02)及二氟化氧（0F2)没有经过有效措施除去，纯化产品三氟甲磺酰氟的最终纯 度在所述文献中均没有提及。
技术实现思路
为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种三氟甲磺酰氟的纯化方 法，所述方法纯化后得到的三氟甲磺酰氟纯度得到提高，采用的纯化设备较少，纯化流程得 到简化，生产过程的安全性得到有效提高。 为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。 -种三氟甲磺酰氟的纯化方法，所述纯化方法的待纯化原料是以电解法制备三氟 甲磺酰氟的电解产物；所述电解法是以甲基磺酰氟或甲基磺酰氯为原料，和过量的氟化氢 在电解槽中进行电化学氟化反应生产三氟甲磺酰氟的方法；所述电解产物为气体混合物， 主要含有三氟甲磺酰氟，轻组分杂质：氢气、四氟化碳、二氟亚砜、二氧化碳及二氟化氧，和 重组分杂质氟化氢气体；以所述待纯化原料的总体积为100%计，其中，三氟甲磺酰氟的体 积含量> 15%，氟化氢的体积含量< 2%，氢气的体积含量< 80%，四氟化碳的体积含量 < 1%，二氟亚砜的体积含量< 1%，二氧化碳的体积含量< 0.4%，二氟化氧的体积含量 ^ 0. 5% ； 所述纯化方法步骤如下： 将待纯化原料通入精馏塔的精馏釜内进行精馏提纯，控制精馏条件如下：精馏釜 温度为-15°C?40°C，精馏柱温度为-80°c?-20°c，精馏釜压力为OMPa?2. 5MPa，优选 精馏条件如下：精馏釜温度为-l〇°C?20°C，精馏柱温度为-50°C?-20°C，精馏釜压力为 1.IMPa?2.OMPa，精馏过程中使三氟甲磺酰氟沸腾并在精馏柱内回流，混合气体在精馏柱 顶端富集，检测混合气体中各气体组分的体积含量： 当混合气体中三氟甲磺酰氟的体积含量< 0. 1%时，控制精馏柱内三氟甲磺酰氟 的回流比为31?45,将精馏柱顶端富集的混合气体作为废气排出； 当混合气体中三氟甲磺酰氟的体积含量> 0. 1%，但气体组分体积含量达不到指 标要求时，控制精馏柱内三氟甲磺酰氟的回流比为20?30,将精馏柱顶端富集的混合气体 排出收集在粗品罐内，可作为待纯化原料进行再利用； 当混合气体中气体组分体积含量达到要求指标时，控制精馏柱内三氟甲磺酰氟的 回流比为9?15,将精馏柱顶端富集的混合气体收集在精品罐内，得到纯化后的三氟甲磺 酰氟； 当混合气体中氟化氢的体积含量不满足指标要求时，停止收集精馏柱顶端富集的 混合气体，可将所述混合气体和精馏釜底部含氟化氢较多的气体一起排出，向电解槽提供 氟化氢进行再利用； 其中，所述指标要求如下：三氟甲磺酰氟的体积含量> 99. 5%，水分体积含量 < 0. 01 %，氟化氢的体积含量< 0. 3%，四氟化碳的体积含量< 0. 01%，二氟亚砜的体积含 量< 0. 01 %，二氧化碳的体积含量< 0. 01 %，二氟化氧的体积含量< 0. 01 %。 所述精馏塔主要由精馏釜和精馏柱组成，精馏柱固定连接于精馏釜上方，并与精 馏釜连通，其工作方式为间歇精馏，精馏柱内径为25mm?100mm，高度为800mm?2500mm， 精馈柱内装有直径为2mm?8mm的9环填料；精馈塔通过管道与真空栗、粗品罐和精品罐 连通，精馏柱顶端上方管道上设有流量计。 所述精馏塔、填料、管道、粗品罐和精品罐的材质可为不锈钢、镍、哈斯特合金或蒙 乃尔合金中的一种以上。 有益效果 1.本专利技术提供了，所述纯化方法通过一步精馏不仅 可以除去待纯化原料中的轻组分杂质，而且能控制重组分杂质，得到纯度> 99. 5%的三氟 甲磺酰氟，所述方法所需要的设备少，操作简单，工艺安全； 2.本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三氟甲磺酰氟的纯化方法，其特征在于：所述纯化方法的待纯化原料是以甲基磺酰氟或甲基磺酰氯为原料，和过量的氟化氢以电解法制备三氟甲磺酰氟的电解产物；所述纯化方法步骤如下：待纯化原料通入精馏塔的精馏釜内进行精馏提纯，精馏釜温度为‑15℃～40℃，精馏塔的精馏柱温度为‑80℃～‑20℃，精馏釜压力为0MPa～2.5MPa，使三氟甲磺酰氟沸腾并在精馏柱内回流，混合气体在精馏柱顶端富集，检测混合气体中各气体组分的体积含量：当混合气体中气体组分体积含量达到要求指标时，控制精馏柱内三氟甲磺酰氟的回流比为9～15，将精馏柱顶端富集的混合气体收集在精品罐内，得到纯化后的三氟甲磺酰氟；所述指标要求如下：三氟甲磺酰氟的体积含量≥99.5％，水分体积含量≤0.01％，氟化氢的体积含量≤0.3％，四氟化碳的体积含量≤0.01％，二氟亚砜的体积含量≤0.01％，二氧化碳的体积含量≤0.01％，二氟化氧的体积含量≤0.01％。

【技术特征摘要】
1. 一种三氟甲磺酰氟的纯化方法，其特征在于：所述纯化方法的待纯化原料是以甲基 磺酰氟或甲基磺酰氯为原料，和过量的氟化氢以电解法制备三氟甲磺酰氟的电解产物；所 述纯化方法步骤如下： 待纯化原料通入精馏塔的精馏釜内进行精馏提纯，精馏釜温度为-15°C?40°C，精馏 塔的精馏柱温度为_80°C?_20°C，精馏釜压力为OMPa?2. 5MPa，使三氟甲磺酰氟沸腾并在 精馏柱内回流，混合气体在精馏柱顶端富集，检测混合气体中各气体组分的体积含量： 当混合气体中气体组分体积含量达到要求指标时，控制精馏柱内三氟甲磺酰氟的回流 比为9?15,将精馏柱顶端富集的混合气体收集在精品罐内，得到纯化后的三氟甲磺酰氟； 所述指标要求如下：三氟甲磺酰氟的体积含量> 99. 5 %，水分体积含量< 0. 01%，氟 化氢的体积含量< 〇. 3%，四氟化碳的体积含量< 0. 01 %，二氟亚砜的体积含量< 0. 01%， 二氧化碳的体积含量< 〇. 01 %，二氟化氧的体积含量< 〇. 01 %。2. 根据权利要求1所述的一种三氟甲磺酰氟的纯化方法，其特征在于：以所述待纯化 原料的总体积为100%计，三氟甲磺酰氟的体积含量> 15%，氟化氢的体积含量< 2%，氢 气的体积含量< 80%，四氟化碳的体积含量< 1%，二氟亚砜的体积含量< 1%，二氧化碳 的体积含量< 〇. 4%，二氟化氧的体积含量< 0. 5%。3. 根据权利要求1或2所述的一种三氟甲磺酰氟的纯化方法，其特征在于：精馏釜温 度为-10°C?20°C，精馏柱温度为-50°C?-20°C，精馏釜压力为1. IMPa?2. OMPa。4. 根据权利要求1或2所述的一种三氟甲磺酰氟的纯化方法，其特征在于：检测混合 气体中各气体组分的体积含量： 当混合气体中三氟甲磺酰氟的体积含量< 〇. 1%时，控制精馏柱内三氟甲磺酰氟的回 流比为31?45,将精馏柱顶端富集的混合气体排出； 当混合气体中三氟甲磺酰氟的体积含量> 〇. 1 %，但气体组分体积含量达不到指标要 求时，控制精馏柱内三氟甲磺酰氟的回流比为20?30,将精馏柱顶端富集的混合气体排出 收集在粗品罐内； 当混合气体中氟化氢的体积含量不满足指标要求时，停止收集精馏柱顶端富集的混合 气体。5. 根据权利要求3所述的一种三氟甲磺酰氟的纯化方法，其特征在于：检测混合气体 中各气体组分的体积含量： 当混合气体中三氟甲磺酰氟的体积含量<...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建志，杨献奎，李翔宇，吕灵华，商洪涛，郭绪涛，户帅帅，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一八研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13