【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于六氟磷酸钠，具体涉及六氟磷酸钠的一锅法制备工艺。
技术介绍
1、六氟磷酸钠是一种白色晶体或粉末状无机盐，化学式是napf6，其在常见的有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮、碳酸酯等中都具有高的溶解度，能够实现高电导率，有利于钠离子电池获得高能量密度、长循环寿命以及低自放电率，是一种有前景的钠离子电池用电解质盐。然而六氟磷酸钠极易溶于水，易潮解。要满足电池级电解质的纯度、游离酸和水分等指标，就需要严格的工艺把控，对工业化大规模生产提出了更高的要求。
2、目前，常见的六氟磷酸钠制备方法为：先制备五氟化磷，再将五氟化磷气体通入加有氟化钠和无水氟化氢的反应釜中充分反应，得到六氟磷酸钠。例如专利cn116534874a公开的方法包括五氟化磷及六氟磷酸钠制备两个阶段。该工艺及装置较为复杂，而且需要进行原料气体的分离、纯化。
3、此外，公开文献(hexafluophosphates of sodium,ammonium,and potassium，m.m.woyski，w.j.shenk jr.，e.r.pellon，inorganic syntheses，volume iii)中提供了以下制备方法：先将金属氯化物加入反应器，再加无水氟化氢，最后加入五氯化磷固体，生成六氟磷酸盐粗产品。采用该方法生产六氟磷酸钠时，反应中涉及迅速大量的放热，难以控制；反应液浓度低，不利于低成本高效生产；获得的粗产品含结晶水，并残留大量的游离酸、水分和金属离子，导致产品纯度低，不利于后续的提纯工艺；原料种类单一，不利于工艺原理的综合里利
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种六氟磷酸钠的一锅法制备工艺，条件温和，操作简单，反应速率快，产物易分离，制备的六氟磷酸钠粗产品纯度高，收率高，适合工业化生产。
2、本专利技术所述的六氟磷酸钠的一锅法制备工艺，包括以下步骤：
3、(1)反应：将无水氟化氢投入反应器中，在-60～-20℃温度下依次加入钠源和磷源，然后升温至0～10℃进行反应，反应结束后蒸出挥发性物质，得到六氟磷酸钠初级产品；
4、(2)中和：在六氟磷酸钠初级产品中加入有机溶剂进行溶解，然后加入碱性物质调节溶液体系ph值至7～9，过滤，得到六氟磷酸钠溶液，再蒸出有机溶剂，干燥后得到六氟磷酸钠粗产品。
5、步骤(1)中，无水氟化氢同时作为反应物和溶剂使用，钠源和磷源仅作为反应物使用，上述所有参与反应的反应物中所含的磷元素、钠元素、氟元素的摩尔比为1:(1～1.5):(6～7)。
6、步骤(1)中，钠源为naoh、naf、nacl、na2co3、na3po4、napo3中的至少一种。
7、步骤(1)中，磷源为h3po4、p2o5、pcl5、pocl3、na3po4、napo3中的至少一种。
8、步骤(1)中，作为溶剂的无水氟化氢的体积与所有反应物中所含磷元素的摩尔数的比值为(350～520)ml:1mol。
9、步骤(1)中，以加入无水氟化氢的体积计算，钠源的加入速率为20～50g/(min·1lhf)，磷源加入速度10～25g/(min·1l hf)。
10、步骤(1)中，在升温至0℃进行反应时，升温速率为0.5～2℃/min。由于反应迅速，在实现良好搅拌的条件下升温结束后即可认为反应完成。
11、本专利技术优先加入比热容大的hf并将其降至低温，再缓慢加入钠源、磷源，通过加料次序及速度控制溶解和反应放热，达到调控体系稳定的目的。
12、步骤(1)中，反应结束后，以1～5℃/min的升温速率升温至20～60℃，保温1～4h，蒸出挥发性物质，挥发性物质主要为氟化氢与氯化氢。
13、步骤(1)中，不同钠源和磷源的反应式如下：
14、3naoh+h3po4+8hf→napf6+2naf+7h2o；
15、2naf+p2o5+10hf→napf6+5h2o；
16、nacl+pcl5+6hf→napf6+6hcl↑；
17、2na2co3+2pocl3+8hf→2napf6+6hcl↑+2h2o+co2↑；
18、na3po4+8hf→napf6+2naf+4h2o；
19、napo3+6hf→napf6+3h2o。
20、本专利技术的反应尾气主要为hf及hcl，会有少量的pf5和pcl5等，通过冷凝的方式分离hf和hcl后可循环制备使用；气体也可与如氢氧化钠(naoh)等碱性溶液生成氟盐(naf)与氯盐(nacl)，并在处理后分离得到副产品，并进一步精制为高附加值的高纯氟盐或氯盐，上述碱液不局限于naoh等。
21、步骤(2)中，有机溶剂需同时满足既是六氟磷酸钠的良溶剂，又是除六氟磷酸钠外其他钠盐(例如氟化钠、氯化钠等)的不良溶剂，可选醇类、环状碳酸酯、链状碳酸酯、环状酯、链状酯、环状醚、链状醚、腈类、吡啶、丙酮中的一种；优选为甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、正己醇、异丙醇、丙二醇、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚戊酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、丙酸丙酯、丙酸异丙酯、二甲醚、二乙醚、二丙醚、甲基叔丁基醚、1,1-二甲基乙烷、1,2-二甲氧基乙烷、环氧乙烷、四氢呋喃、环氧丙烷、乙腈、丙腈、吡啶及其衍生物中的一种；更优选能与水共沸的溶剂，进一步为乙醇、吡啶、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙腈、二乙醚、乙二醇二甲醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃中的一种。
22、本专利技术选择六氟磷酸钠溶解度高、对杂质溶解度小、易于蒸发和冷凝且与水共沸的溶剂，一方面可以较快的实现六氟磷酸钠初级产品的溶解，通过溶解将产品中包裹、附着及配位的酸性物质释放；另一方面在后续蒸发除去有机溶剂时，可以通过共沸蒸发实现较低温度高效去除残留的水。
23、步骤(2)中，六氟磷酸钠初级产品质量与有机溶剂加入体积的比值为(0.1-1)kg:1l；有机溶剂的加入温度为0～40℃。
24、步骤(2)中，碱性物质为乙醇钠、甲醇钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、乙二胺、二乙胺、三乙胺中的一种；优选为乙醇钠。
25、在加入碱性物质时，可以直接加入碱性物质或者加入碱性物质的有机溶剂饱和溶液；为了便于有机溶剂的回收利用，用于溶解碱性物质的有机溶剂与溶解六氟磷酸钠初级产品的有机溶剂保持一致。加入碱性物质调节溶液体系ph值至7～9，一方面通过调节ph值至弱碱性可以降低严重影响产品稳定性的酸性物质的含量；另一方面，通过调节ph值可以使产品中存在的杂质沉淀，或生成溶解度低的物质，达到净化液相的目的。
26、步骤(2)中，过滤时，滤膜孔径不高于0.22μm。过滤后除去大量固体不溶物，得到六氟磷酸钠的乙醇溶液。固体不溶物主要为氟化钠及氟磷酸盐，经干本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种六氟磷酸钠的一锅法制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的六氟磷酸钠的一锅法制备工艺，其特征在于：步骤(1)中，无水氟化氢同时作为反应物和溶剂使用，钠源和磷源仅作为反应物使用，上述所有参与反应的反应物中所含的磷元素、钠元素、氟元素的摩尔比为1:(1～1.5):(6～7)。
3.根据权利要求1或2所述的六氟磷酸钠的一锅法制备工艺，其特征在于：钠源为NaOH、NaF、NaCl、Na2CO3、Na3PO4、NaPO3中的至少一种；磷源为H3PO4、P2O5、PCl5、POCl3、Na3PO4、NaPO3中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的六氟磷酸钠的一锅法制备工艺，其特征在于：步骤(1)中，作为溶剂的无水氟化氢体积与所有反应物中所含磷元素摩尔数的比值为(350～520)mL:1mol。
5.根据权利要求1所述的六氟磷酸钠的一锅法制备工艺，其特征在于：步骤(1)中，以加入无水氟化氢的体积计算，钠源的加入速率为20～50g/(min·1L HF)，磷源加入速度10～25g/(min·1L HF)。
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