【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于磷的卤化物领域，具体涉及一种五氟化磷的制备方法。
技术介绍
1、液态六氟磷酸锂是六氟磷酸锂占比30%左右的碳酸酯单剂溶液，其让电解液的配制更加方便、配制效率大幅度提升，因此深受电解液厂家的青睐，液态六氟磷酸锂品种也被认为是未来锂盐的重要发展方向之一。
2、现有液态六氟磷酸锂工艺是采用多聚磷酸或者五氧化二磷为原料，首先与无水氟化氢反应制得含水30%左右的六氟磷酸溶液，再将六氟磷酸溶液加到高浓度发烟硫酸（或者三氧化硫）中进行混合反应脱水，之后升温热解使六氟磷酸分解为五氟化磷气体。五氟化磷气体经过精制处理后直接通入预置有氟化锂的碳酸酯单剂溶液中，五氟化磷气体与氟化锂反应形成质量含量为25~30%的六氟磷酸锂溶液。然后对该六氟磷酸锂溶液进行脱酸精制处理制得符合电解液质量要求的液态六氟磷酸锂产品。
3、由此可见，液态六氟磷酸锂制备技术关键之一是快速简便产出五氟化磷气体。
4、现有的五氟化磷产气技术虽然已经规模化生产，但从公开资料并且结合理论分析也存在以下不足：
5、使用发烟硫酸与六氟磷酸溶液直接混合脱水时，以发烟硫酸作为底液，含水30%左右的六氟磷酸溶液缓慢加入，如果不采取强制降温措施，混合物料温度很快就会从常温升高到140℃左右，可见其反应十分激烈。混合脱水反应方程式如下：
6、so3+h2o=h2so4
7、在六氟磷酸溶液的水尚未与发烟硫酸混匀脱除情况下，这么高温度已经导致混合液中六氟磷酸大部分分解而且导致三氟氧磷气体的产生。实际上即使在加入六氟磷酸
8、hpf6=pf5+hf
9、pf5+h2o=pof3+2hf
10、含有三氟氧磷与五氟化磷的混合气体进入后工序，虽然可以采取措施回收再利用，但增加了气体精制的处理成本，降低了生产效率。
11、另外相关文献综述该技术路线六氟磷酸热解制五氟化磷气体温度一般为150℃左右，这么高的温度不仅仅是能耗大，关键是热解设备材质选择受限而且寿命会受到影响。
12、如果使用三氧化硫作为六氟磷酸溶液的脱水原料，三氧化硫与水反应时发热更加严重，温升更加突出，副产三氟氧磷情况也更加严重。
13、综合来看，现有五氟化磷气体的制备方法，主要是以发烟硫酸或三氧化硫为脱水原料，其在混合脱水过程中局部瞬间过热问题难以得到有效解决，这也导致热解制备五氟化磷气体过程中三氟氧磷副产物的含量较高，成为该方法实施的技术难点之一。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种五氟化磷的制备方法，从而解决现有技术以发烟硫酸或者三氧化硫为脱水原料存在的局部瞬间放热大、五氟化磷产气中三氟氧磷副产物的含量高的问题。
2、为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种五氟化磷的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）采用含有氟磺酸和无水氟化氢的第一混合酸与六氟磷酸溶液进行混合反应脱水，得到第二混合酸；所述第二混合酸含有氟磺酸、硫酸、六氟磷酸和氟化氢；
5、（2）对第二混合酸进行热解得到含五氟化磷的混合气体。
6、本专利技术提供的五氟化磷的制备方法，以含有氟磺酸和无水氟化氢的第一混合酸为脱水原料，混合脱水过程放热较发烟硫酸或者三氧化硫为原料情况下温和许多，即使不采取降温措施物料温升也不超过50度，有效避免发烟硫酸或者三氧化硫与六氟磷酸溶液直接混合时局部瞬间过热导致六氟磷酸不稳定及三氟氧磷副产物多的问题。
7、同时，第一混合酸中增加无水氟化氢有利于与六氟磷酸溶液混合时六氟磷酸的稳定，因而可减少热解时三氟氧磷的产生，从而提高产气中五氟化磷的产率。
8、优选地，所述第一混合酸中无水氟化氢的质量含量为7~25%。六氟磷酸在第二混合酸中的稳定性随着氟化氢含量的提高而稳定性增强，因而可减少热解时三氟氧磷的产生，但氟化氢含量过度增加会增大热解过程氟化氢回收负荷。
9、进一步优选地，所述第一混合酸中无水氟化氢的质量含量为10~18%。无水氟化氢可在氟磺酸溶液制备过程或者补加加入，无水氟化氢控制在上述范围，能够进一步减少热解时三氟氧磷的产生。
10、第二混合酸含有氟磺酸、硫酸、六氟磷酸、氟化氢等，既是无机强酸的组合，又含有强质子酸，专利技术人发现在这种条件下会使六氟磷酸的热解温度明显低于现有发烟硫酸混合热解工艺。优选地，所述第二混合酸中氟磺酸的质量含量为3~10%，氟化氢的质量含量15~25%。适当过量添加氟磺酸与氟化氢有利于降低热解温度，但会增加回收负荷。
11、进一步优选地，所述第二混合酸中氟磺酸的质量含量为5~10%，氟化氢的质量含量为18~25%。氟磺酸与氟化氢含量控制在上述范围，可有效降低热解温度至95℃以下。
12、优选地，所述第一混合酸还含有硫酸，第一混合酸中的硫酸和氟磺酸是由发烟硫酸或三氧化硫和无水氟化氢反应得到。在发烟硫酸溶液中或者三氧化硫液体中加入无水氟化氢，使之转化为硫酸与氟磺酸的混合酸或者全氟磺酸溶液。通过进一步补加过量的氟化氢，再与六氟磷酸水溶液混合也重现了温和放热的实验结果。尽管在发烟硫酸或者三氧化硫中加无水氟化氢这一氟化过程也会大量放热，但是通过强制降温即可带走热量。关键是在这个氟化放热过程并没有六氟磷酸的存在。这样就规避了发烟硫酸或者三氧化硫与六氟磷酸溶液直接混合时局部瞬间过热容易出现的六氟磷酸不稳定问题，显然这是一个有意义的发现。
13、优选地，步骤（2）中，所述热解的温度为95℃以下。例如在60~95℃即可发生热解，以上热解温度明显低于现有发烟硫酸混合热解工艺，对进一步减少副反应的发生以及降低对生产设备的腐蚀有利。
14、混合脱水温度的温度在40℃以内。优选地，所述混合反应脱水的温度在10℃以内。混合反应脱水温度控制在上述范围有利于进一步提高六氟磷酸的稳定性，减少热解操作时三氟氧磷气体的产生。
15、优选地，步骤（2）中，所述混合气体含有五氟化磷和三氟氧磷，其中三氟氧磷的质量占五氟化磷和三氟氧磷总质量不大于10%。将产气中三氟氧磷的含量控制在上述范围，较发烟硫酸或者三氧化硫与六氟磷酸溶液直接混合脱水再热解产生的三氟氧磷显著降低，使产生的五氟化磷气体后续精制更容易，大大提高了生产效率，推进了五氟化磷生产工艺的技术进步。
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1.一种五氟化磷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，所述第一混合酸中无水氟化氢的质量含量为7~25%。
3.如权利要求2所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，所述第一混合酸中无水氟化氢的质量含量为10~18%。
4.如权利要求1所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，所述第二混合酸中氟磺酸的质量含量为3~10%，氟化氢的质量含量为15~25%。
5.如权利要求4所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，所述第二混合酸中氟磺酸的质量含量为5~10%，氟化氢的质量含量为18~25%。
6.如权利要求1所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，所述第一混合酸还含有硫酸，第一混合酸中的硫酸和氟磺酸是由发烟硫酸或三氧化硫和无水氟化氢反应得到。
7.如权利要求1所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述热解的温度为95℃以下。
8.如权利要求1~7中任一项所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混合气体含有五氟化磷和三氟氧磷，其中三
...【技术特征摘要】
1.一种五氟化磷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，所述第一混合酸中无水氟化氢的质量含量为7~25%。
3.如权利要求2所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，所述第一混合酸中无水氟化氢的质量含量为10~18%。
4.如权利要求1所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，所述第二混合酸中氟磺酸的质量含量为3~10%，氟化氢的质量含量为15~25%。
5.如权利要求4所述的五氟化磷的制备方法，其特征在于，所述第二混合酸中氟...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁延生，郭西凤，郭银涛，郭智帆，宁向勇，
申请(专利权)人：新乡意盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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