本發(fā)明屬于化工合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效的六氟磷酸堿金屬鹽的制備方法。

背景技術(shù)：

目前，我國市場需求的電池電解質(zhì)材料大部分是國內(nèi)生產(chǎn)的，但生產(chǎn)所需的電解液絕大部分還是依靠從日本、韓國等進口。而鋰離子電池電解液主要包括有機溶劑和電解質(zhì)，采用的電解質(zhì)必須導電率高，化學及電化學穩(wěn)定性好，可使用的溫度范圍寬，安全性好。六氟磷酸堿金屬鹽則是鋰離子二次電池電解液的常用電解質(zhì)，目前，由于六氟磷酸堿金屬鹽的生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，工藝復雜、設備要求很高，導致生產(chǎn)成本居高不下。

傳統(tǒng)的六氟磷酸堿金屬鹽電解質(zhì)制備方法為有機溶劑法，該方法依次經(jīng)過結(jié)晶、分離、蒸除溶劑、重結(jié)晶、真空干燥等步驟，生產(chǎn)工藝復雜、純化難度大、干燥脫溶劑難度大，所得六氟磷酸堿金屬鹽純度低、品質(zhì)低。

中國專利CN1210810公開了一種六氟磷酸鋰的塔式反應合成方法，該工藝的塔設備垂直放置，使得反應物在設備中的停留時間較短，汽液反應物混合效果不良。中國專利CN102502566公開了一種六氟磷酸鋰的合成工藝，在合成釜內(nèi)進行氟化鋰、無水氟化氫、五氟化磷氣體反應制得六氟磷酸鋰，但不能進行連續(xù)化生產(chǎn)。中國專利CN102976303同樣在反應釜中完成無水磷源和氟化物的反應過程，并且制取六氟磷酸鋰需要較長時間，單釜產(chǎn)量不高。中國專利CN104555958公開了一種利用釜式反應進行六氟磷酸鋰合成的工藝，五氟化磷氣體在釜中與氟化鋰無水氟化氫溶液進一步反應吸收，反應液進入混合冷卻釜，繼續(xù)進塔參與循環(huán)吸收反應，其反應轉(zhuǎn)化率偏低。中國專利CN101544361公開了一種采用多級管式反應器合成六氟磷酸鋰的連續(xù)化制備工藝，可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，但整體裝置較為復雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明提供一種六氟磷酸堿金屬鹽的制備方法，采用連續(xù)流的微通道反應技術(shù)來合成高純度的六氟磷酸堿金屬鹽，使得反應時間由幾小時縮短至幾十秒至幾分鐘，顯著的提高了效率，并且避免了常規(guī)間歇反應中需要額外配置裝置和轉(zhuǎn)移中出現(xiàn)的泄漏，安全性提高。

為解決以上問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種六氟磷酸堿金屬鹽的制備方法，包括以下步驟：將五氟化磷氣體與氟化堿金屬鹽溶液經(jīng)過計量后通入微通道反應器進行混合、反應，再將所得反應液進行結(jié)晶、干燥，即得六氟磷酸堿金屬鹽。

優(yōu)選的，所述氟化堿金屬鹽為LiF、NaF、KF、RbF、CsF中的至少一種。

優(yōu)選的，所述氟化堿金屬鹽溶液的溶劑為無水氟化氫，氟化堿金屬鹽與無水氟化氫的質(zhì)量比為1：4～10。

本發(fā)明所用的原料為氟化堿金屬鹽，在常用有機溶劑中溶解度很小，但是在無水氟化氫中溶解度較大，因而同采用有機溶劑體系進行氣固反應的傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明由于氟化物在無水氟化氫中能夠較好的溶解，進行氣液反應，使得整個反應效率得到了很大的提升。

優(yōu)選的，計量通入微通道反應器的五氟化磷與氟化堿金屬鹽的物質(zhì)的量之比為1～3:1，五氟化磷過量，使得氟化堿金屬鹽能夠徹底反應完全，過量的五氟化磷可以通過升溫干燥過程中完全去除，使得產(chǎn)品的純度更高。

優(yōu)選的，所述微通道反應器中反應的溫度為-10～30℃，停留時間30～300s，使得整個反應在相對穩(wěn)定的條件下進行，并且使產(chǎn)品的質(zhì)量也可以得到保證。

優(yōu)選的，將所得反應液于常壓50～150℃或減壓20～100℃加熱干燥。反應完全后，反應液中僅剩下產(chǎn)品六氟磷酸堿金屬鹽、氟化氫溶劑、五氟化磷氣體。其中氟化氫沸點為19℃，五氟化磷氣體沸點為-84.9℃，在常壓50℃～150℃加熱或減壓20℃～100℃加熱干燥條件下能夠完全將氟化氫、五氟化磷氣體除去，提高產(chǎn)品的純度。

本發(fā)明具有以下積極有益效果：

（1）本發(fā)明工藝簡單，采用連續(xù)流的微通道反應，縮短了物料在反應器中的停留時間，使得反應時間由幾小時縮短至幾十秒至幾分鐘，顯著的提高了效率，適用于規(guī)?；a(chǎn)。

（2）本發(fā)明從進料、混合及反應過程全程為連續(xù)反應，避免了常規(guī)間歇反應中需要額外配置裝置和轉(zhuǎn)移中出現(xiàn)的泄漏，安全性提高。

（3）本發(fā)明反應的剩余物可返回至上游氟化鋰合成釜中回收利用，不產(chǎn)生任何廢棄物，對環(huán)境沒有污染。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。以下各實施例中所用原料，如無特別說明，則均為市售。

實施例1

在儲罐中配制氟化鋰的氟化氫溶液（氟化鋰與無水氟化氫的質(zhì)量比為1：4），將五氟化磷氣體和氟化鋰溶液分別用計量泵打入微通道混合器模塊內(nèi)進行混合，五氟化磷與氟化鋰的摩爾比為1.0：1，混合好的原料在反應停留時間為30 s，反應溫度-10℃，反應產(chǎn)物經(jīng)過精濾，以連續(xù)流狀態(tài)流出反應器，得到的反應液經(jīng)蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾，常壓50℃加熱干燥得到六氟磷酸鋰產(chǎn)品，收率96.2%。

實施例2

在儲罐中配制氟化鋰的氟化氫溶液（氟化鋰與無水氟化氫的質(zhì)量比為1：10），將五氟化磷氣體和氟化鋰溶液分別用計量泵打入微通道混合器模塊內(nèi)進行混合，五氟化磷與氟化鋰的摩爾比為3.0：1，混合好的原料在反應停留時間為300s，反應溫度30℃，反應產(chǎn)物經(jīng)過精濾，以連續(xù)流狀態(tài)流出反應器，得到的反應液經(jīng)蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾，常壓150℃加熱干燥得到六氟磷酸鋰產(chǎn)品，收率97.0%。

實施例3

在儲罐中配制氟化鋰的氟化氫溶液（氟化鋰與無水氟化氫的質(zhì)量比為1：8），將五氟化磷氣體和氟化鋰溶液分別用計量泵打入微通道混合器模塊內(nèi)進行混合，五氟化磷與氟化鋰的摩爾比為1.5：1，混合好的原料在反應停留時間為150s，反應溫度5℃，反應產(chǎn)物經(jīng)過精濾，以連續(xù)流狀態(tài)流出反應器，得到的反應液經(jīng)蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾，常壓100℃加熱干燥干燥得到六氟磷酸鋰產(chǎn)品，收率98.5%。

實施例4

在儲罐中配制氟化鈉的氟化氫溶液（氟化鋰與無水氟化氫的質(zhì)量比為1：8），將五氟化磷氣體和氟化鈉溶液分別用計量泵打入微通道混合器模塊內(nèi)進行混合，五氟化磷與氟化鈉的摩爾比為1.5：1，混合好的原料在反應停留時間為200s，反應溫度10℃，反應產(chǎn)物經(jīng)過精濾，以連續(xù)流狀態(tài)流出反應器，得到的反應液經(jīng)蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾，減壓濃縮溫度20℃，干燥得到六氟磷酸鈉產(chǎn)品，收率94.0%。

實施例5

在儲罐中配制氟化鈉的氟化氫溶液（氟化鋰與無水氟化氫的質(zhì)量比為1：8），將五氟化磷氣體和氟化鈉溶液分別用計量泵打入微通道混合器模塊內(nèi)進行混合，五氟化磷與氟化鈉的摩爾比為1.5：1，混合好的原料在反應停留時間為200s，反應溫度5℃，反應產(chǎn)物經(jīng)過精濾，以連續(xù)流狀態(tài)流出反應器，得到的反應液經(jīng)蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾，減壓濃縮溫度60℃，干燥得到六氟磷酸鈉產(chǎn)品，收率95.2%。

實施例6

在儲罐中配制氟化鉀的氟化氫溶液（氟化鋰與無水氟化氫的質(zhì)量比為1：8），將五氟化磷氣體和氟化鉀溶液分別用計量泵打入微通道混合器模塊內(nèi)進行混合，五氟化磷與氟化鉀的摩爾比為1.5：1，混合好的原料在反應停留時間為200s，反應溫度10℃，反應產(chǎn)物經(jīng)過精濾，以連續(xù)流狀態(tài)流出反應器，得到的反應液經(jīng)蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾，減壓濃縮溫度100℃，干燥得到六氟磷酸鉀產(chǎn)品，收率96.0%。

上面結(jié)合實施例對本發(fā)明作了詳細的說明，但是，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下，還可以對上述實施例中的各個具體參數(shù)進行變更，形成多個具體的實施例，均為本發(fā)明的常見變化范圍，在此不再一一詳述。