一種可用于新型鋰電池電解液溶劑的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用于新型鋰電池電解液溶劑的生產(chǎn)方法，具體為超純級(jí)碳酸丙烯酯的生產(chǎn)方法，屬于化工產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸丙烯酯是性能優(yōu)良的高沸點(diǎn)和高極性的有機(jī)溶劑，也是重要的有機(jī)化學(xué)品，在有機(jī)合成、氣體分離、電池電介質(zhì)以及金屬萃取等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它是高效脫硫脫碳(二氧化碳)的溶劑，用于天然氣凈化、合成氨原料氣凈化和制氫等工業(yè)產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，用在第二代鋰離子電池中作電解液以保護(hù)石墨陽(yáng)極也是高端碳酸丙烯酯的重要用途之一。
[0003]國(guó)內(nèi)的主要碳酸丙烯酯生產(chǎn)工藝為二氧化碳與環(huán)氧丙烷合成碳酸丙烯酯，然后經(jīng)蒸餾分離后得到合格的碳酸丙烯酯，生產(chǎn)工藝的主要區(qū)別在于催化劑的選擇及精餾過(guò)程。國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上大部分碳酸丙烯酯的含量?jī)H能達(dá)到99.5%，較高的可達(dá)到99.98%，但與鋰電池電解液溶劑的品質(zhì)要求差距較大，這也限制了碳酸丙烯酯在高端領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0004]目前，未見(jiàn)有連續(xù)生產(chǎn)99.995%以上的超純級(jí)碳酸丙烯酯產(chǎn)品的文獻(xiàn)、專利及技術(shù)資料發(fā)表。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種可用于新型鋰電池電解液溶劑的生產(chǎn)方法，具體為超純級(jí)碳酸丙烯酯的生產(chǎn)方法，本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單、操作難度小、收率高、成本低廉并能連續(xù)生產(chǎn)99.995%以上的超純級(jí)碳酸丙烯酯。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種可用于新型鋰電池電解液溶劑(即超純級(jí)碳酸丙烯酯)的生產(chǎn)方法主要包括粗品碳酸丙烯酯合成、粗品碳酸丙烯酯一次精餾和半成品碳酸丙烯酯二次精餾三個(gè)重要步驟。
[0006](I)粗品碳酸丙烯酯合成:將液態(tài)二氧化碳、環(huán)氧丙烷及碘化鉀-聚乙二醇催化劑經(jīng)計(jì)量泵按摩爾比1.2:1:0.1?0.5的比例準(zhǔn)確計(jì)量后，送入反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行充分反應(yīng)并放出反應(yīng)熱。反應(yīng)階段控制反應(yīng)溫度在180?200°C，反應(yīng)壓力為5.0?6.0Mpa，經(jīng)過(guò)兩段反應(yīng)器后停留時(shí)間達(dá)到90min以上，取樣化驗(yàn)分析，當(dāng)環(huán)氧丙烷含量小于1.0%后即可穩(wěn)定向粗品碳酸丙烯酯儲(chǔ)罐出料。
[0007]在粗品碳酸丙烯酯合成階段，優(yōu)選的，液態(tài)二氧化碳、環(huán)氧丙烷及碘化鉀-聚乙二醇的液態(tài)催化劑經(jīng)計(jì)量泵按摩爾比1.2:1:0.3的比例準(zhǔn)確計(jì)量后，送入反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行充分反應(yīng)并放出反應(yīng)熱；更優(yōu)選的，反應(yīng)階段控制反應(yīng)溫度在185?195 °C，反應(yīng)壓力為5.5?6.0Mpa0
[0008](2)粗品碳酸丙烯酯一次精餾:粗品碳酸丙烯酯經(jīng)物料輸送泵A送入一次減壓精餾塔內(nèi)進(jìn)行一次精餾，塔釜溫度控制在135?140°C，回流比為I?3:1，精餾后的碳酸丙烯酯自塔頂部采出，經(jīng)物料輸送泵B送入半成品碳酸丙烯酯儲(chǔ)罐，塔釜為重組分催化劑經(jīng)物料輸送泵B返回反應(yīng)器。經(jīng)過(guò)一次精餾后的碳酸丙烯酯含量可以達(dá)到99.7%以上，其中主要輕組分環(huán)氧丙烷、水及二氧化碳已控制在0.2%以內(nèi)。
[0009]在粗品碳酸丙烯酯一次精餾階段，優(yōu)選的，一次精餾過(guò)程中回流比為2:1.(3)半成品碳酸丙烯酯二次精餾:一次精餾后的半成品碳酸丙烯酯經(jīng)物料輸送泵C輸送至二次減壓精餾塔的進(jìn)料口進(jìn)行二次精餾，塔釜溫度控制在140?145°C，回流比為I?9:1，合格的碳酸丙烯酯產(chǎn)品自塔中部采出，經(jīng)物料輸送泵D送入合格品碳酸丙烯酯儲(chǔ)罐，塔頂和塔釜采出的組分返回反應(yīng)進(jìn)料中。經(jīng)過(guò)二次精餾后的碳酸丙烯酯含量可以達(dá)到99.995% 以上，水分< 15PPM。
[0010]本發(fā)明步驟(3)中，合格的產(chǎn)品由物料輸送泵E外送，外送時(shí)經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，以將產(chǎn)品中的機(jī)雜等濾出，保證廣品品質(zhì)。
[0011]在半成品碳酸丙烯酯二次精餾階段，二次精餾過(guò)程中，回流比為5:1。
[0012]本發(fā)明中原料液態(tài)二氧化碳為食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的二氧化碳。
[0013]本發(fā)明步驟(2)中，一次減壓精餾塔的塔頂壓力控制在-80?-lOOkPa，由真空泵提供負(fù)壓環(huán)境，為避免塔釜內(nèi)發(fā)生副反應(yīng)，精餾塔塔釜采用塔釜強(qiáng)制循環(huán)式再沸器。
[0014]進(jìn)一步的，步驟(3)中，二次減壓精餾塔的壓力控制在-90?-lOOkPa，由真空泵提供負(fù)壓環(huán)境，中部采出口設(shè)在精餾段上，同時(shí)為保證產(chǎn)品不受環(huán)境污染，產(chǎn)品配有氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單、操作難度低、投資較小、收率高、成本低廉并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料連續(xù)出料等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]圖1是本發(fā)明生產(chǎn)方法流程圖；
圖中:1.反應(yīng)器，2.粗品碳酸丙烯酯儲(chǔ)罐，3.—次減壓精餾塔，4.二次減壓精餾塔，
5.半成品碳酸丙烯酯儲(chǔ)罐，6.合格品碳酸丙烯酯儲(chǔ)罐，7.物料輸送泵A，8.物料輸送泵B，9.物料輸送泵C，10.物料輸送泵D，11.真空泵，12.過(guò)濾器，13.物料輸送泵D。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0019]實(shí)施例1 一種可用于新型鋰電池電解液溶劑(即超純級(jí)碳酸丙烯酯)的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
(1)粗品碳酸丙烯酯合成:將食品級(jí)二氧化碳、環(huán)氧丙烷及碘化鉀-聚乙二醇催化劑經(jīng)計(jì)量泵按摩爾比1.2:1:0.1的比例準(zhǔn)確計(jì)量后，送入反應(yīng)器I內(nèi)進(jìn)行充分反應(yīng)并放出反應(yīng)熱。反應(yīng)階段控制反應(yīng)溫度在185?195°C，反應(yīng)壓力為5.5?6.0Mpa，經(jīng)過(guò)兩段反應(yīng)器后停留時(shí)間達(dá)到90min以上，取樣化驗(yàn)分析，當(dāng)環(huán)氧丙烷含量小于1.0%后即可穩(wěn)定向粗品碳fe丙稀醋儲(chǔ)鍾2出料；
(2)粗品碳酸丙烯酯一次精餾:粗品碳酸丙烯酯經(jīng)物料輸送泵A7送入一次減壓精餾塔3內(nèi)進(jìn)行一次精飽，塔釜溫度控制在135?140°C，回流比為2:1，精餾后的碳酸丙烯酯自塔頂部采出，經(jīng)物料輸送泵B 8送入半成品碳酸丙烯酯儲(chǔ)罐5，塔釜為重組分催化劑經(jīng)泵返回反應(yīng)器。一次減壓精餾塔3的壓力控制在-80?-lOOkPa，由真空泵11提供負(fù)壓環(huán)境，為避免塔釜內(nèi)發(fā)生副反應(yīng)，精餾塔塔釜采用塔釜強(qiáng)制循環(huán)式再沸器；
(3)半成品碳酸丙烯酯二次精餾:一次精餾后的半成品碳酸丙烯酯經(jīng)物料輸送泵C 9輸送至二次減壓精餾塔4的進(jìn)料口進(jìn)行二次精餾，塔釜溫度控制在140?145°C，回流比為5:1，合格的碳酸丙烯酯產(chǎn)品自塔中部采出，經(jīng)物料輸送泵D 10送入合格品碳酸丙烯酯儲(chǔ)罐6，塔頂和塔釜采出的組分返回反應(yīng)進(jìn)料中，合格的產(chǎn)品由物料輸送泵E 13外送，外送時(shí)經(jīng)過(guò)過(guò)濾器11，以將產(chǎn)品中的機(jī)雜等濾出，保證產(chǎn)品品質(zhì)。二次減壓精餾塔4的壓力控制在-90?-lOOkPa，由真空泵11提供負(fù)壓環(huán)境，為避免塔釜內(nèi)發(fā)生副反應(yīng)，精餾塔塔釜采用塔釜強(qiáng)制循環(huán)式再