1.本發(fā)明涉及二氟磷酸鋰的制備，特別涉及在微通道反應(yīng)器中二氟磷酸鋰的連續(xù)生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.鋰離子電池自從商業(yè)化以來，由于它的比能量高、循環(huán)性能好，被廣泛用于數(shù)碼、儲能、動力、軍用航天和通訊設(shè)備等領(lǐng)域。隨著鋰離子電池的推廣應(yīng)用，對鋰離子電池的容量、循環(huán)性能、倍率性能、充放電性能、循環(huán)壽命、安全性、保存性能等都提出了更高的要求。電解液包括電解質(zhì)、溶劑和添加劑，是鋰離子電池的重要組成部分，對電池的性能影響重大。

3.六氟磷酸鋰是最為常見的電解質(zhì)，應(yīng)用于電解液中時對六氟磷酸鋰的純度要求特別高，其中的雜質(zhì)含量必須嚴(yán)格控制，否則將導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，電池容量衰減快，安全性降低。但是由于六氟磷酸鋰制備難度較大、條件苛刻，而且六氟磷酸鋰具有特定的性質(zhì)，例如低的熱穩(wěn)定性、高的吸濕性和易水解性，獲得高品質(zhì)的六氟磷酸鋰是非常困難的。

4.二氟磷酸鋰(lipo2f2，lidfp)主要作為添加劑使用，也可作為電解質(zhì)鹽，與六氟磷酸鋰相比，二氟磷酸鋰使鋰離子電池具有更高的電池循環(huán)性能，更為優(yōu)異的高低溫性能，更寬的適用溫度范圍。

5.二氟磷酸鋰作為電解液添加劑，能夠先于電解液在電極表面進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，生成一層穩(wěn)定致密的保護(hù)膜，避免電解液在正極材料表面的持續(xù)分解，從而提升鋰電池的循環(huán)性能。但二氟磷酸鋰的純度對電池的性能有顯著的影響，因此選擇雜質(zhì)少，純度高的二氟磷酸鋰作為電解液添加劑尤為重要。

6.專利jp4674444a公開了通過六氟磷酸鋰和碳酸鹽在非水溶劑中反應(yīng)制備二氟磷酸鋰的方法，但該方法并未測定二氟磷酸鋰純度，同時會生成副產(chǎn)物氟化鋰，在電解液中無法溶解，會影響電解液的性能。

7.專利cn108910857a公開了六氟磷酸鋰與氫氧化鋰在有機(jī)溶劑中接觸反應(yīng)制備二氟磷酸鋰的方法，但該方法得到的二氟磷酸鋰產(chǎn)品中雜質(zhì)含量多，尤其是游離酸和水分含量高，嚴(yán)重影響電解液的性能。

8.專利cn102036912a采用兩種工序制備二氟磷酸鋰，工序(1)：使(a)選自磷的含氧酸、磷的含氧酸酐和磷的鹵氧化物中的至少1種與(b)六氟磷酸鹽在氟化氫的存在下反應(yīng)；工序(2)：使選自鹵化堿金屬、鹵化堿土金屬、鹵化鋁和鹵化鎓中的至少1種鹵化物與二氟磷酸在六氟磷酸鹽的存在下反應(yīng)，但該方法制備獲得的二氟磷酸鋰純度也只有95％。

9.在上述現(xiàn)有技術(shù)中，二氟磷酸鋰的制備工藝都是間歇式反應(yīng)，其不僅生產(chǎn)效率低下，同時安全風(fēng)險也較高，重要的是二氟磷酸鋰純度低，大大影響了其在鋰離子電池中的各項(xiàng)應(yīng)用性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

10.為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種產(chǎn)品純度高、雜質(zhì)少，生產(chǎn)效率高，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的二氟磷酸鋰連續(xù)生產(chǎn)工藝。

11.本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

12.一種二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，所述生產(chǎn)工藝包括：

13.氟磷酸制備工序：五氧化二磷與無水氟化氫反應(yīng)生成氟磷酸溶液，所述氟磷酸溶液經(jīng)減壓蒸餾除水，獲得無水氟磷酸溶液；

14.反應(yīng)工序：所述無水氟磷酸溶液與包含六氟磷酸鋰的母液通入第三微通道反應(yīng)器，獲得包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流；

15.后處理工序：過濾所述包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流，除去機(jī)械雜質(zhì)，過濾后的濾液進(jìn)行加熱干燥或低溫結(jié)晶，獲得二氟磷酸鋰產(chǎn)品。當(dāng)采用加熱干燥法對濾液進(jìn)行處理時，在加熱干燥過程中可以除去產(chǎn)物流中的氟磷酸與氫氟酸，獲得二氟磷酸鋰產(chǎn)品；當(dāng)采用低溫結(jié)晶法對濾液進(jìn)行處理時，析出二氟磷酸鋰晶體后需要再次過濾，大部分氟磷酸與氫氟酸留在母液中未析出，少量會殘留在晶體表面，再次通過加熱干燥除去少量殘留，獲得二氟磷酸鋰產(chǎn)品。加熱干燥法或低溫結(jié)晶法獲得的二氟磷酸鋰產(chǎn)品質(zhì)量無明顯差異。

16.在上述氟磷酸制備工序中，采用密閉且可計(jì)量的輸送裝置把五氧化二磷定量地輸送至裝有過量無水氟化氫的反應(yīng)器，由于五氧化二磷與無水氟化氫的反應(yīng)非常劇烈，并伴有大量的熱量放出，為了緩和反應(yīng)，在反應(yīng)器的外夾套內(nèi)通入冷凍鹽水，控制氟磷酸制備工序反應(yīng)溫度為-30℃～15℃；作為優(yōu)選，氟磷酸制備工序反應(yīng)溫度為-20℃～10℃。在生成氟磷酸的同時也伴有水分生成，為了減少水分對后續(xù)工序的影響，需進(jìn)行減壓蒸餾，除去氟磷酸溶液中的水分，獲得無水氟磷酸溶液。

17.無水氟磷酸溶液與包含六氟磷酸鋰的母液在第三微通道反應(yīng)器中反應(yīng)獲得包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流，氟磷酸與六氟磷酸鋰的摩爾配比為：0.9～1.8:1；作為優(yōu)選，所述氟磷酸與六氟磷酸鋰的摩爾配比為1.1～1.4：1。反應(yīng)溫度控制在-30℃～90℃；作為優(yōu)選，反應(yīng)溫度為：-20℃～70℃。第三微通道反應(yīng)器內(nèi)的停留時間控制在4s～20s；作為優(yōu)選，停留時間為6s～15s。

18.所述包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流中包括二氟磷酸鋰、氟磷酸、氫氟酸，在經(jīng)過0.1-10um的精密過濾器過濾后，在20℃～150℃溫度下加熱干燥濾液，優(yōu)選加熱干燥溫度30℃～140℃；低沸點(diǎn)的氟磷酸和氫氟酸先行汽化，對其進(jìn)行冷凝回收，作為反應(yīng)原料回用，即環(huán)保又降低成本。

19.在上述反應(yīng)工序中，所述包含六氟磷酸鋰的母液中六氟磷酸鋰的濃度為5％～20％；作為優(yōu)選，六氟磷酸鋰的濃度為8％～12％。所述包含六氟磷酸鋰的母液通過以下方式獲得：

20.將包含pf5的第一進(jìn)料流和包含lif和氫氟酸的第二進(jìn)料流通入第一微通道反應(yīng)器，第一微通道反應(yīng)器產(chǎn)物中的氣體部分通入第二微通道反應(yīng)器，與包含lipf6、lif和氫氟酸的第三進(jìn)料流進(jìn)行反應(yīng)，第一微通道反應(yīng)器中氟化鋰反應(yīng)完全，產(chǎn)物中的液體部分經(jīng)過結(jié)晶、過濾，晶體經(jīng)干燥獲得lipf6，濾液為包含六氟磷酸鋰的母液，經(jīng)0.2μm的精密過濾器過濾后進(jìn)入第三微通道反應(yīng)器。

21.進(jìn)一步地，第二微通道反應(yīng)器產(chǎn)物中的液體部分作為第四進(jìn)料流加入至第一微通

道反應(yīng)器。

22.第一進(jìn)料流中還包括傳質(zhì)促進(jìn)組分，所述傳質(zhì)促進(jìn)組分為hcl，可提高反應(yīng)物之間的傳質(zhì)效果，使pf5和lif充分均勻反應(yīng)。

23.第一進(jìn)料流中還包括hf，hf氣體來自通入pf5發(fā)生器但是未反應(yīng)完的hf。本發(fā)明中，進(jìn)入第一、第二微通道反應(yīng)器的進(jìn)料流中均包括液態(tài)或氣態(tài)的hf。進(jìn)料流混合的均勻性較高，反應(yīng)效率提高。

24.第一微通道反應(yīng)器和第二微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度控制在0℃～17℃，優(yōu)選為3℃～10℃，進(jìn)一步優(yōu)選為5℃～7℃。

25.優(yōu)選地，第一微通道反應(yīng)器和第二微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度不同。進(jìn)一步優(yōu)選地，第二微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度高于第一微通道反應(yīng)器。進(jìn)一步優(yōu)選地，第二微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度比第一微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度高1℃～10℃。進(jìn)一步優(yōu)選地，第二微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度比第一微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度高2℃～6℃。進(jìn)一步優(yōu)選地，第二微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度比第一微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度高2℃～5℃?？刂频谝晃⑼ǖ婪磻?yīng)器和第二微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度在上述范圍內(nèi)，可以進(jìn)一步提高反應(yīng)效率和產(chǎn)物純度。

26.第一微通道反應(yīng)器和第二微通道反應(yīng)器的停留時間為5s～120s，優(yōu)選為5s～30s，進(jìn)一步優(yōu)選為10s～20s。

27.優(yōu)選地，第一微通道反應(yīng)器和第二微通道反應(yīng)器的停留時間不同。進(jìn)一步優(yōu)選地，第二微通道反應(yīng)器的停留時間長于第一微通道反應(yīng)器。進(jìn)一步優(yōu)選地，第二微通道反應(yīng)器的停留時間比第一微通道反應(yīng)器的停留時間長1s～30s。進(jìn)一步優(yōu)選地，第二微通道反應(yīng)器的停留時間比第一微通道反應(yīng)器的停留時間長2s～20s。進(jìn)一步優(yōu)選地，第二微通道反應(yīng)器的停留時間比第一微通道反應(yīng)器的停留時間長2s～5s。

28.在六氟磷酸鋰的制備過程中，結(jié)晶槽結(jié)晶為冷卻狀態(tài)下六氟磷酸鋰結(jié)晶，固體結(jié)晶過濾后去干燥系統(tǒng)進(jìn)行干燥除酸，過濾后的母液儲存在母液槽，母液槽中的母液經(jīng)分析定量確定其中的六氟磷酸鋰含量后，一部分送至氟化鋰溶解槽進(jìn)行定量的氟化鋰溶解液的制備，一部分經(jīng)0.2μm的精密過濾器過濾后進(jìn)入第三微通道反應(yīng)器。

29.優(yōu)選地，本發(fā)明包含pf5的第一進(jìn)料流自pf5發(fā)生器生成后直接通入第一微通道反應(yīng)器，中間無需經(jīng)過分離過程，為連續(xù)反應(yīng)。

30.相比現(xiàn)有技術(shù)中通過復(fù)雜反應(yīng)和純化過程制備純凈的pf5氣體，然后將純凈的pf5氣體通入微通道反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，本發(fā)明將來自pf5發(fā)生器的產(chǎn)物全部直接通入第一微通道反應(yīng)器中，一方面降低了氣體分離純化成本，另一方面提高了傳質(zhì)和傳熱效果，并避免了微通道堵塞，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。

31.本發(fā)明中，包含lif和氫氟酸的第二進(jìn)料流中，lif的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-5.5％(wt)。

32.本發(fā)明中，第二微通道反應(yīng)器產(chǎn)物中的液體部分含有氟化鋰和六氟磷酸鋰。

33.第一和第二微通道反應(yīng)器產(chǎn)物通過氣液分離器進(jìn)行氣體部分和液體部分的分離。

34.第一微通道反應(yīng)器產(chǎn)物中的氣體部分包括hcl和未反應(yīng)完的pf5。

35.第一微通道反應(yīng)器產(chǎn)物中的液體部分包括lipf6和氫氟酸，不包含氟化鋰。在結(jié)晶槽中，通過控制合成液的冷卻速度和結(jié)晶槽中攪拌器的攪拌速度得到粒徑均勻的lipf6晶體。具體地，合成液的冷卻速度為1.5℃～5℃/h，優(yōu)選地為1.5℃～3℃/h；攪拌器的攪拌速度為0～50rpm，優(yōu)選地為40rpm，進(jìn)一步優(yōu)選地為30rpm。合成液冷卻的溫度范圍為由20℃～

30℃降至-40℃～-48℃，冷卻至-40℃～-48℃后保持6～12小時，然后進(jìn)行過濾、干燥。

36.第二微通道反應(yīng)器產(chǎn)物中的氣體部分包括hcl和夾帶的hf，通過分離系統(tǒng)進(jìn)一步分離hcl，分離后的hcl可以制成工業(yè)鹽酸使用，減少了三廢的處理量；分離后的hf可以循環(huán)使用，氟化氫消耗量降低。

37.為了減少六氟磷酸鋰產(chǎn)品中包裹的不溶物，提高產(chǎn)品純度，本發(fā)明的第一微通道反應(yīng)器中l(wèi)if完全反應(yīng)，第二微通道反應(yīng)器中pf5完全反應(yīng)。故：

38.第一微通道反應(yīng)器中五氟化磷與氟化鋰的摩爾比為2～5:1，優(yōu)選為2.5～4:1。第二微通道反應(yīng)器中五氟化磷與氟化鋰的摩爾比為1:1～2，優(yōu)選為1:1.1～1.3，進(jìn)一步優(yōu)選為1:1.15～1.25。

39.本發(fā)明中，使用的原料氫氟酸均為無水氫氟酸，水分含量控制在10ppm以下，優(yōu)選水分含量1～8ppm。

40.本發(fā)明還提供一種二氟磷酸鋰的生產(chǎn)系統(tǒng)，所述生產(chǎn)系統(tǒng)包括：

41.依次連接的pcl5固體輸送機(jī)、pf5發(fā)生器和第一微通道反應(yīng)器，所述第一微通道反應(yīng)器通過第一氣液分離器與第二微通道反應(yīng)器連通，所述第一氣液分離器的液體部分出口依次連通合成液槽、結(jié)晶槽、母液槽、lif溶解槽和第二微通道反應(yīng)器；第二微通道反應(yīng)器的出口經(jīng)第二氣液分離器連通第一微通道反應(yīng)器；所述第二氣液分離器的氣體部分連接分離系統(tǒng)；

42.依次連接的p2o5固體輸送機(jī)、氟磷酸反應(yīng)器、減壓蒸餾裝置、氟磷酸槽、第三微通道反應(yīng)器、二氟磷酸鋰槽、干燥加熱或結(jié)晶裝置，所述第三微通道反應(yīng)器的入口連接所述母液槽的出口。

43.本發(fā)明通過獲得高質(zhì)量的六氟磷酸鋰母液，從而獲得高質(zhì)量的二氟磷酸鋰產(chǎn)品。所述二氟磷酸鋰產(chǎn)品的純度為99.80％～99.99％，水分含量20ppm～80ppm，酸度為30ppm～90ppm，金屬離子(k、fe、ca、mg、pb、ni、)<2ppm，氯離子＜5ppm，硫酸根離子＜10ppm。優(yōu)選地，二氟磷酸鋰產(chǎn)品的純度為99.85％～99.95％，水分含量30ppm～50ppm，酸度為40ppm～60ppm，金屬離子(k、fe、ca、mg、pb、ni、)<1ppm，氯離子＜2ppm，硫酸根離子＜5ppm。

44.本發(fā)明在制備獲得六氟磷酸鋰母液的工序中，同樣可以獲得高質(zhì)量的六氟磷酸鋰晶體，純度高達(dá)99.99％以上(wt)，晶體顆粒粒徑均勻，80％(wt)以上的晶體顆粒粒徑為0.2～0.3mm，90％(wt)以上的晶體顆粒粒徑為0.18～0.35mm。優(yōu)選地，純度高達(dá)99.995％以上(wt)，晶體顆粒粒徑均勻，83％(wt)以上的晶體顆粒粒徑為0.2～0.3mm，94％(wt)以上的晶體顆粒粒徑為0.18～0.35mm。

45.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果如下：

46.本發(fā)明采用微通道反應(yīng)器反應(yīng)，解決了間歇式生產(chǎn)中原料單耗高、反應(yīng)不徹底、產(chǎn)品批次不穩(wěn)定、反應(yīng)時間長的問題，不僅提高生產(chǎn)效率，提高安全性，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，且實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量六氟磷酸鋰和高品質(zhì)二氟磷酸鋰的聯(lián)產(chǎn)，產(chǎn)品純度高、雜質(zhì)少，作為電解液組分制備的鋰離子電池性能優(yōu)異，尤其是循環(huán)特性、保存性能和放電性能。

附圖說明

47.圖1為本發(fā)明二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝流程圖。

48.圖1中：1-pcl5固體輸送機(jī)；2-五氟化磷發(fā)生器；3-第一微通道反應(yīng)器；4-第一氣液

分離器；5-合成液槽；6-第二微通道反應(yīng)器；7-第二氣液分離器；8-分離系統(tǒng)；9-結(jié)晶槽；10-干燥系統(tǒng)；11-母液槽；12-氟化鋰溶解槽；13-p2o5固體輸送機(jī)；14-氟磷酸反應(yīng)器；15-減壓蒸餾裝置；16-氟磷酸槽；17-第三微通道反應(yīng)器；18-二氟磷酸鋰槽；19-過濾器；20-干燥加熱或結(jié)晶裝置。

具體實(shí)施方式

49.下面結(jié)合具體實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但并不將本發(fā)明局限于這些具體實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明涵蓋了權(quán)利要求書范圍內(nèi)所可能包括的所有備選方案、改進(jìn)方案和等效方案。

50.實(shí)施例1

51.包含六氟磷酸鋰的母液制備：將五氯化磷通過帶有計(jì)量裝置的固體輸送機(jī)1，輸送到帶有冷卻夾套的儲有氟化氫的五氟化磷發(fā)生器2中，控制溫度為0℃左右，五氯化磷即與氟化氫反應(yīng)生產(chǎn)五氟化磷和氯化氫。把混合氣體五氟化磷、氯化氫和夾帶的氟化氫氣體通入到第一微通道反應(yīng)器3中，構(gòu)成第一進(jìn)料流。在帶有冷卻夾套和攪拌器的溶解槽中，加入氟化氫，一邊冷卻一邊用固體加料裝置在溶解槽中加入氟化鋰，控制溶解溫度為0℃左右，氟化鋰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2wt％。用泵將溶有氟化鋰的氟化氫溶液輸送進(jìn)第一微通道反應(yīng)器3中，構(gòu)成第二進(jìn)料流。第一微通道反應(yīng)器3的反應(yīng)溫度為3℃，停留時間為5秒。從第一微通道反應(yīng)器3出來的氣液混合物料進(jìn)入第一氣液分離器4中，第一氣液分離器4中的液體輸送到合成液槽5進(jìn)行儲存，第一氣液分離器分離的氣體中有未反應(yīng)完的五氟化磷、氯化氫及夾帶的氟化氫，這個混合氣體輸送到第二微通道反應(yīng)器6中，與包含lipf6、lif和hf的第三進(jìn)料流進(jìn)行反應(yīng)。第二微通道反應(yīng)器6的反應(yīng)溫度為3℃，停留時間為5秒。第二微通道反應(yīng)器中的氣液混合物進(jìn)入第二氣液分離器7，第二氣液分離器7分離出來的氣體含有氯化氫和夾帶的氟化氫，這個混合氣體通過增壓設(shè)備去氟化氫、氯化氫分離系統(tǒng)8。第二氣液分離器7分離出來的液體含有原母液中的六氟磷酸鋰、新反應(yīng)生成的六氟磷酸鋰及未反應(yīng)完全的氟化鋰。把這個混合液輸送至第一微通道反應(yīng)器3中，作為第四進(jìn)料流。合成液槽5中的合成液輸送至結(jié)晶槽9中進(jìn)行六氟磷酸鋰結(jié)晶，在冷卻狀態(tài)下六氟磷酸鋰結(jié)晶。在結(jié)晶槽9中，合成液的冷卻速度為2℃/h，攪拌器的攪拌速度為50rpm，合成液由20℃降至-45℃，冷卻至-45℃后保持6小時。結(jié)晶后過濾，固體去干燥系統(tǒng)10進(jìn)行干燥除酸，得到六氟磷酸鋰晶體；濾液為包含六氟磷酸鋰的母液，儲存在母液槽11中。所述母液經(jīng)分析定量確定六氟磷酸鋰含量為10wt％，一部分送至氟化鋰溶解槽12進(jìn)行定量的氟化鋰溶解液的制備，獲得氟化鋰的質(zhì)量溶度是3％，將含有六氟磷酸鋰、氟化鋰的氟化氫溶液輸送到第二微通道反應(yīng)器6中進(jìn)行反應(yīng)，構(gòu)成第三進(jìn)料流；一部分通入第三微通道反應(yīng)器進(jìn)行二氟磷酸鋰的制備。第一微通道反應(yīng)器中五氟化磷與氟化鋰的摩爾比為2:1，第二微通道反應(yīng)器中五氟化磷與氟化鋰的摩爾比為1:1。

52.氟磷酸的制備：將五氧化二磷通過帶有計(jì)量裝置的固體輸送機(jī)13，輸送到帶有冷卻夾套的儲有氟化氫的氟磷酸反應(yīng)器14中，五氧化二磷以2kg/min的速率進(jìn)入氟磷酸反應(yīng)器14中與過量的無水氟化氫反應(yīng)生成氟磷酸溶液，直至五氧化二磷進(jìn)料結(jié)束，溫度控制在-5℃，其中五氧化二磷與無水氟化氫的摩爾比是：1：4.7。氟磷酸的制備過程中五氧化二磷充分反應(yīng)，提高了原料的使用率，但反應(yīng)過程中有水分產(chǎn)生，水分會導(dǎo)致后續(xù)的六氟磷酸鋰及

二氟磷酸鋰的分解，需要除去氟磷酸中的水分，故將含水氟磷酸溶液通入到減壓蒸餾裝置15，溫度在110℃，獲得無水氟磷酸在氟磷酸槽16中儲存。

53.二氟磷酸鋰的制備：母液槽11中的包含六氟磷酸鋰的母液與氟磷酸槽16中的無水氟磷酸在第三微通道17中反應(yīng)，所述無水氟磷酸與六氟磷酸鋰的摩爾比為1:1，停留時間為8s,溫度為-15℃，制備獲得的二氟磷酸鋰溶液進(jìn)入二氟磷酸鋰槽18。

54.二氟磷酸鋰的提純：所述二氟磷酸鋰溶液進(jìn)入過濾器19，過濾除去機(jī)械雜質(zhì)后進(jìn)入干燥加熱裝置20，在130℃的溫度下干燥加熱，除去其中的氟磷酸和氟化氫，得到二氟磷酸鋰產(chǎn)品。

55.經(jīng)分析檢測，本實(shí)施例二氟磷酸鋰的質(zhì)量如下：純度99.86％，水分41ppm，酸度53ppm，金屬離子(k、fe、ca、mg、pb、ni、)<1ppm，氯離子<2ppm，硫酸根離子<5ppm。

56.實(shí)施例2

57.本實(shí)施例包含六氟磷酸鋰的母液制備同實(shí)施例1。

58.氟磷酸的制備：將五氧化二磷通過帶有計(jì)量裝置的固體輸送機(jī)13，輸送到帶有冷卻夾套的儲有氟化氫的氟磷酸反應(yīng)器14中，五氧化二磷以1.5kg/min的速率進(jìn)入所述氟磷酸反應(yīng)器中與過量的無水氟化氫反應(yīng)生成氟磷酸溶液，直至五氧化二磷進(jìn)料結(jié)束，溫度控制在-10℃，其中五氧化二磷與無水氟化氫的摩爾比是：1:5.1。將所述氟磷酸含水的混合溶液通入到減壓蒸餾裝置15中，溫度在90℃，獲得無水氟磷酸在氟磷酸槽16中儲存。

59.二氟磷酸鋰的制備：母液槽11中的包含六氟磷酸鋰的母液與氟磷酸槽16中的無水氟磷酸在第三微通道17中反應(yīng)，所述無水氟磷酸與六氟磷酸鋰的摩爾比為1.2:1，停留時間為12s,溫度為-15℃，制備獲得的二氟磷酸鋰溶液進(jìn)入二氟磷酸鋰槽18。

60.二氟磷酸鋰的提純：提純工藝同實(shí)施例1，區(qū)別僅在于：過濾后的二氟磷酸鋰溶液在140℃的溫度下干燥加熱得到二氟磷酸鋰產(chǎn)品。

61.經(jīng)分析檢測，本實(shí)施例的二氟磷酸鋰質(zhì)量如下：

62.純度99.93％，水分25ppm，酸度42ppm，金屬離子(k、fe、ca、mg、pb、ni、)<1ppm，氯離子<2ppm，硫酸根離子<5ppm。

63.對比例1

64.本對比例采用間歇式生產(chǎn)二氟磷酸鋰，具體步驟如下：

65.六氟磷酸鋰溶液的制備：將六氟磷酸鋰通過帶有計(jì)量裝置的固體輸送機(jī)，輸送到帶有冷卻夾套的儲有氟化氫的溶解釜中，定量的六氟磷酸鋰晶體溶解在無水氟化氫中，溫度控制在0℃，制備獲得質(zhì)量濃度為10％的六氟磷酸鋰溶液。

66.氟磷酸的制備：本對比例氟磷酸的制備同實(shí)施例2。

67.二氟磷酸鋰的制備：將無水氟磷酸溶液用泵打入二氟磷酸鋰帶攪拌的反應(yīng)器內(nèi)，然后將10wt％的六氟磷酸鋰溶液慢慢地加入反應(yīng)器內(nèi)，兩者反應(yīng)生成二氟磷酸鋰，反應(yīng)器的溫度是-15℃，整個反應(yīng)中氟磷酸與六氟磷酸鋰的摩爾比為1.2:1。

68.二氟磷酸鋰的提純：本對比例二氟磷酸鋰的提純同實(shí)施例2。

69.經(jīng)分析檢測，本對比例二氟磷酸鋰的質(zhì)量如下：

70.純度99.53％，水分67ppm，酸度105ppm，金屬離子(k、fe、ca、mg、pb、ni、)<1ppm，氯離子<5ppm，硫酸根離子<10ppm。

71.本對比例1采用的10wt％六氟磷酸鋰溶液，雖然六氟磷酸鋰的濃度相同，但其雜質(zhì)

含量較低，也即本對比例六氟磷酸鋰的質(zhì)量會優(yōu)于實(shí)施例1、2母液的質(zhì)量。然而本對比例因采用間歇式反應(yīng)，生成的二氟磷酸鋰質(zhì)量反而更差，由此更能說明采用微通道反應(yīng)器的連續(xù)化生產(chǎn)制備獲得質(zhì)量更優(yōu)的二氟磷酸鋰。技術(shù)特征：

1.一種二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：所述生產(chǎn)工藝包括：氟磷酸制備工序：五氧化二磷與無水氟化氫反應(yīng)生成氟磷酸溶液，所述氟磷酸溶液經(jīng)減壓蒸餾后獲得無水氟磷酸溶液；反應(yīng)工序：所述無水氟磷酸溶液與包含六氟磷酸鋰的母液通入第三微通道反應(yīng)器，獲得包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流；后處理工序：過濾所述包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流，濾液進(jìn)行加熱干燥或低溫結(jié)晶，獲得二氟磷酸鋰產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：采用密閉且可計(jì)量的輸送裝置把五氧化二磷定量地輸送至裝有無水氟化氫的反應(yīng)器，氟磷酸制備工序反應(yīng)溫度為-30℃～15℃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：第三微通道反應(yīng)器中氟磷酸與六氟磷酸鋰的摩爾配比為：0.9～1.8:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：第三微通道反應(yīng)器的反應(yīng)溫度控制在-30℃～90℃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：第三微通道反應(yīng)器的停留時間控制在4s～20s。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：所述包含六氟磷酸鋰的母液中六氟磷酸鋰的濃度為5％～20％。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流的加熱干燥溫度為20℃～150℃。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：所述包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流經(jīng)0.1-10um的精密過濾器過濾。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：所述包含六氟磷酸鋰的母液通過以下方式獲得：將包含pf5的第一進(jìn)料流和包含lif和氫氟酸的第二進(jìn)料流通入第一微通道反應(yīng)器，第一微通道反應(yīng)器產(chǎn)物中的氣體部分通入第二微通道反應(yīng)器，與包含lipf6、lif和氫氟酸的第三進(jìn)料流進(jìn)行反應(yīng)，第一微通道反應(yīng)器產(chǎn)物中的液體部分經(jīng)過結(jié)晶、過濾，晶體經(jīng)干燥獲得lipf6，濾液為包含六氟磷酸鋰的母液。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：第二微通道反應(yīng)器產(chǎn)物中的液體部分作為第四進(jìn)料流加入至第一微通道反應(yīng)器。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：包含六氟磷酸鋰的母液經(jīng)0.2μm的精密過濾器過濾后進(jìn)入第三微通道反應(yīng)器。12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一所述的二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，其特征在于：所述二氟磷酸鋰產(chǎn)品的純度為99.80％～99.99％，水分含量20ppm～80ppm，酸度為30ppm～90ppm。13.一種二氟磷酸鋰的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：所述生產(chǎn)系統(tǒng)包括：依次連接的pcl5固體輸送機(jī)、pf5發(fā)生器和第一微通道反應(yīng)器，所述第一微通道反應(yīng)器通過第一氣液分離器與第二微通道反應(yīng)器連通，所述第一氣液分離器的液體部分出口依次連通合成液槽、結(jié)晶槽、母液槽、lif溶解槽和第二微通道反應(yīng)器；第二微通道反應(yīng)器的出口經(jīng)第二氣液分離器連通第一微通道反應(yīng)器；所述第二氣液分離器的氣體部分連接分離系

統(tǒng)；依次連接的p2o5固體輸送機(jī)、氟磷酸反應(yīng)器、減壓蒸餾裝置、氟磷酸槽、第三微通道反應(yīng)器、二氟磷酸鋰槽、干燥加熱或結(jié)晶裝置，所述第三微通道反應(yīng)器的入口連接所述母液槽的出口。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種二氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝，所述生產(chǎn)工藝包括：氟磷酸制備工序：五氧化二磷與無水氟化氫反應(yīng)生成氟磷酸溶液，所述氟磷酸溶液經(jīng)減壓蒸餾后獲得無水氟磷酸溶液；反應(yīng)工序：所述無水氟磷酸溶液與包含六氟磷酸鋰的母液通入第三微通道反應(yīng)器，獲得包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流；后處理工序：過濾所述包含二氟磷酸鋰的產(chǎn)物流，對濾液進(jìn)行加熱干燥或低溫結(jié)晶后獲得二氟磷酸鋰產(chǎn)品。本發(fā)明具有產(chǎn)品純度高、雜質(zhì)少，生產(chǎn)效率高，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)。點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：任建綱 楊青 馬小紅 張海兵 劉海島

受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江中藍(lán)新能源材料有限公司 浙江省化工研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2019.12.27

技術(shù)公布日：2021/6/28