一种在双氟磺酰亚胺锂的生产中回收原辅材料的方法技术

本申请涉及一种在双氟磺酰亚胺锂的生产中回收原辅材料的方法。所述方法包括一个或多个不同的回收工段A、B、C、D和/或E，分别对应于在双氟磺酰亚胺锂的生产中使用的原辅材料例如三乙胺、氟离子、酯类溶剂、析晶液等的回收和后处理。本申请的回收原辅材料的方法使得双氟磺酰亚胺锂的生产具有明显改善的经济性和环保性。保性。

【技术实现步骤摘要】
一种在双氟磺酰亚胺锂的生产中回收原辅材料的方法


[0001]本申请涉及一种在双氟磺酰亚胺锂的生产中回收原辅材料的方法，尤其涉及一种通过不同的回收工段回收在生产双氟磺酰亚胺锂所产生废液中的三乙胺、氟化物、酯类溶剂、析晶液和/或二氯甲烷废气的方法。

技术介绍

[0002]双氟磺酰亚胺锂(化学式Li[N(SO2F)2]，英文缩写LiFSI)是一种重要的含氟新材料。由于其特殊的分子结构，Li
+
与FSI
‑
之间具有较低的结合能，有利于Li
+
的解离，因而在电解液中添加LiFSI，能获得较高的电导率。同时，LiFSI还具有热稳定性高、电化学窗口较宽、腐蚀速率较低的特性，尤其在动力电池中，可改善动力电池的循环性能以及倍率性能，有望成为锂离子电池的新型电解质锂盐。2012年日本触媒首次展示LiFSI，并于2013年实现产业化生产。目前日韩电池企业已在高端场合，将LiFSI和LiPF6混合使用。
[0003]LiFSI目前尚无法大规模使用，其原因主要是由于合成工艺条件的限制导致了生产成本高昂。在合成过程中，存在着工艺繁琐、流程较长、产品转化率低、能耗较大和环境污染等缺点。另外，作为锂离子二次电池电解质，需要满足高纯度、无水等苛刻要求。尤其是水分引入后，通过升温带水、干燥除水直至分解都很难彻底除去，即使能除去也需损失较大的收率。
[0004]另外，在对LiFSI进行工业化合成以及提纯过程中，需要对使用的原辅材料进行充分地回收利用，并且尽可能降低三废(废水、废气和固体废弃物)的产生。

技术实现思路

[0005]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种在双氟磺酰亚胺锂的生产中回收原辅材料的方法，以提高在双氟磺酰亚胺锂的生产中原辅材料的回收利用度并改善生产双氟磺酰亚胺锂的经济性和环保性。
[0006]为了达到上述目的，本申请第一方面提供一种在双氟磺酰亚胺锂的生产中回收原辅材料的方法，所述双氟磺酰亚胺锂的生产包括使硫酰氟、三乙胺与氨气反应的反应1以及随后对反应产物进行碱化的反应2，
[0007]反应1：SO2F2+NH3+Et3N
→
(SO2F
‑
NH
‑
SO2F)
·
Et3N+Et3N
·
(HF)
n
(n＝1
‑
12)，
[0008]反应2：(SO2F
‑
NH
‑
SO2F)
·
Et3N+LiOH
→
(SO2F
‑
N
‑
SO2F)
‑
Li
+
+Et3N+H2O，
[0009]所述方法包括：
[0010]回收工段A:将反应1产生的产物混合物分离为包含(SO2F
‑
NH
‑
SO2F)
·
Et3N的油相和包含三乙胺氟化氢盐以及杂质离子的水相；将包含(SO2F
‑
NH
‑
SO2F)
·
Et3N的油相根据反应2进行碱化工艺，而将包含三乙胺氟化氢盐以及杂质离子的水相通入碱化釜中与碱金属氢氧化物在搅拌下混合并反应，然后将碱化釜中反应后得到的溶液通入分层罐中分相；上层的油相为包含水和三乙胺的有机相，将其分离出并储存于油相二次分层罐中；以及
[0011]回收工段B：将根据反应2进行碱化工艺得到的产物混合物通过蒸发器移除三乙胺
和部分的水，并将蒸出的三乙胺和水通入冷凝器中冷凝并静置分液；将分液后得到的上层三乙胺溶液转入三乙胺中转罐，经离心机分离为水相和油相，所述油相为包含水和三乙胺的有机相；将所述有机相与所述回收工段A中得到的包含水和三乙胺的有机相一起通入单效蒸发系统，得到含水的三乙胺相；然后分别通过脱水塔脱水和通过精馏塔精馏移除剩余水分，得到高纯度三乙胺。
[0012]在任意实施方式中，所述回收方法是作为双氟磺酰亚胺锂的生产和提纯的一整套流程的一部分，其包含了多个回收工段，对应于不同的原辅材料的分离和回收。各回收工段之间也可以存在物质交流以及合并。
[0013]在任意实施方式中，所述方法得到的高纯度三乙胺的纯度为95重量％以上；可选的，所述纯度为98重量％以上，99重量％以上或者99.5重量％以上。在任意实施方式中，在所述回收工段B中将碱化工艺得到的产物混合物通过蒸发器蒸出包含三乙胺和水的混合物，将该混合物在冷凝器中冷凝后，加热至30
‑
55℃的温度并静置分层。在任意实施方式中，回收工段A中反应1产生的产物混合物通过静态混合器分层或通过萃取塔萃取来分离。
[0014]在任意实施方式中，所述回收工段A的分层罐中通过分相得到的下层水相主要包含碱金属氟化物溶液以及少量三乙胺；将其与回收工段B中在单效蒸发系统、脱水塔和精馏塔中得到的下层水相合并于盐水罐中；将所述盐水罐中的液体通入汽提塔汽提后，得到的轻相主要包含三乙胺和水，返回至回收工段A的油相二次分层罐中；汽提后得到的重组分主要包含碱金属氟化物溶液，将所述重组分通入双效蒸发器中蒸发，得到高浓度碱金属氟化物溶液。在任意实施方式中，所述碱金属为Li、Na或K。
[0015]在任意实施方式中，所述双氟磺酰亚胺锂的生产还包括使用酯类溶剂进行的脱水工艺，通过蒸发蒸出的含水酯类溶剂通过回收工段C进行回收，回收工段C：将含水酯类溶剂通入酯类溶剂缓冲罐中，与氢氧化锂溶液在管道混合器中混合，然后经聚结分离器分离；分离后得到的油相主要为酯类溶剂，通入酯类溶剂储存罐。进一步地，经聚结分离器分离后得到的水相加入氢氧化锂溶液调节pH值后，经预热器进入汽提塔汽提，得到的油相为含水的酯类溶剂，返回酯类溶剂缓冲罐；得到的水相及残液通入污水处理装置进行后处理。
[0016]在任意实施方式中，所述酯类溶剂包括碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC以及碳酸二甲酯DMC。
[0017]在任意实施方式中，所述双氟磺酰亚胺锂的生产还包括使用析晶液溶解酯类溶剂并析出产物LiFSI晶体的析晶工艺，分离出的析晶液水洗油相包含二氯甲烷、酯类溶剂、水和盐；所述析晶液通过回收工段D进行回收，回收工段D：将所述析晶液水洗油相通入脱水塔，塔顶冷凝液包含二氯甲烷和水，分层后上层的水相通入污水收集池进行后处理，下层的二氯甲烷全部回流；将所述脱水塔的塔釜液通入单效蒸发系统，蒸发得到的气相通入精馏塔精馏，从精馏塔的塔顶冷凝液中得到二氯甲烷，收集至二氯甲烷调配罐，向所述罐中加入氢氧化锂，通过泵循环管路调节pH值并分相，得到的水相分离进行后处理，得到的油相通入二氯甲烷储存罐。
[0018]在任意实施方式中，从所述精馏塔的中部得到乙醇分离进行后处理；从所述精馏塔的中下部冷凝液中得到酯类溶剂，通入酯类溶剂储存罐中供脱水工艺回用；从所述精馏塔的塔釜得到的残液分离进行后处理。
[0019]在任意实施方式中，从单效蒸发系统中得到的液相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在双氟磺酰亚胺锂的生产中回收原辅材料的方法，所述双氟磺酰亚胺锂的生产包括使硫酰氟、三乙胺与氨气反应的反应1以及随后对反应产物进行碱化的反应2，反应1：SO2F2+NH3+Et3N
→
(SO2F
‑
NH
‑
SO2F)
·
Et3N+Et3N
·
(HF)
n
(n＝1
‑
12)，反应2：(SO2F
‑
NH
‑
SO2F)
·
Et3N+LiOH
→
(SO2F
‑
N
‑
SO2F)
‑
Li
+
+Et3N+H2O，所述方法包括：回收工段A:将反应1产生的产物混合物分离为包含(SO2F
‑
NH
‑
SO2F)
·
Et3N的油相和包含三乙胺氟化氢盐以及杂质离子的水相；将包含(SO2F
‑
NH
‑
SO2F)
·
Et3N的油相根据反应2进行碱化工艺，而将包含三乙胺氟化氢盐以及杂质离子的水相通入碱化釜中与碱金属氢氧化物在搅拌下混合并反应，然后将碱化釜中反应后得到的溶液通入分层罐中分相；上层的油相为包含水和三乙胺的有机相，将其分离出并储存于油相二次分层罐中；以及回收工段B：将根据反应2进行碱化工艺得到的产物混合物通过蒸发器移除三乙胺和部分的水，并将蒸出的三乙胺和水通入冷凝器中冷凝并静置分液；将分液后得到的上层三乙胺溶液转入三乙胺中转罐，经离心机分离为水相和油相，所述油相为包含水和三乙胺的有机相；将所述有机相与所述回收工段A中得到的包含水和三乙胺的有机相一起通入单效蒸发系统，得到含水的三乙胺相；然后分别通过脱水塔脱水和通过精馏塔精馏移除剩余水分，得到高纯度三乙胺。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法得到的高纯度三乙胺的纯度为95重量％以上；可选的，所述三乙胺的纯度为98重量％以上、99重量％以上或者99.5重量％以上。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述杂质离子包含F
‑
、SO
42
‑
、FSO3‑
以及Cl
‑
。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在所述回收工段B中将碱化工艺得到的产物混合物通过蒸发器蒸出包含三乙胺和水的混合物，将所述混合物在冷凝器中冷凝后，加热至30℃
‑
55℃的温度，可选地40℃
‑
45℃的温度，并静置分层。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述回收工段A中分离反应1产生的产物混合物为通过静态混合器分层或通过萃取塔萃取。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述静态混合器分层而得到的油相中的杂质离子的含量为通过所述萃取塔萃取而得到的油相中的杂质离子含量的5
‑
30倍，可选地为10
‑
20倍；可选地，所述杂质离子为F
‑
。7.根据权利要求1至6中任一项中所述的方法，其中所述离心机为碟片式离心机。8.根据权利要求1至7中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：程思聪，黄起森，
申请(专利权)人：时代思康新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：