【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电行业电解质添加剂提纯领域，涉及1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法，尤其是一种耦合熔融结晶制备超高纯1,3-丙烷磺酸内酯的方法。
技术介绍
1、1,3-丙烷磺酸内酯的熔点为30～33℃，沸点180℃。近年来，锂离子电池的产量飞速增长，应用领域不断扩大，已成为在二十一世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产品。1,3-丙烷磺酸内酯作为配制锂离子二次电解液的基础功能添加剂，可抑制电极表面副反应的发生及金属离子的溶解，提高电池初始容量，改善电池的高低温存放性能，增强电池循环次数和使用寿命，电池中使用的1,3-丙烷磺酸内酯对其品质有着极高的要求，特别对于杂质、色度、水分等指标的管控极其严格，其纯度的高低直接影响到电解液质量的优劣。同时它也是一种重要的医药中间体，应用于光亮剂、染料、双离子表面活性剂、磺化剂。目前1,3-丙烷磺酸内酯常用蒸馏或精馏与结晶相结合的方式提纯，如下：
2、中国专利cn115872973a公开了“1,3-丙烷磺酸内酯的纯化方法”将具有工业级以及工业级以下纯度的1,3-丙烷磺酸内酯以熔融状态与一定量的水或有机溶剂(与水不混溶(50℃以下)并可以溶解1,3-丙烷磺酸内酯)混合，通过静置使水相与有机相分离，接着对该机相进行蒸馏或精馏处理。该方法获得的1,3-丙烷磺酸内酯纯度可达99.97％，纯度有待进一步提高。
3、中国专利cn109485631a公开了“一种电子级1,3-丙烷磺内酯的制备方法”将重结晶和精馏相结合，通过无水有机溶剂重结晶除掉工业级1,3-丙烷磺内酯中的游离酸和
4、中国专利cn104961721a公开了“一种电子级1,3-丙烷磺内酯的制备方法”在1,3-丙烷磺内酯工业品加入复合除酸除水剂搅拌活化，降低酸值及水分，再将所得物料投入到蒸馏釜，控制系统真空度，收集馏分得到高纯电子级丙烷磺内酯。该方法收率较低，操作温度高，且加入复合除酸除水剂会影响到产品品质。
5、中国专利cn104177326a公开了“电子级1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法”将1,3-丙烷磺酸内酯投入装有分子筛的反应釜内，静置过滤后进行减压蒸馏，再将1,3-丙烷磺酸内酯馏分连续通过分子筛的玻璃柱得到电子级成品。该方法未提到制备的成品纯度和收率。
6、中国专利cn101550129a公开了“一种精制1,3-丙烷磺内酯的方法”通过降膜结晶得到>99.90％的高纯度产品。该方法所用原料必须为纯度>99.50％的工业产品，且成品收率较低。
7、中国专利cn107827865a公开了“一种1,3-丙烷磺酸内酯的提纯方法”通过静态熔融结晶将含量为85.0％-99.0％的1,3-丙烷磺酸内酯粗品提纯至>99.90％，收率46.96％，过程收集到的未固化液及发汗液返回精馏，再进行结晶纯化，循环往复。该方法成品纯度及收率较低且后续精馏温度高，能耗大。
8、上述方法，大多数采用蒸馏或精馏与结晶相结合的方式提纯，纯度低，需要额外使用溶剂，操作复杂，后续涉及干燥及溶剂回收等问题，导致能耗高，设备投资大，运行成本高等问题，因此需要一种制备高纯1,3-丙烷磺酸内酯的绿色新工艺。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耦合熔融结晶制备超高纯1,3-丙烷磺酸内酯的方法，通过耦合熔融结晶制备得到纯度99.99％以上的超高纯1,3-丙烷磺酸内酯产品。优于大多数的1,3-丙烷磺酸内酯的提纯工艺，且工艺简单、能耗低、对环境友好、无三废产生，符合绿色化工的发展方向。
2、本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：
3、一种耦合熔融结晶制备超高纯1,3-丙烷磺酸内酯的方法，包括以下步骤：
4、1)悬浮熔融结晶：将质量百分含量≥70％的1,3-丙烷磺酸内酯粗品加入悬浮熔融结晶装置，按照1～20k/h的降温速率进行连续冷却悬浮结晶，结晶终温为-5～20℃，停留时间为1～6h；
5、2)过滤：将步骤1)得到的物料固液分离，固相作为步骤3)的原料，液相重结晶至1,3-丙烷磺酸内酯质量百分含量＜60％，液相排放至残液罐；
6、3)层式熔融结晶：将步骤2)得到的固相加入层式熔融结晶器内熔化后以5～20k/h的降温速率进行降温，结晶终温为-10～20℃，恒温0.5～2h，排出母液；对结晶器内的晶体进行升温发汗，控制升温速率为1～25k/h；升温终温32～34℃，恒温1～3h，将发汗液排尽，结晶器内的晶体升温到35℃以上至全部熔化，以液体形式排至产品罐，即可获得超高纯的1,3-丙烷磺酸内酯。
7、进一步地，步骤1)所述降温速率为5～10k/h，结晶终温为-5～10℃，停留时间为1～3h。
8、进一步地，步骤3)冷源降温速率为5～15k/h，结晶终温为5～20℃，恒温0.5～1h。
9、进一步地，步骤3)降温后未结晶的母液和升温发汗排出的发汗液返回步骤1)作为原料。
10、进一步地，步骤3)升温速率为5～20k/h，升温终温为33～34℃，恒温1～2h。
11、本专利技术方法优先选用悬浮熔融结晶和层式熔融结晶的耦合工艺。
12、本专利技术的优点和有益效果：
13、1.本专利技术提供了一种新型无溶剂的分离纯化1,3-丙烷磺酸内酯的方法，将悬浮熔融结晶和层式熔融结晶相结合，1,3-丙烷磺酸内酯纯度提高至99.99％以上，在提高纯度的同时保证收率，解决了本领域技术人员在提高1,3-丙烷磺酸内酯纯度的同时难以提高收率降低成本的行业难题。
14、2.本专利技术适用于(质量百分含量≥70％，优先适用于质量百分含量≥90％)1,3-丙烷磺酸内酯粗品。本专利技术在各个步骤得到的质量百分含量≥70％的物料均可以再回收利用。若原料纯度＞99.1％，理论收率可达99％。
15、3.本专利技术工艺不外加溶剂，对环境友好，同时操作简单，易控制优化，安全风险低，适合大规模工业生产。
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1.一种耦合熔融结晶制备超高纯1,3-丙烷磺酸内酯的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)所述降温速率为5～10K/h，结晶终温-5～10℃，停留时间为1～3h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)冷源降温速率为5～15K/h，结晶终温为5～20℃，恒温0.5～1h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)降温后未结晶的母液和晶体升温发汗期间排出的发汗液均返回步骤1)作为原料。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)升温速率为5～20K/h，升温终温为33～34℃，恒温1～2h。
【技术特征摘要】
1.一种耦合熔融结晶制备超高纯1,3-丙烷磺酸内酯的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)所述降温速率为5～10k/h，结晶终温-5～10℃，停留时间为1～3h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)冷源降温速率为5～15k/...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄岐汕，张凯丽，王彦飞，许史杰，杨静，
申请(专利权)人：天津中孚化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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