[发明专利]一种六氟磷酸盐的清洁生产工艺

说明书

本发明涉及离子电池生产技术领域，公开了一种六氟磷酸盐的清洁生产工艺，包括以下步骤：步骤一、将五氯化磷与无水氢氟酸或者氟化氢气体进行反应，并进行分离后分别得到五氟化磷气体、氯化氢气体和氟化氢气体；步骤二、六氟磷酸盐的制备：将所得纯化后的五氟化磷与锂源或钠源反应制备得到六氟磷酸盐；步骤三、将步骤一分离所得的氟化氢作为原料引入五氟化磷的制备步骤中回用。本发明首次提出了一种六氟磷酸锂的全过程清洁生产工艺，将五氟化磷生产过程中得到的混合气体进行分离，HF循环利用；还可以进一步将分离得到的氯化氢进行催化氧化后分离得到氯气，用于五氯化磷和/或三氯化磷的生产工艺中，整个生产过程绿色环保，废弃物排放少。

技术领域

本发明涉及离子电池生产技术领域，具体涉及一种六氟磷酸盐的清洁生产工艺。

背景技术

六氟磷酸盐最主要是作为电池电解质用于储能电池，锂离子电池具有能量密度高、平均输出电压高、自放电小及无记忆效应等诸多优点；而钠离子电池则具有成本低的优点。

六氟磷酸锂的制备方法有气固反应法、无水HF溶剂法、有机溶剂法和离子交换法等。使用氢氟酸做溶剂，是目前使用的主要工艺。HF溶剂法是将LiF溶于HF溶液中，然后通入PF₅气体进行反应。还可以用PCl₅代替PF₅，从而降低生产成本。例如，CN1263047A公开了六氟磷酸锂(LiPF₆)的制备方法，采用五氯化磷(PCl₅)、氯化锂(LiCl)和氢氟酸(HF)作为原料。

关于六氟磷酸钠的研究相对较少，CN108946769A公开了一种六氟磷酸钠的制备方法，将五氟化磷气体通入到已投加有氯化钠和无水氟化氢的反应釜中进行充分反应，得到六氟磷酸钠溶液。

采用五氯化磷与无水HF反应生成五氟化磷的方法，是制备非水电解质六氟磷酸锂或六氟磷酸钠的重要环节。但是该工艺过程中，所制备得到的五氟化磷中会含有大量的副产氯化氢气体，并且还夹杂着氟化氢气体。

目前五氟化磷常用的纯化方法有冷凝法、精馏法和蒸馏法等。但是，五氟化磷沸点为-84.5℃，氯化氢沸点为-85℃，沸点相差很小，实际上很难通过一次处理实现高效分离；而氯化氢与氟化氢的混合气体若不经处理，也无法直接再利用，从而造成了原料消耗的增加以及三废排放量的增加。现有的处理方法是将含氟化氢的氯化氢气体吸收成含氟盐酸外售，但是由于盐酸中氟的存在会对环境产生潜在的危害。针对氟化氢和氯化氢分离的技术，主要是采用吸附法，吸附法是依据蚀刻尾气组分与所选择的特定吸附剂之间的物理或化学吸附力大小实现有选择性地分离与净化，常用的吸附剂有活性氧化铝，CN103896214A公开了一种使用氧化铝去除氯化氢气体中氟化氢气体的方法，该方法是将含有氟化氢气体的氯化氢气体通过活化的氧化铝粉末或活化的氧化铝分子筛，使氟化氢与氧化铝发生反应而被除去，反应条件为：温度-40℃～200℃；反应压力0.1MPa～5MPa，反应时间为30s～20min，但是通过化学反应吸附氟化氢后的氧化铝，脱附困难，需要800℃左右的高温。利用氟化钙与HF在较低温度下发生化学反应而选择性地通过化学吸附吸附氟化氢，形成络合物，再在较高的温度下进行脱附，操作过程中温度比较低，但吸附剂损失率大。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种六氟磷酸盐的清洁生产工艺。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种六氟磷酸盐的清洁生产工艺，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一、将五氯化磷与无水氢氟酸或者氟化氢气体进行反应，制备五氟化磷，将反应后所得气体混合物通过氟化锂进行吸附，解吸后得到纯化后的五氟化磷气体；未被吸附的氯化氢和氟化氢气体再通过变温变压进行吸附分离后，分别得到氯化氢气体和氟化氢气体；

步骤二、六氟磷酸盐的制备：将所得纯化后的五氟化磷与锂源或钠源反应制备得到六氟磷酸盐；