一種高純氟代碳酸乙烯酯的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氟代碳酸乙烯酯的生產(chǎn)方法，具體涉及一種高純氟代碳酸乙烯酯 的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氟代碳酸乙烯酯是鋰電池電解液的重要添加劑材料，該材料可以在電池表面形成 致密穩(wěn)定的有機膜。該有機膜在不損失電導(dǎo)率，不增加電池內(nèi)阻的條件下，產(chǎn)生聚烷基碳酸 鋰化合物，該化合物能有效抑制溶劑分子和溶劑化鋰離子在石墨中插入，降低電解液的分 解，提高石墨負極的穩(wěn)定性，進而提高鋰電池的充放電性能，而鋰電池行業(yè)需要高純氟代碳 酸乙烯酯。
[0003] 氟代碳酸乙烯酯的常規(guī)生產(chǎn)工藝有多種：一種為氟氣與碳酸乙烯酯直接反應(yīng)，由 于氟氣的制備難度大、反應(yīng)活性較高、反應(yīng)劇烈、控制難度較大、生成產(chǎn)物較為復(fù)雜(有一氟 代物、多氟代物等，甚至碳酸乙烯酯直接分解為四氟化碳），反應(yīng)的產(chǎn)率較低，要做到穩(wěn)定高 純的氟代碳酸乙烯酯，成本較高且污染較大;另外一種為氯代碳酸乙烯酯與氟化鉀反應(yīng)，反 應(yīng)要嚴格控制水分含量，氟化鉀要進行相應(yīng)的噴霧干燥，同時，氟化鉀需要溶解到乙腈和環(huán) 丁砜等無水極性溶劑條件下，反應(yīng)同樣控制要求高，產(chǎn)率低等諸多問題。如公開號為 101676282A公開了一種氟代碳酸乙烯酯的生產(chǎn)方法，它用氯氣直接取代或用其它氯代試劑 如磺酰氯等進行氯代，生產(chǎn)氯代碳酸乙烯酯，氯代碳酸乙烯酯經(jīng)精制純化后，在適當(dāng)?shù)娜軇?中與氟化試劑進行鹵素交換反應(yīng)，生成氟代碳酸乙烯酯，氟代碳酸乙烯酯的產(chǎn)率均小于 70%，純度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種高純氟代碳酸乙烯酯的生產(chǎn) 方法。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種高純氟代碳酸乙烯酯的生產(chǎn)方 法，它包括以下步驟： (a) 將干燥的氯氣與碳酸乙烯酯在紫外光的照射下進行氯代反應(yīng)，隨后精餾得氯代碳 酸乙烯酯； (b) 將所述氯代碳酸乙烯酯置于隔膜的一側(cè)、有機胺和碳酸二甲酯的混合液置于隔膜 的另一側(cè)，在40~50°C進行隔膜反應(yīng)脫氯，減壓精制得碳酸亞乙烯酯； (c) 將所述碳酸亞乙烯酯與氟化氫進行加成反應(yīng)，減壓精制即可。
[0006] 優(yōu)化地，所述有機胺和所述碳酸二甲酯的體積比為1:1~6。
[0007] 進一步地，所述有機胺為三乙胺、乙醇胺、異丙醇胺、二乙烯三胺、甲酰胺和乙酰胺 中的一種或幾種組成的混合物。
[0008] 優(yōu)化地，所述有機胺和碳酸二甲酯的混合液中游離氨含量小于IOOppm且水含量小 于IOppm〇
[0009] 優(yōu)化地，所述步驟(a)中，氯氣的流速為10000~20000L/h，碳酸乙烯酯的流量為30-60L/h，紫外線輻射功率為5~lOw/cm 2，氯代反應(yīng)的反應(yīng)溫度為35~50°C且反應(yīng)時間2~4h。 [0010] 優(yōu)化地，步驟(a)中，所述精餾的溫度為130~140°C，回流比為1:1~6。
[0011] 進一步地，步驟(b)和步驟(c)中，所述減壓精制的絕對壓力為0.1~200 KPa，精制 溫度35~55°C。
[0012] 進一步地，所述精餾和所述減壓精制均在氮氣密封環(huán)境中進行，氮氣中水分含量 小于0 · 5ppm〇
[0013] 優(yōu)化地，所述隔膜為氯堿離子膜或鋰電池隔膜。
[0014] 優(yōu)化地，步驟(C)中，所述氟化氫為干態(tài)氟化氫，其與碳酸亞乙烯酯的加成反應(yīng)溫 度 35~50°C。
[0015] 由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明高純氟代 碳酸乙烯酯的生產(chǎn)方法，能夠在整體上進行連續(xù)生產(chǎn)，節(jié)約了時間;并將每步反應(yīng)產(chǎn)生的副 產(chǎn)品及時排除在體系之外，避免反應(yīng)及中間過程的進一步復(fù)雜化，從而提高了產(chǎn)品的產(chǎn)率 和純度;而且杜絕了反應(yīng)物的殘留，減少了分離工作，降低了生產(chǎn)的復(fù)雜性和成本，將水分 等關(guān)鍵技術(shù)指標控制到較低的水平。
【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明高純氟代碳酸乙烯酯的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟:（a)將干燥的氯氣與碳 酸乙烯酯在紫外光的照射下進行氯代反應(yīng)，隨后精餾得氯代碳酸乙烯酯；（b)將所述氯代碳 酸乙烯酯置于隔膜的一側(cè)、有機胺和碳酸二甲酯的混合液置于隔膜的另一側(cè)，在40~50°C進 行隔膜反應(yīng)脫氯，減壓精制得碳酸亞乙烯酯；（c)將所述碳酸亞乙烯酯與氟化氫進行加成反 應(yīng)，減壓精制即可。在每一步驟之后都進行提純操作，且能避免提純過程中引入的二次污 染，將每步反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品及時排除在體系之外，避免反應(yīng)及中間過程的進一步復(fù)雜化， 為提純奠定基礎(chǔ)，同時能將水分等關(guān)鍵技術(shù)指標控制到較低的水平;而且采用離子隔膜進 行脫氯，杜絕了反應(yīng)物的殘留，減少了分離工作，降低了生產(chǎn)的復(fù)雜性和成本。與現(xiàn)有技術(shù) 相比，該方法能夠以更低的能耗、更高的產(chǎn)率獲得更高質(zhì)量的目標產(chǎn)品。
[0017] 所述有機胺和所述碳酸二甲酯的體積比優(yōu)選為1:1~6,所述有機胺可以選用常規(guī) 的那些，如三乙胺、乙醇胺、異丙醇胺、二乙烯三胺、甲酰胺和乙酰胺中的一種或幾種組成的 混合物;選用的有機胺和碳酸二甲酯的混合液中游離氨含量優(yōu)選小于IOOppm且水含量小于 IOppm;這些措施均能提高脫氯反應(yīng)的進行程度。步驟(a)中，氯氣的流速優(yōu)選為10000~ 20000L/h，碳酸乙烯酯的流量優(yōu)選為30-60L/h，紫外線輻射功率優(yōu)選為5~lOw/cm 2，氯代反 應(yīng)的反應(yīng)溫度優(yōu)選為35~50°C且反應(yīng)時間優(yōu)選為2~4h;紫外光的波長范圍為IOnm~400nm，其 可以采用日光燈、高壓汞燈及其它各種類型紫外光源。而精餾的溫度優(yōu)選為130~140°C，回 流比優(yōu)選為1:1~6,這樣可獲得的氯代碳酸乙烯酯純度大于99.9%wt，且其中水的含量小于 lppm。步驟(a)中，所述減壓精制的絕對壓力為0.1~200 KPa，精制溫度35~55°C，這樣可以獲 得純度大于99.9 wt%的高純碳酸亞乙烯酯，其中水分含量小于IOppm且游離氯含量小于 5ppm。精餾和減壓精制均在全封閉環(huán)境(高純氮氣密封環(huán)境）中進行，高純氮氣中水分含量 小于0.5ppm，從而將水分等關(guān)鍵技術(shù)指標控制到較低的水平，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。離子隔膜為 氯堿離子膜或鋰電池隔膜，如杜邦公司的900系列高性能全氟羧酸全氟磺酸復(fù)合膜、日本旭 化成公司的全氟羧酸膜、日本旭硝子公司的800系列高