[发明专利]一种采用熔融结晶技术分离提纯丁二腈的方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池用丁二腈生产技术领域，具体涉及一种采用熔融结晶技术分离提纯丁二腈的方法。

背景技术

电子行业的迅速发展使得我们已进入信息化数字化时代，从而使得人们对电子产品的需求量也越来越大，这也使得我们对锂离子电池的需求量也逐年增大。日本Bridgestone公司在2002年开发出第一代锂离子电池的电解液添加剂，此添加剂部分提高了锂离子电池的高温性能、循环性能和安全性能，并为此奠定了基础。锂离子电池电解液添加剂具有针对性强和用量少的特点，能在不改变生产工艺和不提高生产成本的条件下，显著提高了电池的性能。丁二腈具有防气胀、提高电化学稳定性窗口、改善电池高温循环性能和安全性能等优点，近年来逐渐成为锂离子电池电解液添加剂的重要原料，并逐渐收到国内电解液生产商的重视。丁二腈纯度对于锂离子电池的性能影响较大：当丁二腈纯度在99.95％以上时，锂离子电池的首次效率以及比容量都比较大。当纯度为99.95％以上、丁二腈的添加量为3％时，复合正极材料的电性能较好。目前国内外关于丁二腈合成的研究工作较少，只有部分专利披露了其生产方法，基本采用丁二酸、丙烯腈等原料合成，而且所得丁二腈纯度在99％以上，并带一点橘黄色。无论采用哪种工艺生产的丁二腈，其纯度都在99.95％以下，无法达到作为锂离子电池电解液的添加剂的要求。

丁二腈的现有提纯工艺有如下三种：(1)结晶法提纯制备高纯丁二腈；(2)吸附法提纯制备高纯丁二腈；(3)减压间歇精馏法制备高纯丁二腈。结晶法提纯丁二腈需要消耗大量溶剂，而且对溶剂纯度要求较高，需要是高纯溶剂，能耗大；吸附法提纯丁二腈对丁二腈提纯后纯度低于99.95％，并且吸附提纯过程中对吸附剂要求严格，吸附剂无任何可溶性杂质，吸附剂很难再生利用，所产生的固体废弃物难以处理并造成新的环境污染，操作较复杂，运行成本高；采用减压间歇精馏法操作简单，成本低，但提纯过程中温度较高，容易造成聚合结焦等，影响产品收率和质量。

熔融结晶技术是20世纪70年代发展起来的一种新型分离方法。熔融结晶法是根据分离物质之间凝固点的不同而实现物质分离和提纯的方法，主要用于有机化合物的分离。具有产品纯度高、能耗低、不需要加入其他溶剂，对环境污染小等特点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种操作简单，不需要其他溶剂的高纯丁二腈熔融结晶的方法，通过该方法可得到99.95％以上的产品。

本发明的技术方案如下:

一种熔融结晶技术分离提纯丁二腈的提纯方法，其步骤如下:将丁二腈粗品加入熔融结晶器中，加热至全溶，然后开始降温至结晶终温45℃～52℃，稳定后，放出结晶母液，得到丁二腈粗晶体；然后开始升温，进行发汗，并在达到发汗终温后稳定，得到丁二腈晶体。

所述的热至全溶温度优选为59℃。

所述的稳定时间优选为10～180min。

所述的降温速率优选为0.001～0.2℃/min。

所述的降温速率优选为0.01～0.08℃/min。

所述的升温速率优选为0.001～0.1℃/min。

所述的升温速率优选为0.005～0.05℃/min。

所述的发汗终温优选为55℃～58℃。

所述的结晶终温优选为47℃～51℃。

本发明得到高纯丁二腈晶体，其纯度高于99.95％。

本发明与现有提纯技术相比，其有益效果如下：

(1)本发明方法采用熔融结晶的分离方法，相比现有的溶剂结晶方法，不需要溶剂，也不需要真空干燥，操作时间短；

(2)相比现有的吸附法，操作简单、绿色环保、产品纯度高(可达到99.99％以上)、结晶母液和发汗液可通过熔融结晶再次回收继续提纯；

(3)相比现有的减压间歇精馏法，能耗低、操作温度低、成本低，操作过程中没有聚合结焦现象，不影响收率和质量。

具体实施方式

下面对本发明进一步详细说明，但本发明并不局限于此。

实施例1

称取100.0g丁二腈原料，丁二腈粗品纯度为99.81％，轻组分杂质含量0.08％，重组分杂质含量0.11％。将丁二腈粗品放入熔融结晶器中，加热至59.0℃全溶后，以0.01℃/min的速率开始程序降温至52.0℃，稳定180min后取出底部塞子并放出为结晶母液，至液体不再流出；然后以0.01℃/min的速率开始升温发汗至55.0℃，并保持10min，接出发汗液。最后将结晶器内的丁二腈加热溶解后得到最终产品，收率约为40.1％，产品纯度达到99.96％。