[发明专利]一种聚合磷酸盐制备五氟化磷的方法

说明书

本发明公开了一种聚合磷酸盐制备五氟化磷的方法，属于磷化工技术领域。包括如下步骤：(1)聚磷酸盐、氟化钙和洗涤硫酸进行反应得到五氟化磷粗气1，反应温度为150‑300℃，洗涤硫酸来自步骤(2)且其浓度为90‑115wt%，聚磷酸盐选自聚磷酸铵、聚磷酸钾、聚磷酸钠、聚磷酸镁或聚磷酸钙；(2)将五氟化磷粗气1采用浓硫酸进行洗涤，得到五氟化磷粗气2，洗涤后的洗涤硫酸送步骤(1)，浓硫酸的浓度为90‑115wt%；(3)将五氟化磷粗气2经精馏纯化得到五氟化磷。本专利提供了一种更为经济有效、原料范围更广、资源利用率更高、更节能的五氟化磷合成方法。

技术领域

本发明涉及磷化工技术领域，具体涉及一种聚合磷酸盐制备五氟化磷的方法。

背景技术

五氟化磷分子式为PF₅，CAS登记号为764719-0，相对分子质量126.0。PF₅在常温常压下为无色、具有刺激性恶臭气味的气体。PF₅广泛用于电子工业、电池制造、高分子材料和催化剂等领域。在半导体制造上，PF₅在微波作用下变为等离子气体进行掺杂可显著改善半导体性能。在高分子领域，PF₅可用于合成氟化有机二硫代磷酸盐，该产品有极佳的防腐性能。目前广泛用于电动汽车、手提电脑、移动电话等领域，以PF₅为原料合成的LiPF₆是锂电池的主要电解质，因其比绝大多数电解质的电导率高，故使用寿命和充电次数显著增加。PF₅可直接用作许多共聚反应的催化剂，用其处理过的金属氧化物可催化烃类化合物的转化。此外，PF₅还可用于合成除草剂等精细化学品。

目前随着世界新能源汽车和储能市场的需求，六氟磷酸锂的需求量迅速扩大。作为六氟磷酸锂生产的主要原料，国内的主流工艺为五氯化磷和氟化氢合成工艺，副产氯化氢。三氯化磷和五氯化磷来自于高耗能的黄磷，黄磷受国家碳达峰碳中和政策的影响，大幅减少了产量，使得黄磷供给愈发困难，且价格屡创新高。专利CN102757027用PCl₃、Cl₂和无水HF，原料的在线纯化处理，中间产物PCl₅在线直接转化为PF₅，最后通过在线纯化得到纯净的PF₅。其缺点在于，①用到剧毒的Cl₂和黄磷作为原料，且受中间转化率限制，所得PF₅成本很高；②副产盐酸的出现，使得后续处理麻烦，且带有较大的环保风险；③由于盐酸的腐蚀性，使得设备防腐要求高，设备投资高。专利CN102502544采用五氧化二磷和氟化钙两种固体粉末在干燥的环境中，在惰性气体保护下，反应温度控制在200-300℃，反应器压力控制在-0.1—0MPa，反应时间为3小时以上，生成五氟化磷气体粗品，最后提纯得到PF₅，该专利缺点在于，①对设备的要求较高，需要耐高温高压，耐腐蚀强度较高；②反应物为纯固体，流动性较差，存在反应不完全的可能性；③五氧化二磷来自于热法黄磷，故生产成本高。

因此，十分必要研究一种新制备方法，以克服现有五氟化磷的磷原料来源狭窄的问题（现主要磷原料为黄磷/五氧化二磷、黄磷/五氯化磷），以降低生产成本和减少对原料需求的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有五氟化磷生产受黄磷原料严重限制的问题，提供一种更为经济有效、原料范围更广、资源利用率更高、能耗更为节省的方法。所述方案如下：

本发明实施例提供了一种聚合磷酸盐制备五氟化磷的方法，包括如下步骤：