[發明專利]連續制備五氟化磷的內循環式反應器與方法

無效

• 申請號: 201210558049.X
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN102976298A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 高玉國;朱慧銘
• 申請（專利權）人: 天津隆爾新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B25/10
• 分類號: C01B25/10
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

本發明涉及一種連續制備五氟化磷的內循環式反應器與方法，屬于含磷氟化物的制備技術領域。

背景技術

近年來，（經）有關專利文獻公布的五氟化磷的制備方法主要如下：五氯化磷與無水氟化氫反應，生成五氟化磷與氯化氫混合氣體，見CN101353161A、CN1339401A、CN1263047A、特開平5-?279003、特開平6-?56413；氟氣與磷直接進行氣固反應制備五氟化磷，見CN1151960C；無水氟化氫與濃磷酸反應制得六氟磷酸，再向六氟磷酸中滴加發煙硫酸制得五氟化磷氣體，見CN101570326A；采用氟化鈣和五氧化二磷為原料，干法制備五氟化磷，見CN101195481A；在氯的存在下，用無水氫氟酸氟化三氯化磷制備五氟化磷的方法，見CN1188072；把磷和金屬鹵化物的粉末和氟氣反應制備五氟化磷，見?特開?2001-122605。上述方法都是在單反應器中通過間歇式的反應來制備五氟化磷。也就是在反應器中加入計算量的反應物，提供特定的反應條件使反應得以進行，當全部或部分反應物消耗完畢或接近消耗完畢，反應結束，然后需要重新投加計算量的反應物進入下一個反應周期。間歇式方法在反應過程中，反應器中反應物的濃度始終處于較快的變化當中，化學反應也處于不穩定的變化狀態，有的工藝需要不斷調節某種反應物的進料速度，以便與其它反應物濃度相匹配，來控制反應能夠順利進行。對于間歇式方法，化學反應初始階段由于反應物濃度較高，往往非常劇烈；反應后期，由于反應物濃度急劇降低，化學反應速度也大幅降低。間歇式方法使化學反應過程控制的難度增加，不利于生產過程的自動化控制，五氟化磷的產出量和濃度具有較大的波動性，進而會影響到最終產品六氟磷酸鋰的質量穩定性。另外，間歇式方法也不利于五氟化磷的連續規模化生產，間歇式方法使得單臺設備的生產效率低下，很難通過提高反應物的流量來提高產率。

發明內容

本發明旨在提供一種連續制備五氟化磷的內循環式反應器與方法，該連續制備五氟化磷的內循環式反應器與方法，不但能實現連續化生產，而且具有反應物在反應過程中濃度穩定性好、易于控制反應條件和生產效率高的特點。

本發明是通過下述技術方案加以實現的：一種連續制備五氟化磷的內循環式反應器，其特征在于，該內循環式反應器結構是，包括一個外周帶有換熱夾套的圓筒體，圓筒體下端為下封頭，圓筒體上端為上封頭，在圓筒體內設置一個同心的內圓筒體，在上封頭設置混合氣導出管，在下封頭設置三通進氣管，處于圓筒體內的三通進氣管的管端連接蓮蓬狀氣體分布器；在圓筒體的中上部和下部分別設置反應溶液導出管和料液導入管。

上述結構的內循環式反應器采用含氟塑料、碳鋼內部噴涂含氟塑料防腐層、碳鋼內襯含氟塑料、PP、PVC、FRP或蒙乃爾合金材料制造而成。

以上述結構的內循環式反應器實現連續制備五氟化磷的方法，其特征在于包括以下過程：

1）采用純度為99.999％的氮氣或氬氣吹掃內循環式反應器，使該內循環式反應器中空氣和水份降低至10PPm以下；

2）在換熱夾套內通入乙二醇和乙醇混合液作為制冷劑，使內循環式反應器處于溫度為-25~?-10℃的工作環境；?

3）通過料液導入管向反應器加入含五氯化磷質量濃度為5%的非水溶液，并保持液位在反應液導出管之下緣，形成這種非水溶液的溶劑是無水氟化氫、乙腈、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯或1,2-二甲氧基乙烷；

4）然后，按設計的五氟化磷的反應速率，確定無水氟化氫的質量流量用量，

再按無水氟化氫與惰性氣體質量比為1：（15~25），由下封頭的三通管向反應器通入無水氟化氫與惰性氣體，該惰性氣體是氮氣或氬氣；

5）當通入無水氟化氫與惰性氣體時間達到反應平衡時間后，按無水氟化氫與五氯化磷的投料比為1:(2~3），由料液導入管連續向反應器加入含五氯化磷質量濃度為5%的非水溶液，及由下封頭的三通管連續向反應器通入無水氟化氫與惰性氣體，并與此同時，由混合氣體導出管連續導出包含五氟化磷、氟化氫及惰性氣體的混合氣體，及由反應液導出管連續導出含五氯化磷質量濃度低于5%的反應液，則實現連續操作過程。

上述過程中形成質量濃度為5%五氯化磷非水溶液的溶劑采用乙腈；無水氟化氫與惰性氣體質量比為1：19。

本發明的優點在于，可維持反應器中反應物濃度的基本穩定，并實現含磷氟化物氣體的連續化生產與自動控制。

附圖說明

圖1為本發明內循環式反應器結構示意圖。