[發明專利]一種制備氟磺酰亞胺酸的方法及裝置

有效

• 申請號: 201310616306.5
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103664713A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 羅建志;楊獻奎;彭立培;商洪濤;岳立平;宋富財;喬蓓蓓
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一八研究所
• 主分類號: C07C311/48
• 分類號: C07C311/48;C07C303/36;C01B21/096
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

技術領域

本發明涉及一種制備氟磺酰亞胺酸的方法及裝置，屬于精細化工領域。

背景技術

氟磺酰亞胺酸本身是重要的酸性物質，它在化學中有著非常高的實用價值。在有機化學中，主要用于酸催化反應。在無機化學中，主要用于穩定一些惰性離子等。另外氟磺酰亞胺酸是合成氟磺酰亞胺鋰的重要物質，其純度高低決定著氟磺酰亞胺鋰的純度。目前鋰電池行業對氟磺酰亞胺鋰的純度要求很高，因此要求制備高純度的氟磺酰亞胺酸。

制備氟磺酰亞胺酸的方法，已知例如下述的方法。

美國專利US5874616報道了氟烷基磺酰鹵化物在非質子溶劑作用下和氟烷基磺酰胺反應制得氟磺基亞胺化合物，進行酸化后，通過減壓蒸餾，可以得氟磺酰亞胺。由此得到的氟磺酰亞胺酸純度較低，無法滿足后續要求。

美國專利US20010021790報道了將1mol的無水氨、2mol的磺酰基鹵化物和6mol堿金屬氟化物放入反應器中，混合物在溶劑中反應，或者用1mol的銨鹽、2mol的磺酰基鹵化物和7mol堿金屬氟化物放入反應器中，混合物在溶劑中進行反應，反應結束后，過濾氟化氫物，蒸出溶劑濃縮，得到產物磺酰亞胺金屬鹽，收率較高89%以上，再通過硫酸酸解，減壓蒸餾，得到磺酰亞胺，同樣是產品的純度低。

中國專利CN200910057888.1報道了將三氟溴甲烷經亞磺化脫鹵反應得到三氟甲磺酰溴，將三氟甲磺酰溴加入氨水中反應得到三氟甲磺酰胺，將其溶于烷基胺溶液中，繼續加入三氟甲磺酰溴反應，反應結束后減壓除去溶劑，將剩余物溶于二氯甲烷中，水洗后收集有機相得到二(三氟甲基磺酰)亞胺。使有機溶劑分離提純二(三氟甲基磺酰)亞胺，存在著操作環境差，有易燃易爆的危險，對有機溶劑的純度要求高，得到的產品純度同樣無法滿足高純的要求。

中國專利200810197929報道了將磺酰胺、二氯亞砜、氯磺酸按一定比例加入反應器中反應，反應結束后將亞胺化合物減壓蒸出。反應時間長，純度不夠。

中國專利201010617057.8報道了全氟烷基磺酰亞胺的銨鹽或季銨鹽與溶劑配制成濃度為0.1％～30％的全氟烷基磺酰亞胺的銨或季銨鹽溶液，再經過陽離子轉型制得全氟烷基磺酰亞胺酸溶液，得到產品純度不夠。

國內外先后報道了多種制備氟磺酰亞胺酸的方法，在這些方法制備的過程中，生成了難以和氟磺酰亞胺酸分離氟磺酸，僅通過減壓蒸餾無法去除，而且多種氟磺酰亞胺酸在常溫下為固體，在酸解和蒸餾過程中容易出現堵塞管道，給操作帶來不便。使用有機溶劑萃取提純，對有機溶劑的要求高，存在安全隱患，操作環境較差。另外用上述方法得到產品純度大多只能達到99%，無法滿足鋰電池行業對其高純度的要求。

發明內容

為了克服現有方法制備的氟磺酰亞胺酸純度不夠高、方法操作不便、安全性差的問題，本發明的目的在于提供一種制備氟磺酰亞胺酸的方法及裝置，它有效地降低了氟磺酰亞胺酸中雜質的含量，提高了生產過程中的可操作性，提高了氟磺酰亞胺酸的純度。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種制備氟磺酰亞胺酸的方法：所述方法步驟如下：

步驟1、制備粗品氟磺酰亞胺酸：粗品氟磺酰亞胺鹽在二氧化硅的存在下，與質量濃度為98～105%的硫酸反應，反應溫度為85～150℃,反應時間為1～4h，反應開始前通入氮氣，反應結束后常壓蒸餾，制得粗品氟磺酰亞胺酸；

粗品氟磺酰亞胺鹽的純度大于99%，其中F-≤0.05%，H₂O≤0.1%；粗品氟磺酰亞胺鹽化學式如通式Ⅱ或Ⅲ所示：

M_aN(SO₂R_f¹)(SO₂R_f²)???（Ⅱ）

Ⅱ中R_f¹表示氟原子或氫原子全部被氟原子取代的碳原子數為1～4的烴基，R_f²表示氟原子或氫原子全部被氟原子取代的碳原子數為1～4的烴基，R_f¹和R_f²相同或不同，M_a表示鋰、鈉、鉀或銫；