一種高純度碳酸亞乙烯酯的連續(xù)生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種碳酸亞乙烯酯的生產(chǎn)方法，具體涉及一種高純電子級(jí)碳酸亞乙烯 酯的連續(xù)生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳酸亞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(jī)膜。該有機(jī)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(fù)極的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高鋰電池的充放電性能。而鋰電池行業(yè)需要高純碳酸亞乙 烯酯。
[0003] 由于碳酸亞乙烯酯的特殊性質(zhì)：在60°C以上就快速變性，80°C以上在數(shù)分鐘內(nèi)快 速分解，同時(shí)具有熱敏性和光敏性的特點(diǎn)。而且在制備過程中產(chǎn)率低、副產(chǎn)物多，在多次反 應(yīng)后最終的粗品碳酸亞乙烯酯成份復(fù)雜，提純難度較高;且在最終的成品中由于含少量的 雜質(zhì)，導(dǎo)致成品的穩(wěn)定性較差，必須加一定的阻聚劑解決相應(yīng)的問題。而阻聚劑的添加，或 多或少對(duì)電池性能有一定的不良影響。
[0004] 目前高純碳酸亞乙烯酯的制備工藝有多種，不同的工藝主要是氯化與脫氯工藝的 不同。氯化工藝主要有光氣法、氯氣紫外光輻射法、磺酰氯氯化法等，脫氯的主要工藝有各 種有機(jī)無機(jī)堿脫氯法，高溫脫氯法等。經(jīng)過多步反應(yīng)后，形成粗碳酸亞乙烯酯脂，粗碳酸亞 乙烯酯通過減壓精餾等工藝制備高純碳酸亞乙烯酯。高純碳酸亞乙烯酯主要指標(biāo)為：水分 含量、游離氯含量等。水分含量高將促進(jìn)六氟磷酸鋰等的分解，游離氯含量高則對(duì)電池相關(guān) 材料有腐蝕作用，降低電池的循環(huán)壽命，增加電池的使用風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 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度碳酸亞乙烯酯的連續(xù) 生產(chǎn)方法。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高純度碳酸亞乙烯酯的連續(xù)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(jìn)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(jī)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(jìn)行隔膜反應(yīng)脫氯，減壓精制即可。
[0008] 優(yōu)化地，所述有機(jī)胺和所述碳酸二甲酯的體積比為1:1~6。
[0009] 進(jìn)一步地，所述有機(jī)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。
[0010] 進(jìn)一步地，所述有機(jī)胺和碳酸二甲酯的混合液中游離氨含量小于lOOppm且水含量 小于10ppm〇
[0011] 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(shí)間2~4h。 [0012] 優(yōu)化地，步驟(a)中，所述精餾的溫度為13(M40°C，回流比為1 士6。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟(b)中，所述減壓精制的絕對(duì)壓力為0.1~200 KPa，精制溫度35~55 〇C。
[0014] 進(jìn)一步地，所述精餾和所述減壓精制均在氮?dú)饷芊猸h(huán)境中進(jìn)行，氮?dú)庵兴趾?小于0 · 5ppm〇
[0015] 優(yōu)化地，所述隔膜為氯堿離子膜或鋰電池隔膜。
[0016] 優(yōu)化地，它還包括步驟(c)將減壓精制得到的產(chǎn)物與碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯或碳 酸甲乙酯按體積比1:1~10進(jìn)行調(diào)配。
[0017] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明高純度碳 酸亞乙烯酯的連續(xù)生產(chǎn)方法，能夠在整體上進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，節(jié)約了時(shí)間；并將每步反應(yīng)產(chǎn)生 的副產(chǎn)品及時(shí)排除在體系之外，避免反應(yīng)及中間過程的進(jìn)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。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明高純度碳酸亞乙烯酯的連續(xù)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(jìn)行氯代反應(yīng)，隨后精餾得氯代碳酸乙烯酯；（b)將所述氯 代碳酸乙烯酯置于離子隔膜的一側(cè)、有機(jī)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(jìn)行隔膜反應(yīng)脫氯，減壓精制即可。在每一步驟之后都進(jìn)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(shí)排除在體系之外，避免反應(yīng)及中 間過程的進(jìn)一步復(fù)雜化，為提純奠定基礎(chǔ);而且采用離子隔膜進(jìn)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(biāo)產(chǎn)品。
[0019] 所述有機(jī)胺和所述碳酸二甲酯的體積比優(yōu)選為1:1~6,所述有機(jī)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(jī)胺和碳酸二甲酯的混合液中游離氨含量?jī)?yōu)選小于lOOppm且水含量小于 lOppm;這些措施均能提高脫氯反應(yīng)的進(jìn)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?jī)?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(shí)間優(yōu)選為2~4h;紫外光的波長(zhǎng)范圍為10nm~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(duì)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10ppm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?dú)饷芊猸h(huán)境）中進(jìn)行，高純氮?dú)庵兴趾?小于0.5ppm，從而將水分等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)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系列高性能全氟羧酸全氟磺酸復(fù)合膜、山東 東岳集團(tuán)的全氟離子膜等，或聚乙烯、聚丙烯