一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法与流程

本发明涉化工生产，特别涉及一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法。

背景技术：

1、在锂离子电池中，常用的电解质锂盐主要有六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)等。lipf6虽然已经商用，但它对温度和水分都较敏感，其受热所产生的分解物质会腐蚀正极材料，libf4在低温下虽有良好的性能，但该电解质在高温下离子电导率偏低且难以在界面上形成稳定的sei，这些都限制了这两种锂盐的应用。因此，需要研制一种具有稳定高低温性能并与正负极材料有良好相容性的锂盐。二氟草酸硼酸锂(libf2c2o4)具有四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂各一半的结构，也综合了双草酸硼酸锂成膜性好和四氟硼酸锂低温性能好的优点，成为有望取代六氟磷酸锂的锂盐，市场潜力巨大。

2、cn202211073466.5公开一种二氟草酸硼酸锂的制备方法，属于二氟草酸硼酸锂生产领域，本发明通过氟化锂的氟化氢溶液、草酸与三氯化硼气体反应合成二氟草酸硼酸锂，反应转化率高，产品收率高，不引入新的杂质，易于提纯，获得的二氟草酸硼酸锂纯度高，工艺流程短，工业化生产成本低。但是该反应是间歇性反应，生产效率低，另外，投资成本也较高。

技术实现思路

1、本发明提供一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，解决现有的二氟草酸硼酸锂生产效率低的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

3、一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，包括下述步骤：

4、(1)取氟化锂，加入溶剂中，保持温度10-20℃，搅拌均匀，得氟化锂溶液；

5、(2)氟化锂溶液、三氟化硼气体、草酸、三氯化硼气体和四氯化硅分别通入微通道反应器中，微通道反应器内由上至下设有依次连通的一级微通道管、二级微通道管、三级微通道管、四级微通道管，氟化锂溶液通入一级微通道管的顶部，三氟化硼气体分别通入二级微通道管和三级微通道管的顶部，草酸通入三级微通道管的顶部，三氯化硼气体分别通入四级微通道管的顶部和底部，四氯化硅通入四级微通道管的顶部；

6、(3)顶部的气体经过利用多级降膜吸收制成盐酸溶液，四氟化硅气体通过与氢氟酸溶液反应生成六氟合硅酸；

7、(4)离开反应器底部的溶液经过负压升温脱气，降温结晶、过滤和干燥得到合格的产品。

8、本发明主要化学反应式，如下所示：

9、bf3+lif＝libf4

10、2/3bcl3+h2c2o4+libf4＝libc2o4f2+2/3bf3+2hcl

11、1/2sicl4+h2c2o4+libf4＝libc2o4f2+1/2sif4+2hcl

12、bf3+lif＝libf4

13、其中，步骤(1)中，溶剂为碳酸二甲酯，氟化锂溶液的质量百分比浓度为4-6％。

14、其中，步骤(2)中，通入二级微通道管顶部的三氟化硼气体与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(12-14)。

15、其中，步骤(2)中，通入三级微通道管顶部的三氟化硼气体与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(15-18)。

16、其中，：步骤(2)中，通入草酸与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(6-7)。

17、其中，步骤(2)中，通入的四氯化硅与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(12-14)。

18、其中，步骤(2)中，通入微通道反应器中的三氯化硼与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(12-14)，通入四级微通道管的顶部和底部的三氯化硼流得比为3：1。

19、其中，所述一级微通道管和二级微通道的反应温度为15-30℃，所述三级微通道管和四级微通道管的反应温度为30-50℃。

20、其中，所述二级微通道管、三级微通道管、四级微通道管顶部的设有第一气体分布机构，三氟化硼气体和三氯化硼气体的输送管分别与第一气体分布机构连通；所述第一气体分布机构包括第一气体分布管，所述气分布管上设有开口向下的气体输送口，所述气体输送口下方设有气体二次分布机构；所述气体二次分布机构的纵截面呈倒锥台形。

21、其中，所述四级微通道管顶部的设有第二气体分布机构，所述第二气体分布包括第二气体分布管，所述第二气体分布管连通有输送管，输送管下设有呈倒锥形的气体分布板。

22、本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：

23、1.本发明反应在微通道反应器中连续发生，同样的产能下相对间歇反应，能耗大大降低，原料消耗也降低了不少，省去了中间很多设备，也降低了投资成本。

24、2.本发明反应过程中无其它杂质生成，同时三氯化硼和三氟化硼均为气体，很容易离开反应体系，不会对产品质量造成不利影响，从根源上提高了产品纯度；反应过程中控制草酸的加入量略小于平衡量，使其反应完全，也不会对产品质量造成不利影响。

25、3.本发明中的微通道反应器既能实现反应连续发生，同时反应管周围充满移热介质，可以很好的将反应发生的热量移出，安全性高。

26、4.本发明同时加入四氯化硅和三氯化硼，强化了反应发生，减少了反应时间，提高了。

技术特征：

1.一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于：步骤(1)中，溶剂为碳酸二甲酯，氟化锂溶液的质量百分比浓度为4-6％。

3.据权利要求1所述的一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于：步骤(2)中，通入二级微通道管顶部的三氟化硼气体与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(12-14)。

4.据权利要求1所述的一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于：步骤(2)中，通入三级微通道管顶部的三氟化硼气体与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(15-18)。

5.据权利要求1所述的一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于：步骤(2)中，通入草酸与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(6-7)。

6.据权利要求1所述的一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于：步骤(2)中，通入的四氯化硅与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(12-14)。

7.据权利要求1所述的一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于：步骤(2)中，通入微通道反应器中的三氯化硼与通入一级微通道管顶部的氟化锂溶液的流量比为1：(12-14)，通入四级微通道管的顶部和底部的三氯化硼流得比为3：1。

8.根据权利要求1所述的一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于：所述一级微通道管和二级微通道的反应温度为15-30℃，所述三级微通道管和四级微通道管的反应温度为30-50℃。

9.根据权利要求1所述的一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于：所述二级微通道管、三级微通道管、四级微通道管顶部的设有第一气体分布机构，三氟化硼气体和三氯化硼气体的输送管分别与第一气体分布机构连通；所述第一气体分布机构包括第一气体分布管，所述气分布管上设有开口向下的气体输送口，所述气体输送口下方设有气体二次分布机构；所述气体二次分布机构的纵截面呈倒锥台形。

10.根据权利要求1所述的一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，其特征在于：所述四级微通道管顶部的设有第二气体分布机构，所述第二气体分布包括第二气体分布管，所述第二气体分布管连通有输送管，输送管下设有呈倒锥形的气体分布板。

技术总结
本发明公开一种采用微通道反应器连续生产二氟草酸硼酸锂的方法，包括下述步骤：取氟化锂，加入溶剂中，保持温度10‑20℃，搅拌均匀，得氟化锂溶液；氟化锂溶液、三氟化硼气体、草酸、三氯化硼气体和四氯化硅分别通入微通道反应器中；顶部的气体经过利用多级降膜吸收制成盐酸溶液，四氟化硅气体通过与氢氟酸溶液反应生成六氟合硅酸；离开反应器底部的溶液经过负压升温脱气，降温结晶、过滤和干燥得到合格的产品。本发明反应在微通道反应器中连续发生，同样的产能下相对间歇反应，能耗大大降低，原料消耗也降低了不少，省去了中间很多设备，也降低了投资成本。

技术研发人员：张翔
受保护的技术使用者：陕西德信祥能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15