[发明专利]一种制备硫酰氟的方法

说明书

本申请提供一种制备硫酰氟的方法，包括以下步骤：S1)将三氧化硫蒸汽与氟化钡进行反应，得到硫酸钡和硫酰氟混合气体；S2)将步骤S1得到的混合气体通过浓度为70‑98.3％的浓硫酸溶液进行酸洗，得到一级纯化硫酰氟气体；S3)将步骤S2得到的一级纯化硫酰氟气体通过浓度为2‑10wt.％选自以下中一种的水溶液：亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠，得到硫酰氟气体。本申请的硫酰氟制备方法所用的原料价廉易得，生产工艺简单、成本低，制得的硫酰氟收率高、纯度高，适合工业化生产。

技术领域

本申请涉及一种制备硫酰氟的方法，尤其涉及一种制备具有高纯度的硫酰氟的方法。

背景技术

硫酰氟是一种无机化合物，其化学式为SO₂F₂。常温常压下为无色无味有毒气体。化学惰性，高温时不分解，在400℃时仍是稳定的，反应性不太强。硫酰氟因其具有扩散渗透性强、低温使用方便、解吸快、用药量省，对金属类、棉织品、皮革、塑料等无腐蚀、无色泽影响等优点，成为应用广泛的熏蒸剂。此外，随着对硫酰氟的进一步研究，其作为氟化工领域重要的中间体逐渐应用于越来越多的领域。

近年来，硫酰氟作为原材料用于合成双氟磺酰亚胺锂。双氟磺酰亚胺锂(化学式Li[N(SO₂F)₂]，英文缩写LiFSI)是一种重要的含氟新材料，是一种具有广泛应用前景的锂离子电池新型锂盐电解质材料，是锂离子电池、超级电容器和离子液体中关键的高性能电解质材料，具有极高的产业化应用价值。锂离子电池电解液中加入双氟磺酰亚胺锂后电池体系具有电化学稳定性高、发生副反应概率小、热稳定性高、导电率适宜等优点，尤其在动力电池中，可改善动力电池的循环性能以及倍率性能。但是，作为用于合成双氟磺酰亚胺锂的原料，要求硫酰氟具有较高的纯度。

目前报道的采用以三氧化硫为原料制备硫酰氟的方法如下： US3403144报道了采用氟化钡或氟硅酸钡与三氧化硫反应制备硫酰氟的方法，反应温度为500-650℃，但没有涉及副产物的鉴定和分离；CN 102351681A报道了连续合成三氟乙酰氯和硫酰氟的方法，即将三氧化硫与三氟三氯乙烷连续通入装有催化剂和填料的反应精馏塔中下部，控制塔釜温度120-130℃、回流比2.5-3，从塔顶收集三氟乙酰氯，塔釜中的硫酰氯和焦硫酰氯经分馏后，将硫酰氯与氟化氢在钯/炭催化剂的作用下，氟化反应生成硫酰氟，该方法较为复杂且没有涉及副产物的分离，也没有报道得到的硫酰氟纯度。因此，已有的以三氧化硫为原料制备硫酰氟的方法所获得的硫酰氟产物组成较为复杂，反应收率不高，硫酰氟的纯度也需进一步提高。

需要提供一种制备方法，使硫酰氟的生产成本低、纯度高、收率高、适合工业化生产，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本申请提供一种制备硫酰氟的方法，包括以下步骤：

S1)将三氧化硫蒸汽与氟化钡进行反应，得到硫酸钡和硫酰氟混合气体；

S2)将步骤S1得到的混合气体通过浓度为70-98.3％的浓硫酸溶液进行酸洗，得到一级纯化硫酰氟气体；

S3)将步骤S2得到的一级纯化硫酰氟气体通过浓度为2-10wt.％选自以下中一种的水溶液：亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠，得到硫酰氟气体。

在任意实施方式中，所述方法还包括步骤S4，步骤S4为将步骤 S3得到的硫酰氟气体经液氮冷却，随后通入精馏系统进行精馏分离，精馏温度为-70至-50℃、优选为-65至-55℃，回流比为0.5-1、优选为 0.6-0.8。

在任意实施方式中，在步骤S3的溶液中添加浓度为0.1-2wt.％的碘化钾或碘化钠。

在任意实施方式中，在步骤S3中，将步骤S2得到的一级纯化硫酰氟气体通过2-10wt.％亚硫酸钠水溶液。