專利名稱：高純度碳酸二甲酯的生產(chǎn)方法
高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法本發(fā)明涉及高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法。更具體地，本發(fā)明涉及高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，包括使碳酸ニ甲酯經(jīng)歷在特定的溫度條件下和在特定的冷卻和加熱速率下操作的冷卻和加熱周期。所述碳酸ニ甲酯特別用作電子エ業(yè)中的有機(jī)溶劑，更具體地用作生產(chǎn)鋰電池電解質(zhì)的有機(jī)溶剤。本發(fā)明也涉及由上述方法獲得的碳酸ニ甲酯作為電子エ業(yè)中的有機(jī)溶劑的用途，更具體地作為生產(chǎn)鋰電池電解質(zhì)的有機(jī)溶劑的用途。

已知碳酸ニ烷基酯是用于合成精細(xì)化學(xué)品、醫(yī)藥產(chǎn)品和塑料材料的重要中間產(chǎn)物，和用作合成潤滑劑、溶剤、增塑劑、用于有機(jī)玻璃和多種聚合物、尤其是聚碳酸酯的單體。特別地，由于它的低毒性和它的低反應(yīng)性，碳酸ニ甲酯(DMC)可以在需要存在溶劑的多種應(yīng)用中用作具有低環(huán)境影響的流體，例如作為電子エ業(yè)中使用的含氟溶劑的替代物。已知電子應(yīng)用中，特別是作為生產(chǎn)鋰電池電解質(zhì)的溶劑，需要使用高純度碳酸ニ甲酷，即高于99. 99%o在這個方面，本領(lǐng)域中已知用于生產(chǎn)高純度碳酸ニ甲酯的方法。中國專利申請1，944，392例如描述了高純度碳酸ニ甲酯的純化方法，包括將商業(yè)級碳酸ニ甲酯冷卻至4°C的溫度(即對應(yīng)于碳酸ニ甲酯熔點(diǎn)的溫度)，以獲得結(jié)晶固體；當(dāng)結(jié)晶固體已達(dá)到預(yù)定量時停止冷卻，獲得固/液混合物；除去所述固/液混合物中存在的液體，獲得結(jié)晶固體；加熱所述結(jié)晶固體，獲得液體產(chǎn)物，即具有高于99. 99%的純度的碳酸ニ甲酷。據(jù)描述，將用上述方法獲得的碳酸ニ甲酯用作生產(chǎn)鋰電池電解質(zhì)的溶剤。韓國專利申請KR 713141描述了用于獲得高純度碳酸ニ甲酯的方法，包括以下步驟在不存在溶劑的條件下，使通過碳酸亞烴酯與甲醇的酯交換獲得的含有至少85重量％碳酸ニ甲酯的初始物料冷卻，以0. 050C /min-0. TC /min的冷卻速率從室溫降至_5°C至_25°C的溫度，以獲得結(jié)晶化；以0. I0C /min-0. 5 °C /min的加熱速率將由所述結(jié)晶化獲得的晶體加熱至10°C -20°C的溫度，以部分熔化所述晶體，同時除去所述晶體中含有的雜質(zhì)，獲得具有高于至少99%的純度的碳酸ニ甲酷。然而，上述程序沒有提及獲得的碳酸ニ甲酯中存在的氯的量。申請人:已經(jīng)考慮到了尋找ー種碳酸ニ甲酯生產(chǎn)方法的問題，所述碳酸ニ甲酯除了高純度(即具有高于99. 99%的純度)之外，還具有低于或等于Ippm的氯含量。申請人:現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使碳酸ニ甲酯經(jīng)歷在特定的溫度條件下和在特定的冷卻和加熱速率下操作的冷卻和加熱周期，可以獲得不僅具有高于99. 99%的純度(即具有高純度)、而且也具有低于或等于Ippm的氯含量的碳酸ニ甲酷。高純度和極低的氯含量(即低于或等于Ippm)使得所述碳酸ニ甲酯特別適合于作為電子エ業(yè)中的有機(jī)溶劑，更具體地作為生產(chǎn)鋰電池電解質(zhì)的有機(jī)溶剤。因此，本發(fā)明的目的涉及高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，包括
-使至少ー種氯含量高于lppm、優(yōu)選為lOppm-lOOppm的商業(yè)級碳酸ニ甲酯經(jīng)歷在+6°C至-5で、優(yōu)選+5°C至-3°C的冷卻溫度下和0. 5°C /小時-2V /小時、優(yōu)選0. 8°C /小時-I. 5°C /小時的冷卻速率下操作的冷卻，以獲得固體形式的碳酸ニ甲酯；-使所述固體形式的碳酸ニ甲酯經(jīng)歷在-5°C至+6°C、優(yōu)選-3°C至+5°C的加熱溫度下和rc /小時-5°c /小時、優(yōu)選I. 5°c /小時-4°c /小時的加熱速率下操作的第一加熱，以獲得包含固體形式的碳酸ニ甲酯和預(yù)定量的液體形式的碳酸ニ甲酯的混合物；-從所述混合物中分離所述液體形式的碳酸ニ甲酷，以獲得固體形式的碳酸ニ甲酷；-使所述固體形式的碳酸ニ甲酯經(jīng)歷在20°C-40°C、優(yōu)選25°C _35°C的加熱溫度下操作的第二加熱，以獲得液體形式的碳酸ニ甲酷，所述液體形式的碳酸ニ甲酯具有高于99. 99%的純度和低于或等于Ippm的氯含量。 用于本說明書和所附權(quán)利要求的目的，數(shù)值范圍的定義總是包括端值，除非另有規(guī)定。用于本說明書和所附權(quán)利要求的目的，術(shù)語“商業(yè)級”指具有98%_99. 95%的純度
的碳酸ニ甲酷。用于本說明書和所附權(quán)利要求的目的，術(shù)語“冷卻溫度”指用于本發(fā)明方法目的的冷卻流體的溫度。用于本說明書和所附權(quán)利要求的目的，術(shù)語“加熱溫度”指用于本發(fā)明方法目的的冷卻流體的溫度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述冷卻可以進(jìn)行I小時-20小時，優(yōu)選5小時-15小吋。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述第一加熱可以進(jìn)行2小時-10小時，優(yōu)選3小時-8小時。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，當(dāng)經(jīng)歷所述冷卻的商業(yè)級碳酸ニ甲酯已經(jīng)達(dá)到高于或等于-2°C、優(yōu)選-I. 8°C至_1°C的溫度時，可以開始所述第一加熱。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述液體形式的碳酸ニ甲酯可以以相對于初始商業(yè)級碳酸ニ甲酯總重量計15重量％_30重量％、優(yōu)選18重量％-25重量％的量存在于在所述第一加熱之后獲得的混合物中。應(yīng)注意，初始商業(yè)級碳酸ニ甲酯中含有的氯主要保留于在所述第一加熱之后獲得的混合物內(nèi)存在的液體形式的碳酸ニ甲酷中。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在所述第一加熱之后獲得的混合物內(nèi)存在的液體形式的碳酸ニ甲酯是具有高于或等于4ppm、優(yōu)選40ppm-500ppm的氯含量的碳酸ニ甲酷。在所述第一加熱之后獲得的混合物內(nèi)存在的液體形式的碳酸ニ甲酯與固體形式的碳酸ニ甲酯的分離通過從用于上述方法的設(shè)備中排出所述液體形式的碳酸ニ甲酯而進(jìn)行。上述方法可以在本領(lǐng)域中已知的設(shè)備中進(jìn)行，例如換熱器，特別是配有翅片管的換熱器。本發(fā)明也涉及根據(jù)上述方法獲得的碳酸ニ甲酯作為電子エ業(yè)中的有機(jī)溶劑的用途，特別是作為用于生產(chǎn)鋰電池電解質(zhì)的有機(jī)溶劑的用途。
下面提供一些示例性和非限定性的實(shí)施例用于更好地理解本發(fā)明及其實(shí)施方案。實(shí)施例I從殼程向配有翅片管的換熱器中加入具有99. 9%純度和15ppm氯含量的4450kg商業(yè)級碳酸ニ甲酷。另ー方面，將管程連接至能夠控制翅片管內(nèi)部的冷卻流體溫度的冷卻系統(tǒng)。在進(jìn)料期間，冷卻流體維持在22°C下。在進(jìn)料結(jié)束時，在30分鐘之后，在20分鐘內(nèi)將冷卻流體冷卻至4. 5°C的溫度，和將碳酸ニ甲酯在該溫度下靜置30分鐘。隨后在7小時內(nèi)將冷卻流體進(jìn)ー步冷卻至-2. 5 0C的溫度(在TC /h的冷卻速率下操作)，和將碳酸ニ甲酯在該溫度下靜置3小吋。結(jié)束時，碳酸ニ甲酯達(dá)到-I. 5°C的溫度和為固體形式。隨后，在2hr內(nèi)將冷卻流體加熱至4. 5°C的溫度(在3. 5 °C/h的加熱速率下操作)，和將碳酸ニ甲酯在該溫度下靜置5小時，獲得包含液體碳酸ニ甲酯(相對于初始碳酸ニ甲 酯總重量計為22. 4重量％)和固體碳酸ニ甲酯的混合物。從換熱器中排出氯含量為70ppm的液體碳酸ニ甲酷。隨后在40分鐘內(nèi)將冷卻流體加熱至30°C的溫度，和將碳酸ニ甲酯在該溫度下靜置4hr，獲得液體碳酸ニ甲酷。從換熱器中排出獲得的純度為99. 99%和氯含量小于Ippm的液體碳酸ニ甲酷。純度通過氣相色譜分析確定，而氯含量根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD4929-07 (方法B)確定。圖I顯示了在上述方法過程期間冷卻流體溫度和碳酸ニ甲酯溫度的趨勢縱座標(biāo)表示以V計的溫度和橫坐標(biāo)表示以小時計的時間。
權(quán)利要求
1.一種高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，包括 -使氯含量高于Ippm的商業(yè)級碳酸ニ甲酯經(jīng)歷在+6°C至-5°C的冷卻溫度下和0. 5°C /小時_2°C /小時的冷卻速率下操作的冷卻，以獲得固體形式的碳酸ニ甲酯； -使所述固體形式的碳酸ニ甲酯經(jīng)歷在_5°C至+6°C的加熱溫度下和1°C /小時-5°C /小時的加熱速率下操作的第一加熱，以獲得包含固體形式的碳酸ニ甲酯和預(yù)定量的液體形式的碳酸ニ甲酷的混合物； -從所述混合物中分離所述液體形式的碳酸ニ甲酷，以獲得固體形式的碳酸ニ甲酯； -使所述固體形式的碳酸ニ甲酯經(jīng)歷在20°C -40°C的加熱溫度下操作的第二加熱，以獲得液體形式的碳酸ニ甲酷，所述液體形式的碳酸ニ甲酯具有高于99. 99%的純度和低于 或等于Ippm的氯含量。
2.權(quán)利要求I的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述商業(yè)級碳酸ニ甲酯的氯含量為 lOppm-lOOppm。
3.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述冷卻進(jìn)行的條件是在+5°C至_3°C的冷卻溫度下操作。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述冷卻進(jìn)行的條件是在0. 80C /小時-I. 50C /小時的冷卻速率下操作。
5.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述第一加熱進(jìn)行的條件是在_3°C至+5°C的加熱溫度下操作。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述第一加熱進(jìn)行的條件是在I. 5°C /小時-4°C /小時的加熱速率下操作。
7.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述第二加熱進(jìn)行的條件是在25°C -35°C的加熱溫度下操作。
8.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述冷卻進(jìn)行的條件是操作I小時-20小時的時間。
9.權(quán)利要求8的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述冷卻進(jìn)行的條件是操作5小時-15小時的時間。
10.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述第一加熱進(jìn)行的條件是操作2小時-10小時的時間。
11.權(quán)利要求10的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述第一加熱進(jìn)行的條件是操作3小時-8小時的時間。
12.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中當(dāng)經(jīng)歷所述冷卻的商業(yè)級碳酸ニ甲酯已經(jīng)達(dá)到高于或等于_2°C的溫度時開始所述第一加熱。
13.權(quán)利要求12的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中當(dāng)經(jīng)歷所述冷卻的商業(yè)級碳酸ニ甲酯已經(jīng)達(dá)到-I. 8°C至_1°C的溫度時開始所述第一加熱。
14.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述液體形式的碳酸ニ甲酯以相對于初始商業(yè)級碳酸ニ甲酯總重量計15重量％-30重量％的量存在于在所述第一加熱之后獲得的混合物中。
15.權(quán)利要求14的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中所述液體形式的碳酸ニ甲酯以相對于初始商業(yè)級碳酸ニ甲酯總重量計18重量％-25重量％的量存在于在所述第一加熱之后獲得的混合物中。
16.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中在所述第一加熱之后獲得的混合物中存在的所述液體形式的碳酸ニ甲酯是氯含量高于或等于4ppm的碳酸ニ甲酷。
17.權(quán)利要求16的高純度碳酸ニ甲酯的生產(chǎn)方法，其中在所述第一加熱之后獲得的混合物中存在的所述液體形式的碳酸ニ甲酯是氯含量為40ppm-500ppm的碳酸ニ甲酷。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17任ー項(xiàng)的方法獲得的碳酸ニ甲酯作為電子エ業(yè)中的有機(jī)溶劑的用途。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-17任ー項(xiàng)的方法獲得的碳酸ニ甲酯作為用于生產(chǎn)鋰電池電解質(zhì)的有機(jī)溶劑的用途。
全文摘要
一種高純度碳酸二甲酯的生產(chǎn)方法，包括-使至少一種氯含量高于1ppm的商業(yè)級碳酸二甲酯經(jīng)歷在+6℃至-5℃的冷卻溫度下和0.5℃/小時-2℃/小時的冷卻速率下操作的冷卻，以獲得固體形式的碳酸二甲酯；-使所述固體形式的碳酸二甲酯經(jīng)歷在-5℃至+6℃的加熱溫度下和1℃/小時-5℃/小時的加熱速率下操作的第一加熱，以獲得包含固體形式的碳酸二甲酯和預(yù)定量的液體形式的碳酸二甲酯的混合物；-從所述混合物中分離所述液體形式的碳酸二甲酯；-使所述固體形式的碳酸二甲酯經(jīng)歷在20℃-40℃的加熱溫度下操作的第二加熱，以獲得液體形式的碳酸二甲酯，所述液體形式的碳酸二甲酯具有高于99.99%的純度和低于或等于1ppm的氯含量；以及獲得的碳酸二甲酯作為生產(chǎn)鋰電池電解質(zhì)的有機(jī)溶劑的用途。
文檔編號C07C68/08GK102656136SQ201080056653
公開日2012年9月5日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者E·諾韋洛, L·德納爾多, M·吉拉爾迪尼 申請人:維爾薩利斯股份公司