本发明涉及化工生产技术领域，具体涉及一种无水甲酸的制备方法。
背景技术：
甲酸，又称作蚁酸，分子式为hcooh。甲酸无色而有刺激气味，且有腐蚀性，人类皮肤接触后会起泡红肿。甲酸同时具有酸和醛的性质。在化学工业中，甲酸被用于橡胶、医药、染料、皮革种类工业。
甲酸最早由j.-l.盖-吕萨克用草酸分解制得。1855～1856年m.贝特洛用氢氧化钠与一氧化碳直接制得甲酸钠，t.戈德-施密特最先用水解的方法从甲酸钠制得甲酸。此法于1896年在欧洲开始用于工业生产，至今小批量生产仍用此法。1980年美国科学设计公司、伯利恒钢铁公司和利奥纳德公司开发成功甲醇羰基化生产甲酸的方法，并已有年产甲酸20kt的工厂投产。此外，甲酸也可由轻质油氧化制醋酸的副产物中回收获得。
传统的甲酸制备方法中，甲酸甲酯不经提纯直接水解得到甲酸，水解速率较低，制备出的甲酸纯度不高，浪费较多的水资源。现提供一种工艺简洁，水解速度快，甲酸纯度高，无其他副产品，可直接制备无水甲酸的无水甲酸的制备方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种工艺简洁、水解速度快、甲酸纯度高、无其他副产品、可直接制备无水甲酸的无水甲酸的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种无水甲酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：。
(1)将甲醇和一氧化碳运送入反应釜中，在催化剂的作用下，控制温度在65-80℃，压力2.5-6.0mpa下进行反应，产生甲酸甲酯混合液；
(2)在气液分离器的作用下，向所述甲酸甲酯混合液中添加碳酸钠溶液，甲醇可溶于所述碳酸钠溶液，甲酸甲酯不溶，将甲酸甲酯提纯；
(3)将所述甲酸甲酯水解，水解温度115-125℃，水和甲酸甲酯的重量比为2-3：1，水解时间为1-3h，压力为水解反应体系的饱和蒸汽压，得到含有甲酸的混合溶液；
(4)将所述混合溶液输送至精馏塔中精馏，得到甲酸；
(5)将硼酸置甩沪中高温脱水至不再产生气泡，所得熔融物倒在铁片一上，置干燥器中冷却，然后研磨成粉，将硼酸细粉加到所述甲酸中，放置72h，形成硬块，分出清彻液体进行减压蒸馏，收集22-25℃/12-18mm馏份，为无水甲酸。
优选的，步骤(1)所述的催化剂为甲醇钠，所述甲醇钠的添加量为所述甲醇重量的5％。
优选的，步骤(1)的反应时间为1-2h。
优选的，所述水解温度为120℃，水和所述甲酸甲酯的重量比为2：1，所述水解时间为1.5h。
优选的，步骤(4)所述精馏的方法为，将所述混合溶液和邻苯二甲酸酐混合全回流6h，然后进行精馏。
优选的，步骤(5)所述减压蒸馏收集23℃/16mm馏份。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
甲醇和一氧化碳在催化剂甲醇钠的作用下，合成甲酸甲酯；
甲酸甲酯在碳酸钠溶液下提纯，甲醇溶于碳酸钠溶液，提纯后可将甲醇可通过蒸馏提纯，重复利用；
甲酸甲酯经过提纯后，可保证水解过程中甲酸的量不断增加，不会由于残余的甲醇降低甲酸甲酯的水解速率；
无水甲酸的制备过程中采用硼酸，硼酸可以通过加热达到重复利用的目的。
本发明提供的无水甲酸的制备方法，工艺简洁、水解速度快、甲酸纯度高、甲酸纯度可达到99.5％，无其他副产品、可直接制备无水甲酸，无水甲酸的水含量≦0.02％。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
以下实施例中，甲醇钠的添加量为甲醇重量的5％。
实施例1
无水甲酸的制备方法：
(1)将甲醇和一氧化碳运送入反应釜中，在甲醇钠的作用下，控制温度在65℃，压力2.5mpa下进行反应1h，产生甲酸甲酯混合液；
(2)在气液分离器的作用下，向甲酸甲酯混合液中添加碳酸钠溶液，甲醇可溶于碳酸钠溶液，甲酸甲酯不溶，将甲酸甲酯提纯；
(3)将甲酸甲酯水解，水解温度115℃，水和甲酸甲酯的重量比为2：1，水解时间为1h，压力为水解反应体系的饱和蒸汽压，得到含有甲酸的混合溶液；
(4)将混合溶液和邻苯二甲酸酐混合全回流6h，然后进行精馏，得到甲酸；
(5)将硼酸置甩沪中高温脱水至不再产生气泡，所得熔融物倒在铁片一上，置干燥器中冷却，然后研磨成粉，将硼酸细粉加到甲酸中，放置72h，形成硬块，分出清彻液体进行减压蒸馏，收集22℃/12mm馏份，为无水甲酸。
所得到的无水甲酸的纯度经检测为99.5，无水甲酸的水含量为0.02％。
实施例2
无水甲酸的制备方法：
(1)将甲醇和一氧化碳运送入反应釜中，在甲醇钠的作用下，控制温度在80℃，压力6.0mpa下进行反应2h，产生甲酸甲酯混合液；
(2)在气液分离器的作用下，向甲酸甲酯混合液中添加碳酸钠溶液，甲醇可溶于碳酸钠溶液，甲酸甲酯不溶，将甲酸甲酯提纯；
(3)将甲酸甲酯水解，水解温度125℃，水和甲酸甲酯的重量比为3：1，水解时间为3h，压力为水解反应体系的饱和蒸汽压，得到含有甲酸的混合溶液；
(4)将混合溶液和邻苯二甲酸酐混合全回流6h，然后进行精馏，得到甲酸；
(5)将硼酸置甩沪中高温脱水至不再产生气泡，所得熔融物倒在铁片一上，置干燥器中冷却，然后研磨成粉，将硼酸细粉加到甲酸中，放置72h，形成硬块，分出清彻液体进行减压蒸馏，收集25℃/18mm馏份，为无水甲酸。
所得到的无水甲酸的纯度经检测为99.4，无水甲酸的水含量为0.01％。
实施例3
无水甲酸的制备方法：
(1)将甲醇和一氧化碳运送入反应釜中，在甲醇钠的作用下，控制温度在70℃，压力3mpa下进行反应1.5h，产生甲酸甲酯混合液；
(2)在气液分离器的作用下，向甲酸甲酯混合液中添加碳酸钠溶液，甲醇可溶于碳酸钠溶液，甲酸甲酯不溶，将甲酸甲酯提纯；
(3)将甲酸甲酯水解，水解温度120℃，水和甲酸甲酯的重量比为2.5：1，水解时间为2h，压力为水解反应体系的饱和蒸汽压，得到含有甲酸的混合溶液；
(4)将混合溶液和邻苯二甲酸酐混合全回流6h，然后进行精馏，得到甲酸；
(5)将硼酸置甩沪中高温脱水至不再产生气泡，所得熔融物倒在铁片一上，置干燥器中冷却，然后研磨成粉，将硼酸细粉加到甲酸中，放置72h，形成硬块，分出清彻液体进行减压蒸馏，收集23℃/13mm馏份，为无水甲酸。
所得到的无水甲酸的纯度经检测为99.5，无水甲酸的水含量为0.02％。
实施例4
无水甲酸的制备方法：
(1)将甲醇和一氧化碳运送入反应釜中，在甲醇钠的作用下，控制温度在75℃，压力3.5mpa下进行反应1.5h，产生甲酸甲酯混合液；
(2)在气液分离器的作用下，向甲酸甲酯混合液中添加碳酸钠溶液，甲醇可溶于碳酸钠溶液，甲酸甲酯不溶，将甲酸甲酯提纯；
(3)将甲酸甲酯水解，水解温度120℃，水和甲酸甲酯的重量比为2：1，水解时间为1.5h，压力为水解反应体系的饱和蒸汽压，得到含有甲酸的混合溶液；
(4)将混合溶液和邻苯二甲酸酐混合全回流6h，然后进行精馏，得到甲酸；
(5)将硼酸置甩沪中高温脱水至不再产生气泡，所得熔融物倒在铁片一上，置干燥器中冷却，然后研磨成粉，将硼酸细粉加到甲酸中，放置72h，形成硬块，分出清彻液体进行减压蒸馏，收集23℃/16mm馏份，为无水甲酸。
所得到的无水甲酸的纯度经检测为99.5，无水甲酸的水含量为0.01％。
实施例5
无水甲酸的制备方法：
(1)将甲醇和一氧化碳运送入反应釜中，在甲醇钠的作用下，控制温度在75℃，压力4mpa下进行反应1.5h，产生甲酸甲酯混合液；
(2)在气液分离器的作用下，向甲酸甲酯混合液中添加碳酸钠溶液，甲醇可溶于碳酸钠溶液，甲酸甲酯不溶，将甲酸甲酯提纯；
(3)将甲酸甲酯水解，水解温度121℃，水和甲酸甲酯的重量比为3：1，水解时间为2.5h，压力为水解反应体系的饱和蒸汽压，得到含有甲酸的混合溶液；
(4)将混合溶液和邻苯二甲酸酐混合全回流6h，然后进行精馏，得到甲酸；
(5)将硼酸置甩沪中高温脱水至不再产生气泡，所得熔融物倒在铁片一上，置干燥器中冷却，然后研磨成粉，将硼酸细粉加到甲酸中，放置72h，形成硬块，分出清彻液体进行减压蒸馏，收集24℃/15mm馏份，为无水甲酸。
所得到的无水甲酸的纯度经检测为99.4，无水甲酸的水含量为0.02％。
实施例6
无水甲酸的制备方法：
(1)将甲醇和一氧化碳运送入反应釜中，在甲醇钠的作用下，控制温度在72℃，压力5mpa下进行反应1h，产生甲酸甲酯混合液；
(2)在气液分离器的作用下，向甲酸甲酯混合液中添加碳酸钠溶液，甲醇可溶于碳酸钠溶液，甲酸甲酯不溶，将甲酸甲酯提纯；
(3)将甲酸甲酯水解，水解温度120℃，水和甲酸甲酯的重量比为2.5：1，水解时间为2.5h，压力为水解反应体系的饱和蒸汽压，得到含有甲酸的混合溶液；
(4)将混合溶液和邻苯二甲酸酐混合全回流6h，然后进行精馏，得到甲酸；
(5)将硼酸置甩沪中高温脱水至不再产生气泡，所得熔融物倒在铁片一上，置干燥器中冷却，然后研磨成粉，将硼酸细粉加到甲酸中，放置72h，形成硬块，分出清彻液体进行减压蒸馏，收集22℃/17mm馏份，为无水甲酸。
所得到的无水甲酸的纯度经检测为99.4，无水甲酸的水含量为0.01％。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。