本发明属于化合物制备，特别是涉及一种以甲醇和甲醛为原料的乙酸甲酯的制备方法及反应系统。
背景技术：
1、乙酸甲酯又名醋酸甲酯，作为一种重要的化工原料，广泛用于制备乙酸、乙醇及其衍生物。
2、现阶段乙酸甲酯的制备方法包括乙酸甲醇脱水缩合、二甲醚羰基化法、甲醇羰基化法、合成气法等。
3、乙酸和甲醇脱水缩合(ep473688a)的方法，该过程的催化剂为浓硫酸，其腐蚀设备，污染环境，且由于强氧化性和脱水作用，导致一系列副反应的产生，后续处理复杂。此外，此方法的原料为乙酸，乙酸制备时需要采用孟山都公司的甲醇羰基化法生产，此过程需要rh或ir贵金属催化剂，另外需要采用毒性较大的碘甲烷作为助剂。
4、甲醇羰基化法是指甲醇和一氧化碳反应生成乙酸甲酯的过程(chem.commun.,1968,24,1578)。此法所用催化剂为贵金属铑，同时需要碘化物为助催化剂。但是高浓度碘化物对催化剂的腐蚀性增加，产物中碘含量过高影响产品品质。但是甲醇羰基化生产采用的铑/铱基催化剂价格昂贵、催化剂与产物分离困难，且卤素对设备材质的要求较高。廉价的fe-co簇型化合物能催化甲醇直接均相转化为乙酸甲酯，但是反应压力为27mpa，能耗较高(us4408069a)。对于在硫化后的como/c催化剂上不加任何促进剂进行的甲醇气相羰化过程，虽然气相反应效率较高，但甲醇的转化率及产物的选择性较低(appl.catal.a:gen.,1995,133,67)。
5、二甲醚羰基化法是指以二甲醚和一氧化碳为原料制备乙酸甲酯。此方法广泛采用rh、ir等贵金属催化剂，但是积碳严重。以活性炭负载的金属镍为催化剂时，乙酸甲酯的选择性为80％，产率为34％，但是该过程必须使用剧毒的碘甲烷作为助剂(appl.catal.a:gen.,1983,7,361)。
6、最近王野等人报道了合成气一步制取乙酸甲酯的方法。该方法虽然称为一步法，其实包含了合成气制甲醇、甲醇缩合为二甲醚、二甲醚与一氧化碳羰基化制备乙酸甲酯的过程。虽然此方法乙酸甲酯选择性约为90％，但是转化率低于20％(cn108774130b)
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种以甲醇和甲醛为原料的乙酸甲酯的制备方法及反应系统，该方法兼顾原料高转化率、产物高选择性，可实现甲醛和甲醇一步制取乙酸甲酯，同时可消耗工业中多余的甲醇和甲醛，具有催化剂寿命长、并且投资省、运行能耗低等特点。本发明的技术方案如下所述：
2、作为本发明的第一个方面，在于提供一种以甲醇和甲醛为原料的乙酸甲酯的制备方法，以甲醇和甲醛为原料，催化剂为以碳化硅为载体制备的a-b/sic催化剂，其中a选自pt、cu，b选自al2o3、ceo2。
3、优选的，所述催化剂为cu-ceo2/sic。
4、优选的，反应温度为200-300℃，优选200℃。
5、优选的，反应压力为0.1-0.3mpa，优选0.1mpa。
6、优选的，甲醇与甲醛的比例为1:2-1:5，优选1:2。
7、优选的，气时空速为500-2000ml gcat h-1，优选1000ml gcat h-1。
8、本发明的实施例中，包括如下步骤：将催化剂cu-ceo2/sic置于反应器的恒温区，催化剂中cu和ceo2质量分数分别为5wt％和10wt％；通入5％h2/n2混合气，以10℃/min的升温速率加热至300℃/min对催化剂进行预处理，保持30min；反映条件为：反应温度为200℃，反应压力为0.1mpa，甲醇与甲醛的比例为1:2，气时空速为1000ml gcat h-1，n2流量100ml/min,甲醇流量6g/h，甲醛流量150ml/min。本发明此案用固定床反应器，反应气体进入，下方产物立即流出。每间隔1小时取样，气相色谱检测。
9、作为本发明的第二个方面，在于提供一种反应系统，包括反应室，反应室内放置催化剂，催化甲醇和甲醛反应；
10、混合室，使甲醇和甲醛均匀混合；
11、和汽化室，将甲醇汽化；
12、以及甲醇钢瓶、甲醛钢瓶、氮气钢瓶、h2/n2气源；
13、甲醇钢瓶和汽化室通过管道连接，管道上设置1号阀门和流量计，汽化室和混合室之间通过管道连接，管道上设置2号阀门，甲醛钢瓶连接至混合室；混合室上部和反应室下部通过管道连接，管道上设置4号阀门；h2/n2气源与反应室连接管路上设置7号阀门。
14、优选的，还包括第一段冷凝系统、第二段冷凝系统；反应室顶端通过管道顺次连接至第一段冷凝系统、第二段冷凝系统，第二段冷凝系统连接至产品室。
15、优选的，第二段冷凝系统通过回收管路连接至混合室，回收管路上设置6号阀门和单向阀，以保证气体流向；甲醛钢瓶通过管道连接至回收管路，而后通入混合室。
16、优选的，还包括回收室，第一段冷凝系统通过管道连接至回收室，冷凝系统和第二段冷凝系统分别连接至第一水槽和第二水槽。
17、优选的，回收室连接至甲醇钢瓶和汽化室之间管道的通路上设置5号阀门和流量计。
18、优选的，所述反应室内，分散板采用孔状板，催化床为两层。
19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20、1，本发明提供的乙酸甲酯的制备方法，以价格相对较低的甲醇和甲醛为原料，以甲醇和甲醛为原料制备乙酸甲酯的方法尚未见文献报道，此法能够减少反应精馏法中酸催化剂对反应器的腐蚀性及对醋酸的依赖，消耗工业及环境中多余的甲醛，减少对环境的污染。因此，此法具有广泛的应用前景。
21、2，本发明提供的反应系统结构简洁，容易放大。
22、3，本发明提供的制备方法甲醇的转化率高，可达到35％，乙酸甲酯的选择性高，可达到95％。
1.一种以甲醇和甲醛为原料的乙酸甲酯的制备方法，其特征在于，以甲醇和甲醛为原料，催化剂为以碳化硅为载体制备的a-b/sic催化剂，其中a选自pt或cu，b选自al2o3或ceo2。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为cu-ceo2/sic。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应温度为200-300℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应压力为0.1-0.3mpa。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，甲醇与甲醛的比例为1:2-1:5。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，气时空速为500-2000ml gcat h-1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将催化剂cu-ceo2/sic置于反应器的恒温区，催化剂中cu和ceo2质量分数分别为5wt％和10wt％；通入5％h2/n2混合气，以10℃/min的升温速率加热至300℃/min对催化剂进行预处理，保持30min；反应条件为：反应温度为200℃，反应压力为0.1mpa，甲醇与甲醛的比例为1:2，气时空速为1000ml gcat h-1，n2流量100ml/min,甲醇流量6g/h，甲醛流量150ml/min，每间隔1小时取样，气相色谱检测。
8.一种反应系统，其特征在于，包括反应室、混合室和汽化室，以及甲醇钢瓶、甲醛钢瓶、氮气钢瓶、h2/n2气源；甲醇钢瓶和汽化室通过管道连接，管道上设置1号阀门和流量计，汽化室和混合室之间通过管道连接，管道上设置2号阀门，氮气钢瓶连接至汽化室和混合室之间管道的通路上设置3号阀门和流量计；混合室和反应室通过管道连接，管道上设置4号阀门；h2/n2气源与反应室连接管路上设置7号阀门。
9.根据权利要求8所述的反应系统，其特征在于，还包括第一段冷凝系统、第二段冷凝系统；反应室顶端通过管道顺次连接至第一段冷凝系统、第二段冷凝系统，第二段冷凝系统连接至产品室；
10.根据权利要求8所述的反应系统，其特征在于，还包括回收室，第一段冷凝系统通过管道连接至回收室，冷凝系统和第二段冷凝系统分别连接至第一水槽和第二水槽；进一步的，回收室连接至甲醇钢瓶和汽化室之间管道的通路上设置5号阀门和流量计。
