DE3248986C2

DE3248986C2 - Verfahren zur Herstellung von Indol aus Anilin und Äthylenglycol

Info

Publication number: DE3248986C2
Application number: DE3248986T
Authority: DE
Inventors: Tadatoshi Hiratsuka Kanagawa Honda; Kazuhiro Yokohama Kanagawa Terada
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1981-08-25
Filing date: 1982-08-25
Publication date: 1986-02-13
Also published as: EP0086239A4; DE3248986T1; US4474969A; CH652393A5; JPH0243737B2; KR840001136A; GB8310651D0; EP0086239B1; CA1172643A; WO1983000691A1; GB2116558B; NL8220298A; JPS5835171A; EP0086239A1; GB2116558A; KR860001577B1

Description

η ^ (M - I)HA - 1),

wobei η die Anzahl der aufgeteilten Zuführungsöffnungen bezeichnet, M die minimale Molzahl von Anilin pro Mol Äthylenglycol in dem Katalysatorbett ist und A die Molzahl von Anilin pro Mol des gesamtes in Portionen in einen Reaktor eingeführten Äthylenglycols bezeichnet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von Anilin zu dem gesamten Äthylenglycol, die beide in den Reaktor eingeführt werden, in dem Bereich von 1 bis 5 liegt.

Die Erfindung betrifft den Gegenstand der Ansprüche, und zwar^in Verfahren zur Herstellung von Indol durch Umsetzen von Anilin und Äthylenglycol in einer Gasphase und in Anwesenheit eines Katalysators.

Insbesondere hat die Erfindung ein Verfahren zum Zuführen von Äthylenglycol, das eines der Ausgangsmaterialien ist, zum Gegenstand, das bei der Herstellung von Indol aus Anilin und Äthylenglycol in der Garphase in

Anwesenheit eines Katalysators verwendet werden kann.

Indol ist als Rohmaterial für die chemische Industrie bekannt. Besonders in den letzten Jahren ist es ein wichtiges Material als Ausgangsmaterial für die Synthesen verschiedener wohlriechender Verbindungen und Aminosäuren geworden.
Es sind bisher verschiedene Versuche vorgenommen worden, um Indol synthetisch zu erzeugen. Viele dieser

m> Versuche führten zum Auftreten von Nebenprodukten, und zwar in großer Menge und/oder vielen verschiedenartigen, und erforderten teure Ausgangsmaterialien. Darüber hinaus umfaßten sie viele Stufen, um Indol zu erreichen, und waren für die Praxis schwer durchführbar. Es sind jedoch auch schon einstufige Herstellungsverfahren für Indol aus Anilin und Äthylenglycol entwickelt worden. Beschrieben sind derartige Verfahren beispielsweise in (1) Chemical Abstracts, Band 95,1981,1 50 442 w sowie in den Jap. Pat. Abstracts (2) 56-36 451,

1981 (3)56-46 865,1981;(4)56-53 652,1981; (5) 56-55 366,1981;(6)56-63 958,1981;(7)56-73 060,1981; (8)56-86 154,1981; (9> 56—1 1G672,1981 und (10) 56-1 69668,1981. Zu bemerken ist jedoch, daß die in (1) und (7) beschriebenen Verfahren in flüssiger Phase durchgeführt werden.

Als Reaktionskatalysator für die Synthese von Indol aus Anilin und Äthylenglycol ist eine Vielzahl fester saurer Katalysatoren und metallischer Katalysatoren vorgeschlagen worden.

Nach Kenntnis der Erfinder der Erfindung scheint es wesentlich zu sein, um Indol mit einer guten Ausbeute zu erhalten, eine stark überschüssige Menge Anilin relativ zu Äthylenglycol dem Katalysatorbett zuzuführen, wenn Indol aus Anilin und Äthylenglycol unter Verwendung verschiedener bisher vorgeschlagener Katalysatoren hergestellt wird. Wenn Indol auf die oben beschriebene Weise hergestellt wird, ist es notwendig, eine große Menge Anilin, die in der entstehenden Reaktionsmischung enthalten ist, abzutrennen und zurückzugewinnen,

was zu dem Problem führt, daß das oben beschriebene Herstellungsverfahren eine sehr große Trenn-/Rückgewinnungseinheit und große Mengen an Energie erfordert.

Die Erfinder haben ausgedehnte Untersuchungen über die Beziehung zwischen dem molaren Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol, die beide in einen Reaktor eingebracht werden, und die Ausbeute an Indol durchgeführt. Als Ergebnis wurde gefunden, wie später in einem Bezugsbeispiel beschrieben wird, daß die Ausbeute an

Indol auf der Basis von Äthylenglycol anwächst, wenn das molare Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol größer wird. Analysen von flüssigen Reaktionsprodukten und gasförmigen Reaktionsprodukten haben auch aufgezeigt, daß Anilin und Äthylenglycol nach der folgenden chemischen Gleichung (1) umgewandelt werden, aber eine Reaktion, die durch die folgende chemische Gleichung (2) wiedergegeben wird, tritt auch auf, wodurch bewirkt wird, daß Äthylenglycol einer Zersetzungsreaktion unterliegt.

+ HOCH₂CH₂OH > [Ol I] + 2H₂O+ H₂ (D

NH₂
HOCH₂CH₂OH ► 2CO + 3H₂ (2)

Die Reaktion (2) tritt heftiger auf, wenn das molare Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol abnimmt, was zu einer schlechten Ausbeute an Indol führt.

(>5 Wenn das molare Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol kiein ist, wird die Reaktion (2) beschleunigt, wohingegen die Reaktion (1) unterdrückt wird. Die folgende Erklärung kann als Grund für diese Tendenz angegeben werden. Zuerst einmal werden die Reaktion (1), die sowohl Anilin als -auch Äthylenglycol betrifft, und die Reaktion (2), die nur Äthylenglycol betrifft, durch den Partialdruck der einzelnen Reaktionsbestandteile bestimmt.

Wenn das molare Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol klein ist, wird der Partialdruck von Anilin in dem Reaktionssystem kleiner, und stattdessen steigt der Partialdruck von Äthylenglycol, und der Ablauf der Reaktion (2) wird stärker begünstigt als der der Reaktion (1). Ein zweiter noch wichtigerer Grund als der beschriebene erste Grund ist, daß die Reaktion (1) eine exotherme Reaktion von 40-50 kcal unter Reaktionsbedingungen ist, während die Reaktion (2) eine endotherme Reaktion von 40-50 kcal ist. Wenn daher das molare Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol klein ist, wird die Wärme gemäß der Reaktion (1) an einem Einlaßteil des Katalysatorbettes erzeugt, wo die Konzentration von Äthylenglycol hoch ist, was zur Entwicklung eines lokalen Gebietes hoher Temperatur fuhrt (d. h. zu einer sogenannten heißen Stelle). Als Folge davon scheint die Reaktion (2), die eine endotherme Reaktion ist, an solch einer heißen Stelle beschleunigt zu werden. Deshalb wird gefolgert, daß sich solch eine heiße Stelle schneller entwickelt, die Zersetzungsreaktion (2) somit beschleunigt wird und die Ausbeute an Indol demzufolge gesenkt wird, wenn die Konzentration von Äthylenglycol ansteigt, mit anderen Worten, wenn das molare Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol kleiner wird.

Die Erfinder haben ausgedehnte Untersuchungen auf der Basis dieser Ergebnisse durchgeführt, um ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die Konzentration von Indol am Auslaß des Reaktors hoch gemacht werden kann, ohne die Ausbeute an Indol zu senken. Als Ergebnis wurde gefunden, daß dann, wenn ein Katalysatorbett in eine Vielzahl von Stufen unterteilt wird, die so gebildeten Katalysatorstufen in Reihe miteinander verbunden werden und eines der Ausgangsmaterialien, Äthylenglycol, in Teilen oder Portionen al! den Katalysatorstufen zugeführt wird, die Konzentration von Indol an dem Auslaß des Katalysatorbettes, das aus den in Reihe miteinander verbundenen Katalysatorstufen gebildet wird, erhöht werden kann, ohne die Ausbeute an Indol zu senken.

Ausgehend von diesen Erkenntnissen, ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Indol durch Umsetzen von Anilin und Äthylenglycol in einer Gasphase und in Anwesenheit eines Katalysators zu schaffen, das sich durch eine sehr hohe Wirtschaftlichkeit sowohl im Hinblick auf die Gesamtausbeute an Indol als auch im Hinblick auf die Konzentration des Indols in dr Reaktionslösung auszeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei einem derartigen Verfahren das Äthylenglycol in Teilen oder Portionen entlang der Strömungsrichtung des Reaktionsgases, das durch ein den Katalysator enthaltendes Katalysatorbett strömt, zugeführt wird.

Nach dem Verfahren dieser Erfindung kann die Entwicklung lokaler heißer Stellen unterdrückt werden, weil die Konzentration von Äthylenglycol durch das Katalysatorbett hindurch gleichmäßig gemacht wird, selbst wenn das molare Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol, die beide in den Reaktor eingeführt werden, klein ist. Als Folge davon wird die Zersetzung von Äthylenglycol, die nach der chemischen Gleichung (2) stattfindet, verzögert, was zu dem Ergebnis führt, daß die Ausbeute an Indol nicht verschlechtert wird. Da weiterhin das molare Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol, die beide in einen Reaktor eingeführt werden, kleiner gemacht werden kann, ist es möglich, die Konzentration von Indol an dem Auslaß des Reaktors zu steigern und gleichzeitig die Menge an Anilin, die von dem Reaktionsauslauf abgetrennt und rückgewonnen werden soll, zu senken.

Die Zeichnung ist eine schematischc Darstellung des Reaktionssystems, das in Beispiel 1 verwendet wurde.

Bei dem Herstellungsverfahren für Indol, auf das die Erfindung gerichtet ist, werden Anilin und Äthylenglycol in Anwesenheit eines festen sauren Katalysators oder eines metallischen Katalysators umgesetzt.

Als feste saure Katalysatoren, die bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens brauchbar sind, können erwähnt werden:

(1) Katalysatoren, die das Oxid oder Hydroxid wenigstens eines Elementes enthalten, das ausgewählt ist aus Si, Al, B, Sb, Bi, Sn, Pb, Ga, Ti, Zr, Be, Mg, Y, Cu, Ag, Zn, Cd und den Lanthanid-elementen, wie z. B.

CdO ZnO-Sb₂O-PbO₂ Al₂O₃-B₂O₃ SiO₂-CdO SiO₂-Al₂O₃ SiO₂-MgO TiO₂-SnO₂ TiO₂-ZrO₂ CdO-Bi₂O₃ SiO₂-Ce₂O₃ SiO₂-Y₂O₃ SiO₂—Bi₂O₃—BeO SiO₂—Ga₂O₃ SiO₂—La₂O₃ SiO₂—ZnO — AgO

SiO₂—MgO — CuO

(hier im folgenden als »Katalysatorkomponente (1)« bezeichnet);

(2) Katalysatoren, die das Sulfid oder Selenid wenigstens eines Elementes enthalten, das ausgewählt ist aus Pd,

Pt, Cr, Fe, Ni, Co, Zn, Mo, Cd und W, wie z. B. PdS, PtS, CrS, FeS, NiS, CoS, ZnS, MoS₂, CdS, WS₂, ZnSe, CdSe (hier im folgenden als »Katalysatorkomponente (2)« bezeichnet);

(3) Katalysatoren, die ein anorganisches Salz, und zwar ein Halogenid oder das Carbonat, Nitrat, Sulfat, Phosphat, Pyrophosphat, Phosphormolybdat oder Silicowolframat wenigstens eines Elementes enthalten, das ausgewählt ist aus Fe, Tl, Ca, Mn, Bi, Sr, Y, Al, Zn, Cd, Ni, Mg, In, Be, Co, Ga und den Lanthanidenelementen, wie

z. B. Eisen(III)-Sulfat, Thalliumsulfat, Kalziumsulfat, Mangansulfat, Wismuthsulfat, Strontiumsulfat, Yttriumsulfat, Cadmiumbromid, Aluminiumsulfat, Zinnsulfat, i\'ickelsulfat, Cadmiumchlorid, Magnesiumsulfat, Indiumsulfat, Berylliumsulfat, Cadmiumnitrat, Cobaltsulfat, Zi.ikaluminiumsulfat, Magnesiumchlorid, Cadmiumsulfat, Cadmiumphosphat (hier im folgenden als »Katalysatorkomponente (3)« bezeichnet).

Weiterhin können als Beispiele für metallische Katalysatoren Katalysatoren erwähnt werden, die wenigstens ein Element enthalten, das ausgewählt ist aus Cu, Ag, Pt, Pd, Ni, Co, Fe, Ir, Os, P.a und Rh (hier im folgenden als »Katalysatorkomponente (4)« bezeichnet).

Unter den vorstehend angegebenen Katalysatoren sind die am stärksten bevorzugt verwendeten Katalysatoren jeweils SiO₂-ZnO-AgO für die Katalysatorgruppe, die die Katalysatorkomponente (1) enthält, Cadmium-

sulfid für die Katalysatorgruppe, die die Katalysatorkomponente (2) enthält, Cadmiumsulfat für die Katalysatorgruppe, die die Katalysatorkomponente (3) enthält, und Ag, getragen auf einem Träger mit einer großen spezifischen Oberfläche für die metallischen Katalysatoren.

Diese festen sauren Katalysatoren und metallischen Katalysatoren können nach irgendeinem der bekannten Verfahren hergestellt werden. So können die Katalysatorkomponenten (1) von den festen sauren Katalysatoren erhalten werden, indem entweder wasserlösliche Saize ihrer entsprechenden kataiysatorbiidenden Elemente zu Hydroxiden hydrolysiert und getrocknet und die so erhaltenen Gele gebacken werden, oder leicht zersetzbare Salze ihrer entsprechenden katalysatorbildenden Elemente der thermischen Zersetzung in Luft unterworfen werden.

ίο . Die Katalysatorkomponenten (2) von den festen sauren Katalysatoren können andererseits hergestellt werden, indem entweder Natriumsulfid oder Kaliumselenid zu wasserlöslichen Salzen ihrer entsprechenden kataiysatorbiidenden Elemente hinzugegeben werden oder ihre entsprechenden katalysatorbildenden Elemente oder ihre Salze mit Hydrogensulfidgas oder Hydrogenselenidgas kontaktiert werden. Schließlich können die Katalysatorkorr.pcnenter. (4), die metallische Katalysatoren sind, hergestellt werden,

is indem Salze, Hydroxide oder Oxide ihrer entsprechenden katalysatorbildenden Elemente mit einem reduzierenden Mittel wie Wasserstoff, Formaldehyd, Ameisensäure, phosphorige Säure oder Hydrazin reduziert werden.

Diese festen sauren Katalysatoren und metallischen Katalysatoren können aus jeder einzelenen der vorstehend genannten Katalysatorkomponenten (1), (2), (3) und (4) oder einer Mischung aus zwei oder mehr der Kata- lysatorkomponenten (1), (2), (3) und (4) gebildet werden, wobei die Katalysatorkomponente oder die -komponenten wahlweise auf einem Träger getragen werden können. Es ist möglich, als solch einen Träger irgendeinen Träger zu verwenden, der üblicherweise in der Technik verwendet wird. Allgemein gesagt, können Diatomäenerde, Bimsstein, Titanoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Silicagel, Aktivkohle, aktivierter Ton, Asbest und dergleichen verwendet werden. Mit Katalysator beladene Träger können her- gestellt werden, indem bewirkt wird, daß die vorstehend beschriebenen Katalysatorkomponenten auf diesen Trägern getragen werden. Es gibt dabei keine besondere Beschränkung für die Menge einer Katalysatorkomponente, die auf einem Träger getragen werden soll. Eine Katalysatorkomponente kann im allgemeinen in einer Menge getragen werden, die in geeigneter Weise entsprechend dem Typ des Trägers bestimmt wird, z. B. in einer Menge von 1 bis 50%, bezogen auf den Träger.

Bei dem Herstellungsverfahren für Indol gemäß dieser Erfindung wird die Reaktion zwischen Anilin und Äthylenglycol in einer Gasphase und in Anwesenheit eines der oben beschriebenen Katalysatoren durchgeführt. Der Reaktor kann irgendein Festbett-, Wirbelschichtbett- oder Fließbett-Reaktor sein. Üblicherweise kann jedoch ein Reaktor vom Festbett-Typ verwendet werden. Anilin und Äthylenglycol werden zu Indol umgewandelt, indem sie in Dampfform unter Heizbedingungen

mit einem Katalysator in Kontakt gebracht werden. Als Verdünnungsmittel für Anilin- und Äthylenglycoldämpfe können hierbei eine Vielzahl von inerten gasförmigen Substanzen zusammen mit diesen Dämpfen vorhanden sein. Beispiele für inerte gasförmige Substanzen der vorstehenden Art können Stickstoffgas, Kohlendioxidgas, Dampf oder Wasserstoffgas umfassen. Die Verwendung von Wasserstoffgas wird insbesondere bevorzugt, da dieses so wirkt, daß es den Katalysator aktiv hält. Die Verwendung von Dampf kann auch vorteilhaft sein, um die Aktivität des Katalysators aufrecht zu erhalten und um die Ausbeute an Indol zu steigern, da Dampf dazu dient, die Zersetzung von Äthylenglycol auf dem Katalysator zu unterdrücken.

Anilin kann in einen Reaktor in einer Menge von 1,0 bis 5,0 Mol und vorzugsweise 2,0 bis 3,0 MoI pro Mol des gesamten auch in den Reaktor eingebrachten Äthylenglycols eingebracht werden. Anilin und Äthylenglycol werden direkt, wobei sie entweder vorher verdampft werden oder in flüssiger Form vorliegen, in den Reaktor auf solch eine Weise eingebracht, daß die Flüssigkeits-Volumengeschwindigkeit 0,01 bis 5 Liter/Liter-Katalysator/Stunde in Bezug auf den Katalysator wird. Die Reaktionstemperatur kann in dem Bereich von 200 bis 600⁰C und vorzugsweise 250 bis 500⁰C liegen. Die Reaktion kann unter erhöhtem, normalem oder Unterdruck durchgeführt werden. Bei dem Verfahren zur Herstellung von Indol gemäß der Erfindung wird Äthylenglycol in Teilen oder Portioso nen durch den Einlaß des Katalysatorbcttcs und verschiedene Zufühmngsöffnungen, die entlang der Strömungsrichtung des Reaktionsgases vorgesehen sind, in das Katalysatorbett eingebracht.

Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Konzentration von Äthylenglycol in dem Katalysatorbett durch dieses hindurch gleichmäßig gemacht wird. Spezieller gesagt, es ist ein Hauptmerkmal dieser Erfindung, den Minimumwert M des molaren Verhältnisses m von Anilin zu Äthylenglycol (d. h. die Molzahl von Anilin pro Mol Äthylenglycol) in dem Katalysatorbett vorzugsweise wenigstens 5, stärker zu bevorzugen wenigstens 7 und am stärksten zu bevorzugen 10 oder höher, zu machen. Da es auch ein Gegenstand dieser Erfindung ist, die Menge an Anilin zu senken, die von dem Reaktionsauslauf abgetrennt und rückgewonnen werden muß, ist es wünschenswert, das molare Verhältnis A von Anilin zu dem gesamten in den Reaktor eingebrachten Äthylenglycol (d. h. die Molzahl von Anilin pro Mol des gesamten in Teilen oder Proportionen einge-

brachten Äthylenglycols) nicht größer als 5 und vorzugsweise nicht größer als 3 zu machen.

Es bestehen keine besonderen Beschränkungen für die Anzahl der einzelnen unterteilten Zuführungsöffnungen und für die eingeteilten Verhältnisse, so lange die unterteilte Zuführung von Äthylenglycol die vorstehenden Bedingungen erfüllt. Die unterteilte Zuführung von Äthylenglycol wird durch den Einlaß für Ausgangsmaterial des Katalysatorbet-

tes des Reaktors und die eine Stelle oder mehrere Stellen (hier im folgenden als »Zuführungsöffnungen« bezeichnet), die entlang des Katalysatorbettes und entlang der Strömungsrichtung des Reaktionsgases vorgesehen sind, durchgeführt. Die unterteilte Zuführung von Äthylenglycol kann vorzugsweise, allgemein gesagt, durchgeführt werden, indem das Katalysatorbett in zwei oder mehr Abschnitte entlang seiner Länge unterteilt

wird, ZulührungsöfTnungen für Äthylenglycol an der Gaseinlaßseite der ersten Katalysatorstufe und jeweils zwischen zwei benachbarten Katalysatorstufen vorgesehen werden und dann Äthylenglycol in Teilen oder Portionen durch diese Zuführungsöffnungen eingeführt werden.

Im Hinblick auf die Vereinfachung des Betriebes wird Äthylenglycol in gleiche Teile oder Portionen für alle Zuführungsöflhungen unterteilt, einschließlich der Äthylenglycol-Portion, die zusammen mit Anilin in den Einlaß des Katalysatorbettes eingebracht wird. Die Anzahl der Zuführungsöffnungen n, die erforderlich ist, wenn Äthylenglycol in gleichen Portionen allen Zufuhrungsöffnungen zugeführt wird. Kann durch die folgende Gleichung (3) berechnet werden, damit die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt werden.

n>(M- \)I(A - 1). (3) lu

Wenn beispielsweise M = 7 und A = 3 ist, ist η = 3. Wenn M= 10 und A = 3 ist, ist n= 5. Demzufolge sind im allgemeinen 3-5 Zuführungsöfihungen einschließlich der Zuführungsöffnung, die so angepaßt ist, daß ein Teil Äthylenglycol zusammen mit Anilin an dem Einlaß des Katalysatorbettes eingeführt wird, erforderlich. Es soll jedoch bemerkt werden, daß die Anzahl der Zufuhrungsöffnungen nicht notwendiger Weise auf diese Zahlen beschränkt ist. Es ist auch möglich, einen Teil Anilin in Portionen zusammen mit dem so unterteilten Äthylenglycol in den Reaktor einzubringen.

Die Erfindung wird im folgenden in näheren Einzelheiten durch die folgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1 2ü

Es wurde ein Experiment unter Verwendung des in der Zeichnung dargestellten Reaktionssystems durchgeführt, bei dem rohrförmige Reaktoren 6, 7, 8 mit einem inneren Durchmesser von 25 mm, die aus rostfreiem Stahl hergestellt waren, jeweils mit 160 ml eines Katalysators mit einer Korngröße von 3 bis 4 mm bepackt wurden. Die rohrförmigen Reaktoren wurden in Reihe geschaltet miteinander verbunden und zur Durchführung einer Reaktion verwendet. Als Katalysator wurde durch Pressen ausgeformtes granuläres Cadmiumsulfid verwendet. Wasserstoffgas wurde mil 2 Liter/Minute durch eine Leitung 2 den rohrförmigen Reaktoren zugeleitet. Das Katalysatorbett wurde allmählich von Raumtemperatur auf 35O°C aufgeheizt und auf der letzteren Temperatur gehalten. Anilin wurde mit 75 g/h und eine 33 Gew.-% wäßrige Lösung von Äthylenglycol wurde mit 16 g/h dem rohrförmigen Reaktor 6 von einer Zuführungsleitung 1 durch einen Verdampfer zugeführt. 30 Minuten spätcr wurde die 33 Gew.-% wäßrige Lösung von Äthylenglycol mit 16 g/h von einer Zuführungsleitung 4 durch einen Verdampfer eingeführt. Eine Stunde später wurde die 33 Gew.-% wäßrige Lösung von Äthylenglycol mit 16 g/h von einer Zuführungsleitung 5 durch einen Verdampfer eingeführt. Eine gasförmige Reaktionsmischung wurde durch eine Leitung 9 zu einem Kondensator 10 geleitet, wo sie abgekühlt wurde. Die so abgekühlte Reaktionsmischung wurde danach einem Gas-/FIüssigkeits-Trenntank 13 zugeführt, in dem sie in einen flüssigen Anteil und einen nicht kondensierbaren Gasanteil getrennt wurde. Der nicht kondensierbare Gasanteil wurde durch eine Leitung 11 in die atmosphärische Luft abgelassen, wohingegen das Kondensat von Zeit zu Zeit durch eine Leitung 12 für seine Analyse entnommen wurde. Eine Analyse eines Kondensats, das während der Zeitdauer von der 24. bis zur 27. Stunde nach Beginn der Reaktion erhalten worden war, wobei in dieser Zeitdauer die Aktivität des Katalysators stabilisiert worden war, zeigte, daß die Konzentration von Indol in dem Kondensat 16,8 Gew.-% betrug, mit anderen Worten, daß die Ausbeute an Indol 68%, bezogen auf Äthylenglycol, betrug.

Beispiele 2, 3 und 4

Es wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 Experimente durchgeführt mit der Ausnahme, daß der Katalysator, CdS, jeweils entsprechend durch Ag, getragen in einer Menge von 7 Gew.-% auf einem SiO₂ - ZnO-Träger, der nach dem gleichzeitigen Ausfällungsverfahren hergestellt worden war, (Gewichtsverhältnis von SiO₂ zu ZnO =1:1; spezifische BET Oberflächengröße = 260 m²/g), Cadmium-Sulfat bzw. SiO₂-ZnO-AgO, hergestellt nach dem gleichzeitigen Ausfällungsverfahren, (Gewichtsverhältnis = 1:1:1), ersetzt wurde. Die Ergebnisse der Experimente sind in Tabelle i angegeben. :>u

Tabelle 1

Hcisp. Nr. Katalysator Konzentration von Ausbeute

Indol im Kondensat (7i>) an Indol (%)

2 Ag/SiO,-ZnO 17,0 69

3 Cadmiumsulfat 16,6 67

4 SiO₂-ZnO-AgO 16,1 65 ^WJ

Vergleichsbeispiele 1, 2, 3 und 4

In der gleichen Weise wie in den Beispielen 1, 2, 3 und 4 wurden Experimente durchgeführt mit der Ausnähme, daß in jedem Experiment eine 33 Gew.-% wäßrige Lösung von Äthylenglycol mit 48 g/h zusammen mit Anilin (75 g/h) von der Zuführungsleitung 1 ohne Verwendung der Zufuhrungsleitungen 4 und 5 in den Reaktor eingebracht wurde. Die Ergebnisse der Experimente sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Vcrgl.-Beisp. Nr.

Katalysator

Konzentration von Indol im Kondensat (%)

Ausbeute an Indol (%)

IO

Cadmiumsulfid Ag/SiO₂-ZnO Cadmiumsulfat SiO₂-ZnO-AgO

8,3
9,2
8,1
7,9

32 35 31 30

20

25

ill

Bezugsbeispiel

Ein rohrförmiger Durchflußreaktor mit einem inneren Durchmesser von 10 mm, der aus Pyrex (Handelsmarke)-Glas hergestellt worden war, wurde mit 5 ml Cadmiumsulfid-Katalysator bepackt und dann für die Reaktion verwendet. Der rohrfbrmige Reaktor wurde langsam von Raumtemperatur auf 35O°C aufgeheizt und auf dieser letzteren Temperatur gehalten, wie sie auf der äußeren Wandung des rohrförmigen Reaktors gemessen wurde, während Wasserstoffgas mit 20 ml/min in den rohrförmigen Reaktor eingeleitet wurde.

Die Temperaturverteilung in dem Katalysatorbett wurde bestimmt. Nachdem feststand, daß die Temperatur des Katalysatorbettes gleichmäßig durch das Katalysatorbett hindurch 350⁰C betrug, wurde eine 33 Gew.-% wäßrige Lösung Äthylenglycol mit 0,48 g/h eingebracht. Zur gleichen Zeit wurde auch Anilin mit jeweils den Zuführungsraten, die in Tabelle 3 angegeben sind, durch Verdampfer in das Katalysatorbett eingeführt. Der Reaktionsauslauf wurde 2 Stunden lang nach Verlauf einer Zeitdauer von 1 Stunde vom Beginn der jeweiligen Reaktion an aufgesammelt und wurde einer Analyse zur Bestimmung der Ausbeute an Indol unterworfen. Andererseits wurde die Temperaturverteilung in dem Katalysatorbett gemessen, um zu bestimmen, ob sich irgendeine heiße Stelle gebildet hatte. Tabelle 3 zeigt die Beziehung zwischen jeweils dem molaren Verhältnis von Anilin zu Äthylenglycol und der Ausbeute an Indol, bezogen auf Äthylenglycol, und die Temperatur von heißen Stellen.

Tabelle 3

Anilin/Äthylenglycol	Zufuhrungsgeschwindigkeit	Ai
molares Verhältnis	von Anilin (g/h)
3,0	0,71	33
5,0	1,19	57
7,0	1,66	66
10,0	2,38	69
15,0	3,56	70

Ausbeute an Indol (%)

Temperatur der heißen Stelle (⁰C)

40

369 362 359 358 355

Um die Vorteile der Erfindung besser zu verdeutlichen, wurden die Ergebnisse, die mit dem erfindungsgemä-Ben Verfahren erzielt wurden, mit Ergebnissen gemäß dem Stand der Technik verglichen. In der folgenden Tabelle 4 sind die Ergebnisse aus Beispiel 1 gemäß der Erfindung dem Vergleichsbeispiel No. 1 und dem Bezugsbeispiel gegenübergestellt und mit den Ergebnissen verglichen worden, die nach bekannten Verfahren erhalten worden sind. Zum Vergleich mit dem Stand der Technik wurden die Verfahren (2) bis (6) und (8) bis (10) der eingangs angegebenen bekannten Verfahren herangezogen. Demnach findet sich der in Tabelle 4 angegebene so Stand der Technik in:

(2) Jap. Pat. Abstracts, 56-36 451, 1981

(3) Jap. Pat. Abstracts, 56-46 865, 1981

(4) Jap. Pat. Abstracts, 56-53 652, 1981 55 (5) Jap. Pat. Abstracts, 56-55 366, 1981

(6) Jap. Pat. Abstracts, 56-63 958, 1981

(8) Jap. Pat. Abstracts, 56-86 154, 1981

(9) Jap. Pat. Abstracts, 56-1 10 672, 1981 (10) Jap. Pat. Abstracts, 56-1 69 668, 1981

Wl

In der Gegenüberstellung der Tabelle 4 werden die folgenden Ergebnisse miteinander verglichen:

a) Molares Verhältnis von Anilin/Äthylenglycol,

b) Konzentration des Indols im Kondensat (Gew.-%),

c) Ausbeute an Indol (kg/m'-Katalysator Std),

d) Ausbeute an Indol in MoI.-% bezogen auf das zugefiihrte Äthylenglycol.

Ein Vergleich der Ergebnisse zeigt eindeutig die überlegene Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens

sowohl im Hinblick auf die Konzentration des Indols im Kondensat als auch im Hinblick auf die Gesamtausbeute an Indol.

Tabelle 4

Molares Verhältnis von Anilin/Äthylenglycol

Konzentration des Indols im Kondensat in Gew.-%

Ausbeute an Indol
(kg/m³-Katalysator SId.)

Ausbeute an Indol (Mol-%/zugeführtes Äthylenglycol)

Bsp. 1 nach der
Erfindung

Vgl. Bsp. !
ßezugsbeispiel

Stand der Technik
2
3
4
5
6
8
9
10

3,16

3,0

7,0

10,0

10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0

16,8

8,3

8,3	20,3
9,2	40,6
7,2	42,4
5,3	21,6
9,4	9,4
8,2	8,2
8,1	8,1
9,0	9,0
7,9	7,9
8,8	8,8
8,1	8,1

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

33 66 69

45 80 70 69

77 67 75 70

Claims

Patentansprüche:

1 Verfahren zur Herstellung von Indol durch Umsetzen von Anilin und Äthylenglycol in einer Gasphase und in Anwesenheit eines Katalysators, dadurchgekennzeichnet, daß es das Zufuhren von Athylenglycol in Teilen oder Portionen entlang der Strömungsrichtung des Reaktionsgases, das durch ein den Katalysator enthaltendes Katalysatorbett strömt, umfaßt. '' .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Äthylenglycol in gleichen Teilen oder Portionen unter solchen Bedingungen zugeführt wird, daß die folgende Gleichung erfüllt ist: