[发明专利]一种吲哚的制备方法及其反应装置

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体地说，涉及一种吲哚的制备方法及其反应装置。

背景技术

吲哚在医药、农药、香料、食品饲料添加剂、染料等领域具有广泛的应用，近年来随着吲哚下游产品的快速发展以及其新应用领域的不断衍生，使得吲哚的市场前景日益扩大；而目前全球吲哚生产主要集中在美国、西欧、日本等工业发达国家与地区。因此，我国迫切需要工艺简单，成本低廉和环境友好的化学合成吲哚的生产工艺来满足市场的需求。

目前已经工业化的吲哚合成技术主要有邻氯甲苯法、苯胺法以及邻氨基乙苯法。邻氯甲苯法就是邻氯甲苯经氯化、氰化、氨化、脱水制得吲哚满，然后脱氢得到吲哚。该法合成步骤多、分离过程复杂、副产物多、能耗大，导致成本较高；而且合成过程中使用氯气和剧毒的氰化物，环境污染严重。苯胺法也称苯胺-乙二醇法，该法研究较为广泛，而且苯胺、乙二醇均为基础有机化工产品，具有稳定的原料来源，利于大规模工业化生产。但其缺点为要避免高温下乙二醇的聚合反应，需要大量苯胺作稀释剂，苯胺的用量较大，如果不能很好的解决苯胺的回收利用，成本将会有明显的增加，而且苯胺、乙二醇均属有毒原料，生产安全性要求高。

文献(广东化工1990 No.2 29～32)中报道过以邻氨基乙苯为原料，在温度为550℃和氮气保护，并有硝酸铝(或三氧化二铝)存在的条件下，进行脱氢环化，再经过减压蒸馏得到二氢吲哚，随后于640℃下脱氢，即得产品。该法的缺点是催化剂容易失活，合成步骤繁多，反应条件苛刻以及成本高。欧洲专利(EP1362510)中报道过由邻氨基乙苯为原料，在惰性气体、水蒸气以及空气气氛下，一步法制备吲哚，但是采用惰性气氛，催化剂容易积炭，使得催化剂容易失活。文献(化工学报2004 Vol.55 No.7 1201～1205)也报道了水蒸气为稀释剂条件下催化剂组分B/Cu/Al的不同含量对吲哚收率的影响。在反应温度873K～923K，床层空速0.1h^-1，水/邻氨基乙苯的摩尔比为10条件下，吲哚收率可达到78％(通过分离手段得到纯品吲哚)，其转化率在95％以上(以邻氨基乙苯计)，选择性高于90％(以吲哚计)，该催化剂转化率和选择性均较高，采用水蒸气虽然可抑制积炭等所引起的催化剂中毒，延长催化剂的使用寿命；但需要大量的水蒸气作为稀释剂，能耗高，产品分离必须先进行油水分离，然后采用精馏或萃取等技术进行油相物质的分离，导致分离成本大幅增加，使得水蒸气下合成吲哚成本提高；采用空气气氛容易引起吲哚深度氧化，产品收率低。因此，开发简单、经济的吲哚新合成技术十分必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，从而提供一种经济实用的以邻氨基乙苯和二氧化碳为原料制备吲哚的方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述制备方法的反应装置。

本发明的吲哚的制备方法，采用固定床反应器的连续气-固催化反应工艺，将邻氨基乙苯在210～300℃汽化，液空速0.02～0.15h^-1，然后将二氧化碳与邻氨基乙苯以摩尔比4∶1～40∶1的比例，于210～300℃快速混合，预热到560～640℃后，进反应器中的催化剂床层，在560～640℃下氧化催化脱氢，生成主要含吲哚的液体反应产物。

本发明所述吲哚的制备方法，所述反应气氛采用二氧化碳气氛。

本发明所述吲哚的制备方法，所述催化剂为锰-铝基多相催化剂。

本发明所述吲哚的制备方法，所述氧化催化脱氢反应的压力为常压或负压。

本发明所述吲哚的制备方法，还包括对获得的液体反应物进行精馏或萃取，以分离产物吲哚、未反应的原料邻氨基乙苯、以及反应副产物邻氨基苯乙烯的步骤。

本发明所述吲哚的制备方法，未反应的原料邻氨基乙苯、二氧化碳和副产物邻氨基苯乙烯被循环利用。

本发明还提供了一种用于制备吲哚的反应装置，包括依次设置的汽化室、混合室、预热室、反应器、冷却器、产品收集罐、气体收集罐。

根据本发明的制备吲哚的装置，所述产品收集罐进一步连有一精馏或萃取装置。

根据本发明的制备吲哚的装置，一原料储罐通过一泵与所述汽化室相连。

根据本发明的制备吲哚的装置，所述气体收集罐连有一压缩机。

根据本发明的制备吲哚的装置，所述压缩机和冷却器与一气体储柜相连。

根据本发明的制备吲哚的装置，所述冷却器和预热室间设一加热器。