CN101443304B - 使用含有二氧化钛的催化剂的用途和方法，特别是用于制备邻苯二甲酸酐 - Google Patents

使用含有二氧化钛的催化剂的用途和方法，特别是用于制备邻苯二甲酸酐 Download PDF

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Abstract

本发明描述了具有少于约1000ppm的硫含量(以元素硫计算)和至少5m2/g的BET-表面的二氧化钛用于制备用于烃的气相氧化反应(特别是用于邻二甲苯和/或萘的气相氧化反应)的用途。此外，描述了一种用于制备这样的催化剂的优选的方法。

Description

使用含有二氧化钛的催化剂的用途和方法,特别是用于制备邻苯二甲酸酐
技术领域
本发明涉及含有二氧化钛的催化剂，其特别是用于通过邻二甲苯和/或萘的气相氧化反应制备邻苯二甲酸酐(PSA)。根据优选的方面本发明涉及具有低硫杂质和优选最低含量的铌的二氧化钛的用途，其用于制备催化剂或者在催化剂中用于烃的气相氧化反应。
背景技术
邻苯二甲酸酐的工业化生产通过邻二甲苯和/或萘的气相氧化反应实现。为了该目的将对于所述反应适宜的催化剂填充到反应器(优选所谓的管束式反应器，其中许多管子平行地设置)中，并从上面或下面用由烃和含氧的气体(例如空气)灌注。由于这样的氧化反应的强烈的热形成必要的是，为了避免所谓的热点(＂Hei
Figure G200780017309XD0001094001QIETU
en Flecken＂)用热载体介质环绕冲洗反应管并由此将所产生的热量导出。该能量可用于生产蒸汽。盐熔体(在此优选由NaNO2和KNO3构成低共熔的混合物)通常用作热载体介质。
同样为了抑制不期望的热点，可以将结构化的催化剂填充到反应管中，由此例如可产生两个或三个由不同组成的催化剂构成的催化剂区域(Katalysatorlage)。这样的体系已经从EP 1 082 317 B1或EP 1 084 115 B1是已知的。
本发明的催化剂的层次式设置还具有这样的目的，即在Roh-PSA中保持尽可能少的不期望的副产物(即化合物，其在邻二甲苯和/或萘生成邻苯二甲酸酐的可能的反应机制中在真正的有价值产物之前存在)的含量。对于所述的不期望的副产物主要列举化合物邻甲苯基醛(o-Tolylaldehyd)和苯酞。此外，这些化合物生成邻苯二甲酸酐的进一步氧化反应提高了关于真正的有价值产物的选择性。
除了上述的欠氧化反应产物外，还在反应中出现过氧化反应产物。马来酸酐、柠檬酸酐、苯甲酸酐和碳的氧化物属于此类。有利于有价值产物而有针对性地抑制这种不期望的副产物的形成导致催化剂的生产性和经济性进一步提高。
相应的考虑也适用于其它催化剂(例如用于其它烃的部分氧化反应)。
存在对催化剂的持久的要求，所述催化剂在高选择性下具有高转化率，且由此使改进的生产性和经济性成为可能。
发明内容
因此，本发明的任务在于研发一种催化剂或者催化剂体系，其避免了由现有技术已知的催化剂的缺点并使催化剂的活性、选择性和/或寿命的改善成为可能。
因此，本发明的第一方面涉及具有少于约1000ppm硫含量(以元素硫计算)的二氧化钛的用途，其用于制备用于烃的气相氧化反应的催化剂。在此，所述催化剂优选在催化活性物质中含有二氧化钛。
如此，在本发明的范围内令人惊奇地发现，具有少于1000ppm硫含量(以元素硫计)的TiO2的使用导致用于烃的气相氧化反应的改进的催化剂，其例如在邻二甲苯和/或萘生成邻苯二甲酸酐的气相氧化反应中，在同时改进转化率的情况下使催化剂的改进的C8-选择性和有利的低COx-选择性成为可能。有利于改善PSA-选择性还形成出乎预料地极少的MSA(马来酸酐)作为副产物。
更令人惊奇的是，因为在背景技术中对于氧化反应催化剂甚至是已知的，即可以通过添加三氧化硫(即输入硫)进行催化剂的再生或者活化。对于该领域，本领域技术人员是熟悉的，硫不仅是无害的，而且相反对于催化剂的活性是有利的。传统的含钒的氧化反应催化剂也用于制备硫酸。与此相对，WO03/081481涉及用于Fischer-Tropsch-催化剂的氧化钛-净化方法，即用于在还原条件下在高压下的反应，其中与前述的氧化反应相反，金属硫化物的形成造成问题。二氧化钛在催化剂中用于烃的气相氧化反应(如在此描述和要求的)也不能从US 5,527,469获悉，其中仅仅公开用于制备具有高纯度的经脱硫的二氧化钛水解产物的方法。
在此，进一步优选所使用的TiO2的硫含量少于约900ppm，特别是少于750ppm，优选少于500ppm，进一步优选少于约300ppm(以元素硫计算)。
在本发明的范围内进一步发现，本发明含有具有低硫杂质的TiO2的催化剂特别清楚地显示出优点，如果TiO2具有至少5m2/g，特别是至少12m2/g的BET-表面。在所述催化剂用于邻二甲苯和/或萘生成邻苯二甲酸酐的气相氧化反应的优选用途中，所使用的TiO2-材料的BET-面积(DIN 66131)优选在约15和60m2/g之间，优选在15和45m2/g之间，进一步优选在15和35m2/g的范围内。
根据本发明的另一个方面出乎预料地发现，在所使用的(贫硫的)二氧化钛中的相对高的铌含量在用于烃的气相氧化反应的催化剂中提供了令人惊奇的优点。因此，根据特别优选的本发明的实施方式，所使用的TiO2的铌含量(以Nb计算)为多于约500ppm，特别是多于1000ppm。如此发现，在此在催化剂的高选择性的情况下可达到高活性。这适用于例如在邻二甲苯和/或萘生成邻苯二甲酸酐的具有高催化剂活性和非常高的C8-选择性或者邻苯二甲酸酐(PSA)-选择性的气相氧化反应的情形下。所述优选的铌含量可例如通过铌酸或草酸铌的使用在二氧化钛的制备期间调节。在本发明的范围内还发现，即二氧化钛的低硫含量和高铌含量有利地在以此制得的催化剂的性能中共同起作用。在净化方法中根据WO03/018481 A由于所选择的处理条件(特别是提高的温度)，除了硫以外还将铌从二氧化钛中除去。根据US5，527,469的制备方法是同样的，此外所述方法涉及二氧化钛-前体(二氧化钛水解产物)。根据本发明的方法，过强地去除铌却是令人吃惊地不利的。
根据本发明的另一个方面还出乎预料地发现，所使用TiO2的低磷含量(以元素磷计算)，在非常良好的转化率的情况下使催化剂的特别有利的选择性成为可能。因此，根据优选的本发明的实施方式所使用的TiO2具有少于约800ppm，优选少于约700ppm，特别是少于约500ppm，特别是少于约300ppm的磷含量(以元素磷计算)。在制备邻苯二甲酸的情况下，在此还有利于改善PSA-选择性形成出乎预料地少的作为副产物的MSA(马来酸酐)。
本发明所使用的TiO2特别优选地不但具有低硫含量而且具有前述的高铌-含量并且进一步优选还具有如前面定义的低P-含量。
但是，根据本发明的另一个方面发现，即具有前述低P-含量的TiO2-材料本身在较高的S-含量(多于约1000ppm)的情况下也显示出比不具有前述低P-含量的TiO2-材料更好的活性和选择性。
根据本发明，在催化剂中使用的TiO2的至少一部分具有鉴于硫含量和优选还鉴于铌含量和/或磷含量的前述规格。但是，优选本发明的催化剂主要含有，即至多于50％，特别是多于75％，进一步优选多于90％，特别是基本或完全只具有前述规格的TiO2-材料。还可使用各种TiO2-材料的共混物。
适宜的TiO2-材料是商购可得的或可由本领域技术人员根据标准-方法获得，只要在合成时注意所使用的初始反应物或者原材料含有相应低的硫杂质(或者优选还有低的磷)，且任选地还已经以所期望的量级具有铌-含量。另选地还可从具有较高S-或者P-含量的TiO2-材料出发，并通过适宜的洗涤调节本发明要求的范围。例如可在连续的洗涤步骤中用0.1-1摩尔的硝酸、双蒸水、1摩尔的氨水和随即重新用双蒸水洗涤。可在需要时将所述洗涤循环还重复一次或多次。各洗涤步骤的持续时间还可变化。例如可进行洗涤步骤3至16小时。在每个洗涤步骤之后，可将所述材料以传统的方式在下一个洗涤步骤之前从各自的洗涤溶液中分离(例如通过过滤)。为了减少或者避免铌的去除，优选不在提高的温度下，而是例如在室温(20℃)或低于室温下进行所述洗涤步骤。在最后的洗涤步骤之后可干燥所述材料。
用于测定在TiO2中的在此提到的杂质含量(特别是所使用的TiO2的S-，P-和Nb-含量)的方法在下文中于实施例前说明(DIN ISO9964-3)。
根据进一步优选的实施方式，本发明的催化剂的活性物质(催化活性物质)含有具有BET-比表面积和优选的比孔径分布的二氧化钛，为此参考同一申请人的同时进行的WO 2005/11615 A1。据此，二氧化钛的使用是优选的，其中总气孔容积的至少25％，特别是至少约40％，特别优选至少约50％，最优选至少约60％由具有60和400nm之间的半径的孔构成。此外，按此根据优选的实施方式使用TiO2，其具有大于约210埃，优选大于约250埃，进一步优选至少300埃，特别是至少约350埃，进一步优选至少390埃的原晶粒度(初级粒度)。如此发现，这样的具有前述的(最小-)尺寸的TiO2-原晶使特别有利的催化剂的制备成为可能。优选所述原晶粒度低于900埃，特别是低于600埃，进一步优选低于500埃。前述的原晶粒度显然使(而非将本发明限定于该设想)在催化剂中二氧化钛的不太紧密的而是开孔的结构的形成成为可能。用于测定所述原晶粒度的方法在下文的方法部分中说明。
根据另一个优选的实施方式，使用TiO2，其具有少于1.0g/ml，特别是少于0.8g/ml，特别优选少于约0.6g/ml的松密度。最优选具有不多于约0.55g/ml的松密度的TiO2-材料。用于测定松密度的方法在下文的方法部分中说明。由此发现，具有如上文定义的松密度的二氧化钛的使用使制备特别有功效的催化剂成为可能。不将本发明限制于此地认为，在此松密度是对于在催化剂中所提供的TiO2-表面的特别有利的结构的度量，其中通过松软的，不太紧密的结构提供特别有利的反应空间以及对于反应物或者反应产物的输入-和导出-路径。
在此所描述的二氧化钛在根据本发明的使用下所制备的催化剂可在用于烃的气相氧化反应的各种反应中使用。在此表述“气相氧化反应”还包括烃的部分氧化反应。特别优选的是用于通过邻二甲苯、萘或其混合物的气相氧化反应制备邻苯二甲酸酐。但是，还有许多其它的芳族烃(如苯、二甲苯、萘、甲苯或杜烯)的催化性气相氧化反应在现有技术中是已知的，其用于制备羧酸和/或羧酸酐。在此获得例如苯甲酸、马来酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸或均苯四酸酐。在这样的反应中也可使用本发明的催化剂。
在醇生成相应的醛或/和羧酸的部分氧化反应中，例如甲醇生成甲醛，或羧酸的氧化反应或/和醛生成相应的羧酸的氧化反应中，使用本发明的催化剂也是有利的。
引起关注的是例如还有在生成相应的氰基化合物的链烷烃和链烯烃的氨氧化反应、烷基芳烃和烷基杂芳烃的氨氧化反应中，特别是3-甲基吡啶(b-吡啶)生成3-氰基吡啶的氨氧化反应中，在3-甲基吡啶生成烟酸的氧化反应中，在苊生成萘二甲酸酐的氧化反应中，或在杜烯生成均苯四酸酐的氧化反应中的用途。优选的用途还包括通过氨氧化反应由苊制备萘二甲酸酐以及由烷基吡啶(甲基吡啶)制备氰基吡啶，例如由3-甲基吡啶生成3-氰基吡啶。适合于此的催化剂和反应条件的一般组成的实例例如在Saurambaeva und Sembaev，EurasianChemTech Journal 5 (2003)，第267-270页中可找到。对于甲基吡啶的氨(氧化)的综述例如在R.Chuck，Applied Catalysis，A：General(2005)，280(1)，75-82中可找到。其它的本发明的催化剂或者如在此所定义的TiO2的有利用途涉及氧化性去氢，例如从乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷或长链的链烷烃生成各自的链烯烃。
所述催化剂(特别是用于前述的氨氧化反应和氧化反应)可根据本发明是以本领域技术人员已知的成型体和几何体形式的非负载型催化剂(Vollkatalysatoren)或包覆型催化剂(Schalenkatalysatoren)。特别有利的是，如果将活性物质涂覆到惰性载体上。
一般在反应中将由含有分子氧的气体(例如空气)与待氧化的初始材料构成的混合物，通过固定床反应器，特别是管束反应器(其可由许多平行配置的管子组成)引导。在反应器管中在每种情况下存在由至少一种催化剂构成的装料(Schüttung)。一种由多种(不同的)催化剂区域构成的装料通常是有利的。
根据一个方面，在本发明制备的催化剂用于通过邻二甲苯和/或萘的气相氧化反应制备邻苯二甲酸酐时令人惊奇地发现，本发明的催化剂在同时形成少量的不期望的副产物COx(即CO2和CO)的情况下获得了高转化率。此外显示了非常良好的C8-和PSA-选择性，经此在总数上所述催化剂的生产性得到了提高。通过低COx-选择性还以有利的方式产生了较少的产热以及较低的热点-温度。经此导致在热点-区域的催化剂的较慢的失活。
除非另外地说明，在此所述的气孔容积或者气孔含量的测定借助水银气孔计(Quecksilberporosimetrie)(根据DIN 66133)进行。在此，总气孔容积的数据在本说明书中在每种情况下涉及全部的借助水银气孔计所测量的孔径尺寸在7500和3.7nm之间的气孔容积。
根据可能的本发明的实施方式，还可只有一部分用于催化剂制备的二氧化钛具有在此所述的性能，虽然这通常不是优选的。所述催化剂的形式或者其均质的或非均质的构造在本发明的意义上原则上是不受限的，且可包括每种对于本领域技术人员熟悉的且对于每种应用领域显得适合的实施方式。
在许多情况下，还有当根据特别优选的实施方式的本发明的催化剂用于制备邻苯二甲酸酐时，所谓的包覆型催化剂证明是合适的。在此，使用在反应条件下惰性的载体，例如由石英(SiO2)、陶瓷、氧化镁、二氧化锌、碳化硅、金红石、陶土(Al2O3)、硅酸铝、硅酸镁(滑石)、硅酸锆或硅酸铈，或由前述材料的混合物构成。所述载体可例如具有环、球、壳或中空筒的形状。在其上以比较薄的层(壳)涂覆催化活性物质。还可涂覆两或更多层相同或不同组成的催化活性物质。
视本发明的催化剂的预期用途而定，可除了根据本发明所使用的TiO2催化剂外，在催化剂的活性物质中还可含有本领域技术人员熟悉的且常用的组分，其中TiO2(包括在此提到的杂质)优选构成催化剂的活性物质的约40至99重量％。优选本发明的催化剂除了TiO2外还含有氧化钒。此外，任选还含有铌和/或锑的氧化物和或其它的组分(例如Cs和/或P)。关于本发明的催化活性物质的其它组分(除了TiO2)可原则上参考在所属背景技术中描述的和本领域技术人员熟悉的组成或者组分。在此如前文所述，主要涉及催化剂体系，其除了氧化钛外还含有钒的氧化物。示例性的催化剂为例如在EP 0 964 744 B1中所述，借此明确地通过参考其与此相关的公开纳入本说明书。
根据优选的本发明的实施方式，所述催化剂或者其活性物质含有：
 
V2O5 0-30重量％，特别是1-30重量％
Sb2O3或Sb2O5 0-10％重量％
Cs 0-2％重量％
P 0-5％重量％
Nb 0-5％重量％
其它的组分如Ba，W，Mo，Y，Ce，Mg，Sn，Bi，Fe，Ag，Co，Ni，Cu，Au，Sn，Zr等 0-5％重量％
TiO2(包括杂质) 40至99重量％，特别是到100重量％的余量
特别是在现有技术中描述了一系列的用于提高催化剂的生产性的促进剂，其同样可用于本发明的催化剂中。尤其是碱金属和碱土金属、铊、锑、磷、铁、铌、钴、钼、银、钨、锌、铅、锆、铜、金和/或铋以及由两种或更多种前述组分组成的混合物属于此类。例如在DE2159441A中描述了一种催化剂，其除了锐钛矿变体的二氧化钛外还由1至30重量％的五氧化二钒和二氧化锆组成。经各个促进剂影响了催化剂的活性和选择性，特别是通过活性的降低和提高。对于提高选择性的促进剂列举例如碱金属氧化物，反之氧化性的磷化合物，特别是五氧化二磷，其视促进程度而定以选择性为代价可降低催化剂的选择性。
在本发明的范围中令人惊奇地发现，在所使用的TiO2中(任选在前述的洗涤过程后)存在的硫和/或磷的作用与在催化剂合成期间硫和/或磷的分别添加(除了在TiO2中存在的硫-和磷含量，作为催化剂的含硫或磷的附加组分)不同。因此，对于催化剂的这样的附加的含硫或磷的组分所做出的用量说明不包括所使用的TiO2的S-或者P-杂质。相应的情况也适用于本发明所使用的二氧化钛的所期望的铌-含量。猜测(而非将本发明限定于该设想)在TiO2中根据本发明作为仅仅少量杂质存在的S和/或P紧紧地接合到TiO2上或者甚至构入晶格中。在制备本发明的催化剂时任选地添加的其它含硫和/或磷的组分显然只是部分地在TiO2的表面上被吸附，而大部分可进入到与催化活性的成分如钒的氧化物或其它任选地存在的氧化物的相互作用中。相应的情况适用于铌。
为了制备在此描述的催化剂，在背景技术中描述了大量合适的方法，以至于在此原则上不需要详尽的描述。可以选择所有常用的和本领域技术人员熟悉的催化剂形式，包括非负载型催化剂和包覆型催化剂，其具有惰性的载体和至少一个具有催化活性物质(其含有本发明所使用的TiO2)的在其上涂覆的层。为了制备包覆型催化剂可参考例如在DE-A-16 42 938或DE-A 17 69 998中所描述的方法，其中将催化活性物质和/或其前体化合物的组分的含有水性和/或有机溶剂的溶液或悬浮液(经常称作“糊状物”)在加热的包衣滚筒(Dragiertrommel)中在提高的温度下喷涂到载体材料上，直到达到期望的催化活性物质含量(以催化剂的总重量计)。
优选通过将活性组分的50至500μm的薄层涂覆到惰性载体上制备所谓的包覆型催化剂(例如US2,035,606)。作为载体特别是球状物或中空筒证明是合适的。这些成型体在低的压力损失的情况下得到高的填充密度，并在催化剂装入到反应管时降低了填充缺陷(Packungsfehler)的形成风险。
经熔化的和经煅烧的成型体必须在进行反应的温度范围内是耐热的。如前文所述，在此例如碳化硅、滑石、石英、陶瓷、SiO2、Al2O3或陶土在考虑之列。
在流化床中的载体的涂覆的优点是层厚度的高度均一性，其对于催化剂的催化功效起到关键的作用。特别均一的涂覆通过将活性组分的悬浮液或溶液在流化床中于80至200℃下喷涂到加热的载体上而获得，例如根据DE 12 80 756，DE 198 28 583或DE 197 09 589。与在包衣滚筒中的涂覆相反，在使用中空筒作为载体时在所述的流化床方法中还可一匀地涂覆所述中空筒的内侧。在上述的流化床方法中，根据DE 197 09 589的方法是特别有利的，因为通过载体的主要是水平的、圆周状的运动，除了均一的涂覆外，还实现了少的设备部件的磨损。
对于涂覆过程，将活性组分和有机粘结剂(优选由醋酸乙烯酯/月桂酸乙烯酯、醋酸乙烯酯/乙烯或苯乙烯/丙烯酸酯构成的共聚物)的水性溶液或悬浮液通过一个或多个喷嘴喷涂到加热的，流态化的载体上。特别有利的是，喷涂液体在最高的产品速度的位置给料，由此喷涂物质可均匀地在床中分布。所述喷涂过程继续进行，直到所述悬浮液耗尽或活性组分的所需量涂覆在载体上。
根据特别优选的本发明的实施方式，将本发明的催化剂的催化活性物质(含有如在此定义的TiO2)在流态床或流化床中借助合适的粘结剂涂覆，以便产生包覆型催化剂。合适的粘合剂包括本领域技术人员熟悉的有机粘结剂，优选共聚物，有利地以醋酸乙烯酯/月桂酸乙烯酯、醋酸乙烯酯/丙烯酸酯、苯乙烯/丙烯酸酯、醋酸乙烯酯/马来酸酯以及醋酸乙烯酯/乙烯的水性分散体的形式。特别优选将有机的聚合物或共聚物的胶粘剂，特别是醋酸乙烯酯-共聚物-胶粘剂，作为粘结剂使用。所使用的粘结剂以催化活性物质的常规量添加，例如用约10至20重量％，以催化活性物质的固体含量计。例如可参考EP 744 214。只要进行在约150℃的提高的温度下的催化活性物质的涂覆，(如由现有技术已知的那样)在没有有机粘结剂的情况下到载体上的涂覆也是可能的。可用的涂覆温度在使用前述的粘结剂的情况下根据DE 2106 796在例如约50和450℃之间。所使用的粘结剂在所填充的反应器投入运行时在催化剂热透(Ausheizen)的情况下在短时间内烧尽。所述粘结剂首先用于增强催化活性物质在载体上的粘附性，并降低了在催化剂的传送和装入时的磨损。
其它可能的用于制备包覆型催化剂(其用于芳族烃生成羧酸和/或羧酸酐的催化性气相氧化反应)的方法例如描述于WO 98/00778或者EP-A 714 700中。据此由催化活性的金属氧化物和/或其前体化合物的溶液和/或悬浮液，任选地在用于催化剂制备的助剂的存在下，首先制备粉末，随即为了在载体上的催化剂的制备，将所述粉末任选地在调节后以及任选地在用于产生催化活性的金属氧化物的热处理后壳状地涂覆，并对以该方式涂层的载体进行用于产生催化活性的金属氧化物的热处理或进行用于除去挥发性成分的处理。
对于实施用于烃的气相氧化反应(特别是用于由邻二甲苯和/或萘制备邻苯二甲酸酯)的合适的条件对于本领域技术人员同样由背景技术是已知的。特别是参考在K.Towae，W.Enke，R.
Figure G200780017309XD0011103513QIETU
，N.Bhargana＂Phtalic Acid and Derivatives＂in Ullmanns Encyclopedia ofIndustrial Chemistry Vol.A.20，1992，181中总结性描述并将其借此通过引用纳入。例如对于氧化反应的稳定的运行状态，可选择由WO-A 98/37967或WO 99/61433在前的文献位置已知的边界条件。
为此首先将催化剂填充到反应器的反应管(其从外部恒温处理(thermostatisieren)到反应温度上，例如借助盐熔体)中。通过如此准备的催化剂装料，将反应气体在一般300至450℃，优选320至420℃，和特别优选340至400℃的温度下并在一般0.1至2.5，优选0.3至1.5巴的过压下，用一般750至5000h-1的空速引导。
优选一般通过含有分子氧的气体(其除了氧还可含有合适的反应温和剂和/或稀释剂如水蒸气、二氧化碳、和/或氮气)与待氧化的、芳族烃的混合产生输送到催化剂的反应气体，其中含有分子氧的气体一般可含有1至100，优选2至50和特别优选10至30mol-％的氧气，0至30，优选0至10mol-％的水蒸气以及0至50，优选0至1mol-％的二氧化碳，余量的氮气。为了产生反应气体，将含有分子氧的气体一般与30至150g/Nm3待氧化的、芳族烃气体装料(beschicken)。
根据特别优选的本发明的实施方式，所述催化剂具有在约7和12重量％之间，优选在8和10重量％之间的活性物质含量。所述活性物质(催化活性物质)含有优选在5至15重量％之间的V2O5，0至4重量％之间的Sb2O3，0.2至0.75重量％之间的Cs，0至3重量％之间的Nb2O5。除了前述的组分外，所述活性物质的余量的至少90重量％，优选至少95重量％，进一步优选至少98重量％，特别是至少99重量％，进一步优选至少99.5重量％，特别是100重量％由TiO2构成。这样的本发明的催化剂可例如有利地在两区域或更多区域的催化剂中作为第一，面向气体进口侧设置的催化剂区域使用。
根据特别优选的本发明的实施方式，在此所述催化剂的BET-表面在15和约25m2/g之间。进一步优选的是，这样的第一催化剂区域具有所有存在的催化剂区域的总长度(存在的催化剂床的总长度)的约40至60％的长度份额。
根据进一步优选的本发明的实施方式，所述催化剂具有约6至11重量％，特别是7至9重量％的活性物质含量。所述活性物质含有优选5至15重量％的V2O5，0至4重量％的Sb2O3，0.05至0.3重量％Cs，0至2重量％的Nb2O5和0至2重量％的磷。除了前述的组分外，所述活性物质的余量的至少90重量％，优选至少95重量％，进一步优选至少98重量％，特别是至少99重量％，进一步优选至少99.5重量％，特别是100重量％由TiO2组成。这样的本发明的催化剂可例如有利地作为第二催化剂区域，即在面向气体进口侧设置的第一催化剂区域(见上文)的下游使用。在此优选的是，所述催化剂具有在约15和25m2/g之间的BET-表面。进一步优选的是，所述第二区域占所有存在的催化剂区域的总长度的约10至30％的长度份额。
根据进一步的本发明的实施方式，所述催化剂具有在约5和10重量％之间，特别是在6和8重量％之间的活性物质含量。所述活性物质(催化活性物质)含有优选5至15重量％的V2O5，0至4重量％的Sb2O3，0至0.1重量％的Cs，0至1重量％的Nb2O5和0至2重量％的磷。除了前述的组分外，所述活性物质的余量的至少90重量％，优选至少95重量％，进一步优选至少98重量％，特别是至少99重量％，进一步优选至少99.5重量％，特别是100重量％由TiO2组成。这样的催化剂可例如有利地作为第三，(或者最后的)在前述的第二催化剂区域的下游设置的催化剂区域使用。优选在此所述催化剂的BET-表面(其比更近的面向气体进口侧设置的那个层次大一些)，特别是在约25至约45m2/g之间的范围内。进一步优选的是，这样的第三催化剂区域占所有存在的催化剂区域的总长度的约10至50％的长度份额。
还惊奇地发现，特别有利地使用所述优选的多区域-或者多层次-催化剂(特别是具有三个或更多的层次)，如果各个的催化剂区域彼此以特定的长度比例存在。
如此根据特别优选的本发明的实施方式，所述第一，面向气体进口侧设置的催化剂区域(以催化剂床的总长度计)具有至少40％，特别是至少45％，特别优选至少50％的长度份额。特别优选的是，所述第一催化剂区域的份额(在催化剂床的总长度上)在40和70％之间，特别是在40和55％之间，特别优选在40和52％之间。
在特别优选的4-区域-催化剂方面，所述第一催化剂区域具有约10％和20％之间的长度份额(以催化剂床的总长度计)。所述第二催化剂区域的长度份额在约40％和60％之间(以催化剂床的总长度计)。所述第三或者第四催化剂区域的长度份额优选分别在约15％和40％之间(以催化剂床的总长度计)。
所述第二区域占催化剂床的总长度的优选约10至40％，特别是约10至30％。此外令人惊奇地发现，所述第三催化剂区域的长度与所述第二催化剂区域的长度的比例在约1和2之间，特别是在1.2至1.7之间，特别优选在1.3和1.6之间，提供鉴于经济性(如原材料利用率和催化剂的生产性)特别好的结果。
已显示，通过前述的各个催化剂区域的长度份额的选择，使热点特别有利地定位(特别是在第一区域中)，且即使在较长的催化剂的运行期间的情况下使避免过高热点温度的良好的温度引导成为可能。经此改善了产率(特别是以催化剂的寿命计)。
从邻二甲苯生成邻苯二甲酸酐的气相氧化反应下的温度控制对于本领域技术人员由现有技术是充分已知的，其中例如可参考DE 100 40827 A1。
此外，根据本发明优选的是，在根据本发明所制备的催化剂在多区域催化床中用于制备邻苯二甲酸酐的情况下，在催化剂区域中的碱金属含量在从气体进口到气体出口的方向上下降。根据特别优选的实施方式，在第二催化剂区域中的所述碱金属含量(优选Cs-含量(以Cs计算))小于在第一催化剂区域中的碱金属含量，且在第三催化剂区域中的碱金属含量小于在第二催化剂区域中的碱金属含量(且优选任选地第三区域随后的区域)。因此，特别优选在催化剂中的Cs-含量(以Cs计算)延气流方向逐个区域下降。根据特别优选的实施方式，第三(和优选还有任选地随后的催化剂区域)不含有Cs。优选符合：
Cs-含量第1区域>Cs-含量第2区域>...>Cs-含量最后区域
特别优选所述最后的催化剂区域不具有Cs。
根据特别优选的实施方式只有最后的催化剂区域含有磷。在进一步特别优选的实施方式中，在第一区域和第二区域中的活性物质中，和在4-区域-催化剂的情况下，优选在第三催化剂区域中也不含有磷。(“不含有磷”是指，在制备时不向活性物质中添加磷)。
令人惊奇地还显示，如果活性物质含量从第一面向气体进口侧设置的催化剂区域至面向气体出口侧设置的催化剂区域减少，在许多情况下可获得特别有利的三-或更多区域-催化剂。在此作为有利的情况强调的是，第一催化剂区域含有在约7和12重量％之间，特别是在约8和11重量％之间的活性物质含量，第二催化剂区域含有在约6和11重量％之间，特别是在约7和10重量％之间的活性物质含量，和第三催化剂区域含有在约5和10重量％，特别是在6和9之间的重量％的活性物质含量。
表达方式第一、第二或者第三催化剂区域与本发明相关地如下使用：作为第一催化剂区域描述的是面向气体进口侧设置的催化剂区域。在本发明的催化剂中，面向气体出口侧还含有两个另外的催化剂区域，其描述为第二或者第三催化剂区域。在此，第三催化剂区域比第二催化剂区域离气体出口更近。
根据特别优选的本发明的实施方式，所述催化剂具有三个或四个催化剂区域。在3-区域-催化剂的情况下，第三催化剂区域贴附气体出口。但是，不排除在第一催化剂区域下游的附加的催化剂区域的存在。例如可根据进一步特别优选的本发明的实施方式还有第四催化剂区域(优选具有与第三催化剂区域相同或比第三催化剂区域更少的活性物质含量)跟随第三催化剂区域(如在此限定的)。
根据本发明可根据实施方式活性物质含量在第一和第二催化剂区域之间和/或第二和第三催化剂区域之间下降。根据特别优选的本发明的实施方式活性物质含量在第二和第三催化剂区域之间下降。根据进一步优选的本发明的实施方式，其中BET-表面从第一面向气体进口侧设置的催化剂区域至第三面向气体出口侧设置的催化剂区域增加。所述BET-表面的优选范围对于第一催化剂区域为15至25m2/g，对于第二催化剂区域为15至25m2/g和对于第三催化剂区域为25至45m2/g。
在许多情况下根据本发明是优选的，第一催化剂区域的BET-表面小于第三催化剂区域的BET-表面。还获得特别有利的催化剂，如果所述第一和第二催化剂区域的BET-表面相同，而第三催化剂区域的BET-表面与此相对更大。根据优选的本发明的实施方式，面向气体进口侧的催化剂活性比面向气体出口侧的催化剂活性更小。
在此进一步优选的是，至少0.05重量％的催化活性物质通过至少一种碱金属(以碱金属计算)形成。特别优选使用铯作为碱金属。
此外，根据发明人的结果，根据实施方式优选，所述催化剂总共以催化活性物质的0.01至2重量％，特别是0.5至1重量％的量含有铌。
将本发明的催化剂以常规方法在使用前进行热处理或者煅烧(调节)。在此作为有利的情况强调的是，如果所述催化剂在含O2的气体中(特别是在空气中)至少24小时在至少390℃下煅烧，特别是介于24和72小时之间在400℃下煅烧。所述温度应优选不超过约500℃，特别是不超过约470℃。但是，原则上不排除还有其它的煅烧条件(其对于本领域技术人员显得是适合的)。
根据其它的方面，本发明涉及一种制备根据前述权利要求任一项的催化剂的方法，包括下列步骤：
a.提供如其中限定的催化活性物质，其含有前面更详尽表征的TiO2；
b.提供惰性载体，特别是惰性的成型体；
c.将催化活性物质涂覆到惰性载体上，特别是在流化层(Wirbelschicht)或流态床中。
然后优选将其干燥和煅烧。根据其它方面，本发明还涉及如前述限定的二氧化钛用于制备催化剂的用途，所述催化剂特别是用于烃的气相氧化反应(优选用于邻二甲苯和/或萘生成邻苯二甲酸酐的气相氧化反应)。
根据其它方面，本发明涉及至少一种烃的气相氧化反应方法，其中：
a)提供催化剂，其含有如在此所描述二氧化钛；
b)使催化剂与气流接触，所述气流含有至少一种烃和氧，以便引起至少一种烃的气相氧化反应。根据特别优选的方面所述方法是由邻二甲苯和/或萘制备邻苯二甲酸酐的方法。
方法
为了测定催化剂的参数，使用下述方法：
1.BET-表面：
所述测定根据BET-方法按照DIN 66131进行；BET-方法的公开在J.Am.Chem.Soc.60，309(1938)中也可找到。
2.孔径分布：
所使用的TiO2的孔径分布和气孔容积的测定借助水银气孔计根据DIN 66133进行；最大压力：2.000巴，气孔计4000(Porotec公司，德国)，根据生产商的说明。
3.原晶粒度：
原晶粒度(初级粒度)的测定借助粉末X-射线衍射仪进行。用Bruker公司(德国)的仪器进行分析：型号BRUKER AXS-D4Endeavor。将获得的X-射线衍射图用软件包“DiffracPlus D4 Measurement”按照生产商的说明记录，并用软件“DiffracPlus Evaluation”根据Debye-Scherrer公式按照生产商的说明求100％反射的半值宽度，以便测定原晶粒度。
4.粒度：
粒度的测定根据激光衍射法用Fritsch测粒仪Analysette 22Economy(Fritsch公司，德国)根据生产商的说明进行，还涉及试样预处理：将试样在去离子水中在没有添加助剂的情况下均化并用超声波处理5分钟。
5.测定TiO2的杂质：
TiO2的化学杂质的测定(特别是S、P和Nb的含量)根据DINISO9964-3进行。如此可以借助ICP-AES(Inductively Coupled PlasmaAtomic Emission Spectroscopy)测定所述含量，并任选地在碱金属的情况下合计(aufaddieren)到Ti O2的总碱金属含量。
6.松密度：
松密度借助用于制备催化剂的TiO2(在150℃下在真空中干燥，未经煅烧)测定。将由三次测定获得的值求平均值。
所述松密度这样测定，其中将TiO2-材料100g注入到1.000ml-盒(Dose)中并振荡约30秒。
量筒(容量正好100ml)空重为10mg。在其上将具有支架和夹具的粉末料斗在所述筒的开口上固定。在启动秒表后，将量筒在15秒内用TiO2-材料填充。用刮勺持续地将填料补充装料，以便使量筒总是稍稍溢出地装填。在两分钟后，用刮勺将超出高度的部分(überstand)刮去，其中要注意的是，没有压力压实在所述筒中的材料。将所述经填充的量筒毛刷去尘(abpinseln)并称重。
松密度以g/l的形式给出。
BET-表面、孔径分布或者气孔容积以及原晶粒度和粒度分布的测定鉴于二氧化钛每种情况下在150℃下在真空中干燥的、未经煅烧的材料上进行。
鉴于催化剂或者催化剂区域的BET-表面的本说明书中的数据还涉及每种情况下所使用的TiO2-材料(在真空中于150℃下干燥，未经煅烧，见上文)的BET-表面。
原则上催化剂的BET-表面通过所使用的TiO2的BET-表面测定，其中通过添加其它的催化活性组分将BET-表面在一定的范围内改变。这对本领域技术人员是熟悉的。
活性物质份额(催化活性物质的份额，无粘结剂)在每种情况下涉及在各催化剂区域中催化活性物质在催化剂的总重量(包括载体)中的份额(以重量％)，在400℃下经4小时调节后测量。
现在将本发明借助下面的，非限制性的实施例进一步解释：
具体实施方式
实施例1：催化剂A的制备(对比)
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.40重量％的铯(以铯计算)，0.2重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛的催化剂A，在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由15.1g的五氧化二钒、6.4g的三氧化二锑、1.1g的硫酸铯、1.5g的磷酸二氢铵、具有19m2/g的BET-表面的178.6g的二氧化钛(公司Nano Co.Ltd.，1108-1Bongkok Sabong，Jinju，Kyoungnam660-882韩国，商品名NT22)和下列化学杂质：
-S：                  1450ppm
-P：                  760ppm
-Nb：                 1180ppm
-总数(碱金属)：       280ppm
120.5g的由水和乙酸乙酯/乙烯共聚物的50％的分散体构成的粘结剂(
Figure G200780017309XD00181
 EP 65 W，Fa.Wacker)和1000g的水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
实施例2：催化剂B的制备(根据本发明)
在催化剂B的实质性制备之前，将200g的按照实施例1的TiO2在每种情况下在多个洗涤和过滤步骤中首先用1摩尔的硝酸、重蒸馏水、1摩尔的氨水和随即重新用重蒸馏水分别在搅拌下洗涤和过滤12h。随即将试样干燥。所述经洗涤的TiO2-材料具有下列化学杂质：
-S：                 850ppm
-P：                 450ppm
-Nb：                1170ppm
-总数(碱金属)：      250ppm
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.40重量％的铯(以铯计算)，0.2重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛的催化剂B，然后在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由15.1g的五氧化二钒、6.4g的三氧化二锑、1.1g的硫酸铯、1.5g的磷酸二氢铵、178.6g的如前述洗涤的二氧化钛(19m2/g的BET-表面)、120.5g的由水和乙酸乙酯/乙烯共聚物的50％的分散体构成的粘结剂(
Figure G200780017309XD00191
 EP 65 W，Fa.Wacker)和1000g的水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
实施例3：催化剂C的制备(根据本发明)
在催化剂C的实质性制备之前，将200g的已经按照实施例2洗涤的TiO2在每种情况下在多个洗涤和过滤步骤中首先用1摩尔的硝酸、重蒸馏水、1摩尔的氨水和随即重新用重蒸馏水分别在搅拌下洗涤和过滤12h。随即将试样干燥。所述经洗涤的TiO2-材料具有下列化学杂质：
-S：                            290ppm
-P：                            260ppm
-Nb：                           1150ppm
-总数(碱金属)：                 230ppm
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.40重量％的铯(以铯计算)，0.2重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛的催化剂C，然后在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由15.1g的五氧化二钒、6.4g的三氧化二锑、1.1g的硫酸铯、1.5g的磷酸二氢铵、178.6g的如前述洗涤的二氧化钛(19m2/g的BET-表面)、120.5g的由水和乙酸乙酯/乙烯共聚物的50％的分散体构成的粘结剂(
Figure G200780017309XD00201
 EP 65 W，Fa.Wacker)和1000g的水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
实施例4：催化剂D的制备(根据本发明)
在催化剂D的实质性制备之前，将200g的已经按照实施例3洗涤的TiO2在每种情况下在多个洗涤和过滤步骤中首先用1摩尔的硝酸、重蒸馏水、1摩尔的氨水和随即重新用重蒸馏水分别在搅拌下洗涤和过滤12h。随即将试样干燥。所述经洗涤的Ti2-材料具有下列化学杂质：
-S                          140ppm
--P：                       200ppm
-Nb：                       1160ppm
-总数(碱金属)：             230ppm
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.40重量％的铯(以铯计算)，0.2重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛的催化剂D，然后在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由15.1g的五氧化二钒、6.4g的三氧化二锑、1.1g的硫酸铯、1.5g的磷酸二氢铵、178.6g的如前述洗涤的二氧化钛(19m2/g的BET-表面)、120.5g的由水和乙酸乙酯/乙烯共聚物的50％的分散体构成的粘结剂(
Figure G200780017309XD00202
 EP 65 W，Fa.Wacker)和1000g的水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
实施例5：测定催化剂A、B、C和D的催化功效数据
将40g催化剂A(用200g的8x6x5mm尺寸的滑石环稀释以避免热点)在80cm的长度上装入到具有内直径为24.8mm的120cm长的反应管中。所述反应管处于液态的盐熔体中(其可加热到直至450℃)。在催化剂堆料中(Katalysatorschüttung)存在具有置入的热电元件的3mm的保护管(通过其可显示在全部催化剂组合上的催化剂温度)。为了测定催化功效数据，在催化剂A上在最高400N1空气/h下引导60g/Nm3的邻二甲苯(纯度99.9％)。随即将盐浴温度如此调节，即邻二甲苯转化率在55和65％之间。测试运行的结果在表1中列出。
相应地，用催化剂B、C和D在平行的试验运行中重复所述程序。试验运行的结果在表1中列出。
表1
 
实施例 转化率[％] 盐浴温度[℃] C8-选择性[mol.-％] 选择性PSA[mol.-％] 选择性COx[mol.-％] 选择性MSA[mol.-％]
Kat.A(实施例1) 59.4 380 82.8 70.9 12.5 3.0
Kat.B(实施例2) 63.2 380 84.5 74.7 11.3 2.1
Kat.C(实施例3) 62.8 380 86.0 76.1 10.5 1.4
Kat.D(实施例4) 64.4 380 86.6 76.6 10.2 1.5
C8-选择性：关于所有具有8个碳原子的有价值产物(邻苯二甲酸酐、苯酞、邻甲苯基醛、邻甲基苯甲酸)的选择性
COx：由在废气流中的一氧化碳和二氧化碳构成的总数
PSA：邻苯二甲酸酐；MSA：马来酸酐；Kat.：催化剂
由表1清楚地表明，不仅转化率而且C8-选择性和PSA-选择性在本发明的催化剂(催化剂B，C和D)的情况下比在对比材料(催化剂A)明显更高。此外，作为副产物的MSA的形成在本发明的催化剂的情况下明显少于在对比材料的情况下。还显示，所述催化剂的经改善的性能不归因于所使用的材料不同的碱金属含量，因为所述催化剂A至D在这方面没有明显的区别。
实施例6：催化剂E的制备(对比)
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.40重量％的铯(以铯计算)，0.2重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛的催化剂E，在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由15.1g的五氧化二钒、6.4g的三氧化二锑、1.1g的硫酸铯、1.5g的磷酸二氢铵、178.6g具有20m2/g的BET-表面的可商购获得的二氧化钛和下列的化学杂质
-S：2230ppm
-P：880ppm
-Nb：1530ppm120.5g粘结剂(见实施例1)和1000g水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
实施例7：催化剂F的制备(根据本发明)
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.40重量％的铯(以铯计算)，0.2重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛的催化剂F，在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由15.1g的五氧化二钒、6.4g的三氧化二锑、1.1g的硫酸铯、1.5g的磷酸二氢铵、178.6g具有19m2/g的BET-表面的可商购获得的二氧化钛(通过按照实施例2的洗涤步骤由另外的可商购获得的TiO2获得)和下列的化学杂质
-S：120ppm
-P：220ppm
-Nb：1160ppm120.5g粘结剂(见实施例1)和1000g水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
实施例8：催化剂G的制备(根据本发明)
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.40重量％的铯(以铯计算)，0.2重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛的催化剂G，在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由15.1g的五氧化二钒、6.4g的三氧化二锑、1.1g的硫酸铯、1.5g的磷酸二氢铵、178.6g具有20m2/g的BET-表面的二氧化钛(通过按照实施例2的洗涤步骤由另外的可商购获得的TiO2获得)和下列的化学杂质
-S：250ppm
-P：240ppm
-Nb：1350ppm
120.5g粘结剂(见实施例1)和1000g水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
实施例9：催化剂H的制备(根据本发明)
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.40重量％的铯(以铯计算)，0.2重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛的催化剂H，在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由15.1g的五氧化二钒、6.4g的三氧化二锑、1.1g的硫酸铯、1.5g的磷酸二氢铵、178.6g具有19m2/g的BET-表面的二氧化钛(通过按照实施例2的洗涤步骤由另外的可商购获得的TiO2获得)和下列的化学杂质
-S：480ppm
-P：620ppm
-Nb：1800ppm
120.5g粘结剂(见实施例1)和1000g水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
实施例10：测定催化剂E至H的催化功效数据
将40g催化剂E(用200g的8x6x5mm尺寸的滑石环稀释以避免热点)在80cm的长度上装入到具有内直径为24.8mm的120cm长的反应管中。所述反应管处于液态的盐熔体中(其可加热到直至450℃)。在催化剂堆料中存在具有置入的热电元件的3mm的保护管(通过其可显示在全部催化剂组合上的催化剂温度)。为了测定催化功效数据，在催化剂A上在最高400N1空气/h下引导60g/Nm3的邻二甲苯(纯度99.9％)。随即将盐浴温度如此调节，即邻二甲苯转化率在55和65％之间。测试运行的结果在表1中列出。
相应地，用催化剂F、G和H在平行的试验运行中重复所述程序。试验运行的结果在表2中列出。
表2
 
实施例 转化率[％] 盐浴温度[℃] C8-选择性[mol.-％] 选择性PSA[mol.-％] 选择性COx[mol.-％] 选择性MSA[mol.-％]
催化剂E(实施例6) 57.4 376 83.2 72.1 12.5 3.3
催化剂F(实施例7) 64.8 376 87.1 78.3 10.3 1.8
催化剂G(实施例8) 63.4 376 86.9 77.2 10.5 2.2
催化剂H(实施例9) 60.6 376 85.2 75.6 11.2 2.8
C8-选择性：关于所有具有8个碳原子的有价值产物(邻苯二甲酸酐、苯酞、邻甲苯基醛、邻甲基苯甲酸)的选择性
COx：由在废气流中的一氧化碳和二氧化碳的总数
PSA：邻苯二甲酸酐
MSA：马来酸酐
实施例11：制备本发明的三区域-催化剂
本发明的三区域-催化剂可示例性地如下获得：
为了制备具有9重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.40重量％的铯(作为铯计算)，0.2重量％的磷(作为磷计算)和余量二氧化钛(如实施例3)的催化剂J，在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由17.2g的五氧化二钒、7.3g的三氧化二锑、1.25g的硫酸铯、1.72g的磷酸二氢铵、203.2g具有19m2/g的BET-表面的二氧化钛、120g的由水和乙酸乙酯/乙烯共聚物的50％的分散体构成的粘结剂(
Figure G200780017309XD00251
 EP 65 W，Fa.Wacker)和1000g的水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为7.5重量％的五氧化二钒、3.2重量％三氧化二锑、0.20重量％的铯(以铯计算)，0.2重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛(如实施例3)的催化剂K，在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由15.1g的五氧化二钒、6.4g的三氧化二锑、0.5g的硫酸铯、1.5g的磷酸二氢铵、179g具有19m2/g的BET-表面的二氧化钛、120g的由水和乙酸乙酯/乙烯共聚物的50％的分散体构成的粘结剂(
Figure G200780017309XD00252
 EP 65 W，Fa.Wacker)和1000g的水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
为了制备具有8重量％的活性物质含量且组成为11重量％的五氧化二钒、0.35重量％的磷(以磷计算)和余量二氧化钛(如实施例3)的组成的催化剂L，在所谓的流化床-涂布机中，将2200g的8x6x5mm尺寸的中空筒形状的滑石体用由22.2g的五氧化二钒、2.6g的磷酸二氢铵、178.5g具有19m2/g的BET-表面的二氧化钛、120g的由水和乙酸乙酯/乙烯共聚物的50％的分散体构成的粘结剂(
Figure G200780017309XD00253
EP65W，Fa.Wacker)和1000g的水构成的悬浮液在70℃的温度下涂层。将所述活性物质以薄层的形式施涂。
所述催化剂区域的顺序：140cm的催化剂J、60cm的催化剂K、90cm的催化剂L。
实施例12：本发明的三区域-催化剂的催化功效数据
连续地将90cm的催化剂L、60cm的催化剂K和140cm的催化剂J填充到450cm长的反应管中。所述反应管处于液态的盐熔体中(其可加热到直至450℃)。在催化剂堆料中存在具有置入的热电元件的3mm的保护管(通过其可显示在全部催化剂组合上的催化剂温度)。为了测定催化功效数据，在所述催化剂组合上以顺序DEF在3.6Nm3的空气/h下引导从0至最大70g/Nm3的邻二甲苯(纯度99.9％)并将反应气体在反应管出口后引导通过冷凝器，经此将反应气体的所有有机成分，直至一氧化碳和二氧化碳排除。将经过排除的粗产物借助过热的蒸汽熔化、收集并随即称重。
粗产率如下测定。
最高粗-PSA-产率[重量％]
    =
称出的粗-PSA的量[g]x100/邻二甲苯的输入量[g]x邻二甲苯的纯度
[％/100]
试验运行的结果在表2中列出。
表3
 
实施例 最大负荷 粗-PsA-产率 PSA-质量(反应气体中的苯酞值) 热点温度和-热点区域
实施例12：催化剂组合J(140cm)K(60cm)L(90cm) 65g/Nm3 114.4重量％ <500ppm 438℃65cm(第一区域)
如从表3中可见，按照实施例12的本发明的催化剂显示出非常良好的PSA-产率和PSA-质量。热点温度有利地定位于在第一催化剂区域中。

Claims (22)

1.具有以元素硫计算少于1000ppm的硫含量的和至少5m２/g的经BET测定的比表面积的二氧化钛的用途，其用于制备用于烃的气相氧化反应的催化剂，所述催化剂用于通过邻二甲苯、萘或它们的混合物的气相氧化反应制备邻苯二甲酸酐，其中所述催化剂具有惰性载体和在其上涂覆的具有催化活性物质的至少一个层，所述催化剂在催化活性物质中含有二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛的用途，其中以Nb计算的TiO２的铌含量为多于500ppm。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化钛的用途，其中以元素磷计算的TiO２的磷含量为少于300ppm。
4.根据权利要求1或2所述的二氧化钛的用途，其中以元素硫计算的TiO２的硫含量为少于750ppm。
5.根据权利要求1或2所述的用途，其中TiO2的经BET测定的比表面积在15和60m２/g之间。
6.根据权利要求1或2所述的用途，其中至少一部分所使用的TiO２具有以下特性：(a)经BET测定的比表面积大于15m２/g，(b)至少25％的总气孔容积由具有60和400nm之间的半径的孔形成和(c)原晶粒度大于210埃。
7.根据权利要求1或2所述的用途，其中所述催化剂的松密度少于1.0g/ml。
8.根据权利要求1或2所述的用途，其中将催化活性物质在流态床或者流化床中涂覆。
9.根据权利要求1或2所述的用途，其中所述TiO２具有粒径D９0在0.5和20μm之间。
10.根据权利要求1或2所述的用途，其中催化活性物质的4重量％或更多的为钒，以五氧化二钒计算。
11.根据权利要求1或2所述的用途，其中催化活性物质的至少0.05重量％为至少一种碱金属，以碱金属计算。
12.根据权利要求1或2所述的用途，其中作为用于催化活性物质的胶粘剂，使用有机聚合物。
13.根据权利要求1或2所述的用途，其中将所述催化剂在含O２的气体中，至少24小时在＞390℃下煅烧。
14.根据权利要求1或2所述的用途，其中所述催化剂为含有三或更多区域的催化剂，且磷在第三或者最后的区域中以0.05至0.5重量％存在。
15.根据权利要求1所述的用途，其中催化剂具有第一个面向气体进口侧设置的催化剂区域、第二个较近地面向气体出口侧设置的区域和第三个更近面向气体出口侧或贴附气体出口设置的区域，且其中所述催化剂区域组成不同，且每种情况下具有含有TiO２的活性物质，且其中从第一到第三催化剂区域的活性物质含量下降，前提是
a)第一催化剂区域具有7和12重量％之间的活性物质含量，
b)第二催化剂区域具有6和11重量％之间的范围内的活性物质含量，其中第二催化剂区域的活性物质含量小于或等于第一催化剂区域的活性物质含量，且
c)第三催化剂区域具有5和10重量％之间的范围内的活性物质含量，其中第三催化剂区域的活性物质含量小于或等于第二催化剂区域的活性物质含量。
16.根据权利要求1所述的用途，其中催化剂具有笫一面向气体进口侧设置的催化剂区域、第二较近地面向气体出口侧设置的区域、第三还要更近地面向气体出口侧设置的区域和第四进一步靠近气体出口侧或贴附气体进口设置的区域，且其中所述催化剂区域组成不同，且每种情况下具有含有TiO２的活性物质，且其中从第一到第四催化剂区域的活性物质含量下降，前提是
a)第一催化剂区域具有7和12重量％之间的活性物质含量，
b)第二催化剂区域具有6和11重量％之间的范围内的活性物质含量，其中第二催化剂区域的活性物质含量小于或等于第一催化剂区域的活性物质含量，且
c)第三催化剂区域具有5和10重量％之间的范围内的活性物质含量，其中第三催化剂区域的活性物质含量小于或等于第二催化剂区域的活性物质含量；
d)第四催化剂区域具有4和9重量％之间的范围内的活性物质含量，其中第四催化剂区域的活性物质含量小于或等于第三催化剂区域的活性物质含量。
17.根据权利要求15或16所述的用途，其中面向气体进口侧设置的催化剂区域的催化剂活性小于面向气体出口侧设置的催化剂区域的催化剂活性。
18.根据权利要求15或16所述的用途，其中第一催化剂区域的经BET测定的比表面积小于最后的催化剂区域的经BET测定的比表面积。
19.根据权利要求15或16所述的用途，其中第一催化剂区域在催化剂床的总长度的份额在10和20％之间。
20.根据权利要求15或16所述的用途，其中第二催化剂区域在催化剂床的总长度的份额在40和60％之间。
21.制备催化剂的方法，所述催化剂用于通过邻二甲苯、萘或它们的混合物的气相氧化反应制备邻苯二甲酸酐，包括以下步骤：
a.提供催化活性物质，其含有如在权利要求1-20任一项的用途中定义的TiO２，
b.提供惰性的载体，
c.将催化活性物质以至少一层的形式涂覆到所述惰性的载体上。
22.邻二甲苯、萘或它们的混合物的气相氧化反应用于制备邻苯二甲酸酐的方法，其中：
a)提供催化剂，其含有具有以元素硫计算少于1000ppm的硫含量和至少5m２/g的经BET测定的比表面积的二氧化钛，其中所述催化剂具有惰性载体和在其上涂覆的具有催化活性物质的至少一个层，所述催化剂在催化活性物质中含有二氧化钛；
b)使所述催化剂与气流接触，所述气流含有邻二甲苯、萘或它们的混合物，和氧，
以便引起邻二甲苯、萘或它们的混合物的气相氧化反应。
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