DE2948163C3

DE2948163C3 - Katalysator zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid

Info

Publication number: DE2948163C3
Application number: DE19792948163
Authority: DE
Inventors: Takahisa Sato; Yoshiyuki Nakanishi; Keizo Maruyama; Hyogo Himeji; Takehiko Suzuki
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1978-11-29
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1990-10-04
Anticipated expiration: 1999-11-30
Also published as: DE2948163C2; NL186159B; JPS603307B2; SU1147244A3; GB2039457A; NL186159C; JPS5573675A; IT1209149B; US4284571A; US4481304A; FR2442843B1; FR2442843A1; IT7927727A0; GB2039457B; BE880291A; DE2948163A1; NL7908630A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Katalysator zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch katalytische Dampfphasenoxidation von o-Xylol oder Naphthalin gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Phthalsäureanhydrid wurde bisher durch katalytische Dampfphasenoxidation von o-Xylol oder Naphthalin unter Anwendung von Luft als molekularen Sauerstoff enthaltendem Gas hergestellt. Zur Vermeidung der Gefahr der Explosion ist es bei dem bekannten Verfahren üblich, die Konzentration des Ausgangsgases unterhalb der unteren Explosionsgrenze während der Umsetzung zu halten. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus o-Xylol die Konzentration des Ausgangsgases bei unterhalb 40 g/Nm³ gehalten. Aufgrund des technologischen Fortschrittes hinsichtlich der Selektivität und der Wärmebeständigkeit der Katalysatoren und der Reaktionsausstattung wurden Operationen innerhalb des explosiven Bereiches in den letzten Jahren zur Erhöhung der Produktivität je Konvertereinheit und der Einsparung von Energie versucht. Derartige Verfahren sind in den japanischen Patentveröffentlichungen 40 539/75, entsprechend der DE-OS 24 17 145, 40 514/75, entsprechend der DE-OS 23 30 841, und 1 34 618/74, entsprechend der DE-OS 23 09 657, beschrieben.

Es kann als sicher unterstellt werden, daß die Oxidationsreaktion bei einer erhöhten Konzentration des Ausgangsgases sicherer als die gewöhnlichen Operationen außerhalb des explosiven Bereiches ist, da die Konzentration des verbliebenen Sauerstoffes in dem Produktgas abnimmt. Dies trifft jedoch auf ein o-Xylol/ Luft-Verhältnis bis zu etwa 60 g/Nm³ zu, und es ist schwierig, dieses Prinzip auf höhere Gaskonzentrationen anzuwenden. Wenn die Umsetzung einfach bei einer erhöhten o-Xylol-Luft-Konzentration von mehr als 60 g/Nm³ ausgeführt wird, nimmt die Konzentration des verbliebenen Sauerstoffes zwangsläufig weiterhin ab. Da jedoch die Konzentrationen an verbrennbarem Phthalsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid und Kohlenmonoxid zunehmen, liegt die Zusammensetzung des gebildeten Gases innerhalb des explosiven Bereiches.

Katalysatoren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid sind bekannt und sind beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung 41 271/74, entsprechend der US-PS 39 26 846, der japanischen Patentveröffentlichung 42 096/76, entsprechend der DE-OS 22 38 067, und der japanischen Patentveröffentlichung 49 189/76, entsprechend der DE-OS 24 36 009, beschrieben.

So enthält beispielsweise der in der US-PS 39 26 846 beschriebene Katalysator 1 bis 20 Gewichtsteile V₂O₅ und 99 bis 80 Gewichtsteile TiO₂ auf einem porösen Träger. Darüber hinaus enthält dieser Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht von V₂O₅ und TiO₂, 0,02 bis 5,0 Gew.-% Nb₂O₅, 0,1 bis 5,0 Gew.-% P₂O₅, bis zu 0,25 Gew.-% K₂O, bis zu 0,5 Gew.-% Cs₂O, wobei das Gesamtgewicht von K₂O und Cs₂O wenigstens 0,05 Gew.-% beträgt, und gegebenenfalls bis zu 5,0 Gew.-% eines Seltenen Erdenoxids, von ZnO und/oder TiO₂. Der poröse Träger hat einen Aluminiumgehalt, berechnet als Al₂O₃, von bis zu 10 Gew.-%, einen SiC-Gehalt von wenigstens 50 Gew.-% und eine scheinbare Porosität von wenigstens 10%.

Die katalytische Dampfphasenoxidation von o-Xylol zur Bildung von Phthalsäureanhydrid ist stark exotherm. Falls die Konzentration des Gases abnormal erhöht wird, tritt leicht eine sogenannte, mit Heißflecken bezeichnete Wärmeerzeugung lokal in der Katalysatorschicht auf. Dies induziert eine übermäßige Oxidationsreaktion, wodurch sich ein Abfall der Ausbeute an Phthalsäureanhydrid und eine markante Verschlechterung des Katalysators an den Wärmefleckenstellen ergibt. Es wurde gefunden, daß, falls o-Xylol katalytisch mit Luft in der Dampfphase bei einer Konzentration von 80 g/Nm³ unter Anwendung der Katalysatoren, beispielsweise des in der US-PS 39 26 846 aufgeführten Katalysators, oxidiert wird, die Temperatur des Heißfleckens 500°C überschreitet und Nebenreaktionen unter Bildung von Maleinsäureanhydrid, Benzoesäure und Kohlendioxid zunehmen und daß die Ausbeute an Phthalsäureanhydrid 100 Gew.-% in keinem Fall erreichen kann. Deshalb ist es schwierig, Phthalsäureanhydrid in hoher Ausbeute zu erhalten, selbst wenn das Verhältnis von o-Xylol/Luft einfach auf mehr als 60 g/Nm³ bei den üblichen bekannten Verfahren unter Anwendung von bekannten üblichen Katalysatoren erhöht wird.

In der AU-PS 4 54 851 ist ein Katalysator für die Herstellung von Phthalsäureanhydrid beschrieben, der durch Calcinieren von Titanammoniumsulfat (NH₄)₂SO₄·TiOSO₄·H₂O erhalten worden ist. Das dabei anfallende TiO₂ weist eine unbefriedigende Festigkeit auf. Dies zeigt sich dadurch, daß es bei einer üblichen mechanischen Belastung, z. B. in einer Hammer-, Strahl-, Kugel- oder Kolloidmühle, fast vollständig zu Primärteilchen pulverisiert wird.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Katalysators zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid, der die Anwendung von Reaktionsbedingungen gestattet, unter denen die Temperatur der Heißflecken niedrig ist, und das Auftreten von Nebenreaktionen selbst bei hohen Gaskonzentrationen verringert werden kann, wobei die Zusammensetzung des Gases im Reaktionssystem stets außerhalb des explosiven Bereiches gehalten werden kann, wenn ein Teil des nach der Gewinnung des Phthalsäureanhydrids verbliebenen Abgases zu dem Konverter zur Wiederverwendung zurückgeführt wird. Außerdem sollen die für den Katalysator eingesetzten TiO₂-Teilchen eine so hohe Festigkeit aufweisen, daß sie durch eine mechanische Beanspruchung, wie sie z. B. in Hammermühlen auftritt, nicht gebrochen werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch einen Katalysator der eingangs genannten Art, der die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß bei Verwendung des vorstehend angegebenen Katalysators die Temperatur des Gases am Einlaß des Katalysatorschichtbereiches bei nicht mehr als 150°C und die Konzentration des Sauerstoffes in dem Ausgangsgas bei nicht mehr als 12 Vol.-% gehalten werden kann, wodurch die Explosionsgefahr vollständig vermieden wird und infolgedessen jede gewünschte Konzentration von o-Xylol angewendet werden kann, wobei unter diesen Bedingungen das Gas selbst an einer Stelle hinter dem Auslaß des Reaktors außerhalb des Explosionsbereiches liegt.

Bei Verwendung des Katalysators gemäß der Erfindung kann Phthalsäureanhydrid in stabiler Weise mit hoher Produktivität durch katalytische Dampfphasenoxidation hergestellt werden, wobei die Gefahr der Explosion sowohl am Gaseinlaß als auch am Gasauslaß des Konverters vermieden wird.

Bei der praktischen Anwendung des Katalysators gemäß der Erfindung wird Phthalsäureanhydrid hergestellt, indem ein gasförmiges Gemisch, welches Naphthalin oder o-Xylol und Luft oder ein anderes, molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas enthält, durch einen mit dem vorstehenden Katalysator gepackten Konverter geführt wird, katalytisch das Naphthalin oder o-Xylol in der Dampfphase bei erhöhter Temperatur oxidiert wird, das erhaltene, Phthalsäureanhydrid enthaltende Gas zu einem Schaltkondensator geführt wird, die Temperatur des Gases auf eine Temperatur höher als der Taupunkt des Wassers im Reaktionsprodukt abgekühlt wird und das Phthalsäureanhydrid gewonnen wird und ein Teil des Abgases aus dem Kondensator ohne Entfernung des Wassers hieraus zurückgeführt wird und dann mit dem Ausgangsgas vermischt wird.

Gemäß der Erfindung kann auch eine geschichtete Katalysatorschicht verwendet werden, die aus einer Schicht des "Katalysators der ersten Stufe" und einer Schicht des "Katalysators der zweiten Stufe" aufgebaut ist. Der Katalysator der ersten Stufe umfaßt das katalytisch aktive Material der vorstehend angegebenen Art gemäß der Erfindung, worin der Gehalt an P₂O₅ auf 100 Gewichtsteile V₂O₅+TiO₂ 0,2 bis 0,4 Gewichtsteile beträgt und wobei das Gesamtvolumen der Poren mit einem Durchmesser von 0,15 bis 0,45 µm in der Schicht des katalytisch aktiven Materials auf dem Träger mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70% desjenigen der Poren mit einem Durchmesser von nicht mehr als 10 µm in dieser Schicht des katalytisch aktiven Materials beträgt. Der Katalysator der ersten Stufe nimmt 30 bis 70% der Gesamthöhe der Katalysatorschicht in dem Reaktionsrohr von dem Einlaß für das Ausgangsgas ein. Der Katalysator der zweiten Stufe unterscheidet sich von dem Katalysator der ersten Stufe dadurch, daß sein Gehalt an P₂O₅ auf 100 Gewichtsteile V₂O₅+TiO₂ 0,4 bis 1,2 Gewichtsteile beträgt. Der Katalysator der zweiten Stufe nimmt 70 bis 30 Gew.-% der Gesamthöhe der Katalysatorschicht in dem Reaktionsrohr, von dem Gasauslaßrohr ab, ein.

Eine Kombination der Anwendung dieser beschichteten Katalysatorschicht mit der vorstehend beschriebenen Rückführung des Abgases wird besonders bevorzugt.

Es können die verschiedenen Verfahren, wie die nachfolgend unter (1), (2) und (3) aufgeführten, angewandt werden, um die Abgase zum Konverter zurückzuführen.

(1) Sämtliche Abgase von dem Kondensator werden durch das mit einem Katalysator vom Platin- oder Palladiumtyp gepackte katalytische Verbrennungssystem geführt, und dann wird das Wasser aus dem Gas entfernt. Ein Teil des erhaltenen Gases wird zu dem Konverter zurückgeführt und mit dem Ausgangsgas vermischt.
(2) Das gesamte Abgas aus dem Kondensator wird zu einem zur Gewinnung von Maleinsäureanhydrid geeigneten Turm geführt. Ein Teil des mit Dampf bei der Temperatur des oberen Kolonnenendes gesättigten Abgases wird zu dem Konverter zurückgeführt und mit dem Ausgangsgas vermischt, und der Rest wird zu einem katalytischen Verbrennungssystem geführt.
(3) Ein Teil des Abgases aus dem Kondensator wird ohne Entfernung des Wassers hieraus zu dem Konverter zurückgeführt und mit dem Ausgangsgas vermischt, und der Rest des Abgases wird zu einem katalytischen Verbrennungssystem gefördert.

Das Verfahren (3) ist sehr einfach und wirtschaftlich im Vergleich zu den Verfahren (1) und (2). Es ist jedoch dabei unmöglich, einen üblichen, auf einem Träger getragenen V₂O₅-TiO₂-Katalysator mit einer hohen Selektivität für das Verfahren (3) einzusetzen. Beim Verfahren (3) erreicht die Konzentration des Dampfes am Einlaß des Konverters 5 bis 15 Vol.-%, obwohl sie entsprechend der Menge der o-Xylol-Beschickung variieren kann. Üblicherweise ist bei der Herstellung einer organischen Säure aus einer Kohlenwasserstoffverbindung durch katalytische Oxidation das Mitreißen von Dampf in dem Reaktionsgas vorteilhaft, da Dampf als Beschleuniger für die Desorption des Produktes von der Katalysatoroberfläche wirkt und eine übermäßige Oxidationsreaktion hemmt. Die Anwendung des Katalysators vom üblichen V₂O₅-TiO₂-Typ in Gegenwart von Dampf ist jedoch nachteilig, da, falls Naphthalin oder o-Xylol mit molekularem Sauerstoff in Gegenwart von Dampf unter Anwendung des üblichen getragenen Katalysators vom V₂O₅-TiO₂-Typ oxidiert wird, der Dampf die Verschlechterung des Katalysators im Verlauf der Zeit stark beschleunigt. Wenn beispielsweise der in Beispiel 1 der JP-Patentveröffentlichung 4538/77 (US-PS 40 46 780) beschriebene Katalysator zu einer Höhe von 2,5 m in einem Rohr mit einem Innendurchmesser von 20 mm gepackt, das Rohr in ein geschmolzenes Salzbad von 370°C eingetaucht und ein Gasgemisch aus 10 Vol.-% Dampf, 10 Vol.-% Sauerstoff, 83 g/Nm³ (Verhältnis o-Xylol/molekularer Sauerstoff) von o-Xylol und Stickstoff durch die Katalysatorschicht bei einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 2500 h^-1 geführt wurde, wurde Phthalsäureanhydrid in einer Ausbeute von mehr als 112 Gew.-% in der Anfangsstufe nach Reaktionsbeginn erhalten, wobei die Differenz (abgekürzt Δ T ) zwischen der Temperatur der Heißflecken und der Temperatur des geschmolzenen Salzes etwa 60°C betrug. In etwa 2 Monaten seit Beginn der Umsetzung fiel jedoch der Wert Δ T auf 20°C ab, und die Ausbeute an Phthalsäureanhydrid fiel auf 108 Gew.-% ab.

Anhand von Untersuchungen wurde festgestellt, daß, wenn o-Xylol in einem Verhältnis von o-Xylol/molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas von mehr als 80 g/Nm³ bei einer niedrigeren Sauerstoffkonzentration als 12 Vol.-% oxidiert wird, sowohl die Konzentration des o-Xylols als auch die Sauerstoffkonzentration eine große Belastung auf den Katalysator ausüben. Zur Erhöhung der aktiven Stellen in diesem Fall kann ein höher belastbarer Katalysator hergestellt werden, indem die spezifische Oberfläche von TiO₂ erhöht wird. Insbesondere wird TiO₂ vom Anatastyp mit einem spezifischen Oberflächenbereich von mindestens 10 m²/g, vorzugsweise 15 bis 40 m²/g, d. h., TiO₂ vom Anatastyp mit einem primären Teilchendurchmesser von etwa 0,05 bis 0,2 µm, verwendet. Die Anwendung dieses feinteiligen TiO₂ vom Anatastyp als Material für den Katalysator ist wirksam, um einen hochbelastbaren Katalysator zu erhalten, zeigte jedoch den Nachteil, daß die Geschwindigkeit der Verschlechterung des Katalysators hoch ist.

Verschiedene physikalische Analysen zeigten, daß, wenn der primäre Teilchendurchmesser von TiO₂ kleiner ist, das Kristallwachstum von TiO₂ in der Katalysatorschicht insbesondere an den Heißflecken zunimmt und die Katalysatoraktivität dementsprechend abnimmt und daß, wenn o-Xylol in Gegenwart von Dampf oxidiert wird, der Dampf die Kristallisation des V₂O₅ zu nadelartigen Kristallen beschleunigt und den Zustand der Dispersion des V₂O₅ als aktive Stellen auf der Katalysatoroberfläche verschlechtert und infolgedessen die Aktivität des Katalysators verringert wird.

Somit wären auf Träger getragene Katalysatoren vom V₂O₅-TiO₂-Typ zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch katalytische Oxydation von o-Xylol in Gegenwart von Dampf unter sehr hohen Belastungsbedingungen großtechnisch uninteressant, wenn lediglich die spezifische Oberfläche des TiO₂ vom Anatastyp als Rohmaterial erhöht wird.

Im Rahmen der Erfindung wurden deshalb zahlreiche Untersuchungen zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit oder Beständigkeit des Katalysators unter hohen Belastungsbedingungen ausgeführt, wobei festgestellt wurde, daß die Anwendung eines porösen TiO₂ vom Anatastyp, das gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 hergestellt worden ist, mit einem Teilchendurchmesser von 0,4 bis 0,7 µm und einer spezifischen Oberfläche von 10 bis 60 m²/g, vorzugsweise 15 bis 40 m²/g als Ausgangsmaterial für TiO₂ zu einer markanten Verbesserung der Wärmedauerhaftigkeit, insbesondere der Dampfbeständigkeit des Katalysators führt und daß infolgedessen das vorstehend unter (3) beschriebene Verfahren in Gegenwart des erhaltenen Katalysators gemäß der Erfindung ausgeführt werden kann. Der Katalysator gemäß der Erfindung arbeitet sogar, wenn Dampf lediglich in einer Menge von etwa 0 bis 5 Vol.-% im Ausgangsgas enthalten ist und kann auch auf die Verfahren (1) und (2), die vorstehend beschrieben wurden, oder auf ein gewöhnliches Einstufenverfahren angewandt werden.

Bei Anwendung der bevorzugten Ausführungsform, wobei, wie vorstehend beschrieben, der Katalysator in das Reaktionsrohr in zwei Schichten (erste Stufe und zweite Stufe) eingefüllt wird, und zwar der Katalysator mit dem niedrigeren P₂O₅-Gehalt in den Ausgangsgaseinlaß (erste Stufe) und der Katalysator mit dem höheren P₂O₅-Gehalt als der im Ausgangsgaseinlaßteil eingesetzte Katalysator in den Produktgasauslaßteil (zweite Stufe) wird die Ausbildung von Heißflecken in der Katalysatorschicht gehemmt, und infolgedessen wird die hohe Belastbarkeit der Katalysatoren erhöht.

TiO₂ vom Anatastyp, welches porös ist und einen Teilchendurchmesser von 0,4 bis 0,7 µm und eine spezifische Oberfläche von 10 bis 60 m²/g, vorzugsweise 15 bis 40 m²/g besitzt, wird als TiO₂-Ausgangsmaterial verwendet. Die Anwendung von TiO₂ vom Anatastyp mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 0,4 µm und einer spezifischen Oberfläche von 15 bis 40 m²/g ist aus den vorstehend angegebenen Gründen ungünstig. Ein TiO₂ vom Anatastyp mit großer spezifischer Oberfläche, trotz seines großen Teilchendurchmessers, wird durch Vermischen von Ilmenit mit 70- bis 80%iger konzentrierter Schwefelsäure hergestellt, wobei die Materialien der vollständigen Umsetzung überlassen werden, worauf das Reaktionsprodukt mit Wasser zur Bildung einer wäßrigen Lösung von Titansulfat verdünnt wird, Eisenbruchstücke zugesetzt werden, das Eisen im Ilmenit reduziert wird, das Produkt zur Ausfällung und Abtrennung von Eisen-III-sulfat abgekühlt wird und eine wäßrige Lösung eines hochreinen Titansulfats erhalten wird, worauf erhitzter Dampf von 150 bis 170°C in die wäßrige Lösung zur Hydrolyse und zur Ausfällung von wasserhaltigem Titanoxid eingeblasen und das Titanoxid bei einer Temperatur von 600 bis 900°C calciniert wird. Die spezifische Oberfläche von 10 bis 60 m²/g entspricht einem Teilchendurchmesserbereich von 0,05 bis 0,2 µm des nichtporösen TiO₂ vom Anatastyp (Primärteilchen). Demzufolge sind die erfindungsgemäß einzusetzenden TiO₂-Teilchen als aggregierte Massen derartiger Primärteilchen zu betrachten. Die TiO₂-Teilchen können jedoch nicht mittels mechanischer Maßnahmen, wie Hammermühlen, gebrochen werden und haben eine solche Festigkeit, daß sie als Primärteilchen betrachtet werden können.

In Abhängigkeit von dem rohen Ilmeniterz kann das TiO₂ Eisen, Zink, Aluminium, Mangan, Chrom, Calcium und Blei enthalten. Diese Elemente sind für die Reaktion nicht schädlich, falls ihr Gesamtbetrag weniger als 0,5 Gew.-%, bezogen auf TiO₂, beträgt.

Die Rohmaterialien für V₂O₅, Nb₂O₅, P₂O₅, K₂O, Cs₂O, Rb₂O und Ti₂O können in geeigneter Weise unter solchen gewählt werden, welche sich nach dem Erhitzen zu Oxiden ändern, beispielsweise Sulfate, Ammoniumsalze, Nitrate, organische Säuresalze, Halogenide und Hydroxide derartiger Metalle.

Ein hauptsächlich aus SiC aufgebauter poröser Träger wird im Katalysator gemäß der Erfindung eingesetzt. Spezifisch hat der poröse Träger einen Aluminiumoxidgehalt von nicht mehr als 10 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 5 Gew.-%, einen Siliciumcarbidgehalt von mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 98 Gew.-%, und eine scheibare Porosität, die nachfolgend einfach als Porosität angegeben wird, von mindestens 10%, vorzugsweise 15 bis 45%. Ein typisches Beispiel für einen derartigen Träger ist einer, welcher durch Selbstverbindung eines Pulvers von SiC mit einer Reinheit von 98% unter Einstellung der Porosität auf 15 bis 40% erhalten wurde. Die Form des Trägers ist nicht besonders begrenzt, sofern seine Größe einen Durchmesser von 2 bis 15 mm besitzt. Kugelförmige oder runde zylindrische Träger sind zur leichteren Handhabung günstig.

Das katalytisch aktive Material wird auf den Träger nach bekannten üblichen Verfahren aufgetragen. Das einfachste Verfahren umfaßt die Einbringung einer feststehenden Menge des Trägers in eine für äußeres Erhitzen eingerichtete Drehtrommel und Aufsprühen einer Flüssigkeit, z. B. einer Aufschlämmung, welche das katalytisch aktive Material enthält, auf den Träger, während die Temperatur bei 200 bis 300°C gehalten wird. Die geeignete Menge des getragenen katalytischen Materials beträgt 3 bis 15 g/100 cm³ des Trägers, obwohl dies auch in Abhängigkeit von der Größe des Trägers variieren kann.

Das im Katalysator gemäß der Erfindung eingesetzte Titanoxid ist eine im wesentlichen aggregierte Masse von Primärteilchen, obwohl seine mechanische Festigkeit so hoch ist, daß es praktisch als Primärteilchen betrachtet werden kann. Der Teilchendurchmesser der Primärteilchen kann mittels eines Porosimeters vom Quecksilberpenetrationstyp gemessen werden. Damit demzufolge sowohl für den Katalysator der ersten Stufe als auch den Katalysator der zweiten Stufe gemäß der Erfindung das Erfordernis erfüllt wird, daß "das Gesamtvolumen der Poren mit einem Durchmesser von 0,15 bis 0,45 µm in der Schicht des katalytisch aktiven Materials auf dem Träger zumindest 50%, vorzugsweise mindestens 70% gegenüber demjenigen mit Poren mit einem Durchmesser von nicht mehr als 10 µm in der Schicht aus dem katalytisch aktiven Material" beträgt, ist es notwendig, die Konzentration der Aufschlämmung entsprechend dem Teilchendurchmesser der Primärteilchen des Titanoxids einzuregeln, wie in der japanischen Patentveröffentlichung 41 036/74 oder der US-PS 39 62 846 beschrieben ist. Falls poröses Titanoxid, welches aus Primärteilchen mit einem Teilchendurchmesser im Bereich von 0,005 bis 0,05 µm besteht, verwendet wird, beträgt die Konzentration der Aufschlämmung 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%. Falls poröses Titanoxid, welches aus Primärteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 0,05 bis 0,4 µm besteht, verwendet wird, beträgt die Aufschlämmungskonzentration 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-%.

Der so erhaltene Katalysator wird dann bei 300 bis 600°C, vorzugsweise 350 bis 550°C während 2 bis 10 h in einem Luftstrom calciniert.

Der Katalysator gemäß der Erfindung ist für die katalytische Oxidation von o-Xylol oder Naphthalin zur Bildung von Phthalsäureanhydrid besonders gut geeignet.

Er kann jedoch auch für die katalytische Oxidation von Durol, Acenaphthen oder Benzol zur Bildung der entsprechenden Carbonsäureanhydride angewandt werden.

Beim Gebrauch wird der in der vorstehenden Weise erhaltene Katalysator in ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 15 bis 40 mm und einer Länge von 1 bis 5 m gepackt. Vorzugsweise wird der Katalysator der ersten Stufe so gepackt, daß er 30 bis 70% der Gesamthöhe der Katalysatorschicht vom Gaseinlaßteil einnimmt, und der Katalysator der zweiten Stufe wird so gepackt, daß er den Rest (70 bis 30% vom Gasauslaßteil) der Gesamthöhe der Katalysatorschicht einnimmt. Gewünschtenfalls kann der Katalysator auch in drei oder mehr Schichten gepackt werden. In diesem Fall muß der P₂O₅-Gehalt des Katalysators stufenweise vom Gaseinlaßteil bis zum Gasauslaßteil der Katalysatorschicht so erhöht werden, daß das vorstehende Erfordernis des P₂O₅-Gehaltes in der ersten Stufe und des Katalysators in der zweiten Stufe erfüllt wird.

Bei dem geschichteten Katalysator müssen die anderen Komponenten außer P₂O₅ und deren Bestandteilsanteile in den einzelnen Schichten nicht stets gleich sein, und sie können in gewünschter Weise innerhalb der vorstehend aufgeführten Bereiche variiert werden.

Die katalytische Dampfphasenoxidation von o-Xylol oder Naphthalin zur Bildung von Phthalsäureanhydrid unter Anwendung des erfindungsgemäßen Katalysators wird üblicherweise durch Vermischen von o-Xylol oder Naphthalin mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas aus 5 bis 21 Vol.-% Sauerstoff, 0 bis 15 Vol.-% Dampf, 0 bis 3 Vol.-% Kohlendioxidgas, 0 bis 3 Vol.-% Kohlenmonoxid, Rest Stickstoff, durchgeführt, wobei die Konzentration, welche mit G.C. für Gaskonzentration abgekürzt wird, des o-Xylols oder Naphthalins auf 5 bis 100 g je Nm³ des molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases eingestellt wird und das Gasgemisch über die Katalysatorschicht bei einer Temperatur (Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, das mit N.T. abgekürzt wird) von 300 bis 400°C, vorzugsweise 330 bis 380°C, und einem Druck von normalem Atmosphärendruck bis zu 10 at bei einer Raumströmungsgeschwindigkeit, die mit S.V. abgekürzt wird, von 1000 bis 6000 h^-1 (NTP) geführt.

Der Katalysator gemäß der Erfindung kann großtechnisch bei einem Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid angewendet werden, das die Zurückführung der Abgase umfaßt, welches, obwohl es äußerst wirtschaftlich ist, bisher in der Praxis bei Anwesenheit von üblichen Katalysatoren nicht durchgeführt werden konnte. Bei diesem Verfahren werden der Katalysator der ersten Stufe und der Katalysator der zweiten Stufe geschichtet und in einen Wärmeaustauschkonverter mit mehreren Rohren eingefüllt und auf eine bestimmte Temperatur erhitzt. Zunächst wird o-Xylol durch die Katalysatorschicht bei einem Wert G.C. von weniger als 40 g/Nm³ des molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases geführt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur des Ausgangsgases bei 100 bis 120°C gehalten. Das den Konverter verlassende Gas wird durch einen Wärmeaustauscher von mehreren Rohren geführt und auf 160°C abgekühlt. Dann wird das abgekühlte Gas zu einem Kühler geführt, der zur Gewinnung des Phthalsäureanhydrids geeignet ist, welcher mit Kühlrohren ausgestattet ist, worin das Phthalsäureanhydrid kondensiert wird. Die Temperatur des Gases am Auslaß des Kühlers wird oberhalb des Taupunktes des Wassers entsprechend der Konzentration von o-Xylol gehalten. Das den Kühler verlassende Gas wird ohne Entfernung des Wassers hieraus teilweise zu dem Ausgangsgas zurückgeführt. Es wird mit Luft vermischt und erneut zu dem Konverter zusammen mit o-Xylol geführt. Dann nimmt die Menge der o-Xylol-Beschickung allmählich zu, und in wirtschaftlicherer Weise wird der Wert G.C. auf 80 bis 90 g/Nm³ des molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases erhöht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Menge des zurückgeführten Abgases so gesteuert, daß die Konzentration des Sauerstoffes in dem Gas am Einlaßteil des Konverters nicht mehr als 12 Vol.-% beträgt. Wenn die Konzentration des o-Xylols bei diesem Wert gehalten wird, besteht das Gas am Einlaßteil des Konverters aus 9 bis 12 Vol.-% Sauerstoff, 0,3 bis 1,0 Vol.-% Kohlenmonoxid, 1 bis 4 Vol.-% Kohlendioxid, 8 bis 11 Vol.-% Dampf, 65 bis 75 Vol.-% Stickstoff und 1,7 bis 1,9 Vol.-% o-Xylol. Am Austritt des Kühlers beträgt die Konzentration des Dampfes 15 bis 18 Vol.-% aufgrund des im Konverter gebildeten Wassers. Infolgedessen muß die Temperatur des Gases am Austritt des Kühlers bei einem Wert oberhalb des Taupunktes von Wasser gehalten werden.

Zwischenprodukte wie Phthalid oder Tolualdehyd, die zum Ausgangsgas zurückzuführen sind, dienen vorteilhaft zur Erhöhung der Ausbeute an Phthalsäureanhydrid und sind in keiner Weise für den Katalysator schädlich. Da Benzoesäure, ein überoxidiertes im Kreislauf geführtes Produkt, eine Monocarbonsäure ist, wird sie sehr leicht in der Katalysatorschicht zersetzt und baut sich niemals im Kühler für das Phthalsäureanhydrid auf.

Der Teil des Abgases, der nicht im Kreislauf geführt wird, wird zu einem katalytischen Verbrennungssystem geführt und nach vollständiger Verbrennung dort an die Atmosphäre freigegeben.

Der Katalysator gemäß der Erfindung ist auch für andere Verfahren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid anwendbar, beispielsweise bei einem gewöhnlichen Oxidationsverfahren, bei dem das Abgas nicht im Kreislauf geführt wird, bei einem Oxidationsverfahren, bei dem das gesamte Abgas in ein katalytisches Verbrennungssystem eingeführt wird und nach der Wasserentfernung ein Teil des Abgases zu dem Ausgangsgas zurückgeführt wird, und einem Oxidationsverfahren, bei dem das gesamte Abgas zu einem Waschturm zur Rückgewinnung von Maleinsäureanhydrid geführt wird und ein Teil des Abgases vom Waschturm zu dem Ausgangsgas zurückgeführt wird.

Beispiel 1

Auf 175°C erhitzter Dampf wurde in eine wäßrige Lösung, welche Titanylsulfat und Schwefelsäure enthielt, zur Bildung eines Niederschlages von Titanhydroxid (TiO₂ · n H₂O) eingeblasen. Das Titanhydroxid wurde mit Wasser und einer Säure und wiederum mit Wasser gewaschen und dann bei 800°C während 4 h calciniert. Das calcinierte Produkt wurde in einem Luftdüsenstrom pulverisiert, so daß ein poröses TiO₂ vom Anatastyp mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,5 µm und einer spezifischen Oberfläche (BET) von 22 m²/g erhalten wurde.

Zu einer Lösung von 1,8 kg Oxalsäure in 70 l entionisiertem Wasser wurden 0,86 g Ammoniummetavanadat, 0,136 kg Niobchlorid, 0,067 kg Ammoniumdihydrogenphosphat, 0,01 kg Kaliumhydroxid und 0,0556 kg Cäsiumsulfat zugegeben und gründlich verrührt. Zu der erhaltenen wäßrigen Lösung wurden 16 kg des vorstehend hergestellten TiO₂ zugegeben und das Material vollständig während 40 min in einer Emulgiermaschine zur Bildung der Katalysatoraufschlämmung emulgiert.

150 l eines selbstgebundenen SiC mit einer Porosität von 37% und einem Teilchendurchmesser von 5 mm als Träger wurden in einen Drehofen aus rostfreiem Stahl, der zur äußeren Erhitzung eingerichtet war und einen Durchmesser von 2 m und eine Länge von 3 m hatte und auf 200 bis 250°C vorerhitzt war, eingebracht. Unter Drehen des Drehofens wurde die vorhergehend hergestellte Aufschlämmung auf den Träger gesprüht, bis das katalytisch aktive Material in einer Menge von 8 g/100 cm³ Träger abgeschieden war. Der erhaltene Katalysator wurde dann bei 550°C während 6 h unter Einleiten von Luft calciniert.

Die katalytisch aktiven Materialien hatten die folgende, auf das Gewicht bezogene Zusammensetzung:

V₂O₅ : TiO₂ : Nb₂O₅ : P₂O₅ : K₂O : Cs₂O = 4 : 96 : 0,4 : 0,25 : 0,05 : 0,26.

Die Porengrößenverteilung des in der vorstehenden Weise hergestellten Katalysators wurde mittels eines Porosimeters vom Quecksilberpenetrationstyp gemessen. Es wurde gefunden, daß das Gesamtvolumen der Poren mit einer Größe von 0,15 bis 0,45 µm 88% des Gesamtvolumens der Poren mit keiner größeren Größe als 10 µm betrug, wobei dies als "Volumen der Poren mit einer Größe von 0,15 bis 0,45 µm beträgt 88%" abgekürzt wird. Der erhaltene Katalysator wird als Katalysator der ersten Stufe bezeichnet.

Bei der vorstehenden Herstellung der Katalysatoraufschlämmung wurde die Menge des Ammoniumdihydrogenphosphats zu 0,134 kg geändert und ansonsten das gleiche Verfahren wiederholt. Dabei wurde ein Katalysator erhalten, worin das katalytisch aktive Material die folgende, auf das Gewicht bezogene Zusammensetzung hatte:

V₂O₅ : TiO₂ : Nb₂O₅ : P₂O₅ : K₂O : Cs₂O = 4 : 96 : 0,4 : 0,5 : 0,05 : 0,026 .

Das Volumen der Poren mit einer Größe von 0,15 bis 15 µm betrug 86%. Der erhaltene Katalysator wird als Katalysator der zweiten Stufe bezeichnet.

Zunächst wurde der Katalysator der zweiten Stufe zu einer Höhe von 1,25 m in einem Wärmeaustauscherkonverter, der aus 250 Eisenrohren mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Höhe von 3 m bestand, deren innere Oberflächen rostfest und mit Phosphorsäure behandelt worden waren, gepackt. Dann wurde der Katalysator der ersten Stufe zu einer Höhe von 1,25 m so gepackt, daß er auf der Oberfläche des Katalysators der zweiten Stufe mit einer Höhe von 1,25 m lag. Ein geschmolzenes Salz als Wärmeübertragungsmedium wurde durch den Konverter geführt, um die Temperatur bei 370°C zu halten.

Ein Gasgemisch aus o-Xylol und Luft, das auf 120°C vorerhitzt war, wurde in den Konverter von seinem oberen Teil mit einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 2500 h^-1 (NTP) eingeführt, und die Konzentration des o-Xylols wurde bei 40 g/Nm³ Luft gehalten. Dann wurde ein Abgaszirkuliergebläse in Betrieb genommen, und wenn die Konzentration des Sauerstoffes in dem Ausgangsgas am Einlaß des Konverters 10% erreichte, wurde die Menge der o-Xylol-Beschickung allmählich erhöht, und schließlich wurde ein Wert von 83 g/Nm³ des molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Menge des im Kreislauf geführten Abgases mit einer Erhöhung der Menge der o-Xylol-Beschickung so gesteuert, daß die Konzentration des Sauerstoffes in dem Gas am Einlaß des Konverters bei 10 Vol.-% gehalten wurde.

Das den Konverter verlassende Gas wurde auf 160°C im Wärmeaustauscher abgekühlt und in einen Schalterkühler zur Auskristallisation von Phthalsäureanhydrid eingeführt. Das den Kühler verlassende Abgas wurde, während die Temperatur des Auslasses des Kühlers bei 77°C gehalten wurde, weiterhin durch eine bei 120 bis 130°C gehaltene Leitung zur Vermischung von 58% hiervon mit Luft geführt. Das Gemisch wurde dann in den Konverter eingeführt. Der Rest des Abgases (42%) wurde zu einem katalytischen Verbrennungssystem geführt und nach vollständiger Verbrennung an die Atmosphäre freigesetzt. Unter diesen Bedingungen erreichte die Konzentration des Dampfes im Gas am Einlaß des Konverters etwa 9%. In einem langzeitigen Betrieb über etwa 1 Jahr wurden die in Tabelle I aufgeführten Reaktionsergebnisse erhalten.

Tabelle I

Beispiel 2

Das in Beispiel 1 erhaltene Titanhydroxid wurde bei 750°C während 4 h calciniert und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 zur Bildung eines porösen TiO₂ vom Anatastyp mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,45 µm und einer spezifischen Oberfläche (BET) von 28 m²/g behandelt. Nach der gleichen Arbeitsweise wie in Beispiel 1 wurden Katalysatoren mit den folgenden Zusammensetzungen unter Anwendung des erhaltenen TiO₂ vom Anatastyp und eines aus 2 Gew.-% Aluminiumoxid, 92 Gew.-% Siliciumcarbid, Rest Kieselsäure, bestehenden geformten Trägers mit einer Porosität von 42% und einem Durchmesser von 5 mm hergestellt.

Katalysator der ersten Stufe:

V₂O₅ : TiO₂ : Nb₂O₅ : P₂O₅ : Rb₂O = 15 : 85 : 0,5 : 0,35 : 0,40 (auf das Gewicht bezogen);

Katalysator der zweiten Stufe:

V₂O₅ : TiO₂ : Nb₂O₅ : P₂O₅ : TiO₂ = 8 : 92 : 0,5 : 1,0 : 0,8 (auf das Gewicht bezogen).

Das Volumen der Poren mit einer Größe von 0,15 bis 0,45 µm betrug 83% beim Katalysator der ersten Stufe und 86% beim Katalysator der zweiten Stufe.

In ein rostfreies Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Höhe von 3 m wurde der Katalysator der ersten Stufe zu einer Höhe von 0,8 m gepackt und der Katalysator der zweiten Stufe zu einer Höhe von 1,7 m gepackt. Ein aus 10 Vol.-% Sauerstoff, 12 Vol.-% Dampf und 78 Vol.-% Stickstoff bestehendes Synthesegas wurde mit 80 g/Nm³ des Synthesegases an o-Xylol vermischt und das Gasgemisch durch die Katalysatorschichten geführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II enthalten.

Tabelle II

Beispiel 3

Das in Beispiel 1 erhaltene Titanhydroxid wurde bei 850°C während 6 h calciniert und nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 behandelt, so daß ein poröses TiO₂ vom Anatastyp mit einer spezifischen Oberfläche (BET) von 17 m²/g erhalten wurde. Katalysatoren der folgenden Zusammensetzungen wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 unter Anwendung dieses TiO₂ und eines kugelförmigen Pulvers aus selbstgebundenem SiC mit einer Porosität von 35% als Träger hergestellt.

Katalysator der ersten Stufe:

V₂O₅ : TiO₂ : Nb₂O₅ : P₂O₅ : Cs₂O = 2 : 98 : 0,4 : 0,2 : 0,3 (auf das Gewicht bezogen);

Katalysator der zweiten Stufe:

V₂O₅ : TiO₂ : Nb₂O₅ : P₂O₅ : Cs₂O = 2 : 98 : 0,4 : 0,6 : 0,3 (auf das Gewicht bezogen).

Das Volumen der Poren mit einer Größe von 0,15 bis 0,45 µm betrug 80% im Katalysator der ersten Stufe und 84% im Katalysator der zweiten Stufe.

In ein rostfreies Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Höhe von 5 m wurde der Katalysator der ersten Stufe zu einer Höhe von 1,8 m und der Katalysator der zweiten Stufe zu einer Höhe von 1,2 m gepackt. Ein Synthesegas aus 11 Vol.-% Sauerstoff, 10 Vol.-% Dampf und 79 Vol.-% Stickstoff wurde mit 85 g/Nm³ Synthesegas an o-Xylol vermischt. Das Gasgemisch wurde durch die Katalysatorschicht zur Umsetzung geführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle III enthalten.

Tabelle III

Beispiele 4 und 5

In ein rostfreies Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von 27 mm und einer Höhe von 3 m wurde der in Beispiel 1 erhaltene Katalysator der ersten Stufe zu einer Höhe von 1,5 m und der in Beispiel 1 erhaltene Katalysator der zweiten Stufe zu einer Höhe von 1,5 m gepackt. Unter Anwendung von Luft als Oxidationsmittel wurde o-Xylol unter den in Tabelle IV angegebenen Bedingungen unter Anwendung der erhaltenen Katalysatorschichten oxidiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV enthalten.

Tabelle IV

Beispiel 6

Die folgenden beiden Katalysatoren wurden gemäß Beispiel 1 unter Anwendung des in Beispiel 1 erhaltenen TiO₂ hergestellt. Der verwendete Träger war selbstgebundenes SiC-Pulver mit einem Teilchendurchmesser von 5 mm und einer Porosität von 35%.

In einen Wärmeaustauscherkonverter aus mehreren Rohren, bestehend aus 20 rostfreien Stahlrohren mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Höhe von 3,5 m, wurde der Katalysator B zunächst zu einer Höhe von 1,5 m gepackt, und auf die Oberseite desselben wurde der Katalysator A zu einer Höhe von 1,5 m geschichtet. Ein geschmolzenes Salz als Wärmeübertragungsmedium wurde durch den Konverter geführt, um die Temperatur bei 365°C zu halten.

Ein auf 120°C vorerhitztes Gasgemisch aus o-Xylol und Luft wurde in den Konverter von seinem oberen Teil mit einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 2000 h^-1 (NTP) eingeführt. Zunächst wurde die Konzentration des o-Xylol bei 40 g/Nm³ Luft gehalten. Dann wurde ein Abgaszirkuliergebläse in Betrieb gesetzt, und wenn die Konzentration des Sauerstoffes in dem Ausgangsgas 11 Vol.-% erreicht hatte, wurde die Konzentration an o-Xylol allmählich erhöht und schließlich auf 100 g/Nm³ des molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases gebracht. Die Menge des im Kreislauf geführten Abgases wurde entsprechend der Erhöhung der Menge der o-Xylol-Beschickung so gesteuert, daß die Konzentration an Sauerstoff im Ausgangsgas bei 11 Vol.-% gehalten wurde.

Das den Konverter verlassende Gas wurde auf 160°C im Wärmeaustauscher abgekühlt und in einen Schaltkühler zur Auskristallisation von Phthalsäureanhydrid eingeführt. Hierbei wurden etwa 33% des gesamten gebildeten Phthalsäureanhydrids im flüssigen Zustand gewonnen. Das Abgas wurde aus dem Kühler abgezogen, während die Temperatur des Auslasses des Kühlers bei 78°C gehalten wurde, und wurde zu einem Turm zur Gewinnung von Maleinsäureanhydrid geführt. Etwa 35% des Abgases, welches gesättigten Dampf enthielt bei einer Temperatur der Turmspitze von 35°C, wurde zu dem Ausgangsgas zurückgeführt. Der Rest wurde an die Atmosphäre durch ein vollständiges Verbrennungssystem freigesetzt. Unter diesen Bedingungen betrug die Konzentration des Dampfes im Ausgangsgas etwa 3%. Bei einem langzeitigen Betrieb über etwa 6 Monate wurden die in Tabelle V aufgeführten Versuchsergebnisse erhalten.

Tabelle V

Beispiel 7

Das gleiche wasserhaltige Titanoxid, wie in Beispiel 1 erhalten, wurde bei 700°C während 5 h in einem Luftstrom calciniert und mittels eines Luftdüsenstromes pulverisiert, so daß poröses TiO₂ mit einem Teilchendurchmesser von 0,45 µm und einer spezifischen Oberfläche (BET) von 33 m²/g erhalten wurde.

Die folgenden beiden Katalysatoren wurden gemäß Beispiel 1 unter Anwendung eines selbstgebundenen SiC-Trägers mit einem Teilchendurchmesser von 5 mm und einer Porosität von 35% hergestellt.

In den gleichen Konverter wie in Beispiel 6 wurde zunächst der Katalysator B zu einer Höhe von 1 m gepackt, und dann wurde der Katalysator A zu einer Höhe von 1,5 m aufgeschichtet. Die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums wurde bei 360°C gehalten. Ein Gasgemisch aus Naphthalin und Luft wurde auf 140°C vorerhitzt und in den Konverter vom oberen Teil mit einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 3000 h^-1 eingeführt. Die Konzentration an Naphthalin wurde zunächst bei 40 g/Nm³ Luft gehalten, und dann wurde nach der gleichen Arbeitsweise wie in Beispiel 6 die Konzentration des Naphthalins schließlich auf 60 g/Nm³ des molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases erhöht.

Die Temperatur am oberen Ende des Turmes für die Gewinnung des Maleinsäureanhydrids und des Chinons wurde bei 35°C gehalten. Das Verhältnis von Abgas, welches zurückgeführt wurde, betrug 66% (Konzentration an Sauerstoff im Gas am Einlaßteil des Konverters 11 Vol.-%), und die Konzentration des Dampfes im Gas am Einlaß des Raktors betrug etwa 4%.

Die Ergebnisse bei den Versuchen sind in Tabelle VI aufgeführt.

Tabelle VI

Claims

1. Katalysator zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch katalytische Dampfphasenoxidation von o-Xylol oder Naphthalin, der aus 1 bis 20 Gewichtsteilen V₂O₅ und 99 bis 80 Gewichtsteilen porösem Titanoxid vom Anatastyp mit einem Teilchendurchmesser von 0,4 bis 0,7 µm und einer spezifischen Oberfläche (BET) von 10 bis 60 m²/g besteht und auf 100 Gewichtsteile der Summe aus diesen beiden Komponenten 0,01 bis 1 Gewichtsteil Nb₂O₅, 0,05 bis 1,2 Gewichtsteile Kalium-, Cäsium-, Rubidium- und/oder Thalliumoxid und 0,2 bis 1,2 Gewichtsteile P₂O₅ enthält sowie einen porösen Träger für das katalytisch aktive Material aufweist, welcher einen Aluminiumoxidgehalt von nicht mehr als 10 Gew.-%, einen Siliciumcarbidgehalt von mindestens 80 Gew.-% und eine scheinbare Porosität von mindestens 10% hat, wobei das Gesamtvolumen der Poren mit einem Durchmesser von 0,15 bis 0,45 µm, die in der Schicht des katalytisch aktiven Materials auf dem Träger vorliegen, mindestens 50% der Poren mit einem Durchmesser von nicht mehr als 10 µm, die in der Schicht des katalytisch aktiven Materials vorliegen, beträgt, erhalten durch Einbringen des Trägers in eine für äußeres Erhitzen eingerichtete Mischeinrichtung und Aufsprühen einer die katalytischen Komponenten enthaltenden Aufschlämmung auf den Träger, wobei die Temperatur bei 200 bis 300°C gehalten wird, und anschließendes Calcinieren des Katalysators bei 300 bis 600°C während 2 bis 10 h in einem Luftstrom, dadurch gekennzeichnet, daß das Titanoxid durch Vermischen von Ilmenit mit 70- bis 80%iger konzentrierter Schwefelsäure und vollständige Umsetzung der Materialien, Verdünnen des Reaktionsproduktes mit Wasser, Reduzieren des Eisens im Ilmenit mit Eisenbruchstücken, Ausfällen und Abtrennen von Eisen(III)-sulfat durch Abkühlen, Einleiten von erhitztem Dampf von 150 bis 170°C oder 175°C in die wäßrige Lösung und Calcinieren des gebildeten wasserhaltigen Titanoxids bei einer Temperatur von 600 bis 900°C hergestellt worden ist.

2. Verwendung des Katalysators nach Anspruch 1 zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch katalytische Dampfphasenoxidation von o-Xylol oder Naphthalin mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas.