專利名稱：制備高鐵酸鉀的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備高鐵酸鉀的方法。
背景技術：
對于乙苯脫氫制苯乙烯這一重要的石油化工催化過程，所用催化劑的研究開發、更新換代，從本世紀三十年代以來持續發展。國外苯乙烯催化劑的研究始于30年代，至今已有近70年的歷史。苯乙烯生產工業化初期使用的鋅系、鎂系催化劑很快被綜合性能良好的鐵系催化劑所替代，并沿用至今。其主要組成仍為Fe2O3-K2O。該系列催化劑常采用捏合、擠條、干燥、焙燒等工序制造，在高溫焙燒過程中，Fe2O3與K2O之間在600℃左右形成KFe11O17。隨著焙燒溫度的提高，Fe2O3與K2O之間進一步發生深度反應形成大量KFe11O17。大量的研究結果表明，高鐵酸鉀是乙苯脫氫制苯乙烯催化劑中的活性相和結構穩定劑。形成該物相越多，催化劑的活性越高，穩定性越好。所以，人們對影響KFe11O17形成的因素非常感興趣。CN1207330A專利中報道了用KOH溶液浸漬氧化鐵糊進行煅燒，預先形成KFe11O17的方法。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是以往技術中尚未涉及的干粉混合法預先形成KFe11O17的方法。提供一種新的制備高鐵酸鉀的方法。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下一種制備高鐵酸鉀的方法，首先將鐵的氧化物、氫氧化物或其鹽和鉀的氧化物、氫氧化物或其鹽的粉體均勻混合后，經擠條、成型、干燥和在溫度為800～1100℃下焙燒制得高鐵酸鉀KFe11O17。
上述技術方案中，鐵的氧化物來源優選方案為Fe2O3、Fe2O3·H2O，它們的重量比為Fe2O3∶Fe2O3·H2O＝0.2～5∶1。以氧化物計鐵的氧化物或鹽和鉀的氧化物或鹽的摩爾比優選范圍為1～12，更優選范圍為5～9；焙燒溫度優選范圍為860～1000℃；焙燒時間優選范圍為1～10小時，更優選范圍為4～6小時；高鐵酸鉀KFe11O17的晶粒粒徑為大于0～1.5微米，優選范圍為0.2～1.2微米。
本發明的樣品制備方法是將按配比稱量的鐵的氧化物或鹽和鉀的氧化物或鹽混合均勻后，加入適量的水，經擠條、成型、干燥和焙燒等工序來完成。
樣品的耐水性數據通過耐水浸泡能力測定以及水浸泡前后樣品的機械強度和磨耗率變化獲得。耐水浸泡試驗分兩步完成，第一步，分別取20顆1#～5#樣品，置于燒杯中，加蒸餾水200毫升，浸泡15分鐘。第二步，加熱燒杯，煮沸30分鐘。每一步驟完成后，檢查、記錄顆粒完整度，觀察溶液澄清度，顆粒完整及溶液澄清為合格。
樣品的機械強度使用QCY-602顆粒強度測定儀測定，用四分法取20顆待測樣品，以20次測定結果的算術平均值計算樣品的壓碎強度。磨耗率測定在CM-3B型顆粒磨耗測試儀上進行，磨耗時間為24小時。磨耗率按以下公式計算(W1-W2)/W1，W1為催化劑磨耗前完整顆粒重量，克；W2為催化劑磨耗后完整顆粒重量，克；樣品的物相組成由XRD測定，測定在D/MAX-1400X-射線粉末衍射儀上進行，掃描范圍5～70°，掃描速度20°/分鐘，電壓20kV，電流20毫安，Co靶。XRD結果見表3。通過實施所述方案，即當Fe2O3/K2O(摩爾/摩爾)為7∶1，焙燒溫度為900℃，焙燒時間4小時，催化劑的耐水性能明顯提高，KFe11O17的粒徑在0.4微米。
本發明通過調節原料三氧化二鐵與碳酸鉀之間的重量比，以及改變熱處理條件，即提高焙燒溫度、延長焙燒時間，得到了三氧化鐵與碳酸鉀深度反應的高鐵酸鉀KFe11O17。該高鐵酸鉀是乙苯脫氫制苯乙烯催化劑中的活性相和穩定劑，有利于提高催化劑的綜合性能，特別能使活性和穩定性得到提高，取得了較好的技術效果。
下面通過實施例對本發明作進一步的闡述。
具體實施例方式
實施例1～3及比較例1～3將235.4克氧化鐵紅、41.2克碳酸鉀在捏和機中攪拌1小時，加入脫離子水，再拌和0.5小時，取出擠條，擠成直徑3毫米、長度8～10毫米的顆粒，放入烘箱，于120℃下干燥10小時，然后置于馬福爐中，于一定溫度下焙燒一定時間制得催化劑。實施例2～3、比較例1～3的制備方法同實施例1，只是氧化鐵的來源、焙燒溫度、焙燒時間不同。
樣品的制備條件為
表1樣品投料量及熱處理條件
表2催化劑性能對比
*P-通過；F-失敗表3樣品中的晶相組成及晶粒大小
從實施說明看，采用調變原料Fe2O3與K2O之間摩爾比及改變熱處理條件即提高焙燒溫度、延長焙燒時間的方法可得到KFe11O17的含量高的樣品，該樣品中KFe11O17粒度也小于其它樣品。
權利要求
1.一種制備高鐵酸鉀的方法，首先將鐵的氧化物、氫氧化物或其鹽和鉀的氧化物、氫氧化物或其鹽的粉體均勻混合后，經擠條、成型、干燥和在溫度為800～1100℃下焙燒制得高鐵酸鉀KFe11O17。
2.根據權利要求1所述制備高鐵酸鉀的方法，其特征在于鐵的氧化物來源于Fe2O3、Fe2O3·H2O，它們的重量百分比為Fe2O3∶Fe2O3·H2O＝0.2～5∶1。
3.根據權利要求1所述制備高鐵酸鉀的方法，其特征在于以氧化物計鐵的氧化物或鹽與鉀的氧化物或鹽的摩爾比值為1～12。
4.根據權利要求3所述制備高鐵酸鉀的方法，其特征在于以氧化物計鐵的氧化物或鹽和鉀的氧化物或鹽的摩爾比值為5～9。
5.根據權利要求1所述制備高鐵酸鉀的方法，其特征在于焙燒溫度在860～1000℃。
6.根據權利要求1所述制備高鐵酸鉀的方法，其特征在于其焙燒時間在1～10小時。
7.根據權利要求6所述制備高鐵酸鉀的方法，其特征在于其焙燒時間在4～6小時。
8.根據權利要求1所述制備高鐵酸鉀的方法，其特征在于高鐵酸鉀KFe11O17的晶粒粒徑大于0～1.5微米。
9.根據權利要求8所述制備高鐵酸鉀的方法，其特征在于高鐵酸鉀KFe11O17的晶粒粒徑為0.2～1.2微米。
全文摘要
本發明涉及涉及一種制備高鐵酸鉀的方法。主要解決以往技術中未涉及干粉混合法制備高鐵酸鉀KFe
文檔編號C01D13/00GK1765753SQ20041006762
公開日2006年5月3日 申請日期2004年10月29日 優先權日2004年10月29日
發明者繆長喜, 宋磊, 徐永繁 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院