CN100381362C - 制备高铁酸钾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备高铁酸钾的方法。主要解决以往技术中未涉及干粉混合法制备高铁酸钾KFe11O17的问题。本发明通过采用首先将铁的氧化物、氢氧化物或其盐和钾的氧化物、氢氧化物或其盐的粉体均匀混合后,经挤条、成型、干燥和在温度为800~1100℃下焙烧制得高铁酸钾KFe11O17的技术方案,较好地解决了该问题,可用于乙苯脱氢制苯乙烯的工业生产中。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备高铁酸钾的方法。
背景技术
对于乙苯脱氢制苯乙烯这一重要的石油化工催化过程,所用催化剂的研究开发、更新换代,从本世纪三十年代以来持续发展。国外苯乙烯催化剂的研究始于30年代,至今已有近70年的历史。苯乙烯生产工业化初期使用的锌系、镁系催化剂很快被综合性能良好的铁系催化剂所替代,并沿用至今。其主要组成仍为Fe2O3-K2O。该系列催化剂常采用捏合、挤条、干燥、焙烧等工序制造,在高温焙烧过程中,Fe2O3与K2O之间在600℃左右形成KFe11O17。随着焙烧温度的提高,Fe2O3与K2O之间进一步发生深度反应形成大量KFe11O17。大量的研究结果表明,高铁酸钾是乙苯脱氢制苯乙烯催化剂中的活性相和结构稳定剂。形成该物相越多,催化剂的活性越高,稳定性越好。所以,人们对影响KFe11O17形成的因素非常感兴趣。CN1207330A专利中报道了用KOH溶液浸渍氧化铁糊进行煅烧,预先形成KFe11O17的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是以往技术中尚未涉及的干粉混合法预先形成KFe11O17的方法。提供一种新的制备高铁酸钾的方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:一种制备高铁酸钾的方法,首先将铁的氧化物和K2CO3或KOH的粉体均匀混合后,经挤条、成型、干燥和在温度为800~1100℃下焙烧制得高铁酸钾KFe11O17;其中铁的氧化物来源于Fe2O3和/或Fe2O3·H2O。
上述技术方案中,铁的氧化物来源优选方案为Fe2O3和Fe2O3·H2O,它们的重量比为Fe2O3∶Fe2O3·H2O=0.2~5∶1。以氧化物计铁的氧化物和K2CO3或KOH的摩尔比优选范围为1~12,更优选范围为5~9;焙烧温度优选范围为860~1000℃;焙烧时间优选范围为1~10小时,更优选范围为4~6小时;高铁酸钾KFe11O17的晶粒粒径为0.2~1.5微米,优选范围为0.2~1.2微米。
本发明的样品制备方法是将按配比称量的铁的氧化物或盐和钾的氧化物或盐混合均匀后,加入适量的水,经挤条、成型、干燥和焙烧等工序来完成。
样品的耐水性数据通过耐水浸泡能力测定以及水浸泡前后样品的机械强度和磨耗率变化获得。耐水浸泡试验分两步完成,第一步,分别取20颗1#~5#样品,置于烧杯中,加蒸馏水200毫升,浸泡15分钟。第二步,加热烧杯,煮沸30分钟。每一步骤完成后,检查、记录颗粒完整度,观察溶液澄清度,颗粒完整及溶液澄清为合格。
样品的机械强度使用QCY-602颗粒强度测定仪测定,用四分法取20颗待测样品,以20次测定结果的算术平均值计算样品的压碎强度。磨耗率测定在CM-3B型颗粒磨耗测试仪上进行,磨耗时间为24小时。磨耗率按以下公式计算:(W1-W2)/W1,W1为催化剂磨耗前完整颗粒重量,克;W2为催化剂磨耗后完整颗粒重量,克;
样品的物相组成由XRD测定,测定在D/MAX-1400X-射线粉末衍射仪上进行,扫描范围5~70°,扫描速度20°/分钟,电压20kV,电流20毫安,Co靶。XRD结果见表3。通过实施所述方案,即当Fe2O3/K2O(摩尔/摩尔)为7∶1,焙烧温度为900℃,焙烧时间4小时,催化剂的耐水性能明显提高,KFe11O17的粒径在0.4微米。
本发明通过调节原料三氧化二铁与碳酸钾之间的重量比,以及改变热处理条件,即提高焙烧温度、延长焙烧时间,得到了三氧化铁与碳酸钾深度反应的高铁酸钾KFe11O17。该高铁酸钾是乙苯脱氢制苯乙烯催化剂中的活性相和稳定剂,有利于提高催化剂的综合性能,特别能使活性和稳定性得到提高,取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施方式
【实施例1~3及比较例1~3】
将235.4克氧化铁红、41.2克碳酸钾在捏和机中搅拌1小时,加入脱离子水,再拌和0.5小时,取出挤条,挤成直径3毫米、长度8~10毫米的颗粒,放入烘箱,于120℃下干燥10小时,然后置于马福炉中,于一定温度下焙烧一定时间制得催化剂。实施例2~3、比较例1~3的制备方法同实施例1,只是氧化铁的来源、焙烧温度、焙烧时间不同。
样品的制备条件为:
表1样品投料量及热处理条件
表2催化剂性能对比
*P-通过;F-失败
表3样品中的晶相组成及晶粒大小
从实施说明看,采用调变原料Fe2O3与K2O之间摩尔比及改变热处理条件即提高焙烧温度、延长焙烧时间的方法可得到KFe11O17的含量高的样品,该样品中KFe11O17粒度也小于其它样品。
Claims (9)
1.一种制备高铁酸钾的方法,首先将铁的氧化物和K2CO3或KOH的粉体均匀混合后,经挤条、成型、干燥和在温度为800~1100℃下焙烧制得高铁酸钾KFe11O17;其中铁的氧化物来源于Fe2O3和/或Fe2O3·H2O。
2.根据权利要求1所述制备高铁酸钾的方法,其特征在于铁的氧化物来源于Fe2O3和Fe2O3·H2O,它们的重量百分比为Fe2O3∶Fe2O3·H2O=0.2~5∶1。
3.根据权利要求1所述制备高铁酸钾的方法,其特征在于以氧化物计铁的氧化物与K2CO3或KOH的摩尔比值为1~12。
4.根据权利要求3所述制备高铁酸钾的方法,其特征在于以氧化物计铁的氧化物与K2CO3或KOH的摩尔比值为5~9。
5.根据权利要求1所述制备高铁酸钾的方法,其特征在于焙烧温度在860~1000℃。
6.根据权利要求1所述制备高铁酸钾的方法,其特征在于其焙烧时间在1~10小时。
7.根据权利要求6所述制备高铁酸钾的方法,其特征在于其焙烧时间在4~6小时。
8.根据权利要求1所述制备高铁酸钾的方法,其特征在于高铁酸钾KFe11O17的晶粒粒径为0.2~1.5微米。
9.根据权利要求8所述制备高铁酸钾的方法,其特征在于高铁酸钾KFe11O17的晶粒粒径为0.2~1.2微米。
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