CN112657503A - 铁系催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁系催化剂及其制备方法与应用，主要解决以往技术中存在的烷基芳烃脱氢生成烷烯基芳烃时，初活性不够高的技术问题。本发明通过采用一种铁系催化剂，该催化剂包括铁、钾、稀土金属R和其他金属助剂组分，该催化剂满足(Fe/R)XRF＝3.5～11，(Fe/R)EDS/(Fe/R)XRF＝0.7～1.1，其中，(Fe/R)XRF是以X射线荧光光谱表征的催化剂中铁组分与稀土金属组分以元素计的重量比，(Fe/R)EDS是以X射线能量谱仪表征的催化剂表面中铁组分与稀土金属组分以元素计的重量比的技术方案，较好地解决了上述技术问题，可用于烷基芳烃脱氢生成烷烯基芳烃的工业生产中。
Description
技术领域
本发明涉及铁系催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
烷基芳烃脱氢催化剂的研究始于20世纪30年代，初期使用的是锌系和镁系催化剂，后来被综合性能更好的铁系催化剂所替代，并沿用至今。铁系催化剂的研究也经历了多个阶段，如早期加入了Cr，由于Cr对环境会产物污染，逐渐淘汰。之后用Ce和Mo来代替，可较好地提高催化剂的活性和稳定性，如已公开的美国专利3904552(脱氢催化剂)。随着催化剂研制的发展，研究人员从多个方面进行开发来提高催化剂的个性化性能。如美国专利6177602(用于烷基芳烃脱氢的催化剂及方法)公开了一种催化剂，主要为氧化铁、碱金属化合物和ppm级的贵金属，贵金属包括钯、铂、钌、铼、锇、铑或铱，该催化剂具有活性高的特点。中国专利CN104525213(由混合铁源制备乙苯脱氢Fe-K系催化剂的方法)公开了一种催化剂制备方法，通过将氧化铁红和硝酸铁加入水中，混合得到混合铁源，其余助剂也溶于水溶液中，之后将所有水溶液加到一起形成悬浊液，再用氨水调节PH值至4～7的方法，然后再进行成型与焙烧，这种方法制备的催化剂具有高转化率和高选择性的特点。已公开的世界专利WO2008090974(用于烷基芳烃脱氢的高强度催化剂及其制备方法及应用)通过使用0.5～5微米的氢氧化碳酸铈作为原料，提高铈的含量可制备的催化剂可以有效提高催化剂的机械强度，用于烷基芳烃脱氢的工业生产中。随着脱氢装置的日益大型化，如果能有效提高催化剂的初活性，则能有效缩短装置开车的活化时间，从而提高效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是以往技术中存在催化剂初活性不够高的技术问题，提供一种新的用于烷基芳烃脱氢的催化剂。该催化剂具有初活性高的特点。
本发明要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一的催化剂相适应的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三是采用上述技术问题之一的催化剂在制备烷烯基芳烃(苯乙烯、甲基苯乙烯及二乙烯基苯等)中的应用。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下一种铁系氧化物催化剂，包括铁、钾、稀土金属R和其他金属助剂组分，所述的催化剂中(Fe/R)XRF＝3.5～11，(Fe/R)EDS/(Fe/R)XRF＝0.7～1.1，其中，(Fe/R)XRF是以X射线荧光光谱表征的催化剂中铁组分与碱金属组分以元素计的重量比，(Fe/R)EDS是以X射线能量谱仪表征的催化剂表面中铁组分与稀土金属组分以元素计的重量比。
优选为催化剂中(Fe/R)XRF＝4.5～9.5，(Fe/R)EDS/(Fe/R)XRF＝0.8～0.9。
上述技术方案中，铁系氧化物催化剂，其中，以元素计并以催化剂的总重量为基准，铁组分的含量为45～56％，优选为48.5～52.5％。
上述技术方案中，K组分的加入选自氧化钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钾中的一种或多种，以元素计并以催化剂的总重量为基准，钾组分的含量为5～16.8％，优选为8～11.8％。
上述技术方案中，稀土金属R组分由铈和选自镧、镨和钕中至少一种组成，选自其稀土氧化物、氢氧化物或盐的形式加入，以元素计并以催化剂的总重量为基准，稀土金属R含量为5～13％，优选为7～11.5％。
上述技术方案中，其他金属助剂包括碱土金属中的至少一种，以元素计并以催化剂的总重量为基准，碱土金属组分的含量为0.5～2.5％，优选为0.65～1.85％。
上述技术方案中，其他金属助剂包括第VIB族中的至少一种，以元素计并以催化剂的总重量为基准，第VIB族组分的含量为0.5～2.5％，优选为0.72～1.55％。
上述技术方案中，该催化剂的扫描电镜形貌表面粒子由片状的颗粒聚集而成。
为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：用于铁系氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将铁、稀土金属R在捏合机中混合均匀，经干燥，焙烧，冷却后得催化剂前体I；
2)将催化剂前体I、钾、其他金属助剂与粘结剂在捏合机中混合均匀，经湿捏、挤条、成型、干燥、焙烧后得所需的成品催化剂。
上述技术方案中，所述步骤1)中的铁源选自氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑中的至少一种，钾源选自氧化钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钾中的一种或多种。
上述技术方案中，所述步骤1)中的干燥温度为0～120℃，焙烧温度为350～650℃下焙烧5～10小时。优选地方案为干燥温度为45～100℃，焙烧温度为400～580℃下焙烧6～7小时。
上述技术方案中，所述步骤2)中的干燥温度为50～150℃，焙烧为400～700℃下焙烧5～10小时，然后在780～920℃下焙烧4～8小时。
本发明制得的催化剂颗粒可以为实心圆柱形、空心圆柱形、三叶形、菱形、梅花形、蜂窝型等各种形状，其直径和颗粒长度也没有固定的限制，推荐催化剂采用直径为3毫米、长5～10毫米的实心圆柱形颗粒。
为解决上述技术问题之三，本发明采用的技术方案如下：上述解决技术问题之一的催化剂在制备烷烯基芳烃(苯乙烯、甲基苯乙烯及二乙烯基苯等)中的应用。
上述技术方案中，所述应用本领域技术人员可以根据现有技术工艺加以应用，烷基芳烃的原料可选择乙苯、甲乙苯、二乙苯及多烷基苯等，以对二乙苯为原料，在催化剂存在下，原料与催化剂接触，反应生成对二乙烯基苯。
制得的催化剂在等温式固定床中进行活性评价，对二乙苯脱氢制对二乙烯基苯催化剂活性评价而言，过程简述如下：
将反应原料分别经计量泵输入预热混合器，预热混合成气态后进入反应器，反应器采用电热丝加热，使之达到预定温度。反应器内径为1″的不锈钢管，内可装填100毫升催化剂。由反应器流出的反应物经水冷凝后用气相色谱仪分析其组成。
二乙苯转化率、烯烃总选择性和单双烯比值按以下公式计算：
乙基乙烯苯选择性％，简称S(EVB)
二乙烯苯选择性％，简称S(DVB)
烯烃总选择性％＝S(EVB)+S(DVB)
乙基乙烯苯收率％＝二乙苯转化率％×乙基乙烯苯选择性％
二乙烯苯收率％＝二乙苯转化率％×二乙烯苯选择性％
由于二乙苯脱氢分为两步，先脱去一分子氢生成乙基乙烯苯，再进一步脱氢生成二乙烯苯，所以单双烯比值越小，说明产物中二乙烯苯的含量越大，越有利于目的产物的生成，是更为有利的结果。
本发明中催化剂的XRF测定：采用荷兰PANalytical公司的AXIOS型仪器，样品破碎成粉末压片成型，Rh靶，激光电压为50kV，激光电流50mA。
本发明中催化剂的SEM-EDS测定：采用日本JOELO的JSM-35C型扫描电镜，电压为10kV，其中样品表面元素定量分析采用X射线能量谱仪。
本发明的催化剂具有初活性高的特点，使用本发明的催化剂，在反应压力常压、液体空速0.5小时－1、620℃、水蒸气/乙苯(重量比)2.5条件下，用于对二乙苯脱氢制对二乙烯基苯的反应，其初活性(反应4小时后的转化率)可到81.3％，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阐述。
附图说明
图1为实施例1催化剂的SEM照片。
具体实施方式
【实施例1】
催化剂的制备方法为将相当于48.39份Fe2O3的氧化铁红、相当于24.20份Fe2O3的氧化铁黄、相当于9.08份CeO2的草酸铈在捏合机中搅拌1小时，然后加入相当于3.03份CeO2的硝酸铈水溶液，湿捏0.6小时，取出，在50℃烘3.5小时，80℃烘10小时，然后在500℃下焙烧8小时，取出后破碎为粉体，得催化剂前体I。
将催化剂前体I、相当于12.98份K2O的碳酸钾、相当于1.26份MoO3的钼酸铵、相当于0.96份CaO的碳酸钙、0.05份MgO、0.05份ZnO和5.0份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.5小时，之后加入适量的去离子水湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，50℃烘4.5小时，120℃烘10小时，然后在500℃下焙烧6小时，然后在830℃下焙烧5小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。该催化剂的SEM照片见图1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【比较例1】
催化剂的制备方法为将相当于48.39份Fe2O3的氧化铁红、相当于24.20份Fe2O3的氧化铁黄、相当于9.08份CeO2的草酸铈、相当于12.98份K2O的碳酸钾、相当于1.26份MoO3的钼酸铵、相当于0.96份CaO的碳酸钙、0.05份MgO、0.05份ZnO和5.0份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.5小时，然后加入相当于3.03份CeO2的硝酸铈水溶液，湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，50℃烘4.5小时，120℃烘10小时，然后在500℃下焙烧6小时，然后在830℃下焙烧5小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【比较例2】
催化剂的制备方法为将相当于48.39份Fe2O3的氧化铁红、相当于24.20份Fe2O3的氧化铁黄、相当于9.08份CeO2的草酸铈、相当于3.03份CeO2的硝酸铈、相当于12.98份K2O的碳酸钾、相当于1.26份MoO3的钼酸铵、相当于0.96份CaO的碳酸钙、0.05份MgO、0.05份ZnO和5.0份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.5小时，然后加入之后加入适量的去离子水湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，50℃烘4.5小时，120℃烘10小时，然后在500℃下焙烧6小时，然后在830℃下焙烧5小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【比较例3】
催化剂的制备方法为将相当于48.39份Fe2O3的氧化铁红、相当于24.20份Fe2O3的氧化铁黄、相当于12.98份K2O的碳酸钾、相当于1.26份MoO3的钼酸铵、相当于0.96份CaO的碳酸钙、0.05份MgO、0.05份ZnO和5.0份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.5小时，然后加入之后加入适量的去离子水湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，50℃烘4.5小时，120℃烘10小时，然后在500℃下焙烧6小时，在830℃下焙烧5小时得催化剂前体I。将相当于12.11份CeO2的硝酸铈用水溶解，等体积浸渍到催化剂前体I上，然后于50℃烘4.5小时，120℃烘10小时，之后在500℃下焙烧6小时，在830℃下焙烧5小时得催化剂成品。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【比较例4】
催化剂的制备方法为将相当于48.39份Fe2O3的氧化铁红、相当于24.20份Fe2O3的氧化铁黄、相当于3.90份CeO2的草酸铈在捏合机中搅拌1小时，然后加入相当于1.30份CeO2的硝酸铈水溶液，湿捏0.6小时，取出，在50℃烘3.5小时，80℃烘10小时，然后在500℃下焙烧8小时，取出后破碎为粉体，得催化剂前体I。
将催化剂前体I、相当于19.89份K2O的碳酸钾、相当于1.26份MoO3的钼酸铵、相当于0.96份CaO的碳酸钙、0.05份MgO、0.05份ZnO和5.0份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.5小时，之后加入适量的去离子水湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，50℃烘4.5小时，120℃烘10小时，然后在500℃下焙烧6小时，然后在830℃下焙烧5小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【比较例5】
催化剂的制备方法为将相当于48.39份Fe2O3的氧化铁红、相当于24.20份Fe2O3的氧化铁黄、相当于14.15份CeO2的草酸铈在捏合机中搅拌1小时，然后加入相当于4.71份CeO2的硝酸铈水溶液，湿捏0.6小时，取出，在50℃烘3.5小时，80℃烘10小时，然后在500℃下焙烧8小时，取出后破碎为粉体，得催化剂前体I。
将催化剂前体I、相当于6.23份K2O的碳酸钾、相当于1.26份MoO3的钼酸铵、相当于0.96份CaO的碳酸钙、0.05份MgO、0.05份ZnO和5.0份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.5小时，之后加入适量的去离子水湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，50℃烘4.5小时，120℃烘10小时，然后在500℃下焙烧6小时，然后在830℃下焙烧5小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【实施例2】
催化剂的制备方法为将相当于51.56份Fe2O3的氧化铁红、相当于12.89份Fe2O3的氧化铁黄、相当于10.81份CeO2的草酸铈在捏合机中搅拌1小时，然后加入相当于5.03份CeO2的硝酸铈水溶液，湿捏0.5小时，取出，在60℃烘4.5小时，90℃烘10小时，然后在650℃下焙烧5小时，取出后破碎为粉体，得催化剂前体I。
将催化剂前体I、相当于13.40份K2O的碳酸钾、相当于3.75份MoO3的钼酸铵、相当于2.45份CaO的碳酸钙、0.12份MgO和5.0份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.1小时，之后加入适量的去离子水湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，60℃烘4.5小时，120℃烘10小时，然后在400℃下焙烧10小时，然后在920℃下焙烧4小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【实施例3】
催化剂的制备方法为将相当于63.99份Fe2O3的氧化铁红、相当于16.00份Fe2O3的氧化铁黄、相当于6.25份CeO2的草酸铈在捏合机中搅拌1小时，然后在350℃下焙烧10小时，得催化剂前体I。
将催化剂前体I、相当于9.17份K2O的碳酸钾、相当于0.77份MoO3的钼酸铵、相当于1.75份CaO的碳酸钙、2.07份MgO和5.5份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.5小时，之后加入适量的去离子水湿捏0.8小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，80℃烘1.5小时，120℃烘8小时，然后在600℃下焙烧6小时，然后在820℃下焙烧5小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【实施例4】
催化剂的制备方法为将相当于52.27份Fe2O3的氧化铁红、相当于17.42份Fe2O3的氧化铁黄、相当于5.30份CeO2的碳酸铈在捏合机中搅拌1小时，然后加入相当于1.32份CeO2的醋酸铈水溶液，湿捏0.6小时，取出，在80℃烘10小时然后在500℃下焙烧8小时，取出后破碎为粉体，得催化剂前体I。
将催化剂前体I、相当于20.24份K2O的碳酸钾、相当于1.82份MoO3的钼酸铵、相当于1.58份CaO的碳酸钙、0.03份MgO、0.01份ZnO和5.1份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.3小时，之后加入适量的去离子水湿捏0.7小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，55℃烘5.5小时，85℃烘4小时，然后在450℃下焙烧8小时，然后在780℃下焙烧6小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【实施例5】
催化剂的制备方法为将相当于59.06份Fe2O3的氧化铁红、相当于14.76份Fe2O3的氧化铁黄、相当于6.71份CeO2的草酸铈在捏合机中搅拌1小时，然后加入相当于3.35份CeO2的硝酸铈水溶液，湿捏0.6小时，取出，在50℃烘3.5小时，80℃烘10小时，然后在500℃下焙烧8小时，取出后破碎为粉体，得催化剂前体I。
将催化剂前体I、相当于11.97份K2O的碳酸钾、相当于1.44份MoO3的钼酸铵、相当于1.30份CaO的碳酸钙、0.91份MgO、0.05份ZnO和0.49份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.5小时，之后加入适量的去离子水湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，50℃烘4.5小时，120℃烘10小时，然后在500℃下焙烧6小时，然后在870℃下焙烧4小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【实施例6】
催化剂的制备方法为将相当于60.36份Fe2O3的氧化铁红、相当于15.09份Fe2O3的氧化铁黄、相当于6.20份CeO2的草酸铈在捏合机中搅拌1小时，然后加入相当于2.06份CeO2的硝酸铈水溶液，湿捏0.7小时，取出，在50℃烘3.5小时，80℃烘10小时，然后在500℃下焙烧8小时，取出后破碎为粉体，得催化剂前体I。
将催化剂前体I、相当于10.70份K2O的碳酸钾、相当于2.97份MoO3的钼酸铵、相当于2.20份CaO的碳酸钙、0.43份MgO和5.6份羧甲基纤维素钠在捏合机中搅拌1.5小时，之后加入适量的去离子水湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，55℃烘4.5小时，100℃烘11小时，然后在500℃下焙烧6小时，然后在820℃下焙烧5小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
【实施例7】
催化剂的制备方法为将相当于59.27份Fe2O3的氧化铁红、相当于14.82份Fe2O3的氧化铁黄、相当于9.59份CeO2的草酸铈在捏合机中搅拌1小时，然后加入相当于3.20份CeO2的硝酸铈水溶液，湿捏0.6小时，取出，在60℃烘3.5小时，100℃烘10小时，然后在550℃下焙烧8小时，取出后破碎为粉体，得催化剂前体I。
将催化剂前体I、相当于10.87份K2O的碳酸钾、相当于0.95份MoO3的钼酸铵、相当于0.95份CaO的碳酸钙、0.35份MgO、3.2份羧甲基纤维素钠和2.1份羟丙基纤维素在捏合机中搅拌1.5小时，之后加入适量的去离子水湿捏0.6小时，取出挤条，挤成直径3毫米、长5毫米的颗粒，放入烘箱，60℃烘3.5小时，110℃烘10小时，然后在600℃下焙烧6小时，然后在840℃下焙烧5小时得成品催化剂。催化剂的组成、XRF和EDS表征结果见表1。
将对二乙苯和水在等温床反应器中，与催化剂进行反应，在反应温度为620℃，反应压力为常压，液体空速为0.5小时－1，水蒸气/对二乙苯的重量比为2.5条件下进行评价，取反应后4小时的对二乙苯转化率作为初活性，测试结果列于表2。
表1
表2
Claims (10)
1.一种铁系氧化物催化剂，包括铁、钾、稀土金属R和其他金属助剂组分，所述的催化剂中(Fe/R)XRF＝3.5～11，(Fe/R)EDS/(Fe/R)XRF＝0.7～1.1，其中，(Fe/R)XRF是以X射线荧光光谱表征的催化剂中铁组分与碱金属组分以元素计的重量比，(Fe/R)EDS是以X射线能量谱仪表征的催化剂表面中铁组分与稀土金属组分以元素计的重量比。
2.根据权利要求1所述铁系氧化物催化剂，其中，以元素计并以催化剂的总重量为基准，铁组分的含量为45～56％。
3.根据权利要求1所述铁系氧化物催化剂，钾组分的加入以元素计并以催化剂的总重量为基准，钾组分的含量为5～16.8％。
4.根据权利要求1所述铁系氧化物催化剂，稀土金属R组分由铈和选自镧、镨和钕中至少一种组成，选自其稀土氧化物、氢氧化物或盐的形式加入,以元素计并以催化剂的总重量为基准，稀土金属R含量为5～13％。
5.根据权利要求1所述铁系氧化物催化剂，其他金属助剂包括碱土金属中的至少一种，以元素计并以催化剂的总重量为基准，碱土金属组分的含量为0.5～2.5％；
其他金属助剂包括第VIB族中的至少一种，以元素计并以催化剂的总重量为基准，第VIB族组分的含量为0.5～2.5％。
6.根据权利要求1所述铁系氧化物催化剂，该催化剂的扫描电镜形貌表面粒子由片状的颗粒聚集而成。
7.一种用于铁系氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将铁、稀土金属R混合均匀，经干燥，焙烧，冷却后得催化剂前体I；
2)将催化剂前体I、钾、其他金属助剂与粘结剂混合均匀，经湿捏、挤条、成型、干燥、焙烧后得所需的成品催化剂。
8.根据权利要求7所述用于铁系氧化物催化剂的制备方法，所述步骤1)中的铁源选自氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑中的至少一种，钾源选自氧化钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钾中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述用于铁系氧化物催化剂的制备方法，所述步骤1)中的干燥温度为0～120℃，焙烧温度为350～650℃下焙烧5～10小时；
所述步骤2)中的干燥温度为50～150℃，焙烧为400～700℃下焙烧5～10小时，然后在780～920℃下焙烧4～8小时。
10.根据权利要求1～6所述任意铁系氧化物催化剂或权利要求7-9中所述的制备方法制备的任意铁系氧化物催化剂在制备烷烯基芳烃(苯乙烯、甲基苯乙烯及二乙烯基苯等)中的应用。
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