沸石的人工合成

permutite 稱人造沸石，也叫合成Zeolite。是人工合成的無機離子交換劑，可用于水的軟化、海水脫鹽和純水制造等。有碳酸鈉、苛性鉀、長石、高嶺石等混合并熔融后制得的具有不規則結構的產物。因其功能與天然沸石相似，故稱人造沸石，也叫合成沸石。

我國合成沸石的研究工作開展較晚,1959年,首次合成了A型、X型、Y型沸石分子篩。此后,我國的合成沸石工業逐步走上了自己發展的道路,合成沸石的類型和產量在不斷提高,目前,有些工藝已達到先進水平。

據美國《化學市場報道》,PQ公司是全球洗滌劑用沸石的最大廠商,約占全球14%的市場份額。最近PQ公司沸石產品部業務經理預測,全球沸石市場將保持健康穩定發展。

目前,合成沸石的市場銷售額約17億美元。沸石的主要用途是洗滌劑和催化劑。盡管催化劑的沸石用量少于洗滌劑的用量,居第2位,但按價值計,它占有沸石市場最大的份額,大約為市場總消費額的55%。據斯坦福研究所(SRI)分析,幾乎所有的催化劑沸石都用于煉油和合成石化產品,其中流化床催化裂化(FCC)催化劑就占總消費量的95%以上,只有少量用于加氫催化和化學合成在北美、西歐和日本,運輸車輛用燃料需求不景氣,催化劑沸石的需求增長基本停滯。相反在發展中國家,運輸車輛用燃料需求在上升,催化劑沸石的需求也隨之增加。隨著亞洲經濟的復蘇,這一地區的需求將進一步趨向強勁。北美是FCC催化劑的最大生產和消費市場,其FCC催化劑生產能力約15.5萬噸/年,消費量約8萬噸/年,其多余品出口外銷。出于環境保護的要求,沸石在催化劑領域的應用得到了進一步的發展。為了避免有關非再生催化劑(如氯化鋁、聚磷酸等)的處理問題,在合成乙苯和異丙苯這類有機化合物的生產中,人們更愿意采用沸石催化劑,美國采用固體磷酸技術的大部分異丙苯裝置已改造使用沸石技術。

洗衣粉占有沸石營業額的最大部分。在日本和美國,含沸石助劑的洗衣粉實際上已完全取代了含磷酸鹽的洗衣粉;在歐洲,含沸石的洗衣粉也占有大部分市場。市場需求的猛增導致美國、歐洲、中國臺灣、泰國等大規模新建沸石生產裝置。目前北美、西歐和日本沸石生產能力已出現過剩,日本過剩問題最為嚴重。為此,一些生產公司正在開發新沸石產品品種和拓展沸石用品的新市場。

開拓的應用市場包括CFC代用品、密封絕緣(隔熱)玻璃、吸附劑、干燥劑環保用品等諸多領域。在開拓新應用市場方面,合成沸石用于密封絕緣玻璃增長最快。這種建筑用新玻璃采用兩塊玻璃之間形成空氣密封的夾層,夾層內用沸石除去空氣中水分,以達到絕緣(隔熱)的目的。此外,合成沸石作為干燥劑用于CFC、用于捕集揮發性有機物和作為吸附劑用于空氣分離制氧和氫的需求也都在增長。目前全球吸附和干燥用合成沸石的需求量約為9萬~10萬噸/年。

根據使用原料的不同,沸石的人工合成方法大致可分為兩類:

水熱合成法和堿處理法。

這兩種方法的操作工序基本上是相同的,它們均包含原料制備、配料成
膠、加熱晶化、洗滌、交換、成型、烘干和活化等步驟。