有水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化和離子交換等法:
① 水熱合成法 用于制取純度較高的產(chǎn)品,以及合成自然界中不存在的分子篩。將含硅化合物(水?分子篩玻璃、硅溶膠等)、含鋁化合物(水合氧化鋁、鋁鹽等)、堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀等)和水按適當(dāng)比例混合,在熱壓釜中加熱一定時(shí)間,即析出分子篩晶體。合成過(guò)程可用下式表示:
工業(yè)生產(chǎn)流程中一般先合成Na-分子篩,如13X型與10X型分子篩的合成。在水熱合成過(guò)程中添加某些添加劑可以改變終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),如加入季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。
?、凇∷疅徂D(zhuǎn)化法 在過(guò)量堿存在時(shí),使固態(tài)鋁硅酸鹽水熱轉(zhuǎn)化成分子篩。所用原料有高嶺土、膨潤(rùn)土、硅藻土等,也可用合成的硅鋁凝膠顆粒。此法成本低,但產(chǎn)品純度不及水熱合成法。
由于分子篩具有的吸附性能、離子交換性能和催化性能,被廣泛用作吸附材料、離子交換材料以及催化材料,其中:吸附材料主要用于工業(yè)與環(huán)境領(lǐng)域各種氣體的分離、凈化與干燥,如天然氣、石油裂解氣等化工原料的脫水干燥、節(jié)能型建筑中空玻璃干燥劑、脫二氧化碳和脫硫、正異構(gòu)烷烴的分離、二甲苯異構(gòu)體的分離、烯烴分離、氧氮分離、制冷劑干燥等;離子交換材料主要應(yīng)用于洗滌助劑、放射性廢料與廢液的處理;催化材料主要應(yīng)用于石油煉制與加工、石油化工、煤化工與精細(xì)化工領(lǐng)域中大量工業(yè)催化過(guò)程。
我國(guó)分子篩行業(yè)起步較晚,一直扮演追趕者角色。20世紀(jì)50、60年代,我國(guó)開(kāi)始了分子篩研究,合成了A型、X型、Y型等分子篩,開(kāi)始進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn),隨后我國(guó)陸續(xù)在上海、大連、河南等地建廠,主要用于生產(chǎn)分子篩吸附劑和脫水脫氧用分子篩。20世紀(jì)80年代,金陵石化、吉林大學(xué)、中科院大連化學(xué)物理研究所等單位開(kāi)始研發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)分子篩催化劑。
2016年至2018年,全球分子篩吸附劑消費(fèi)量復(fù)合增長(zhǎng)率為5.01%,預(yù)計(jì)2018年至2025年,全球分子篩吸附劑消費(fèi)量復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)5.52%。全球分子篩吸附劑的消費(fèi)數(shù)量和市場(chǎng)容量呈穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)。
在能源化工方面:二甲醚羰基化后加氫生成乙醇技術(shù)路線是一條環(huán)境友好型新技術(shù)路線。近年來(lái),有關(guān)科研院校和分子篩企業(yè)正在研究分子篩產(chǎn)品在二甲醚羰基化反應(yīng)中的應(yīng)用,開(kāi)發(fā)出催化活性和乙酸甲酯選擇性更高、沒(méi)有誘導(dǎo)期的新型煤制乙醇分子篩催化劑;煤制丙烯吸附劑目前存在主要問(wèn)題是吸附量低、易粉化,行業(yè)內(nèi)的有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在對(duì)煤制丙烯分子篩吸附劑的粉體合成、成型和焙燒工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),提高分子篩吸附劑的吸附量和機(jī)械強(qiáng)度,降低磨耗率。
在特種分子篩方面:近年來(lái),行業(yè)內(nèi)企業(yè)正在開(kāi)發(fā)特種氣體凈化用(如特殊氣氛中痕量成分比如氧、氮的極深度去除)的分子篩、揚(yáng)聲器降頻分子篩、吸音分子篩、香煙內(nèi)的香精香味離子交換與吸附分子篩等新興和特殊需求領(lǐng)域所需的分子篩吸附劑產(chǎn)品,進(jìn)一步拓寬分子篩吸附劑的應(yīng)用領(lǐng)域。