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長(zhǎng)期以來(lái),碳分子篩成為日本和德國(guó)壟斷的產(chǎn)品,2000年以前國(guó)內(nèi)80%的份額被其占有,國(guó)際市場(chǎng)上更是如此。碳分子篩技術(shù)通過(guò)長(zhǎng)興化工廠引進(jìn)國(guó)內(nèi),國(guó)內(nèi)碳分子篩廠家主要分布在長(zhǎng)興、山東、宣城、等地。國(guó)產(chǎn)分子篩逐步搶占了大部分市場(chǎng)份額,但要想在這個(gè)行業(yè)做大做強(qiáng),自主創(chuàng)新,提高產(chǎn)品性能指標(biāo),打破技術(shù)貿(mào)易壁壘。
2012年,主要采用中低檔碳分子篩,年總需求量在6000噸以上,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,工業(yè)尤其是化工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,對(duì)碳分子篩的需求水平會(huì)逐年增長(zhǎng),尤其是近幾年,國(guó)家對(duì)煤礦、油田、油輪的安全高度重視,強(qiáng)制油田、油輪配備制氮機(jī),電子工業(yè)和材料工業(yè)的需求,進(jìn)一步擴(kuò)大了國(guó)內(nèi)碳分子篩的需求量。據(jù)調(diào)查,自2000年以來(lái),年平均增長(zhǎng)率都在80%以上,前景十分廣闊。
隨著變壓吸附技術(shù)的不斷成熟,制氮機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越寬闊,國(guó)際上對(duì)碳分子篩的需求也越來(lái)越大,歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的需求量每年都穩(wěn)步增長(zhǎng),近幾年發(fā)展中國(guó)家的需求量更是突飛猛進(jìn),每年以成倍的速度增長(zhǎng),保守估計(jì),2013年國(guó)際上碳分子篩總需求量在數(shù)十萬(wàn)噸以上。
碳分子篩(英文名carbon molecular sieves)是新型的非極性吸附劑,具有在常溫變壓下吸附空氣中氧分子的性能,因而可獲得富氮?dú)怏w。它分離空氣的能力取決于空氣中各種氣體在碳分子篩微孔中的不同擴(kuò)散速度、或不同的吸附力、或兩種效應(yīng)同時(shí)起作用,碳分子篩PSA空分制氮就是基于這一性能。
我們知道,利用碳分子篩變壓吸附制氮是靠范德華力來(lái)分離氧氣和氮?dú)獾?,因此,分子篩的比表面積越大,孔徑分布越均勻,并且微孔或亞微孔數(shù)量越多,吸附量就越大;同時(shí),如果孔徑能盡量小,范德華力場(chǎng)重疊,對(duì)低濃度物質(zhì)也有更好的分離作用。因此,在PSA制氮設(shè)備中,分子篩的性能直接關(guān)系到整套設(shè)備的產(chǎn)氣量及能耗,所以,選擇合適的吸附劑是重中之重。
變壓吸附過(guò)程循環(huán)操作包括:充壓、產(chǎn)氣;均壓;降壓、排氣;然后再充壓、產(chǎn)氣;……幾個(gè)工作階段,形成循環(huán)操作過(guò)程。其根據(jù)流程的再生方法不同,可分為真空再生流程和常壓再生流程。
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