擴(kuò)展快,從初的過(guò)濾雜質(zhì)逐漸發(fā)展到分離不同組份。與此同時(shí),隨著技術(shù)的進(jìn)步,人類(lèi)對(duì)物質(zhì)的加工能力也越來(lái)越強(qiáng),在這種情況下,碳分子篩應(yīng)運(yùn)而生。
國(guó)產(chǎn)分子篩由于受條件限制,對(duì)孔徑大小控制的不是很好。市面上銷(xiāo)售的碳分子篩微孔孔徑分布在0.3~1nm,只有巖谷分子篩做到了0.28~0.36nm。碳分子篩的原料為椰子殼、煤炭、樹(shù)脂等,步先經(jīng)加工后粉化,然后與基料揉合,基料主要是增加強(qiáng)度,防止破碎粉化的材料;第二步是活化造孔,在600~1000℃溫度下通入活化劑,常用的活化劑有水蒸氣、二氧化碳、氧氣以及它們的混合氣。它們與較為活潑的無(wú)定型碳原子進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng),以擴(kuò)大比表面積逐步形成孔洞活化造孔時(shí)間從10~60min不等;第三步為孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié),利用化學(xué)物質(zhì)的蒸氣:如苯在碳分子篩微孔壁進(jìn)行沉積來(lái)調(diào)節(jié)孔的大小,使之滿(mǎn)足要求。
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。
在國(guó)產(chǎn)碳分子篩以質(zhì)優(yōu)全球的同時(shí),碳分子篩及制氮裝置還有很多工作要做。一是積極研制環(huán)保型碳分子篩生產(chǎn)工藝,以為碳分子篩企業(yè)向大中型規(guī)模化企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造基礎(chǔ);二是碳分子篩品牌針對(duì)不同的用氮場(chǎng)所的工藝要求,可再細(xì)分為以節(jié)能型、普氮型及長(zhǎng)周期型等;再者,在行業(yè)方面,積極探索同行間友好競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展模式,如強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和資本聯(lián)合等,以創(chuàng)造國(guó)際品牌企業(yè)。
碳分子篩制氮需要控制的條件
1、空氣壓縮純化過(guò)程
純?cè)峡諝膺M(jìn)入碳分子篩吸附塔,是非常必要的,因?yàn)轭w粒及有機(jī)氣氛進(jìn)入吸附塔會(huì)堵塞碳分子篩的微孔,并逐漸使碳分子篩的分離性能降低。
純化原料空氣的方法有:1使空壓機(jī)的進(jìn)氣口遠(yuǎn)離有灰塵、油霧、有機(jī)氣氛的場(chǎng)所;2通過(guò)冷干機(jī)、吸附劑凈化系統(tǒng)等,后經(jīng)處理后的原料空氣進(jìn)入碳分子篩吸附塔。
2、產(chǎn)品氮?dú)獾臐舛群彤a(chǎn)氣量
碳分子篩制取氮?dú)猓銷(xiāo)2濃度和產(chǎn)氣量可根據(jù)用戶(hù)的需要進(jìn)行任意調(diào)節(jié),在產(chǎn)氣時(shí)間及操作壓力確定時(shí),調(diào)低產(chǎn)氣量,N2濃度將提高,反之,N2濃度則下降。用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)。
根據(jù)碳分子篩對(duì)氧和氮的吸擴(kuò)散速率不同,其吸附O2在短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到平衡,此時(shí),N2的吸附量很少,較短的產(chǎn)氣時(shí)間,可有效的提高碳分子篩的產(chǎn)氣率,但同時(shí)也增加了伐門(mén)的動(dòng)作頻率,因此伐門(mén)的性能也很重要。一般選擇吸附時(shí)間為30~120秒。小型高純制氮機(jī)推薦使用短的產(chǎn)氣時(shí)間,大型低濃度推薦使用長(zhǎng)的產(chǎn)氣時(shí)間。