碳分子篩的主要成分為元素碳,外觀為黑色柱狀固體。因含有大量直徑為4埃德微孔,該微孔對氧分子的瞬間親和力較強(qiáng),可用來分離空氣中的氧氣和氮?dú)?,工業(yè)上利用變壓吸附裝置(PSA)制取氮?dú)狻v翁仗挤肿雍Y制氮量大、氮?dú)饣厥章矢撸褂脡勖L,適用于各種型號的變壓吸附制氮機(jī),是變壓吸附制氮機(jī)的產(chǎn)品。
????????碳分子篩空分制氮已廣泛地應(yīng)用于石油化工、金屬熱處理、電子制造、食品保鮮等行業(yè)。
碳分子篩是利用篩分的特性來達(dá)到分離氧氣、氮?dú)獾哪康摹T诜肿雍Y吸附雜質(zhì)氣體時(shí),大孔和中孔只起到通道的作用,將被吸附的分子運(yùn)送到微孔和亞微孔中,微孔和亞微孔才是真正起吸附作用的容積。如前圖所示,碳分子篩內(nèi)部包含有大量的微孔,這些微孔允許動力學(xué)尺寸小的分子快速擴(kuò)散到孔內(nèi),同時(shí)限制大直徑分子的進(jìn)入。由于不同尺寸的氣體分子相對擴(kuò)散速率存在差異,氣體混合物的組分可以被有效的分離。因此,在制造碳分子篩時(shí),根據(jù)分子尺寸的大小,碳分子篩內(nèi)部微孔分布應(yīng)在0.28~0.38nm。在該微孔尺寸范圍內(nèi),氧氣可以快速通過微孔孔口擴(kuò)散到孔內(nèi),而氮?dú)鈪s很難通過微孔孔口,從而達(dá)到氧、氮分離。微孔孔徑大小是碳分子篩分離氧、氮的基礎(chǔ),如果孔徑過大,氧氣、氮?dú)夥肿雍Y都很容易進(jìn)入微孔中,也起不到分離的作用;而孔徑過小,氧氣、氮?dú)舛疾荒苓M(jìn)入微孔中,也起不到分離的作用。
長期以來,碳分子篩成為日本和德國壟斷的產(chǎn)品,2000年以前國內(nèi)80%的份額被其占有,國際市場上更是如此。碳分子篩技術(shù)通過長興化工廠引進(jìn)國內(nèi),國內(nèi)碳分子篩廠家主要分布在長興、山東、宣城、等地。國產(chǎn)分子篩逐步搶占了大部分市場份額,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。
在國產(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)?;髽I(yè)發(fā)展創(chuàng)造基礎(chǔ);二是碳分子篩品牌針對不同的用氮場所的工藝要求,可再細(xì)分為以節(jié)能型、普氮型及長周期型等;再者,在行業(yè)方面,積極探索同行間友好競爭發(fā)展模式,如強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和資本聯(lián)合等,以創(chuàng)造國際品牌企業(yè)。
大多數(shù)廠家生產(chǎn)的碳分子篩在外型上并無多大差別,因此用戶只靠觀察分子篩外型是很難區(qū)分到底是進(jìn)口分子篩還是國產(chǎn)分子篩的。但有一點(diǎn),如果在購買設(shè)備時(shí),廠家宣稱使用的是進(jìn)口分子篩,但價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)格的話,那就要小心了。買的沒有賣的精,設(shè)備制造廠家是不可能虧本賣設(shè)備的。買內(nèi)裝國產(chǎn)分子篩的設(shè)備并不可怕,但花了進(jìn)口分子篩的價(jià)錢卻買了國產(chǎn)分子篩,那損失可就大了。
該產(chǎn)品屬于碳素吸附劑,是由碳組成的多孔物質(zhì),孔結(jié)構(gòu)模型為無序堆積碳素結(jié)構(gòu)。碳分子篩是非計(jì)量化合物,其重要性質(zhì)是基于它的微孔結(jié)構(gòu)。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。在平衡條件下,碳分子篩對氧和氮的吸附量相當(dāng)接近,但氧分子通過碳分子篩微孔系統(tǒng)的狹窄空隙的擴(kuò)散速度要比氮分子快得多,碳分子篩空分制氮就是基于這一性能,在遠(yuǎn)未達(dá)到平衡條件的時(shí)間之前,通過PSA工藝流程使氮?dú)鈴目諝庵蟹蛛x出來。