長期以來,碳分子篩成為日本和德國壟斷的產品,2000年以前國內80%的份額被其占有,國際市場上更是如此。碳分子篩技術通過長興化工廠引進國內,國內碳分子篩廠家主要分布在長興、山東、宣城、等地。國產分子篩逐步搶占了大部分市場份額,但要想在這個行業(yè)做大做強,自主創(chuàng)新,提高產品性能指標,打破技術貿易壁壘。
未來幾年,碳分子篩產品將向高指標、高強度、高堆密度方向發(fā)展,低指標低檔次的產品將會被淘汰,空分設備將趨向小型化,對分子篩行業(yè)提出了更高的要求,因此如抓住當前的良好時機,擴大生產,逐步改變國際國內對于中國產碳分子篩低質的認識,迅速搶占國內國際市場,將有可能在兩到三年內成為行業(yè)排頭兵。
根據國際國內的分析,碳分子篩行業(yè)呈現以下發(fā)展趨勢:,隨著變壓吸附制氮機的使用范圍不斷擴大,對碳分子篩的需求不斷增加,這將進一步促進行業(yè)發(fā)展,未來幾年,這一行業(yè)將從一個生僻的行業(yè)變得眾所周知。其次,隨著應用深度的提高,對碳分子篩的產氮量、氮回收率、堆密度、抗壓強度等指標的要求越來越高,進一步提高產品性能指標將是這一行業(yè)今后發(fā)展的大趨勢。第三,由于碳分子篩是變壓吸附制氮機的主要構成要素,成本占整個設備的70%以上,因此,降低成本將是促進本行業(yè)發(fā)展的重要條件。今后一個時期,各企業(yè)將會在采用新材料新工藝方面不斷探索,爭取用低成本達到高水平。
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,因而可獲得富氮氣體。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散速度、或不同的吸附力、或兩種效應同時起作用,碳分子篩PSA空分制氮就是基于這一性能。
我國碳分子篩的研發(fā)是在上個世紀八十年代開始的,比美國晚大約二十年。當時國際市場有供應的主要是德國BF和日本武田產的碳分子篩,價格約在20萬元/噸,但其產氮量為100NM3/h.t左右,到九十年代升級為產氮量185NM3/h.t。當時國產碳分子篩(長興中泰的前身長興化工廠產)的產氮量只有140NM3/h.t,指標雖然落后有近30%的差距,但也改寫了中國只能依賴進口碳分子篩的歷史,實現了從無到有的一次飛躍!又由于國產碳分子篩的價格低廉,從而迫使進口碳分子篩的價格有了大幅度的下降,為國家節(jié)約了外匯的同時也推動了國內PSA制氮裝置的蓬勃發(fā)展。
大多數廠家生產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)分到底是進口分子篩還是國產分子篩的。但有一點,如果在購買設備時,廠家宣稱使用的是進口分子篩,但價格遠遠格的話,那就要小心了。買的沒有賣的精,設備制造廠家是不可能虧本賣設備的。買內裝國產分子篩的設備并不可怕,但花了進口分子篩的價錢卻買了國產分子篩,那損失可就大了。
該裝置一般稱為制氮機。其工藝流程是采用在常溫下變壓吸附法(簡稱P.S.A法),變壓吸附為無熱源的吸附分離過程,碳分子篩對被吸附組份(主要是氧分子)的吸附容量因上述原理在充壓、產氣時吸附,在降壓排氣時解吸,使碳分子篩再生。同時,床層氣相富集的氮氣穿過床層成為產品氣,各步驟連為循環(huán)操作。
變壓吸附過程循環(huán)操作包括:充壓、產氣;均壓;降壓、排氣;然后再充壓、產氣;……幾個工作階段,形成循環(huán)操作過程。其根據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。
碳分子篩在動力學效應的同時,又具有平衡吸附效應,吸附質分壓高,吸附容量也高,因此加壓吸附是有利的,但吸附壓力太高,對空壓機的選型要求也增高,另外常壓再生與真空再生兩個流程對吸附壓力要求也不同,綜合各項因素,建議常壓再生流程的吸附壓力選為5~8Kg/cm2為宜;真空再生流程的吸附壓力選擇為3~5Kg/cm2為宜。