碳分子篩的主要成分為元素碳,外觀(guān)為黑色柱狀固體。因含有大量直徑為4埃德微孔,該微孔對(duì)氧分子的瞬間親和力較強(qiáng),可用來(lái)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?,使用壽命長(zhǎng),適用于各種型號(hào)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20世紀(jì)七十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型吸附劑,是一種優(yōu)良的非極性碳素材料,制氮碳分子篩(Carbon Molecular Sieves,CMS)用于分離空氣富集氮?dú)?,采用常溫低壓制氮工藝,比傳統(tǒng)的深冷高壓制氮工藝具有投資費(fèi)用少,產(chǎn)氮速度快、氮?dú)獬杀镜偷葍?yōu)點(diǎn)。因此,它是工程界的變壓吸附(簡(jiǎn)稱(chēng)P.S.A)空分富氮吸附劑,這種氮?dú)庠诨瘜W(xué)工業(yè)、石油天然氣工業(yè)、電子工業(yè)、食品工業(yè)、煤炭工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、電纜行業(yè)、金屬熱處理、運(yùn)輸及儲(chǔ)存等方面廣泛應(yīng)用。
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。
未來(lái)幾年,碳分子篩產(chǎn)品將向高指標(biāo)、高強(qiáng)度、高堆密度方向發(fā)展,低指標(biāo)低檔次的產(chǎn)品將會(huì)被淘汰,空分設(shè)備將趨向小型化,對(duì)分子篩行業(yè)提出了更高的要求,因此如抓住當(dāng)前的良好時(shí)機(jī),擴(kuò)大生產(chǎn),逐步改變國(guó)際國(guó)內(nèi)對(duì)于中國(guó)產(chǎn)碳分子篩低質(zhì)的認(rèn)識(shí),迅速搶占國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng),將有可能在兩到三年內(nèi)成為行業(yè)排頭兵。
大多數(shù)廠(chǎng)家生產(chǎn)的碳分子篩在外型上并無(wú)多大差別,因此用戶(hù)只靠觀(guān)察分子篩外型是很難區(qū)分到底是進(jìn)口分子篩還是國(guó)產(chǎn)分子篩的。但有一點(diǎn),如果在購(gòu)買(mǎi)設(shè)備時(shí),廠(chǎng)家宣稱(chēng)使用的是進(jìn)口分子篩,但價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)格的話(huà),那就要小心了。買(mǎi)的沒(méi)有賣(mài)的精,設(shè)備制造廠(chǎng)家是不可能虧本賣(mài)設(shè)備的。買(mǎi)內(nèi)裝國(guó)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(qián)卻買(mǎi)了國(guó)產(chǎn)分子篩,那損失可就大了。
該裝置一般稱(chēng)為制氮機(jī)。其工藝流程是采用在常溫下變壓吸附法(簡(jiǎn)稱(chēng)P.S.A法),變壓吸附為無(wú)熱源的吸附分離過(guò)程,碳分子篩對(duì)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(chǎn)氣時(shí)吸附,在降壓排氣時(shí)解吸,使碳分子篩再生。同時(shí),床層氣相富集的氮?dú)獯┻^(guò)床層成為產(chǎn)品氣,各步驟連為循環(huán)操作。
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。
P.S.A制氮機(jī)設(shè)備根據(jù)用戶(hù)的需要可包括空氣壓縮純化系統(tǒng)、變壓吸附系統(tǒng)、閥門(mén)程序控制系統(tǒng)(真空再生的還需帶有真空泵),及氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)。