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。
根據(jù)國(guó)際國(guó)內(nèi)的分析,碳分子篩行業(yè)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì):,隨著變壓吸附制氮機(jī)的使用范圍不斷擴(kuò)大,對(duì)碳分子篩的需求不斷增加,這將進(jìn)一步促進(jìn)行業(yè)發(fā)展,未來(lái)幾年,這一行業(yè)將從一個(gè)生僻的行業(yè)變得眾所周知。其次,隨著應(yīng)用深度的提高,對(duì)碳分子篩的產(chǎn)氮量、氮回收率、堆密度、抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)的要求越來(lái)越高,進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能指標(biāo)將是這一行業(yè)今后發(fā)展的大趨勢(shì)。第三,由于碳分子篩是變壓吸附制氮機(jī)的主要構(gòu)成要素,成本占整個(gè)設(shè)備的70%以上,因此,降低成本將是促進(jìn)本行業(yè)發(fā)展的重要條件。今后一個(gè)時(shí)期,各企業(yè)將會(huì)在采用新材料新工藝方面不斷探索,爭(zhēng)取用低成本達(dá)到高水平。
我國(guó)碳分子篩的研發(fā)是在上個(gè)世紀(jì)八十年代開始的,比美國(guó)晚大約二十年。當(dāng)時(shí)國(guó)際市場(chǎng)有供應(yīng)的主要是德國(guó)BF和日本武田產(chǎn)的碳分子篩,價(jià)格約在20萬(wàn)元/噸,但其產(chǎn)氮量為100NM3/h.t左右,到九十年代升級(jí)為產(chǎn)氮量185NM3/h.t。當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)碳分子篩(長(zhǎng)興中泰的前身長(zhǎng)興化工廠產(chǎn))的產(chǎn)氮量只有140NM3/h.t,指標(biāo)雖然落后有近30%的差距,但也改寫了中國(guó)只能依賴進(jìn)口碳分子篩的歷史,實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的一次飛躍!又由于國(guó)產(chǎn)碳分子篩的價(jià)格低廉,從而迫使進(jìn)口碳分子篩的價(jià)格有了大幅度的下降,為國(guó)家節(jié)約了外匯的同時(shí)也推動(dòng)了國(guó)內(nèi)PSA制氮裝置的蓬勃發(fā)展。
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。
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。
碳分子篩制取氮?dú)?,其N2濃度和產(chǎn)氣量可根據(jù)用戶的需要進(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。用戶可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)。