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)?。鑫陶碳分子篩制氮量大、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)。
碳分子篩是利用篩分的特性來(lái)達(dá)到分離氧氣、氮?dú)獾哪康?。在分子篩吸附雜質(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(dòng)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(duì)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(guò)微孔孔口擴(kuò)散到孔內(nèi),而氮?dú)鈪s很難通過(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)期以來(lái),碳分子篩成為日本和德國(guó)壟斷的產(chǎn)品,2000年以前國(guó)內(nèi)80%的份額被其占有,國(guó)際市場(chǎng)上更是如此。碳分子篩技術(shù)通過(guò)長(zhǎng)興化工廠(chǎng)引進(jìn)國(guó)內(nèi),國(guó)內(nèi)碳分子篩廠(chǎng)家主要分布在長(zhǎng)興、山東、宣城、等地。國(guó)產(chǎn)分子篩逐步搶占了大部分市場(chǎng)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。
國(guó)際市場(chǎng)
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。
行業(yè)發(fā)展
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。
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(wú)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(duì)氧和氮的吸附量相當(dāng)接近,但氧分子通過(guò)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(guò)PSA工藝流程使氮?dú)鈴目諝庵蟹蛛x出來(lái)。