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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。


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?dú)怏w。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,碳分子篩PSA空分制氮就是基于這一性能。

在國(guó)產(chǎn)碳分子篩以質(zhì)優(yōu)價(jià)廉熱銷全球的同時(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)模化企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造基礎(chǔ);二是碳分子篩品牌針對(duì)不同的用氮場(chǎng)所的工藝要求,可再細(xì)分為以節(jié)能型、普氮型及長(zhǎng)周期型等;再者,在行業(yè)方面,積極探索同行間友好競(jìng)爭(zhēng)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(guó)際品牌企業(yè)。

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。

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)。

該裝置一般稱為制氮機(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。

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