國產分子篩由于受條件限制,對孔徑大小控制的不是很好。市面上銷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、樹脂等,步先經加工后粉化,然后與基料揉合,基料主要是增加強度,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定型碳原子進行熱化學反應,以擴大比表面積逐步形成孔洞活化造孔時間從10~60min不等;第三步為孔結構調節(jié),利用化學物質的蒸氣:如苯在碳分子篩微孔壁進行沉積來調節(jié)孔的大小,使之滿足要求。
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。
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。
P.S.A制氮機設備根據用戶的需要可包括空氣壓縮純化系統(tǒng)、變壓吸附系統(tǒng)、閥門程序控制系統(tǒng)(真空再生的還需帶有真空泵),及氮氣供應系統(tǒng)。