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。
未來幾年,碳分子篩產品將向高指標、高強度、高堆密度方向發(fā)展,低指標低檔次的產品將會被淘汰,空分設備將趨向小型化,對分子篩行業(yè)提出了更高的要求,因此如抓住當前的良好時機,擴大生產,逐步改變國際國內對于中國產碳分子篩低質的認識,迅速搶占國內國際市場,將有可能在兩到三年內成為行業(yè)排頭兵。
2012年,主要采用中低檔碳分子篩,年總需求量在6000噸以上,隨著我國經濟的不斷發(fā)展,工業(yè)尤其是化工業(yè)規(guī)模不斷擴大,對碳分子篩的需求水平會逐年增長,尤其是近幾年,國家對煤礦、油田、油輪的安全高度重視,強制油田、油輪配備制氮機,電子工業(yè)和材料工業(yè)的需求,進一步擴大了國內碳分子篩的需求量。據調查,自2000年以來,年平均增長率都在80%以上,前景十分廣闊。
碳分子篩制氮過程,當一個吸附塔吸附結束時,可將此吸附塔內的有壓氣體從上下兩個方向注入另一個已再生好的吸附塔中,并使兩塔氣體壓力相同,此一過程稱為吸附塔的均壓,選擇適當的均壓時間,即可回收能量,也可以減緩吸附塔內的分子篩受到的沖擊,從而達到延長碳分子篩的使用壽命。參考伐門的切換速度一般選擇均壓時間為1~3秒。
根據碳分子篩對氧和氮的吸擴散速率不同,其吸附O2在短時間內就達到平衡,此時,N2的吸附量很少,較短的產氣時間,可有效的提高碳分子篩的產氣率,但同時也增加了伐門的動作頻率,因此伐門的性能也很重要。一般選擇吸附時間為30~120秒。小型高純制氮機推薦使用短的產氣時間,大型低濃度推薦使用長的產氣時間。
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