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未来几年,碳分子筛产品将向高指标、高强度、高堆密度方向发展,低指标低档次的产品将会被淘汰,空分设备将趋向小型化,对分子筛行业提出了更高的要求,因此如抓住当前的良好时机,扩大生产,逐步改变国际国内对于中国产碳分子筛低质的认识,迅速抢占国内国际市场,将有可能在两到三年内成为行业排头兵。
碳分子筛(英文名carbon molecular sieves)是新型的非极性吸附剂,具有在常温变压下吸附空气中氧分子的性能,因而可获得富氮气体。它分离空气的能力取决于空气中各种气体在碳分子筛微孔中的不同扩散速度、或不同的吸附力、或两种效应同时起作用,碳分子筛PSA空分制氮就是基于这一性能。
我国碳分子筛的研发是在上个世纪八十年代开始的,比美国晚大约二十年。当时国际市场有供应的主要是德国BF和日本武田产的碳分子筛,价格约在20万元/吨,但其产氮量为100NM3/h.t左右,到九十年代升级为产氮量185NM3/h.t。当时国产碳分子筛(长兴中泰的前身长兴化工厂产)的产氮量只有140NM3/h.t,指标虽然落后有近30%的差距,但也改写了中国只能依赖进口碳分子筛的历史,实现了从无到有的一次飞跃!又由于国产碳分子筛的价格低廉,从而迫使进口碳分子筛的价格有了大幅度的下降,为国家节约了外汇的同时也推动了国内PSA制氮装置的蓬勃发展。
在国产碳分子筛以质优的同时,碳分子筛及制氮装置还有很多工作要做。一是积极研制环保型碳分子筛生产工艺,以为碳分子筛企业向大中型规模化企业发展创造基础;二是碳分子筛品牌针对不同的用氮场所的工艺要求,可再细分为以节能型、普氮型及长周期型等;再者,在行业方面,积极探索同行间友好竞争发展模式,如强强联合和资本联合等,以创造国际品牌企业。
大多数厂家生产的碳分子筛在外型上并无多大差别,因此用户只靠观察分子筛外型是很难区分到底是进口分子筛还是国产分子筛的。但有一点,如果在购买设备时,厂家宣称使用的是进口分子筛,但价格远远格的话,那就要小心了。买的没有卖的精,设备制造厂家是不可能亏本卖设备的。买内装国产分子筛的设备并不可怕,但花了进口分子筛的价钱却买了国产分子筛,那损失可就大了。
该产品属于碳素吸附剂,是由碳组成的多孔物质,孔结构模型为无序堆积碳素结构。碳分子筛是非计量化合物,其重要性质是基于它的微孔结构。它分离空气的能力,取决于空气中各种气体在碳分子筛微孔中的不同扩散速度,或不同的吸附力,或两种效应同时起作用。在平衡条件下,碳分子筛对氧和氮的吸附量相当接近,但氧分子通过碳分子筛微孔系统的狭窄空隙的扩散速度要比氮分子快得多,碳分子筛空分制氮就是基于这一性能,在远未达到平衡条件的时间之前,通过PSA工艺流程使氮气从空气中分离出来。
该装置一般称为制氮机。其工艺流程是采用在常温下变压吸附法(简称P.S.A法),变压吸附为无热源的吸附分离过程,碳分子筛对被吸附组份(主要是氧分子)的吸附容量因上述原理在充压、产气时吸附,在降压排气时解吸,使碳分子筛再生。同时,床层气相富集的氮气穿过床层成为产品气,各步骤连为循环操作。
P.S.A制氮机设备根据用户的需要可包括空气压缩纯化系统、变压吸附系统、阀门程序控制系统(真空再生的还需带有真空泵),及氮气供应系统。
碳分子筛制氮过程,当一个吸附塔吸附结束时,可将此吸附塔内的有压气体从上下两个方向注入另一个已再生好的吸附塔中,并使两塔气体压力相同,此一过程称为吸附塔的均压,选择适当的均压时间,即可回收能量,也可以减缓吸附塔内的分子筛受到的冲击,从而达到延长碳分子筛的使用寿命。参考伐门的切换速度一般选择均压时间为1~3秒。
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