隨著變壓吸附技術(shù)的不斷成熟,制氮機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越寬闊,國際上對碳分子篩的需求也越來越大,歐美等發(fā)達國家的需求量每年都穩(wěn)步增長,近幾年發(fā)展中國家的需求量更是突飛猛進,每年以成倍的速度增長,保守估計,2013年國際上碳分子篩總需求量在數(shù)十萬噸以上。
在國產(chǎn)碳分子篩以質(zhì)優(yōu)全球的同時,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)?;髽I(yè)發(fā)展創(chuàng)造基礎(chǔ);二是碳分子篩品牌針對不同的用氮場所的工藝要求,可再細分為以節(jié)能型、普氮型及長周期型等;再者,在行業(yè)方面,積極探索同行間友好競爭發(fā)展模式,如強強聯(lián)合和資本聯(lián)合等,以創(chuàng)造國際品牌企業(yè)。
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)模型為無序堆積碳素結(jié)構(gòu)。碳分子篩是非計量化合物,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散速度,或不同的吸附力,或兩種效應(yīng)同時起作用。在平衡條件下,碳分子篩對氧和氮的吸附量相當接近,但氧分子通過碳分子篩微孔系統(tǒng)的狹窄空隙的擴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,在遠未達到平衡條件的時間之前,通過PSA工藝流程使氮氣從空氣中分離出來。
純原料空氣進入碳分子篩吸附塔,是非常必要的,因為顆粒及有機氣氛進入吸附塔會堵塞碳分子篩的微孔,并逐漸使碳分子篩的分離性能降低。
純化原料空氣的方法有:1使空壓機的進氣口遠離有灰塵、油霧、有機氣氛的場所;2通過冷干機、吸附劑凈化系統(tǒng)等,后經(jīng)處理后的原料空氣進入碳分子篩吸附塔。
碳分子篩制氮過程,當一個吸附塔吸附結(jié)束時,可將此吸附塔內(nèi)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?shù)木鶋簳r間,即可回收能量,也可以減緩吸附塔內(nèi)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(jù)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(nèi)就達到平衡,此時,N2的吸附量很少,較短的產(chǎn)氣時間,可有效的提高碳分子篩的產(chǎn)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(chǎn)氣時間,大型低濃度推薦使用長的產(chǎn)氣時間。
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