擴(kuò)展快,從初的過濾雜質(zhì)逐漸發(fā)展到分離不同組份。與此同時(shí),隨著技術(shù)的進(jìn)步,人類對物質(zhì)的加工能力也越來越強(qiáng),在這種情況下,碳分子篩應(yīng)運(yùn)而生。
國產(chǎn)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(jīng)加工后粉化,然后與基料揉合,基料主要是增加強(qiáng)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(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng),以擴(kuò)大比表面積逐步形成孔洞活化造孔時(shí)間從10~60min不等;第三步為孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié),利用化學(xué)物質(zhì)的蒸氣:如苯在碳分子篩微孔壁進(jìn)行沉積來調(diào)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(chǎn)品,2000年以前國內(nèi)80%的份額被其占有,國際市場上更是如此。碳分子篩技術(shù)通過長興化工廠引進(jìn)國內(nèi),國內(nèi)碳分子篩廠家主要分布在長興、山東、宣城、等地。國產(chǎn)分子篩逐步搶占了大部分市場份額,但要想在這個(gè)行業(yè)做大做強(qiáng),自主創(chuàng)新,提高產(chǎn)品性能指標(biāo),打破技術(shù)貿(mào)易壁壘。
未來幾年,碳分子篩產(chǎn)品將向高指標(biāo)、高強(qiáng)度、高堆密度方向發(fā)展,低指標(biāo)低檔次的產(chǎn)品將會(huì)被淘汰,空分設(shè)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(dāng)前的良好時(shí)機(jī),擴(kuò)大生產(chǎn),逐步改變國際國內(nèi)對于中國產(chǎn)碳分子篩低質(zhì)的認(rèn)識,迅速搶占國內(nèi)國際市場,將有可能在兩到三年內(nèi)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(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,工業(yè)尤其是化工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,對碳分子篩的需求水平會(huì)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(qiáng)制油田、油輪配備制氮機(jī),電子工業(yè)和材料工業(yè)的需求,進(jìn)一步擴(kuò)大了國內(nèi)碳分子篩的需求量。據(jù)調(diào)查,自2000年以來,年平均增長率都在80%以上,前景十分廣闊。
我國碳分子篩的研發(fā)是在上個(gè)世紀(jì)八十年代開始的,比美國晚大約二十年。當(dāng)時(shí)國際市場有供應(yīng)的主要是德國BF和日本武田產(chǎn)的碳分子篩,價(jià)格約在20萬元/噸,但其產(chǎn)氮量為100NM3/h.t左右,到九十年代升級為產(chǎn)氮量185NM3/h.t。當(dāng)時(shí)國產(chǎn)碳分子篩(長興中泰的前身長興化工廠產(chǎn))的產(chǎn)氮量只有140NM3/h.t,指標(biāo)雖然落后有近30%的差距,但也改寫了中國只能依賴進(jìn)口碳分子篩的歷史,實(shí)現(xiàn)了從無到有的一次飛躍!又由于國產(chǎn)碳分子篩的價(jià)格低廉,從而迫使進(jìn)口碳分子篩的價(jià)格有了大幅度的下降,為國家節(jié)約了外匯的同時(shí)也推動(dòng)了國內(nèi)PSA制氮裝置的蓬勃發(fā)展。
在國產(chǎn)碳分子篩以質(zhì)優(yōu)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)?;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(xì)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(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和資本聯(lián)合等,以創(chuàng)造國際品牌企業(yè)。
大多數(shù)廠家生產(chǎn)的碳分子篩在外型上并無多大差別,因此用戶只靠觀察分子篩外型是很難區(qū)分到底是進(jìn)口分子篩還是國產(chǎn)分子篩的。但有一點(diǎn),如果在購買設(shè)備時(shí),廠家宣稱使用的是進(jìn)口分子篩,但價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)格的話,那就要小心了。買的沒有賣的精,設(shè)備制造廠家是不可能虧本賣設(shè)備的。買內(nèi)裝國產(chǎn)分子篩的設(shè)備并不可怕,但花了進(jìn)口分子篩的價(jià)錢卻買了國產(chǎn)分子篩,那損失可就大了。
碳分子篩制氮過程,當(dāng)一個(gè)吸附塔吸附結(jié)束時(shí),可將此吸附塔內(nèi)的有壓氣體從上下兩個(gè)方向注入另一個(gè)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(dāng)?shù)木鶋簳r(shí)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(dá)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(shí)間為1~3秒。