擴展快，從初的過濾雜質逐漸發(fā)展到分離不同組份。與此同時，隨著技術的進步，人類對物質的加工能力也越來越強，在這種情況下，碳分子篩應運而生。

碳分子篩的主要成分為元素碳，外觀為黑色柱狀固體。因含有大量直徑為4埃的微孔，該微孔對氧分子的瞬間親和力較強，可用來分離空氣中的氧氣和氮氣，工業(yè)上利用變壓吸附裝置（PSA）制取氮氣。碳分子篩制氮量大、氮氣回收率高，使用壽命長，適用于各種型號的變壓吸附制氮機，是變壓吸附制氮機的產品。
碳分子篩空分制氮已廣泛地應用于石油化工、金屬熱處理、電子制造、食品保鮮等行業(yè)。

碳分子篩是利用篩分的特性來達到分離氧氣、氮氣的目的。在分子篩吸附雜質氣體時，大孔和中孔只起到通道的作用，將被吸附的分子運送到微孔和亞微孔中，微孔和亞微孔才是真正起吸附作用的容積。如前圖所示，碳分子篩內部包含有大量的微孔，這些微孔允許動力學尺寸小的分子快速擴散到孔內，同時限制大直徑分子的進入。由于不同尺寸的氣體分子相對擴散速率存在差異，氣體混合物的組分可以被有效的分離。

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。

我國碳分子篩的研發(fā)是在上個世紀八十年代開始的，比美國晚大約二十年。當時國際市場有供應的主要是德國BF和日本武田產的碳分子篩，價格約在20萬元/噸，但其產氮量為100NM3/h.t左右，到九十年代升級為產氮量185NM3/h.t。當時國產碳分子篩（長興中泰的前身長興化工廠產）的產氮量只有140NM3/h.t，指標雖然落后有近30%的差距，但也改寫了中國只能依賴進口碳分子篩的歷史，實現(xiàn)了從無到有的一次飛躍！又由于國產碳分子篩的價格低廉，從而迫使進口碳分子篩的價格有了大幅度的下降，為國家節(jié)約了外匯的同時也推動了國內PSA制氮裝置的蓬勃發(fā)展。

碳分子篩制氮需要控制的條件
1、空氣壓縮純化過程
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。
2、產品氮氣的濃度和產氣量
碳分子篩制取氮氣，其N2濃度和產氣量可根據(jù)用戶的需要進行任意調節(jié)，在產氣時間及操作壓力確定時，調低產氣量，N2濃度將提高，反之，N2濃度則下降。用戶可根據(jù)實際需要調節(jié)。

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?shù)木鶋簳r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(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。

PSA—N2精制裝置有混合器、催化反應器、后冷卻器、旋風分離器、過濾器、吸附式干燥器、氧分析儀、 流量計以及產品氮氣緩沖罐組成。流程簡圖。根據(jù)持續(xù)監(jiān)測出的實際氧含量，調節(jié)進入原料氣中的配氫量。為了使過量氫達到小值，采用經(jīng)特殊設計的混合裝置和具有的氫氣控制系統(tǒng)?；旌蠚馊缓筮M入一催化反應器，在反應器內氫氣與氧氣發(fā)生放熱反應，轉化為水蒸氣。經(jīng)一后冷卻器可使大部分水蒸氣冷凝下來，并經(jīng)過水分離器除去冷凝水。隨后根據(jù)所需產品氣露點，由一冷干機或吸附式干燥器進行干燥。冷干機可獲得常壓露點為-25℃的產品氣，露點低于-40℃時需使用吸附式干燥器。產品氣純度通過氧分儀連續(xù)進行監(jiān)測。當產品氣純度低于客戶要求時放空。整套系統(tǒng)全部通過自控操作，無需操作人員。