碳分子篩(英文名carbon molecular sieves)是新型的非極性吸附劑,具有在常溫變壓下吸附空氣中氧分子的性能,因而可獲得富氮?dú)怏w。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(kuò)散速度、或不同的吸附力、或兩種效應(yīng)同時(shí)起作用,碳分子篩PSA空分制氮就是基于這一性能。
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。
我們知道,利用碳分子篩變壓吸附制氮是靠范德華力來分離氧氣和氮?dú)獾?,因此,分子篩的比表面積越大,孔徑分布越均勻,并且微孔或亞微孔數(shù)量越多,吸附量就越大;同時(shí),如果孔徑能盡量小,范德華力場重疊,對低濃度物質(zhì)也有更好的分離作用。因此,在PSA制氮設(shè)備中,分子篩的性能直接關(guān)系到整套設(shè)備的產(chǎn)氣量及能耗,所以,選擇合適的吸附劑是重中之重。
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。
碳分子篩回收的重要性
資源節(jié)約:回收廢舊碳分子篩可以減少對新資源的開采,節(jié)約自然資源。
環(huán)境保護(hù):廢舊碳分子篩如果處理不當(dāng),可能對環(huán)境造成污染。回收處理這些廢舊材料,有助于減少環(huán)境污染,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。
經(jīng)濟(jì)效益:回收廢舊碳分子篩可以為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益,降低生產(chǎn)成本。
碳分子篩回收的流程
碳分子篩的回收流程一般包括以下幾個(gè)步驟:
收集:將廢舊碳分子篩從使用單位收集起來,進(jìn)行初步分類和整理。
檢測:對收集到的廢舊碳分子篩進(jìn)行檢測,評估其性能狀況和可回收價(jià)值。
處理:根據(jù)廢舊碳分子篩的性能狀況和可回收價(jià)值,選擇合適的處理方法進(jìn)行再生或回收利用。處理方法可能包括物理法(如篩分、破碎、磁選等)、化學(xué)法(如溶解、沉淀、離子交換等)或熱解法等。
再利用:經(jīng)過處理后的廢舊碳分子篩可以重新應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域,如作為催化劑或催化劑載體、吸附劑等。