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(chǎng)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(jí)為產(chǎn)氮量185NM3/h.t。當(dāng)時(shí)國產(chǎn)碳分子篩(長(zhǎng)興中泰的前身長(zhǎng)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(duì)不同的用氮場(chǎng)所的工藝要求,可再細(xì)分為以節(jié)能型、普氮型及長(zhǎng)周期型等;再者,在行業(yè)方面,積極探索同行間友好競(jìng)爭(zhēng)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)。
該裝置一般稱為制氮機(jī)。其工藝流程是采用在常溫下變壓吸附法(簡(jiǎn)稱P.S.A法),變壓吸附為無熱源的吸附分離過程,碳分子篩對(duì)被吸附組份(主要是氧分子)的吸附容量因上述原理在充壓、產(chǎn)氣時(shí)吸附,在降壓排氣時(shí)解吸,使碳分子篩再生。同時(shí),床層氣相富集的氮?dú)獯┻^床層成為產(chǎn)品氣,各步驟連為循環(huán)操作。
變壓吸附過程循環(huán)操作包括:充壓、產(chǎn)氣;均壓;降壓、排氣;然后再充壓、產(chǎn)氣;……幾個(gè)工作階段,形成循環(huán)操作過程。其根據(jù)流程的再生方法不同,可分為真空再生流程和常壓再生流程。
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(zhǎng)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。
碳分子篩在動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的同時(shí),又具有平衡吸附效應(yīng),吸附質(zhì)分壓高,吸附容量也高,因此加壓吸附是有利的,但吸附壓力太高,對(duì)空壓機(jī)的選型要求也增高,另外常壓再生與真空再生兩個(gè)流程對(duì)吸附壓力要求也不同,綜合各項(xiàng)因素,建議常壓再生流程的吸附壓力選為5~8Kg/cm2為宜;真空再生流程的吸附壓力選擇為3~5Kg/cm2為宜。