隨著變壓吸附技術(shù)的不斷成熟,制氮機(jī)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(dá)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(jìn),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。
根據(jù)國際國內(nèi)的分析,碳分子篩行業(yè)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢:,隨著變壓吸附制氮機(jī)的使用范圍不斷擴(kuò)大,對碳分子篩的需求不斷增加,這將進(jìn)一步促進(jìn)行業(yè)發(fā)展,未來幾年,這一行業(yè)將從一個生僻的行業(yè)變得眾所周知。其次,隨著應(yīng)用深度的提高,對碳分子篩的產(chǎn)氮量、氮回收率、堆密度、抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)的要求越來越高,進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能指標(biāo)將是這一行業(yè)今后發(fā)展的大趨勢。第三,由于碳分子篩是變壓吸附制氮機(jī)的主要構(gòu)成要素,成本占整個設(shè)備的70%以上,因此,降低成本將是促進(jìn)本行業(yè)發(fā)展的重要條件。今后一個時期,各企業(yè)將會在采用新材料新工藝方面不斷探索,爭取用低成本達(dá)到高水平。
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,如果在購買設(shè)備時,廠家宣稱使用的是進(jìn)口分子篩,但價格遠(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)口分子篩的價錢卻買了國產(chǎn)分子篩,那損失可就大了。
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氣的,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,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。
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(kuò)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(dāng)接近,但氧分子通過碳分子篩微孔系統(tǒng)的狹窄空隙的擴(kuò)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(yuǎn)未達(dá)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。
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)氣時吸附,在降壓排氣時解吸,使碳分子篩再生。同時,床層氣相富集的氮氣穿過床層成為產(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(dāng)?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(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間為1~3秒。
碳分子篩回收的注意事項 在回收碳分子篩的過程中,需要注意以下幾點: 安全環(huán)保:回收過程應(yīng)嚴(yán)格遵守安全環(huán)保規(guī)定,確保不對環(huán)境和人員造成危害。 技術(shù)選擇:應(yīng)根據(jù)廢舊碳分子篩的性能狀況和可回收價值,選擇合適的處理方法進(jìn)行再生或回收利用。 質(zhì)量控制:對回收處理后的廢舊碳分子篩進(jìn)行質(zhì)量控制,確保其性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。
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