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氮氣發(fā)生器碳分子篩制氮

發(fā)布時間: 2024-06-17  點擊次數(shù): 296次

碳分子篩(CMS)是一種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,因而可獲得富氮氣體。采用碳分子篩變壓吸附法制氮新技術(shù),其顯著的特點是:N2產(chǎn)品雜質(zhì)含量較低,N2濃度和氣量根據(jù)需要可任意調(diào)節(jié),并可通過精制獲得O2含量小于5PPm, 露點低于-60℃的高純度N2。
六十年代,碳分子篩在美國先制造成功并很快推廣應(yīng)用,初,碳分子篩是被用作從空氣中分離氧氣的吸附劑,后來逐漸應(yīng)用在制取氮氣的裝置上。
  到了七十年代未、八十年代初,世界各國對氮氣的需求量不斷增加,而變壓吸附制氮技術(shù)也逐漸成熟起來,進(jìn)一步推動了碳分子篩制造技術(shù)的發(fā)展。
  到了一九八二年,美國和日本的氮氣產(chǎn)量相繼超過了氧氣,此時,變壓吸附制取的氮氣已經(jīng)占氮氣總產(chǎn)量的18%左右,由于變壓吸附制氮所占的市場fen額越來越大,世界各主要工業(yè)都投入了資金研發(fā)變壓吸附用碳分子篩,其中,美國、日本、德國在技術(shù)上處于地位。
  一直到今天,世界上主要的碳分子篩生產(chǎn)廠家也還是分布在這些。比較的有美國的Calgon公司、普萊克斯公司;日本的巖谷公司、武田公司;德國的BF公司等。其中,美系分子篩在國內(nèi)所占市場fen額很小,德系和日系分子篩廠家在國內(nèi)都有代理公司,因而所占市場fen額也是大的。
總的說來,分子篩按照性能差異,大至分四個階段:
  階段的碳分子篩由于制造工藝的限制,孔徑分布很不均勻只能制得純度為97%、98%左右的氮氣,回收率只有26%~34%,能耗較高。
  第二階段的碳分子篩性能有所提高,可以制得99.9%以上純度的氮氣,但能耗相當(dāng)驚人,不具備大規(guī)模應(yīng)用的條件,這個階段的分子篩在制取97%、98%純度氮氣時,回收率達(dá)到了37%~42%,已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
第三階段分子篩隨著加工技術(shù)的提高,性能也取得了長足進(jìn)步,能一次性制得99.99%以上純度的氮氣,在制取99.5%純度氮氣時,回收率達(dá)到了40%,比較有代表性的分子篩如德國BF-185、日本武田3K-172、巖谷2GN-H等,都具備了這樣的水準(zhǔn)。第三代分子篩也是目前應(yīng)用普遍的分子篩,國內(nèi)大多數(shù)廠家都在選用。令人值得自豪的是,國產(chǎn)分子篩近年來進(jìn)步相當(dāng)快,其中走在前面的有長興科博、威海華泰等到廠家,生產(chǎn)的分子篩性能已經(jīng)接近進(jìn)口分子篩的性能,但國產(chǎn)分子篩由于受到條件限制,重現(xiàn)性較差,簡單說來就是每一批號的分子篩性能都有差異,不如進(jìn)口分子篩穩(wěn)定。主要原因是活化造孔及孔結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)還不太成熟,分子篩性能容易產(chǎn)生波動,同時,也可能引起分子篩性能下降較快,在兩到三年內(nèi)性能可能下降15%左右。但由于國產(chǎn)分子篩的價格有較大優(yōu)勢,性能又與第三代進(jìn)口分子篩接近,還是得到了較廣泛的應(yīng)用。用戶也很難分辨出哪種是進(jìn)口分子篩,哪種是國產(chǎn)分子篩,這就給了一些不法廠商以機會,用國產(chǎn)分子篩代替進(jìn)口分子篩,打著低價的招牌來欺騙用戶,賺取暴利。
  第四代分子篩是在2001年由日本巖谷公司研制成功的,它與第三代分子篩相比,性能又有了大幅度的提高,能一次性制得99.9995%以上純度的氮氣。在制取99.99%純度氮氣時,氮氣回收率達(dá)到了驚人的32%,在能源如此緊張的今天,它的意義更顯的重要。用巖谷第四代分子篩作為吸附劑的制氮設(shè)備,與采用其分子篩作為吸附劑的制氮設(shè)備相比,在設(shè)備能耗、分子篩裝填量、綜合經(jīng)濟指標(biāo)等方面都有明顯優(yōu)勢,而且隨著產(chǎn)品氮氣純度的提高,這種優(yōu)勢越來越顯著。

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