碳分子筛是利用筛分的特性来达到分离氧气、氮气的目的。在分子筛吸附杂质气体时,大孔和中孔只起到通道的作用,将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中,微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。如前图所示,碳分子筛内部包含有大量的微孔,这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内,同时限制大直径分子的进入。由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异,气体混合物的组分可以被有效的分离。
2012年,主要采用中低档碳分子筛,年总需求量在6000吨以上,随着我国经济的不断发展,工业尤其是化工业规模不断扩大,对碳分子筛的需求水平会逐年增长,尤其是近几年,国家对煤矿、油田、油轮的安全高度重视,强制油田、油轮配备制氮机,电子工业和材料工业的需求,进一步扩大了国内碳分子筛的需求量。据调查,自2000年以来,年平均增长率都在80%以上,前景十分广阔。
该装置一般称为制氮机。其工艺流程是采用在常温下变压吸附法(简称P.S.A法),变压吸附为无热源的吸附分离过程,碳分子筛对被吸附组份(主要是氧分子)的吸附容量因上述原理在充压、产气时吸附,在降压排气时解吸,使碳分子筛再生。同时,床层气相富集的氮气穿过床层成为产品气,各步骤连为循环操作。
变压吸附过程循环操作包括:充压、产气;均压;降压、排气;然后再充压、产气;……几个工作阶段,形成循环操作过程。其根据流程的再生方法不同,可分为真空再生流程和常压再生流程。
P.S.A制氮机设备根据用户的需要可包括空气压缩纯化系统、变压吸附系统、阀门程序控制系统(真空再生的还需带有真空泵),及氮气供应系统。
碳分子筛制氮需要控制的条件
1、空气压缩纯化过程
纯原料空气进入碳分子筛吸附塔,是非常必要的,因为颗粒及有机气氛进入吸附塔会堵塞碳分子筛的微孔,并逐渐使碳分子筛的分离性能降低。
纯化原料空气的方法有:1使空压机的进气口远离有灰尘、油雾、有机气氛的场所;2通过冷干机、吸附剂净化系统等,后经处理后的原料空气进入碳分子筛吸附塔。
2、产品氮气的浓度和产气量
碳分子筛制取氮气,其N2浓度和产气量可根据用户的需要进行任意调节,在产气时间及操作压力确定时,调低产气量,N2浓度将提高,反之,N2浓度则下降。用户可根据实际需要调节。
碳分子筛在动力学效应的同时,又具有平衡吸附效应,吸附质分压高,吸附容量也高,因此加压吸附是有利的,但吸附压力太高,对空压机的选型要求也增高,另外常压再生与真空再生两个流程对吸附压力要求也不同,综合各项因素,建议常压再生流程的吸附压力选为5~8Kg/cm2为宜;真空再生流程的吸附压力选择为3~5Kg/cm2为宜。
产品的包装和使用
1、本产品出厂时按企业标准严格检测,确保质量指标合格。
2、产品采用塑料桶密封包装,密封性好,填装使用时再打开,严防吸潮。
3、填装须严实,可用合适的方法振实,勿用棒头直接捣之。
低于原料气N2压力0.1Mpa
温度: ≤40℃
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