二十世纪五十年代,伴随着工业革命的大潮,碳材料的应用越来越广泛,其中活性碳的应用领域PSA制氮用碳分子筛 扩展快,从初的过滤杂质逐渐发展到分离不同组份。与此同时,随着技术的进步,人类对物质的加工能力也越来越强,在这种情况下,碳分子筛应运而生。
碳分子筛的主要成分为元素碳,外观为黑色柱状固体。因含有大量直径为4埃的微孔,该微孔对氧分子的瞬间亲和力较强,可用来分离空气中的氧气和氮气,工业上利用变压吸附装置(PSA)制取氮气。碳分子筛制氮量大、氮气回收率高,使用寿命长,适用于各种型号的变压吸附制氮机,是变压吸附制氮机的产品。 碳分子筛空分制氮已广泛地应用于石油化工、金属热处理、电子制造、食品保鲜等行业。
在国产碳分子筛以质优的同时,碳分子筛及制氮装置还有很多工作要做。一是积极研制环保型碳分子筛生产工艺,以为碳分子筛企业向大中型规模化企业发展创造基础;二是碳分子筛品牌针对不同的用氮场所的工艺要求,可再细分为以节能型、普氮型及长周期型等;再者,在行业方面,积极探索同行间友好竞争发展模式,如强强联合和资本联合等,以创造国际品牌企业。 我们相信通过进一步的努力,我国的碳分子筛会做得更好更强大。
大多数厂家生产的碳分子筛在外型上并无多大差别,因此用户只靠观察分子筛外型是很难区分到底是进口分子筛还是国产分子筛的。但有一点,如果在购买设备时,厂家宣称使用的是进口分子筛,但价格远远格的话,那就要小心了。买的没有卖的精,设备制造厂家是不可能亏本卖设备的。买内装国产分子筛的设备并不可怕,但花了进口分子筛的价钱却买了国产分子筛,那损失可就大了。 我们知道,利用碳分子筛变压吸附制氮是靠范德华力来分离氧气和氮气的,因此,分子筛的比表面积越大,孔径分布越均匀,并且微孔或亚微孔数量越多,吸附量就越大;同时,如果孔径能尽量小,范德华力场重叠,对低浓度物质也有更好的分离作用。因此,在PSA制氮设备中,分子筛的性能直接关系到整套设备的产气量及能耗,所以,选择合适的吸附剂是重中之重。
耐高温:碳分子筛在高温下不易分解和失活,能够在200-300℃的温度下保持较好的吸附性能。 碳分子筛具有、环保、耐高温等特点,被广泛应用于空气净化、水处理、化学品生产和石油炼制等领域。
碳分子筛回收制作,多孔碳材料在提高比表面积,控制孔径的大小和分布一直难以解决。还未能成功利用硬软模板法来合成高比表面积,控制孔径的大小和窄分布的碳分子筛,但这仍旧是一个值得深入挖掘的课题。近年来人们利用离子液体为前躯体合成孔径均一多孔碳材料,条件苛刻成本高。以此类多孔碳材料在吸附分离、储氢、负载金属后催化以及燃料电池与电化学双电层电容器等领域的用途。碳分子筛回收制作的离子电池负极材料耐高温耐酸碱、高机械稳定性、良好的导电性、吸附性以及大的比表面积的制备方法通过热处理方式优化了硬碳电极的孔结构,使得其孔口的尺寸小于离子电解液分子的尺寸,这样电解液分子就不能进入电极材料的孔内部了,降低了副反应,但离子可以进入孔内部,这样电池的容量还可以很高,兼顾了电池的容量和库伦效率。
虽然分子筛主要是由氧化硅、氧化铝所组成,但是随着其中所含氧化硅与氧化铝比例的变化,和添加其它助剂的作用,它们可以构架组建成数目众多的、具有不同结 构和性能特性的分子筛。不同类型的分子筛,它们的孔道形状和大小可以有很大差别。同一类型分子筛的孔径和结构,也可以有不同。
分子筛脱水一般适用于下列场合:
a. 要求天然气水露点低于 - 40℃的场合 ,例如使用膨胀机的 NGL 回收装置的原料气脱水。
b. 同时脱水脱烃以满足水露点、烃露点销售要求的烃露点控制装置 ———适用于贫的高压天然气的烃露点控制。
c. 天然气同时脱水和净化。
d. 含 H2 S的天然气脱水,当 H2 S溶解在甘醇中引起再生气的排放问题时。
e. LPG和 NGL 脱水同时要脱除微量的硫化物(H2 S, COS, CS2 ,硫醇 )时。
碳分子筛技术更适合潮湿天气和炎热天气;这是因为碳分子筛技术具有自净化功能,可以去除空气中的水汽,不受温度变化的影响。然而,膜分离技术不能自我净化。一旦空气潮湿,即使发生故障,也会直接影响设备的产气效率。
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