碳分子篩是1970年代開發(fā)的一種新型吸附劑。 它是一種非極性碳材料。 碳分子篩（CMS）用于分離空氣并在常溫下富集氮。 與傳統(tǒng)的低溫高壓氮生產(chǎn)工藝相比，低壓氮生產(chǎn)工藝具有投資成本少，制氮快，氮成本低的優(yōu)點(diǎn)。 因此，目前在工程界是變壓吸附（縮寫）空氣分離富氮吸附劑。 該氮用于化學(xué)工業(yè)，石油和天然氣工業(yè)，電子工業(yè)，食品工業(yè)，煤炭工業(yè)，制藥工業(yè)，電纜工業(yè)，金屬熱處理，廣泛用于運(yùn)輸和存儲。

工作原則

 碳分子篩利用篩分的特性來達(dá)到分離氧和氮的目的。 當(dāng)分子篩吸附雜質(zhì)氣體時，大孔和中孔僅充當(dāng)通道，被吸附的分子被運(yùn)輸?shù)轿⒖缀蛠單⒖字?，而微孔和亞微孔是實際發(fā)揮吸附作用的體積。碳分子篩包含大量的微孔。 這些微孔可以使動力學(xué)尺寸較小的分子迅速擴(kuò)散到孔中，同時限制大直徑分子的進(jìn)入。 由于不同大小的氣體分子的相對擴(kuò)散速率不同，因此可以有效地分離氣體混合物的成分。 因此，在制造碳分子篩時，根據(jù)分子尺寸的大小，碳分子篩內(nèi)的微孔分布應(yīng)為?。 在該微孔尺寸范圍內(nèi)，氧氣可以通過微孔孔迅速擴(kuò)散到孔中，但是氮?dú)怆y以通過微孔孔，從而實現(xiàn)氧和氮的分離。 微孔的孔徑是通過碳分子篩分離氧和氮的基礎(chǔ)。 如果孔徑太大，氧氣和氮?dú)夥肿雍Y很容易進(jìn)入微孔，不能起到分離的作用； 當(dāng)孔徑太小時，氧和氮都不能進(jìn)入微孔，沒有分離作用。

制氮機(jī)

我國碳分子篩的研究與開發(fā)始于1980年代。 當(dāng)時，市場主要供應(yīng)德國BF和日本武田生產(chǎn)的碳分子篩。 價格約為20萬元/噸，但其氮產(chǎn)量約為100NM3 /，并在1990年代升為185NM3 /。 當(dāng)時，家用碳分子篩的制氮量僅為140NM3 /。 盡管該指數(shù)落后了近30％，但它也重寫了中國只能依靠進(jìn)口碳分子篩的歷史，并實現(xiàn)了從無到有的飛躍！ 由于國產(chǎn)碳分子篩價格低廉，進(jìn)口碳分子篩的價格大大降低，節(jié)省了國家外匯，國產(chǎn)變壓吸附制氮裝置的蓬勃發(fā)展。

變壓吸附制氮機(jī)

由于條件的限制，家用分子篩不能很好地受到孔徑的控制。 國內(nèi)市場主要使用中低檔碳分子篩。 市場上碳分子篩的碳孔徑分布為?1nm，只有Yangu分子篩達(dá)到了?6nm。 碳分子篩的原料是椰子殼，煤，樹脂等，它們經(jīng)過一步加工和粉化，然后與基礎(chǔ)材料捏合。 基材主要是為了提高強(qiáng)度并防止壓碎和粉化。 二步是激活毛孔。 活化劑的引入溫度為600?1000℃化學(xué)試劑是水蒸氣，二氧化碳，氧氣及其混合物。 它們與相對活躍的無定形碳原子進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)，以逐漸擴(kuò)大比表面積以形成孔。 活化孔形成時間從10到60分鐘不等； 使用化學(xué)物質(zhì)的蒸氣可以通過三個步驟來調(diào)整孔結(jié)構(gòu)：例如碳分子篩中的苯。沉積微孔壁可以調(diào)整孔的大小，從而滿足要求。