氮气发生器碳分子筛制氮
碳分子筛(CMS)是一种新型的非极性吸附剂,具有在常温变压下吸附空气中氧分子的性能,因而可获得富氮气体。采用碳分子筛变压吸附法制氮新技术,其显著的特点是:N2产品杂质含量较低,N2浓度和气量根据需要可任意调节,并可通过精制获得O2含量小于5PPm, 露点低于-60℃的高纯度N2。
六十年代,碳分子筛在美国先制造成功并很快推广应用,初,碳分子筛是被用作从空气中分离氧气的吸附剂,后来逐渐应用在制取氮气的装置上。
到了七十年代未、八十年代初,世界各国对氮气的需求量不断增加,而变压吸附制氮技术也逐渐成熟起来,进一步推动了碳分子筛制造技术的发展。
到了一九八二年,美国和日本的氮气产量相继超过了氧气,此时,变压吸附制取的氮气已经占氮气总产量的18%左右,由于变压吸附制氮所占的市场fen额越来越大,世界各主要工业都投入了资金研发变压吸附用碳分子筛,其中,美国、日本、德国在技术上处于地位。
一直到今天,世界上主要的碳分子筛生产厂家也还是分布在这些。比较的有美国的Calgon公司、普莱克斯公司;日本的岩谷公司、武田公司;德国的BF公司等。其中,美系分子筛在国内所占市场fen额很小,德系和日系分子筛厂家在国内都有代理公司,因而所占市场fen额也是大的。
总的说来,分子筛按照性能差异,大至分四个阶段:
阶段的碳分子筛由于制造工艺的限制,孔径分布很不均匀只能制得纯度为97%、98%左右的氮气,回收率只有26%~34%,能耗较高。
第二阶段的碳分子筛性能有所提高,可以制得99.9%以上纯度的氮气,但能耗相当惊人,不具备大规模应用的条件,这个阶段的分子筛在制取97%、98%纯度氮气时,回收率达到了37%~42%,已经得到了广泛的应用。
第三阶段分子筛随着加工技术的提高,性能也取得了长足进步,能一次性制得99.99%以上纯度的氮气,在制取99.5%纯度氮气时,回收率达到了40%,比较有代表性的分子筛如德国BF-185、日本武田3K-172、岩谷2GN-H等,都具备了这样的水准。第三代分子筛也是目前应用普遍的分子筛,国内大多数厂家都在选用。令人值得自豪的是,国产分子筛近年来进步相当快,其中走在前面的有长兴科博、威海华泰等到厂家,生产的分子筛性能已经接近进口分子筛的性能,但国产分子筛由于受到条件限制,重现性较差,简单说来就是每一批号的分子筛性能都有差异,不如进口分子筛稳定。主要原因是活化造孔及孔结构调整技术还不太成熟,分子筛性能容易产生波动,同时,也可能引起分子筛性能下降较快,在两到三年内性能可能下降15%左右。但由于国产分子筛的价格有较大优势,性能又与第三代进口分子筛接近,还是得到了较广泛的应用。用户也很难分辨出哪种是进口分子筛,哪种是国产分子筛,这就给了一些不法厂商以机会,用国产分子筛代替进口分子筛,打着低价的招牌来欺骗用户,赚取暴利。
第四代分子筛是在2001年由日本岩谷公司研制成功的,它与第三代分子筛相比,性能又有了大幅度的提高,能一次性制得99.9995%以上纯度的氮气。在制取99.99%纯度氮气时,氮气回收率达到了惊人的32%,在能源如此紧张的今天,它的意义更显的重要。用岩谷第四代分子筛作为吸附剂的制氮设备,与采用其分子筛作为吸附剂的制氮设备相比,在设备能耗、分子筛装填量、综合经济指标等方面都有明显优势,而且随着产品氮气纯度的提高,这种优势越来越显著。