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深圳氮气机导致变压吸附式制氮机碳分子筛中毒的因素

深圳氮气机导致变压吸附式制氮机碳分子筛中毒的因素

   【TOKA螺杆空压机网】深圳市汇通机电设备有限公司为企业提供氮气设备技术与服务,24小时咨询热线:15999559441  QQ:893529030。在PSA变压吸附制氮机设备中,氮气机的碳分子筛是非常重要的组成部分,也是整个制氮设备中价格最贵的,所以做为企业客户来说,了解碳分子筛方面的一些知识和怎么预防氮气发生器碳分子筛中毒也是个很重要的课程。

   碳分子筛是20世纪七十年代发展起来的一种新型吸附剂,是一种优良的非极性碳素材料,制氮碳分子筛(Carbon Molecular Sieves,CMS)用于分离空气富集氮气,采用常温低压制氮工艺,比传统的深冷高压制氮工艺具有投资费用少,产氮速度快、氮气成本低等优点。因此,它是目前工程界首选的变压吸附(简称P.S.A)空分富氮吸附剂,这种氮气在化学工业、石油天然气工业、电子工业、食品工业、煤碳工业、医药工业、电缆行业、金属热处理、运输及储存等方面广泛应用。
   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扩展最快,从最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。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。因此,在制造碳分子筛时,根据分子尺寸的大小,碳分子筛内部微孔分布应在0.28~0.38nm。在该微孔尺寸范围内,氧气可以快速通过微孔孔口扩散到孔内,而氮气却很难通过微孔孔口,从而达到氧、氮分离。微孔孔径大小是碳分子筛分离氧、氮的基础,如果孔径过大,氧气、氮气分子筛都很容易进入微孔中,也起不到分离的作用;而孔径过小,氧气、氮气都不能进入微孔中,也起不到分离的作用。
    国产分子筛由于受条件限制,对孔径大小控制的不是很好。目前,市面上销售的碳分子筛微孔孔径分布在0.3~1nm,只有岩谷分子筛做到了0.28~0.36nm。碳分子筛的原料为椰子壳、煤炭、树脂等,第一步先经加工后粉化,然后与基料揉合,基料主要是增加强度,防止破碎粉化的材料;第二步是活化造孔,在600~1000℃温度下通入活化剂,常用的活化剂有水蒸气、二氧化碳、氧气以及它们的混合气。它们与较为活泼的无定型碳原子进行热化学反应,以扩大比表面积逐步形成孔洞活化造孔时间从10~60min不等;第三步为孔结构调节,利用化学物质的蒸气:如苯在碳分子筛微孔壁进行沉积来调节孔的大小,使之满足要求。
  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。目前,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,厂家宣称使用的是优质进口分子筛,但价格远远低于市场价格的话,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。
 
      碳分子筛使用过程中,如操作维护不当会造成中毒。
制氮机整套设备的主要组成部分一般是由空压机→Q级精密过滤器→P级精密过滤器→S级精密过滤器→冷冻式干燥机→活性碳过滤器→氮气发生器,也就是说从空压机出来的压缩空气,在进入氮机发生器之前的压缩空气要经过净化设备的严格处理,如果前期空气净化未配备处理设备或所配设备带病运行,致使油、水杂质随空气直接进入吸附塔被碳分子筛吸附造成中毒,解析能力严重受损,制氮量和制氮纯度大大下降。另外碳分子筛达到一定使用年限后,其氮气纯度会明显下降,无法保证使用要求。遇到此类情况,就得考虑更换碳分子筛。

深圳市汇通机电设备有限公司(PSA)碳分子筛制氮机、氮纯化装置,广泛应用于化工、医药、纺织、冶金、电子、食品等多种行业,设备具有结构紧凑、自动化程度高、性能稳定、能耗低、噪音低、无污染等优点。变压吸附制氮机、氮气纯化设备、氮气发生器、氮气机、制氮设备、制氮、气体分离、空分设备,气体终端纯化装置,自动配比装置、PSA制氮机、PSA制氮设备、PSA氮气设备、PSA制氮、PSA氮气发生器、N2、金属热处理保护气体、粉末还原及保护气体、粉末冶金烧结保护气体、金属光亮淬火气护气体、电子SMT无铅焊保护气体、医药用安全气体、食品保鲜气体、气调库用保鲜气体、造纸用保护气体、气体脱氧催化剂、气体脱氢催化剂、催化剂、气体脱氧脱氢催化剂、钯触媒、高效钯催化剂。生产的氮气纯度可达99.9995%,氮气流量1-2000Nm3/h。

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