氮氣發(fā)生器碳分子篩制氮

碳分子篩（CMS)是一種新型的非極性吸附劑，具有在常溫變壓下吸附空氣中氧分子的性能，因而可獲得富氮氣體。采用碳分子篩變壓吸附法制氮新技術，其顯著的特點是:N2產(chǎn)品雜質含量較低，N2濃度和氣量根據(jù)需要可任意調(diào)節(jié)，并可通過精制獲得O2含量小于5PPm， 露點低于-60℃的高純度N2。
六十年代，碳分子篩在美國先制造成功并很快推廣應用，初，碳分子篩是被用作從空氣中分離氧氣的吸附劑，后來逐漸應用在制取氮氣的裝置上。
　　到了七十年代未、八十年代初，世界各國對氮氣的需求量不斷增加，而變壓吸附制氮技術也逐漸成熟起來，進一步推動了碳分子篩制造技術的發(fā)展。
　　到了一九八二年，美國和日本的氮氣產(chǎn)量相繼超過了氧氣，此時，變壓吸附制取的氮氣已經(jīng)占氮氣總產(chǎn)量的18%左右，由于變壓吸附制氮所占的市場fen額越來越大，世界各主要工業(yè)都投入了資金研發(fā)變壓吸附用碳分子篩，其中，美國、日本、德國在技術上處于地位。
　　一直到今天，世界上主要的碳分子篩生產(chǎn)廠家也還是分布在這些。比較的有美國的Calgon公司、普萊克斯公司；日本的巖谷公司、武田公司；德國的BF公司等。其中，美系分子篩在國內(nèi)所占市場fen額很小，德系和日系分子篩廠家在國內(nèi)都有代理公司，因而所占市場fen額也是大的。
總的說來，分子篩按照性能差異，大至分四個階段：
　　階段的碳分子篩由于制造工藝的限制，孔徑分布很不均勻只能制得純度為97%、98%左右的氮氣，回收率只有26%～34%，能耗較高。
　　第二階段的碳分子篩性能有所提高，可以制得99.9%以上純度的氮氣，但能耗相當驚人，不具備大規(guī)模應用的條件，這個階段的分子篩在制取97%、98%純度氮氣時，回收率達到了37%～42%，已經(jīng)得到了廣泛的應用。
第三階段分子篩隨著加工技術的提高，性能也取得了長足進步，能一次性制得99.99%以上純度的氮氣，在制取99.5%純度氮氣時，回收率達到了40%，比較有代表性的分子篩如德國BF-185、日本武田3K-172、巖谷2GN-H等，都具備了這樣的水準。第三代分子篩也是目前應用普遍的分子篩，國內(nèi)大多數(shù)廠家都在選用。令人值得自豪的是，國產(chǎn)分子篩近年來進步相當快，其中走在前面的有長興科博、威海華泰等到廠家，生產(chǎn)的分子篩性能已經(jīng)接近進口分子篩的性能，但國產(chǎn)分子篩由于受到條件限制，重現(xiàn)性較差，簡單說來就是每一批號的分子篩性能都有差異，不如進口分子篩穩(wěn)定。主要原因是活化造孔及孔結構調(diào)整技術還不太成熟，分子篩性能容易產(chǎn)生波動，同時，也可能引起分子篩性能下降較快，在兩到三年內(nèi)性能可能下降15%左右。但由于國產(chǎn)分子篩的價格有較大優(yōu)勢，性能又與第三代進口分子篩接近，還是得到了較廣泛的應用。用戶也很難分辨出哪種是進口分子篩，哪種是國產(chǎn)分子篩，這就給了一些不法廠商以機會，用國產(chǎn)分子篩代替進口分子篩，打著低價的招牌來欺騙用戶，賺取暴利。
　　第四代分子篩是在2001年由日本巖谷公司研制成功的，它與第三代分子篩相比，性能又有了大幅度的提高，能一次性制得99.9995%以上純度的氮氣。在制取99.99%純度氮氣時，氮氣回收率達到了驚人的32%，在能源如此緊張的今天，它的意義更顯的重要。用巖谷第四代分子篩作為吸附劑的制氮設備，與采用其分子篩作為吸附劑的制氮設備相比，在設備能耗、分子篩裝填量、綜合經(jīng)濟指標等方面都有明顯優(yōu)勢，而且隨著產(chǎn)品氮氣純度的提高，這種優(yōu)勢越來越顯著。