Новости центр
Новости
Углеродные молекулярные сита
Углеродные молекулярные сита (УМС) — это новый тип адсорбента, разработанный в 1970-х годах. Это отличное неполярное углеродное материал, а углеродные молекулярные сита для производства азота (Carbon Molecular Sieves, CMS) используются для разделения воздуха и обогащения азота с применением технологии производства азота при нормальной температуре и низком давлении. В сравнении с традиционной технологией производства азота с глубоким охлаждением и высоким давлением, она обладает такими преимуществами, как меньшие инвестиционные затраты, быстрый выход азота и низкая стоимость азота. Поэтому они являются предпочтительным адсорбентом для обогащения азота в процессе применения метода адсорбции под давлением (P.S.A) в инженерной сфере. Этот азот широко используется в химической промышленности, нефтегазовой промышленности, электронной промышленности, пищевой промышленности, угольной промышленности, фармацевтической промышленности, кабельной промышленности, металлообработке, транспортировке и хранении и т.д.
Углеродные молекулярные сита (УМС)
- Иностранное название: carbon molecular sieve
- Основной состав: элемент углерод
В 1950-х годах, на фоне промышленной революции, применение углеродных материалов становилось все более широким. Среди них область применения активированного угля для производства азота методом PSA развивалась быстрее всего, расширяясь от первоначальной фильтрации примесей до разделения различных компонентов. В то же время, с прогрессом технологий, способность человека к переработке материалов также становилась все сильнее. В этих условиях появились углеродные молекулярные сита.
Углеродные молекулярные сита имеют внешний вид черного цилиндрического твердого тела. Благодаря наличию большого количества микропор диаметром 4 ангстрем, которые обладают сильной мгновенной аффинностью к молекулам кислорода, они могут использоваться для разделения кислорода и азота в воздухе. В промышленности для производства азота используются установки адсорбции под давлением (PSA). Углеродные молекулярные сита отличаются большим объемом производства азота, высокой степенью восстановления азота и длительным сроком службы. Они подходят для различных моделей азотогенераторов с адсорбцией под давлением и являются предпочтительным продуктом для таких генераторов.
Производство азота методом адсорбции под давлением с использованием углеродных молекулярных сит широко применяется в нефтехимической промышленности, металлообработке, электронном производстве, пищевом консервировании и других отраслях.
Принцип работы
Углеродные молекулярные сита используют свойства ситовой сепарации для достижения цели разделения кислорода и азота. При адсорбции примесных газов молекулярными ситами макропоры и мезопоры выполняют только функцию каналов, транспортирующих адсорбируемые молекулы в микропоры и субмикропоры, которые являются объемом, действительно отвечающим за адсорбцию. Как показано на предыдущем рисунке, углеродные молекулярные сита содержат большое количество микропор, которые позволяют молекулам с малыми кинетическими размерами быстро диффундировать внутрь пор, ограничивая при этом проникновение молекул с большим диаметром. Благодаря различиям в относительных скоростях диффузии газовых молекул различных размеров компоненты газовой смеси могут быть эффективно разделены. Поэтому при производстве углеродных молекулярных сит внутреннее распределение микропор должно составлять 0,28–0,38 нм в зависимости от размера молекул. В пределах этого размера микропор кислород может быстро диффундировать внутрь пор через отверстия микропор, в то время как азоту трудно проходить через отверстия микропор, обеспечивая таким образом разделение кислорода и азота. Размер отверстий микропор является основой для разделения кислорода и азота углеродными молекулярными ситами. Если размер отверстий слишком велик, молекулы кислорода и азота могут легко проникать в микропоры, и разделение не будет эффективным. Если же размер отверстий слишком мал, ни кислород, ни азот не могут проникать в микропоры, и разделение также не будет эффективным.
Сырьем для углеродных молекулярных сит являются кокосовые скорлупы, уголь, смола и т.д. Сначала сырье перерабатывается и измельчается, а затем смешивается с основным материалом, который в основном служит для увеличчения прочности и предотвращения дробления и измельчения. Второй этап — активация и создание пор. При температуре 600–1000 °C вводится активатор, чаще всего используются водяной пар, углекислый газ, кислород и их смеси. Они вступают в термохимическую реакцию с более активными аморфными атомами углерода для увеличчения удельной поверхности и постепенного формирования пор. Время активации и создания пор варьируется от 10 до 60 минут. Третий этап — регулировка структуры пор с использованием паров химических веществ, таких как бензол, который осаждается на стенках микропор углеродных молекулярных сит для регулировки размера пор и приведения их в соответствие с требованиями.
Анализ рынка
Отечественные производители углеродных молекулярных сит в основном расположены в провинциях Аньхой, Шаньдун, Цзянсу и других регионах. Отечественные молекулярные сита постепенно захватывают большую долю рынка, но для того чтобы стать крупным и сильным игроком в этой отрасли, необходимо осуществлять независимые инновации, повышать показатели качества продукции и преодолевать технические и торговые барьеры.
В ближайшие несколько лет продукты из углеродных молекулярных сит будут развиваться в направлении высоких показателей, высокой прочности и высокой насыпной плотности, низкокачественные продукты с низкими показателями будут вытеснены с рынка, а воздухоразделительное оборудование будет стремиться к миниатюризации, что предъявляет более высокие требования к отрасли молекулярных сит. Поэтому, если удастся воспользоваться текущей благоприятной ситуацией, расширить производство, постепенно изменить представление о низком качестве и низкой цене отечественных углеродных молекулярных сит на международном и внутреннем рынках и быстро захватить внутренний и международный рынок, то есть возможность стать лидером отрасли в течение двух-трех лет.