碳分子篩是20世紀七十年代發展起來的一種新型吸附劑，是一種優良的非極性碳素材料，制氮碳分子篩(Carbon Molecular Sieves，CMS)用于分離空氣富集氮氣，采用常溫低壓制氮工藝，比傳統的深冷高壓制氮工藝具有投資費用少，產氮速度快、氮氣成本低等優點。因此，它是工程界的變壓吸附(簡稱P.S.A)空分富氮吸附劑，這種氮氣在化學工業、石油天然氣工業、電子工業、食品工業、煤炭工業、醫藥工業、電纜行業、金屬熱處理、運輸及儲存等方面廣泛應用。

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PSA制氮用碳分子篩
PSA制氮用碳分子篩
二十世紀五十年代，伴隨著工業革命的大潮，碳材料的應用越來越廣泛，其中活性碳的應用領域PSA制氮用碳分子篩
擴展快，從初的過濾雜質逐漸發展到分離不同組份。與此同時，隨著技術的進步，人類對物質的加工能力也越來越強，在這種情況下，碳分子篩應運而生。

碳分子篩是利用篩分的特性來達到分離氧氣、氮氣的目的。在分子篩吸附雜質氣體時，大孔和中孔只起到通道的作用，將被吸附的分子運送到微孔和亞微孔中，微孔和亞微孔才是真正起吸附作用的容積。如前圖所示，碳分子篩內部包含有大量的微孔，這些微孔允許動力學尺寸小的分子快速擴散到孔內，同時限制大直徑分子的進入。由于不同尺寸的氣體分子相對擴散速率存在差異，氣體混合物的組分可以被有效的分離。因此，在制造碳分子篩時，根據分子尺寸的大小，碳分子篩內部微孔分布應在0.28～0.38nm。在該微孔尺寸范圍內，氧氣可以快速通過微孔孔口擴散到孔內，而氮氣卻很難通過微孔孔口，從而達到氧、氮分離。微孔孔徑大小是碳分子篩分離氧、氮的基礎，如果孔徑過大，氧氣、氮氣分子篩都很容易進入微孔中，也起不到分離的作用；而孔徑過小，氧氣、氮氣都不能進入微孔中，也起不到分離的作用。

我國碳分子篩的研發是在上個世紀八十年代開始的，比美國晚大約二十年。當時國際市場有供應的主要是德國BF和日本武田產的碳分子篩，價格約在20萬元/噸，但其產氮量為100NM3/h.t左右，到九十年代升級為產氮量185NM3/h.t。當時國產碳分子篩（長興中泰的前身長興化工廠產）的產氮量只有140NM3/h.t，指標雖然落后有近30%的差距，但也改寫了中國只能依賴進口碳分子篩的歷史，實現了從無到有的一次飛躍！又由于國產碳分子篩的價格低廉，從而迫使進口碳分子篩的價格有了大幅度的下降，為國家節約了外匯的同時也推動了國內PSA制氮裝置的蓬勃發展。

大多數廠家生產的碳分子篩在外型上并無多大差別，因此用戶只靠觀察分子篩外型是很難區分到底是進口分子篩還是國產分子篩的。但有一點，如果在購買設備時，廠家宣稱使用的是進口分子篩，但價格遠遠格的話，那就要小心了。買的沒有賣的精，設備制造廠家是不可能虧本賣設備的。買內裝國產分子篩的設備并不可怕，但花了進口分子篩的價錢卻買了國產分子篩，那損失可就大了。

該裝置一般稱為制氮機。其工藝流程是采用在常溫下變壓吸附法（簡稱P.S.A法），變壓吸附為無熱源的吸附分離過程，碳分子篩對被吸附組份（主要是氧分子）的吸附容量因上述原理在充壓、產氣時吸附，在降壓排氣時解吸，使碳分子篩再生。同時，床層氣相富集的氮氣穿過床層成為產品氣，各步驟連為循環操作。
變壓吸附過程循環操作包括：充壓、產氣；均壓；降壓、排氣；然后再充壓、產氣；……幾個工作階段，形成循環操作過程。其根據流程的再生方法不同，可分為真空再生流程和常壓再生流程。
P.S.A制氮機設備根據用戶的需要可包括空氣壓縮純化系統、變壓吸附系統、閥門程序控制系統（真空再生的還需帶有真空泵），及氮氣供應系統。