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，它是目前工程界的变压吸附(简称)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、煤炭工业、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。

       工作原理

       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。如前图所示，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～。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。

       制氮机

       我国碳分子筛的研发是在上个世纪八十年代开始的，比美国晚大约二十年。当时国际市场有供应的主要是德国BF和日本武田产的碳分子筛，价格约在20万元/吨，但其产氮量为100NM3/左右，到九十年代升级为产氮量185NM3/。当时国产碳分子筛的产氮量只有140NM3/，指标虽然落后有近30%的差距，但也改写了中国只能依赖进口碳分子筛的历史，实现了从无到有的一次飞跃！又由于国产碳分子筛的价格低廉，从而迫使进口碳分子筛的价格有了大幅度的下降，为国家节约了外汇的同时也推动了国内PSA制氮装置的蓬勃发展。

变压吸附制氮机

       国产分子筛由于受条件限制，对孔径大小控制的不是很好。国内市场主要采用中低档碳分子筛,市面上销售的碳分子筛微孔孔径分布在～1nm，只有岩谷分子筛做到了～6nm。碳分子筛的原料为椰子壳、煤炭、树脂等，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；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；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。

       制氮机维修保养方法介绍说明

       1）空气储罐排污口加装定时排水器，以减少处理的负荷压力。

       2）设备的正常使用要注意检查每个定时排水器是否正常排水，空气压力是否满足以上，摸冷干机进出口对比，是否有制冷效果。检查氮气的纯度是否稳定。

       3）空气过滤器必须按照4000小时换一次的频率来换。

       4）活性炭过滤器可以有效过滤油污，可以延长优质碳分子筛使用寿命，活性炭需在3000小时或4个月更换一次。制氮机保养更换配件。

       5）制氮机气动阀门、电磁阀为动作元器件各型号建议备一只，以防后患。

       活性炭

       活性炭以及碳分子筛更换步骤：简单清洁现场，断气断电，两人拆下吸附塔封头，两人拆下制氮机所有管道，清除吸附塔内废料，需清理干净，检查氮气设备吸附塔顶部和底部分流板是否损坏，损坏及时修理。所有管道要用压缩空气吹扫干净，气动阀门检查密封圈受损情况，严重的需要更换气动阀门。空气处理部分过滤器更新，活性炭过滤器管道改造有1人同步施工。所有工作完成，安装所有管道和阀门，通气通电，将整个系统管道吹扫一次，开始碳分子筛装料作业，具体有现场指导人员指导，装料结束后启动制氮机，一边检查各接口是否漏气，一边检测氮气纯度和产能。