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碳分子筛的主要成分为元素碳，外观为黑色柱状固体。因含有大量直径为4埃的微孔，该微孔对氧分子的瞬间亲和力较强，可用来分离空气中的氧气和氮气，工业上利用变压吸附装置（PSA）制取氮气。碳分子筛制氮量大、氮气回收率高，使用寿命长，适用于各种型号的变压吸附制氮机，是变压吸附制氮机的产品。 碳分子筛空分制氮已广泛地应用于石油化工、金属热处理、电子制造、食品保鲜等行业。
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。
未来几年，碳分子筛产品将向高指标、高强度、高堆密度方向发展，低指标低档次的产品将会被淘汰，空分设备将趋向小型化，对分子筛行业提出了更高的要求，因此如抓住当前的良好时机，扩大生产，逐步改变国际国内对于中国产碳分子筛低质的认识，迅速抢占国内国际市场，将有可能在两到三年内成为行业排头兵。
2012年，主要采用中低档碳分子筛，年总需求量在6000吨以上，随着我国经济的不断发展，工业尤其是化工业规模不断扩大，对碳分子筛的需求水平会逐年增长，尤其是近几年，国家对煤矿、油田、油轮的安全高度重视，强制油田、油轮配备制氮机，电子工业和材料工业的需求，进一步扩大了国内碳分子筛的需求量。据调查，自2000年以来，年平均增长率都在80%以上，前景十分广阔。
在国产碳分子筛以质优的同时，碳分子筛及制氮装置还有很多工作要做。一是积极研制环保型碳分子筛生产工艺，以为碳分子筛企业向大中型规模化企业发展创造基础；二是碳分子筛品牌针对不同的用氮场所的工艺要求，可再细分为以节能型、普氮型及长周期型等；再者，在行业方面，积极探索同行间友好竞争发展模式，如强强联合和资本联合等，以创造国际品牌企业。
该装置一般称为制氮机。其工艺流程是采用在常温下变压吸附法（简称P.S.A法），变压吸附为无热源的吸附分离过程，碳分子筛对被吸附组份（主要是氧分子）的吸附容量因上述原理在充压、产气时吸附，在降压排气时解吸，使碳分子筛再生。同时，床层气相富集的氮气穿过床层成为产品气，各步骤连为循环操作。 变压吸附过程循环操作包括：充压、产气；均压；降压、排气；然后再充压、产气；……几个工作阶段，形成循环操作过程。其根据流程的再生方法不同，可分为真空再生流程和常压再生流程。 P.S.A制氮机设备根据用户的需要可包括空气压缩纯化系统、变压吸附系统、阀门程序控制系统（真空再生的还需带有真空泵），及氮气供应系统。
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