炭分子筛的制备工序

与活性炭制备炭工序大致相近，分子筛也是经过原料煤粉碎加黏结剂捏合、成型、炭化、活化和炭沉积等工序而制成。根据原料不同，有的只需炭化，有的炭化后尚需轻微活化或适当堵孔。

（1）原料 很多富含炭的物质，如：木材、果壳（椰壳、核桃壳）、有机高分子聚合物、煤、半焦和活性炭等，均可作为炭分子筛的制备原料，其中以煤为原料zui有实用意义。

（2）预氧化 黏结性烟煤需要经过预氧化才能破除黏结性进而形成均一微孔，原料预氧化过程一般采用流化床空气氧化法，温度200℃左右，时间数小时。

（3）捏合，成型 捏合过程可采用煤焦油、纸浆废液等黏结剂，添加量在25％～40％之间，捏合效果对产品质量有显著影响。

（4）炭化 作为分子筛制备中的关键工序，其zui重要的影响因素是升温速度和炭化终温。较低的升温速度有利于挥发分均匀逸出，故升温速度一般控制在3～10℃／min，炭化终温高有利于产生微孔，一是原有小孔经过收缩变为更小的微孔，二则由于高温缩聚反应而形成新微孔。因此，炭化终温一般保持在700~900℃。

（5）活化 某些原料（如无烟煤）在炭化后微孔不足或太小，需要利用活化剂（如二氧化碳、一氧化碳和水蒸气）将其轻度活化，使孔径扩大到所需范围。

（6）炭沉积 原料经炭化和活化后，形成了较发达的孔隙结构，但孔径不均一，存在着一部分不利于分离的大孔，炭沉积的原理是将某些烃类，如苯、甲苯、长链烷烃等在大孔表面或入口处进行热解，使其析出游离碳，从而在尽量不减少炭分子筛有效孔隙容积的前提下缩小大孔孔径。

炭分子筛用于空气分离，不是因为它对氧气和氮气表现出不同的平衡吸附量，而是基于氧气、氮气的扩散速度差异，氧气的扩散速度远高于氮气的扩散速度，因此，在远离平衡的条件下可以使氮气得到富集。从焦炉煤气中分离氢是基于炭分子筛孔隙内表面对不同气体分子的分子间力差异，焦炉煤气中的气体成分都可进入孔隙，由于氢分子体积zui小，吸附容量zui低，故可以直接穿过吸附塔而被富集；其他气体成分则被吸附下来。