碳分子筛（CMS）的核心工作原理：动力学分离法

一、碳分子筛分离空气（氮气与氧气）的原理，并非基于分子尺寸或极性的静态平衡吸附，而是取决于气体分子在分子筛微孔内的扩散速率差异。

氧气（O₂）：动力学直径较小（约 0.346 nm），在碳分子筛微孔内的扩散速率极快，可迅速被吸附至分子筛孔道中。

氮气（N₂）：动力学直径略大（约 0.364 nm），在微孔内的扩散速率远低于氧气。

尽管氮气最终也能被吸附，但碳分子筛的孔径经过精准调控，可使氧、氮两种气体的孔内扩散速率相差一个数量级（通常情况下，氧气扩散速率是氮气的数百倍）。

二、工艺说明（变压吸附法，PSA）

变压吸附制氮系统通常包含两个装填碳分子筛的吸附塔，工作流程如下：

吸附阶段：压缩空气自下而上通过其中一个吸附塔，氧气、水蒸气、二氧化碳等杂质被碳分子筛快速吸附，而扩散速率较慢的氮气则大部分穿过吸附塔，作为高纯度产品气输出。

再生阶段：当该吸附塔即将达到吸附饱和状态前，系统会自动切换至另一塔进行吸附操作；同时，饱和吸附塔通过快速降压实现再生（解吸过程），将吸附的氧气及其他杂质释放至大气中。

两座吸附塔交替进行吸附与再生操作，从而实现氮气的连续稳定制取。

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