变压吸附空气分离制氧微型化技术研究
变压吸附技术在气体分离提纯中的应用
变压吸附技术在气体分离提纯中的应用摘要：变压吸附技术作为一种重要的气体分离与提纯方法，在工业生产和环境保护中具有广泛的应用前景。
本文通过深入探讨变压吸附技术的特点及其在氢气回收与提纯、一氧化碳回收与提纯、回收制取高纯度二氧化碳等方面的应用，展示了其在气体分离提纯领域的重要作用。
关键词：变压吸附技术；气体分离提纯；技术应用引言气体分离与提纯技术在化工、能源、环保等领域具有重要意义。
变压吸附技术作为一种经典的分离方法，通过调节吸附材料在不同压力下的吸附能力，实现了不同气体成分的分离与提纯。
近年来，随着新材料和先进技术的引入，变压吸附技术在气体分离提纯领域得到了更加广泛的应用，极大地促进了相关产业的发展。
1.变压吸附技术概述变压吸附技术是一种重要的气体分离与纯化方法，利用吸附剂在不同压力条件下对气体分子的吸附和解吸现象，实现气体混合物的分离和纯化。
这一技术的特点以及在多个领域的应用，使其在现代工业中具有重要的地位和广阔的前景。
1.1变压吸附技术的特点变压吸附技术是一种重要的分离与吸附过程，其特点在于其能够基于不同吸附材料的特性，通过调节压力来实现气体分离、提纯和吸附。
这一技术被广泛应用于气体分离、气体储存、气体纯化等领域，具有许多独特的特点和优势。
变压吸附技术适用范围广泛。
它可以用于各种气体的分离与纯化，包括氢气、氧气、氮气、一氧化碳等。
吸附材料针对不同种类的气体分子在不同的压力下具有不同的吸附能力，这为变压吸附技术的应用提供了广泛的可能性。
变压吸附技术能够实现高效分离。
通过调节吸附剂的压力，可以实现对气体混合物的高效分离。
对于需要高纯度气体的应用，变压吸附技术可以实现高效的纯化过程，从而获得所需的气体成分。
变压吸附技术具有较好的可控性和灵活性。
通过调节压力和温度等操作参数，可以实现对吸附过程的控制，从而达到更好的分离效果。
这种可控性和灵活性使得变压吸附技术可以根据不同的应用需求进行调整和优化。
变压吸附技术还具有循环利用的优势。
小型变压吸附制氧装备主要工艺参数的研究
小型变压吸附制氧装备主要工艺参数的研究田涛;高万玉;张彦军;刘红斌;马军;石梅生【摘要】目的:研究小型变压吸附(pressure swing adsorption,PSA)制氧装备主要工艺参数,提高其制氧性能.方法:分析小型PSA制氧装备的制氧工艺,通过实验研究吸附时间、均压时间、吸附压力、冲洗孔孔径等关键工艺参数对小型PSA制氧装备产品气性能的影响,并进行长期运行试验.结果:吸附时间为5.0 s、均压时间为0.8 s、吸附压力为0.14 MPa、冲洗孔孔径为0.9 mm时,产品气氧气体积分数最高,达到了93.9％,产品气流量为5 L/min,出氧压力为0.04 MPa;运行10000h后,产品气氧气体积分数仍高于93％.结论:该制氧装备性能稳定,可满足野战条件下一般性用氧需求.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2018(039)007【总页数】4页(P16-19)【关键词】高原;变压吸附;制氧装备;工艺参数;氧气体积分数【作者】田涛;高万玉;张彦军;刘红斌;马军;石梅生【作者单位】军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所,天津300161;军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所,天津300161;军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所,天津300161;军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所,天津300161;军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所,天津300161;军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所,天津300161【正文语种】中文【中图分类】R318;R197.390 引言目前，常用的制氧方法有深冷法、变压吸附法、膜分离法、化学法和电化学法。
其中，变压吸附法制氧是一种无热源吸附分离过程，产氧量可大可小，产品形式灵活，出氧快，具有装置简单灵活、故障率低、易于维修、自动化程度高、操作方便、能耗低等优点[1-2]，在中小规模的空分制氧装置中得到了广泛的应用。
分子筛变压吸附（pressure swing adsorption，PSA）制氧技术是以空气为原料、沸石分子筛为吸附剂，在常温低压下，利用空气中氧、氮分子在沸石分子筛上吸附量的差异而实现氧气和氮气分离的循环过程[3]。
变压吸附制氧技术的发展和应用
变压吸附制氧技术的发展和应用变压吸附制氧技术（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）是一种用于从空气中分离氧气的技术。
它通过调节吸附剂的压力进行气体的吸附和脱附，从而实现氧气的生产。
这项技术可以广泛应用于医疗、工业和生活领域，为人们提供了高纯度的氧气，同时减轻了对传统氧气供应方式的依赖。
随着科学技术的不断进步，变压吸附制氧技术也得到了持续的发展和改进。
过去，该技术的主要局限在于设备体积庞大、操作复杂、效益低下等问题。
然而，随着吸附材料、气体分离理论和设备工程的进步，目前的PSA技术已经取得了显著的突破，实现了设备小型化、自动化程度高和高效率的氧气产出。
一方面，新型吸附材料的研发推动了PSA技术的发展。
石化行业中广泛应用的分子筛（Molecular Sieves）成为PSA技术中的理想吸附剂。
分子筛具有大孔径和高比表面积的特点，能够有效地吸附氮气，使氧气得到足够的富集。
此外，树脂状吸附剂的研究也逐渐成为PSA技术的一个新方向。
这种吸附剂具有更高的气体吸附速率和更好的气体选择性，进一步提高了氧气的产出效率。
另一方面，气体分离理论的深入研究也为PSA技术的改进提供了理论支持。
传统的PSA技术主要基于动力学理论，通过调节吸附剂的压力和流量来实现氧气的富集。
然而，近年来，热力学理论在PSA技术中的应用也逐渐受到关注。
热力学理论的使用可以更准确地预测吸附剂的效率，提高氧气的纯度和产出率。
在应用方面，PSA技术已经广泛应用于医疗、工业和生活领域。
医疗行业中，PSA技术可以用于制取高纯度氧气，用于呼吸机、手术室和氧疗设备等的供氧。
相比传统的氧气瓶和槽，PSA技术可以实现连续供氧，提高设备的稳定性和灵活性。
在工业领域，PSA技术可以用于氧化反应、燃烧和半导体制造等过程中的氧气需求。
传统的液氧和液氮供气方式存在储存和运输的限制，而PSA技术可以实现现场制氧，减少成本和能源消耗。
此外，PSA技术还可以用于生活领域，如水处理、饮食食品、饮料和酿酒等领域的氧气需求。
空分制氧技术设计研究方案
空气分离制氧技术的研究摘要：近年来,随着社会工业的发展，化学工业、冶金工业等部门中大量应用氧气，氧气是气体工业中数量最大的品种。
本文首先介绍了空气分离制氧气的三种方法：深冷法、变压吸附法(PSA)、膜分离法，并比较了各自的优缺点，最终选用变压吸附法进行研究。
随着新型吸附剂的开发、工艺不断改进以与控制手段的逐步完善，PSA制氧工艺的技术已有明显提高。
本文又对变压吸附工艺的改进和吸附剂的改进和选型等方面进行介绍，最后对PSA空分制氧技术的发展前景进行展望。
关键词：氧气；深冷法；变压吸附；膜分离；吸附剂；PSA-MS联用在过去的几个世纪里，物质生活水平不断提高和人口不断增长，人类对资源的需求日益增大，同时对环境的破坏也日趋加剧。
如何以最低的环境代价确保经济持续增长，同时还能使资源可持续利用，已成为所有国家新世纪经济、社会发展过程中所面临的一大难题。
我国实施了“科教兴国”和“可持续发展”两大战略，明确了依靠科技、资源节约、生态环境友好、人与自然协调的可持续发展道路，并提出了建设资源节约型与环境友好型社会的重要战略举措。
从物质形态来说，可供人类使用的资源可以分为固体、液体、气体三大资源，其中气体资源是在常温常压条件下表现为气态的物资资源，它包括自然的空气资源、生物气体资源以与工业排放的尾气资源。
气体资源的开发的主导意识主要是空气分离以与根据应用要求直接制备气体。
空气是一种主要由氧、氮、氩气等气体组成的复杂气体混合物，其主要组成有氮气、氧气、氩气、二氧化碳、氖气、氦气等，除了固定组分外，空气中还含有数量不定的灰尘、水分、乙炔，以与二氧化硫、硫化氢、一氧化碳、一氧化二氮等微量杂质。
一、研究意义随着国民经济的飞跃发展和技术进步，工业上对氧的需求与日俱增，应用领域不断扩大。
冶金、化工、环保、机械、医药、玻璃等行业都需要大量氧气。
就冶金来说，无论钢铁冶金或者有色金属、稀有金属、贵金属的冶金，如果用富氧取代空气供氧，冶金炉（或浸出槽）的产量必将大幅度提高，能源消耗显著降低，冶炼（或浸出）时间大大缩短，产品质量提高，这将使生产成本大幅度降低，还可以节约基建投资。
变压吸附制氧技术
变压吸附制氧技术对变压吸附制医用氧过程中的吸附剂选择、流程开发、多层过滤系统等技术问题进行了研究，它将有助于变压吸附制氧技术在我国各级医院中的使用。
变压吸附(简称PSA)制氧是国际上最近三十年新兴起来的制氧技术，它的特点是就地产氧，只要将制氧设备接通电源，就可由空气中生产出氧气，且设备的体积小、操作简单，可省去大量的人力、物力，尤其适合实施管道化中心供氧的医院以及工业不发达地区的医院。
1原理和方法变压吸附制医用氧是采用物理吸附的方法，使用的吸附剂是沸石分子筛(zeolite molecular sieve)。
空气中的主要成分是氮气、氧气及其它稀有气体，它们的分子极性各不相同，其中氮气的极性较氧气的极性要大。
沸石分子筛是一种极性吸附剂，在等温条件下，当吸附压力增加时，它对氮气的平衡吸附量要比氧气增加很多；当吸附压力减少时，它对氮气的平衡吸附量比氧气减少很多。
利用沸石分子筛的这一特性，可采用加压吸附，减压解吸循环操作的方法制取氧气。
2吸附剂的选择在PSA吸附床中，至少有两层吸附剂，靠近进料端的吸附剂称为“预处理”吸附剂，它的主要作用是除去进料空气中的水和二氧化碳。
氧化铝通常被用作预处理吸附剂，但是，使用中人们发现在氧化铝与其它吸附剂的接触面上会产生一个低温区，称为“冷点”，会影响吸附剂的再生。
随着人们对“冷点”的进一步认识，氧化铝已被NaX型的沸石分子筛代替，因为它比氧化铝具有更高的氧、氮吸附容量和吸附热，可以帮助减少“冷点”的损害。
目前，具有更高吸附容量的NaX吸附剂已经被开发出来，可以进一步减低“冷点”效应。
靠近吸附床产品端的第二层吸附剂称为“主吸附剂”，它的主要作用是氧气、氮气的分离，一般选用具有优先吸附氮气的沸石分子筛。
在有些场合，NaX既被用来作主吸附剂，也被用作预处理吸附剂，但CaA型的沸石分子筛是变压吸附法制氧最常用的吸附剂。
为了提高分子筛的吸附性能，又开发其它类型的分子筛如CaX型的沸石分子筛，目前吸附选择性能最好的吸附剂是LiX型和MgA型沸石分子筛。
变压吸附制氧技术的发展和应用
变压吸附制氧技术的发展和应用摘要：简述了变压吸附技术应用于空分制氧领域的技术优势；基于这些优势，吸附空分技术广泛应用于多个行业；随后综述了吸附制氧领域的关键技术发展并作出展望。
关键词：变压吸附；制氧技术；大型化；噪音控制引言近年来变压吸附制氧技术持续发展，已广泛应用于钢铁冶炼、化工、炉窑、玻璃等多个行业中，满足不同产业对于氧气的需求，推动了国内工业制氧设备的技术变革。
一、分析变压吸附制氧技术的优势（一）运行成本低在制氧工艺中，电源能耗量占据总运行成本的90%以上，伴随变压吸附制氧技术的优化创新，纯氧电耗从原来的0.45kW·h/m3变为现在的0.30kW·h/m3，电能消耗量得到了大幅度降低。
相比于其他空分制氧技术，变压吸附制氧技术在成本方面具有明显的优势[1]。
（二）流程简洁、本质安全、易于操作变压吸附制氧技术的工艺流程较为简洁，罗茨鼓风机和罗茨真空泵作为基础的动力设施，操作方式比较为简单，便于开展维护工作[2]。
操作压力的范围在-0.5~0.5bar，不属于压力管道范畴；几乎常温操作，因此具有本质安全性。
开停机方便，开机30min以内即可产出符合标准的氧气；可实现无人值守。
（三）投资低、工期短变压吸附制氧设备主要由一体化罗茨设备、吸附设备、以及阀门切换体系等构成；设备种类、数量少，可以节约项目的一次性投资成本，且设备的占地面积比较低，还可以降低设备土建成本和建设用地的费用。
同时吸附制氧设备的加工制造周期比较短暂，重要设备的加工周期不会超出4个月，一般状况下6个月内就可达成产氧目标，大大降低了设备的建设时间。
（四）维护简单变压吸附制氧技术应用的设备比较少，包括鼓风机、真空泵和程控阀门等全，这些设备的备件便于更换，可以实现量化生产。
可以大幅度降低生产成本，对后续的工期进行严格管控，同时设备维修方法较为简单，售后便捷。
（五）便于调节负荷通过并联、变频、程序时序控制等技术手段，可以方便调节装置产量和纯度，把纯度调在70%~95%，通过对变压吸附制氧设备进行联合使用，可以对负荷进行有效调节。
变压吸附制氧技术的发展和应用
变压吸附制氧技术的发展和应用
变压吸附制氧技术基于分子筛的原理。
分子筛是一种多孔的固体物质，它可以吸附气体中的分子。
在变压吸附制氧技术中，分子筛通常使用沸石
作为吸附材料。
沸石具有许多微小的孔道，可以选择性地吸附氧气分子。
通过改变沸石的压力和温度条件，可以实现对氧气和其他气体的有效分离。
变压吸附制氧技术的应用非常广泛。
首先，它在医疗领域用于治疗呼
吸系统疾病。
许多患有呼吸困难的患者需要额外的氧气供应来维持正常的
生活。
通过变压吸附制氧技术，可以提供高纯度的氧气，以满足患者的需求。
此外，该技术还可用于手术室、急救车和其他医疗设施，以确保氧气
供给的稳定和可靠。
其次，变压吸附制氧技术在工业领域中也有许多应用。
例如，钢铁、
化工、玻璃等行业需要大量氧气来支持其生产过程。
通过变压吸附制氧技术，可以从空气中提取高纯度的氧气，用于这些工业生产过程。
与传统的
液氧供应相比，变压吸附制氧技术更加节能和可持续。
此外，变压吸附制氧技术还在环境保护领域中得到了广泛应用。
例如，氧气燃烧技术被广泛应用于处理有机废气。
通过将有机废气与高纯度氧气
混合燃烧，可以将有机物完全氧化为二氧化碳和水，减少对环境的污染。
综上所述，变压吸附制氧技术是一种通过分离空气中的氧气和其他气
体来提供高纯度氧气的成熟技术。
它已经有了很长的发展历史，并在医疗、工业和环境领域中得到广泛应用。
随着技术的不断发展和创新，相信变压
吸附制氧技术将在更多领域中发挥重要作用。
变压吸附制氧技术方案模板
变压吸附制氧技术方案模板标题：变压吸附制氧技术方案一、背景介绍变压吸附制氧技术（Pressure Swing Adsorption, PSA）是一种通过吸附剂对混合气体进行吸附和解吸的方法，利用吸附剂对气体分子的吸附性能差异，实现氧气从空气中的分离和纯化。
PSA技术由于其高效、低能耗和无化学污染的特点而受到广泛关注和应用。
二、制氧技术方案1.概述本制氧技术方案旨在设计和建造一套高效的PSA制氧系统，以满足工业和医疗领域对纯氧气的需求。
2.工艺流程制氧系统的主要工艺流程包括：压缩空气净化、变压吸附、压缩空气解吸和氧气净化减压。
（1）压缩空气净化：通过使用干燥器、过滤器和油凝结器等设备，将进入系统的压缩空气去除水分、油分和悬浮固体，以提高制氧系统的工作效率和稳定性。
（2）变压吸附：采用两个吸附器交替工作的方式，每个吸附器内装填有选择性吸附剂。
压缩空气进入吸附器时，氮气、二氧化碳等成分被吸附剂吸附，而富含氧气的气体流出吸附器进入下一步解吸过程。
（3）压缩空气解吸：解吸过程通过减压来实现，吸附剂中的氧气被解吸出来，并排入产品管道。
同时，另一个吸附器进行再生，即反吹过程，以清除前一周期中吸附剂残余的杂质。
（4）氧气净化减压：经过解吸过程的氧气进入净化系统，进一步去除残余的杂质，以满足不同应用场景的氧气纯度要求。
随后，通过减压装置，氧气被减压至所需的工作压力并通过出口管道输出。
3.设备选型为了保证制氧系统的高效运行，需要选用符合要求的设备，主要包括：（1）压缩机：选用高效节能的压缩机，可提供足够的压缩空气流量和压力，满足制氧系统的工艺要求。
（2）吸附器：选择适应工艺流程的吸附器，具备较高的吸附能力和稳定性，能够承受高压和周期操作。
（3）变压吸附剂：选择具有高吸附选择性、高吸附容量和较低的压降的吸附剂。
（4）净化器：根据氧气纯度要求选择合适的净化器，确保氧气符合使用标准。
4.控制系统制氧系统的控制系统应具备可靠性、稳定性和灵活性，能够实现自动化控制、故障诊断和远程监控。
变压吸附制氧系统节能与环保的应用研究
变压吸附制氧系统节能与环保的应用研究变压吸附式空气分离制氧技术（简称：PSA制氧）是当今小产量氧气制取的主要方法。
但是它却把携带有能量、冷量、并已净化的富氮气体作为废气排到大气中，既浪费了资源，又打破空气中成分平衡。
针对这一种弊病我们研制出了组合式空分制氧-制氮系统。
文章就这一系统的原理、效果及其社会效应进行分析与阐述。
标签：PSA制氧氮；分子筛；节能；环保Abstract：Pressure swing adsorption air separation Oxygen production technology （referred to as：PSA oxygen）is the main method of production of low-yield oxygen. It is to carry the energy，cooling，and purification of nitrogen-rich gas as exhaust to the atmosphere，both a waste of resources，but also break the balance of the composition of the air. In view of this kind of malpractice，we have developed a combined space-divided oxygen-nitrogen system. This paper analyzes and expounds the principle，effect and social effect of this system.Keywords：Oxygen and nitrogen；Molecular sieves；Energy saving；Environmental protection1 概述氧气是医院正常运转的一个基本要素，在国民经济的发展中也发挥着重要作用，空分制氧是利用不同压力下分子筛对氧、氮分子吸附能力的差异，将氧气从空气中分离出来，属于物理式空分过程，也称（pressure swing adsorption 缩写PSA）变压吸附制氧，是迄今为止世界上最先进而又简便的制氧方法，又因为是以取之不尽的空气为原料，所以在我国二甲以上的医院已普遍应用。
便携制氧机原理
便携制氧机原理
便携制氧机原理：
①便携制氧机主要采用分子筛变压吸附技术PSA从空气中分离提取氧气适用于医疗保健高原旅游等场合；
②设备内部填充有专用分子筛材料该材料对氮气与氧气吸附能力存在差异利用这一点实现两者分离；
③工作时首先将空气压缩至一定压力后送入装有分子筛的吸附塔中此时氧气分子优先通过而氮气被吸附；
④经过一段时间后吸附塔内氧气浓度达到饱和状态此时切换阀门将富氧空气输出供用户使用；
⑤同时开始再生过程即将吸附塔内压力降至大气压水平此时被吸附的氮气会从分子筛表面脱离出来；
⑥为提高效率实际应用中通常采用双塔或多塔循环切换模式一个塔吸附时另一个再生如此交替进行；
⑦由于制氧过程中没有化学反应发生因此产出的氧气纯度较高一般可达90%以上；
⑧为保证安全使用制氧机还需配备压力传感器流量计等监测装置以及超压保护自动关机等功能；
⑨用户可根据需求调节氧气流量大小通常通过旋钮或电子显示屏上的菜单选项来实现；
⑩在海拔较高地区由于空气中氧气分压较低使用便携制氧机可以有效缓解缺氧症状提高人体舒适度；
⑪此外对于患有慢性阻塞性肺疾病COPD等呼吸系统疾病的患者而言长期家庭氧疗已成为重要治疗手段之一；
⑫正确理解和掌握便携制氧机工作原理对于合理选购使用维护此类设备具有重要意义。
变压吸附微型制氧机的控制研究
变压吸附微型制氧机的控制研究发布时间：2021-07-05T08:10:10.858Z 来源：《科技新时代》2021年2期作者：吕瑜陈世宇[导读] 变压吸附性微型制氧机目前已经被广泛应用到家庭和医疗机构中，经过一段时间的应用，人们已经充分意识到其具有的便捷性。
在对变压吸附性微型制氧机进行应用与研究过程中，为了确保其作用能够得到合理发挥，满足应用需求，要加强控制内容的研究，从而使其作用能够得到合理发挥。
吕瑜陈世宇合肥同智机电控制技术有限公司安徽合肥 230088摘要：变压吸附性微型制氧机目前已经被广泛应用到家庭和医疗机构中，经过一段时间的应用，人们已经充分意识到其具有的便捷性。
在对变压吸附性微型制氧机进行应用与研究过程中，为了确保其作用能够得到合理发挥，满足应用需求，要加强控制内容的研究，从而使其作用能够得到合理发挥。
关键词：变压吸附；制氧机；控制；监测仪表传统制氧主要采取化学和液化空气方式制氧，制造工艺复杂，而且安全性差，生产价格高。
而采用变压吸附（PSA）技术的微型制氧机，其能够使传统制氧的工艺复杂、价格高、安全性差等各项问题都能够得到解决，同时，其还具有运行可靠性高，开启关闭方便等多项优点，因此，深得人们喜爱。
1 微型变压吸附制氧机作业原理微型变压吸附制氧机（下文统一简称为微型制氧机）在运行期间的作用就是将空气的氧气和氮气分离开，然后富集氧气，进而供人们应用。
为了分离空气中氧气和氮气以及其它气体，就必须使其具有分离空气的功能和办法，完成分离。
微型制氧机使通过变压吸附技术进行应用，从而完成对空气中不同气体成分的分离，通过对专用分子筛选，进而达到最终分离目的[1]。
现阶段，市场中采用的微型制氧机都利用微型氮吸附型分子筛，通过对分子筛进行应用，实现对空气中氮气和其它气体的筛选，只允许空气中氧气通过，完成筛选后，将氧气集中起来，当氧气含量浓度达到一定数值后，供人们应用，经过这种方式处理的氧气浓度可以超过90%[2]。
变压吸附制氧技术介绍
一、变压吸附制氧技术介绍1、变压吸附制氧基本原理变压吸附（Pressure Swing Adsorption）是利用气体在不同的压力下在吸附剂上的吸附能力不同，对空气中各种气体进行分离的一种非低温空气分离技术。
空气中的主要组份是氮和氧，因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。
氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩（0.31Å）比氧的（0.10 Å）大得多，因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮与分子筛表面离子的作用力强，如图1所示）。
因此，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。
当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。
两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。
2、变压吸附制氧工艺流程介绍VPSA制氧装置的操作必须至少包含两个步骤：进气吸附和抽空解吸，无论采用几塔流程，每个吸附塔都必须周期性地重复这两个步骤。
最初的变压吸附装置规模小，一般采用两塔流程，后来为了扩大规模和节约能耗，又开发出多塔流程。
随着新型吸附剂的开发和设备制造工艺的进步，又逐步向两塔流程回归。
这是因为采用两塔流程时，当一个塔进行吸附时，另外一个塔可以进行抽空解吸，两个塔互相匹配，可以在最短的时间内完成必须的操作，使吸附剂的利用效率最高，而且两塔流程可以实现吸附塔之间的均压，氧气的收率和能耗也可达到比较好的水平；此外，两塔流程由于工艺简单，设备数量少、投资较低。
尽管两塔流程在能耗水平上不如多塔流程，但综合考虑投资和运行费用，两塔流程的长期运行成本最低。
因此，在可能的情况下应尽可能选择两塔流程，这个结论是理论上的分析，同时得到了国内外变压吸附制氧设备供应商长期实践的验证。
但大规模装置采用两塔流程必须解决两个难点：在限定气流速度的前提下，解决大直径吸附塔的制造问题并保证吸附塔内气流分布的均匀性。
微型变压吸附制氧装置氧气回收率研究
3理论研究3收稿日期:2007204213作者简介:查太东(1974— ),男,现在沈阳新松维尔康科技有限公司工作,主要从事微型变压吸附制氧装置结构设计及工艺研究。
微型变压吸附制氧装置氧气回收率研究查太东,吴 琦,于晓东(沈阳新松维尔康科技有限公司,辽宁省沈阳市东陵区南塔街114号 110016) 摘要:对影响微型变压吸附装置氧气回收率的出口压力、系统压力、吸附剂、制氧流程、产品气流量以及关键部件等进行了实验研究,提出了提高氧气回收率的几点措施。
关键词:变压吸附;空分设备;医用氧气;氧气回收率中图分类号:T Q116119 文献标识码:AStudy on oxygen recovery rate of miniature pressure swingadsorption oxygen producing systemZha T ai 2dong ,Wu Qi ,Y u X iao 2dong(Shenyang Siasun Technology Co 1,Ltd 1,114Nanta Street ,Dongling District ,Shenyang 110016,Liaoning ,P.R.China )Abstract :Experiments have been carried out to investigate the factors in fluencing oxygen recovery rate of miniature pressure swing ads orption (PS A )oxygen producing system ,including outlet pressure ,system pressure ,ads orber ,oxygen producing process ,gas product flux and key com ponents in the system.Several measures have als o been proposed to increase the oxygen recovery rate.K eyw ords :Pressure swing ads orption ;Air separation unit ;Medical oxygen ;Oxygen recovery rate1 微型变压吸附制氧流程目前国内的小型医用制氧装置大部分采用变压吸附技术(PS A )进行氧、氮分离,从空气中提取符合医用标准的氧气。
变压吸附制氧技术方案
变压吸附制氧技术方案一、工作原理变压吸附制氧技术利用固体吸附剂的吸附选择性，将氧气从空气中分离出来。
一般来说，吸附剂的选择主要考虑两个因素，即吸附剂对氮气和氧气的吸附能力以及两者的吸附速度的差异。
常用的吸附剂有分子筛、活性炭、沸石等。
在工作过程中，空气经过空气压缩机提高压力，并进入变压吸附装置。
在装置中，空气通过吸附剂的固定层，氧气被吸附剂选择性吸附，而氮气则几乎不被吸附。
吸附过程一般分为两个步骤，即吸附和脱附。
吸附过程中，氧气被吸附到吸附剂的表面，而氮气通过吸附剂层。
当吸附剂饱和时，需要进行脱附过程，将附着在吸附剂上的氧气释放出来。
释放后的氧气通过气体处理设备进行净化，最终得到高纯度的制氧。
二、设备结构1.压缩空气源：用于提供高压的空气。
一般采用螺杆空气压缩机或活塞空气压缩机。
2.变压吸附装置：包括至少两个吸附器，用于完成吸附和脱附的过程。
吸附器一般通过阀门循环交替工作。
3.气体处理装置：用于处理脱附后的氧气，包括除湿、除尘、除油等处理。
4.储氧装置：用于储存制氧后的氧气。
一般采用储氧罐或气体瓶。
三、优缺点1.优点：（1）无需高纯度气体，直接从空气中提取氧气，减少了其他制氧方式所需的氧气源；（2）操作简单，设备结构紧凑，占地面积小；（3）可连续工作，实现稳定的氧气产量；（4）工艺成熟，生产技术相对成熟，市场验收度较高。
2.缺点：（1）设备成本较高；（2）吸附剂需定期更换，增加了运行成本；（3）对环境湿度和温度要求较高。
四、发展前景变压吸附制氧技术在医疗、工业和航空等领域具有广阔的应用前景。
在医疗领域中，越来越多的医院和家庭开始使用制氧机，以满足患者的氧气需求。
在工业领域中，制氧技术被广泛应用于焊接、切割等工艺过程中。
在航空领域中，制氧技术有望应用于飞机上，以提高飞机高原、高空等特殊环境下的氧气供应能力。
综上所述，变压吸附制氧技术以其高效、可靠的特点在不同领域得到了广泛应用。
随着技术的不断进步和成本的降低，相信变压吸附制氧技术将会在未来有更大的发展空间。
微型变压吸附制氧系统[火用]效率与氧气回收率研究
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文章编 号 ：０ ７７ ０ （０６ ０ － １ －５ １０ －８４ ２０ ） ６０ ３０ ０
Ｓ ｕｄ ｎ ｅ ｇ ｆ ｃｅ ｃ ｄ ｙ ｅ ｃ ｖ ｒ ｔ ｙ ｏ Ｅｘ ｒ ｙ Ｅｆ ｉｎ ｙ Ａｎ Ｏｘ ｇ ｎ Ｒｅ ｏ ｅ ｙ ｉ
Ａ ｓ ａ ｔ Ｉ ｉ ｐ ｐ ｒ ￣ ｓ ｒ ｑ ａ ｚｔ ｎ ｐ ｅｓ ｄ ｏｐ ｏ ｍ ｒ ｕｅ ｘ ｇｎ ｆ ｗ ｒ ｅａ ｄｔｅ ｓ ｅ ｏ ｙ ｅ ｂ ｔ ｃ ： ｎ ｔ ｓ ａ ｅ 。ｐ ｕｅ ｅ ｕ ｌ ａ ｏ ￣ ｓ ，ａｓ ｒｔ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ，ｏｙ ｅ ｏ ｔ ｉ ｏ ｇ ｎ ｒ ｈ ｉｉ ｉ ｅｅ ｔ ｌ ａ ｎ ｈ ｚ ｆ ｘ
ｌ 刖 目 ■ ・－ － ■ 上 －
损失…。近些年 ，已有 一些单位在提高 变压吸 附
回收率 方面努 力 ，如 四川 天一科 技股份 有 限公 司 总 结 出了提 高 回收 率 的几 个 方 向 ； 中 国船 舶 重 工
变压吸附 （ Ｓ ）制氧属于常温物理制氧，与 ＰＡ 传统的低温法制氧相 比具有规模灵活、流程简单、
集 团公司的李福顺在不增加其它辅助均压设备前提
下 ，通过改 变气 体均衡 时吸附塔 进行气 体均衡 的次 序 ，提高 了 吸 附 塔 的 利 用 率 和 产 品 的 回 收 率 Ｊ 。
在前 人工作 的基 础上 ，笔 者就微 型变 压吸 附制氧 系
统进 行 了实验 研究 ，考虑 到影 响变压 吸附制 氧炯效 率 和氧气 回收率 的因素有 均压 步骤 、吸附温 ｉｅｒ ｇ， ｃｏｌ ｆ ｅｈｎｃｌ ｎｉｅｒ ｇ， Ｉｓ ｔｔ ｆ ａ Ｓｐｒｔ ｎＥ ｇ ｅｉ ｉ ｓ ｉ ｎ ｎ Ｓｈｏ ｏ Ｍｅ ａｉ ｇ ｅｉ ａＥ ｎ ｎ Ｕ ｉｅ ｉ ｆ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ｄｉｇ ， ｎ ｒ ｔ ｏ Ｓｉ ｅａｄＴ ｃｎｌ ｙＢ ｊ ｖ ｓｙ ｎ ｏ ｎ １０ ８ ，Ｃ ｉａ ０ ０ ３ ｈｎ ）
变压吸附法制氧与深冷法制氧综合分析5000
变压吸附法制氧与深冷法制氧综合分析5000一、变压吸附法制氧原理二、深冷法制氧原理深冷法制氧是一种基于蒸发冷却原理的工艺方法。
它通过将空气进行压缩冷却，使其达到液化的状态，然后通过分离液态空气中氮气和其他成分的方法，获得高纯度的氧气。
该过程主要包括空气的压缩冷却、液态空气的分离和再蒸发等步骤。
三、变压吸附法制氧的优缺点1.优点：(1)工艺简单，设备相对较小，运行成本较低。
(2)可以根据需要调节制氧的纯度和产氧量。
(3)对于大气压力下的制氧工艺，通过分子筛的选择可以实现较高的制氧效率。
2.缺点：(1)过程中气体经过吸附塔进行循环使用，造成制氧效率的降低。
(2)对于高纯度的氧气，需要较高的设备投资。
(3)过程中需要能量消耗，造成能源的浪费。
四、深冷法制氧的优缺点1.优点：(1)能够获得较高纯度的氧气，适用于一些对氧气纯度要求较高的领域。
(2)能够通过调节工艺参数来获得不同纯度和产氧量的氧气。
2.缺点：(1)设备较大，投资成本较高。
(2)能耗较高，需要较大的能源供应。
(3)对于大气压力下的制氧工艺，制氧效率较低。
五、变压吸附法制氧与深冷法制氧的应用1.变压吸附法制氧主要应用于以下领域：(1)医疗领域，用于手术室、重症监护室等氧疗场所，提供纯净的氧气。
(2)制造业，如焊接、切割等工艺需要大量的氧气。
(3)国防军工领域，提供高纯度氧气。
2.深冷法制氧主要应用于以下领域：(1)化工工业，用于氧化反应等生产过程。
(2)医疗领域，提供高纯度氧气给病院。
(3)食品行业，用于鲜肉冷藏等领域。
六、总结变压吸附法制氧和深冷法制氧是两种常见的制氧工艺方法，它们在原理、优缺点和应用方面各有特点。
变压吸附法制氧具有工艺简单、设备小型化和运行成本低的特点，适用于医疗、制造业、军工等领域；而深冷法制氧则能够提供高纯度的氧气，适用于化工、食品等领域。
在实际应用中，可以根据具体需求选择适合的制氧工艺。
单吸附床微型真空变压吸附制氧实验研究
ｉ ｖ ｓｉａｅ ｎ ｅ ｔ ｔｄ．Ｔｈ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｔａ ｈ ｐ ｒ ｙ ｎ ｒａ ｅ ｒｔｙ ｎ ｔｅ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ ｔ ｔｅ ｎ ｒ ａｅ ｆ ｇ ｅ ｘｅ ｉ ｎ ａ ｒｓ ｌｓ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｕ ｔ ｉｃ ｅ ｓｓ ｆ ｓｌ ａ ｄ ｈ ｎ ｅ ｒ ａ ｅ ｗｉｈ ｈ ｉ ｃｅ ｓ ｏ ｉ ｉ
前 言
单 吸 附 床 快 速 变 压 吸 附 （ ｉｇ —ｅ ａｉ Ｓｎｌ Ｂｄ Ｒ ｐｄ ｅ
Ｐｅｓｒ ｗｎ ｄｏ ｔｎ ｒ ｕｅＳ ｇＡ ｓｒ ｉ ，简 称 Ｒ Ｓ ｓ ｉ ｐｏ Ｐ Ａ）是 在 单 吸 附
都有一 个 最佳 的吸 附剂颗 粒尺 寸 。
关键 词 ：变压吸 附 ；单吸 附床 ；快 速真 空 变压吸 附 ；制氧 中图分 类号 ：Ｔ １６ １ Ｑ １ ．９ 文献 标识 码 ：Ａ
Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｔｄ ｎ ｍｉｉｔｒ ｉｇｅｂ ｄ ＶＰ Ａ ｏ ｘ ｇ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔａｉｎ ｐ ｒｍｅ ｔｌｓｕ ｙｏ ｎａｕ ｅｓｎ ｌ－ ｅ Ｓ ｆｒｏ ｙ ｅ ｏ ｃ ｎｒ ｔ ｏ
ａ ｓ ｒ ｔｏ ｉ ｎ ａ ｕ ｍｉｉ ｇ ｔｍｅ ｒｓ ｅ ｔｖ ｌ ｉ ｅ． ｔｅ ｒ ｐｔ ｌ ｄ ｏ ｔ ｎ ｔｍｅ ａ ｄ ｏ ｔｍｕ ｖ ｃ ｕ ｚｎ ｄ ｏ ｉｎ ｔｍｅ ａ ｄ ｖ ｃ ｕ ｚｎ ｉ ｅ ｐ ｃｉｅｙ， ． ｐ ， ｈ ｒ ａｅ ｏ ｉ ａ ｓ ｒ ｉ ｉ ｎ ｐ ｉ ｍ ａ ｕ ｍｉｉ ｇ ｅ ｍａ ｐ ｏ
维普资讯
＊理 论研 究 ＊
单吸附床微型真空变压吸附制氧实验研究
宗 航 ，刘应 书 ，刘 文海 ，张 德鑫
（ 京 科技 大 学 机 械 工 程 学 院 气 体 分 离 工 程 研 究 所 ，北 京 市 学 院路 北 ｔｏ８ ） ｏｏ ３
小型变压吸附制氧的真空解吸实验
氧气是一种重要的化学商品，在冶金、化工、 环保、造纸、医药、食品等诸多领域有着广泛的应 用[1]。随着人们对生活质量的要求提高，氧气的保 健功用受到日益广泛的重视[2]。变压吸附制氧由于 其方便、灵活、高效、节能及可连续供氧的特点， 成为近年来发展最快的一种制氧技术[3－5]。
真空度达到一定程度后，分子筛的解吸脱附已经比 较彻底，再增加真空度对空气吸附分离效果的影响 也逐渐减弱。
回收率为产品气中有效组分的绝对数量与原料 气中该组分绝对数量的百分比。由图 4 可知，氧气回 收率随着真空度的增加，先升高后降低，在真空度为 0.05 MPa 时达到最高值 37.1%。这是由于增加真空度 在使产品气纯度提高的同时每个吸附周期内进入吸 附床的空气量也在增大，并且用于床层冲洗再生的产 品气量随真空度的提高而逐渐增加。产品气纯度提高 可促使回收率增加，而进气量和冲洗气量的增加会导 致回收率降低。在真空度较低范围内，氧气纯度升高 的影响要高于进气量冲洗气量增大的影响，因而随真 空度的增加回收率呈现上升的趋势。当真空度达到某 一程度后，氧气纯度增加的速度减缓，进气量和冲洗 气量增加的影响更为显著，回收率开始下降。
实验采用时间切换控制，通过 PLC 控制电磁阀 的切换时间，达到调节吸附时间和均压时间的目的。 氧气纯度由 ZO-101T 氧化锆测氧仪检测，并通过数 据采集软件对其检测数据进行实时记录。
本实验的主要内容是考察真空环境对分子筛变 压吸附制氧效果的影响，并研究在真空解吸条件下 进气压力、产氧量与均压时间对产氧纯度的影响。 在实验过程中为避免氧气纯度的波动和取值的随机 性所造成的实验误差，在每组实验工况下，实验装 置稳定运行 20 min 后，氧纯度长时间在某一固定范 围内波动，取该波动上下限的平均值作为处理数据。
双塔微型变压吸附制氧机实验和模拟
双塔微型变压吸附制氧机实验和模拟田涛;刘冰;石梅生;安亚雄;马军;张彦军;徐新喜;张东辉【摘要】A small two-bed pressure swing adsorption oxygen generator was designed and a series of experiments were carried out in the low-pressure cabin. The influences of structure and operating parameters were investigated simultaneously. The mathematic model of oxygen production process was established. The model was matched with the experiment results to verify the accuracy of the model. Numerical simulation and simulation researches were carried out to determine the relevant intrinsic parameters and external factors on the process of oxygen production and the effect of oxygen production. Performance of oxygen generator at different altitudes with different operating conditions, design parameters and operating parameters were studied to improve the oxygen production efficiency and reduce the manufacturing and operating costs of oxygen generator.%设计一种两吸附床小型PSA制氧机,并在低压舱内模拟海拔高度对两吸附床小型PSA制氧机的影响,同时对结构参数以及操作参数的影响进行考察,建立制氧工艺流程数学模型,通过实验对比,微调模型使之与实际相符,验证模型的准确性,并开展数值仿真与模拟研究,以确定相关的内在参数及外部因素对制氧过程及制氧效果等性能指标的影响规律,得到不同海拔不同工况下,较优的设计参数和操作参数,从而提高制氧效率,降低制氧机的制造和运行成本.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2019(070)003【总页数】10页(P969-978)【关键词】微型变压吸附;数值模拟;模型;高原海拔;空气分离;实验验证【作者】田涛;刘冰;石梅生;安亚雄;马军;张彦军;徐新喜;张东辉【作者单位】军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所, 天津 300161;天津大学化工学院, 化学工程联合国家重点实验室, 天津 300072;军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所, 天津 300161;天津大学化工学院, 化学工程联合国家重点实验室, 天津 300072;军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所, 天津300161;军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所, 天津 300161;军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所, 天津 300161;天津大学化工学院, 化学工程联合国家重点实验室, 天津 300072【正文语种】中文【中图分类】TQ028.1引言与传统变压吸附(pressure swing absorption,PSA)循环简单，产品气浓度和回收率较低相比，快速变压吸附(rapid pressure swing absorption,RPSA)具有周期短、单位产气量所需吸附剂量少等优点，基于微型快速变压吸附分离原理的小型制氧机，具有设备简单、稳定性较好、出氧量大、纯度可调等优点，广泛应用于家庭保健、医疗救治、高原供氧等领域[1-5]。
变压吸附实验报告【精品】
我不应把我的作品全归功于自己的智慧，还应归功于我以外向我提供素材的成千成万的事情和人物！——采于网，整于己，用于民2021年5月12日变压吸附实验报告篇一：分子筛变压吸附研究报告院级本科生科技创新项目研究报告项目名称变压制富氧分子筛延长寿命的研究立项时间XX年10月计划完成时间XX年12月项目负责人储万熠学院与班级冶金与生态工程学院冶金1302班北京科技大学教务摘要变压吸附制氧关键的因素是制氧吸附剂和制氧工艺。
制氧吸附剂的性能优劣和使用寿命直接影响产品气的氧浓度和收率，氮吸附容量是评价制氧吸附剂性能优劣的一项重要指标。
本课题首先对分子筛进行XRF分析、XRD表征和TEM表征探究分子筛的物理及化学性质，确定对分子筛造成影响的条件。
ANSYS FLUENT中的多孔介质模型可以模拟多孔介质内的流体流动、“三传一反”。
PSA空分吸附床由固体吸附剂颗粒填充而成，气-固两相区可作为多孔介质，因此可基于多孔介质模型对变压吸附空分吸附床进行模拟，从而得到床层内气体的流动状态和组分浓度分布情况。
为研究提高分子筛寿命的研究提供可靠有效的实验数据。
Research of Prolong the Life ofPressure-Swinging-Oxygen-Making Molecular SieveAbstractThe keyfactorof thepressure swinging oxygen making is oxygen adsorbentandoxygenprocess. The quality and service life of oxygen adsorbentdirect impact on the oxygenconcentrationandyield of productgas, nitrogen adsorptioncapacity ofthe oxygensorbentperformanceevaluation ofthe meritsofan important indicator.This paperfirstdo XRFanalysis, XRDand ofmolecular TEMcharacterization sieveinquiryto ofphysicalandchemicalproperties theimpact onmolecular determinesievesconditions.The porous medium model in ANSYS FLUENT can simulate fluid flow in porous media. PSA air separation adsorbent bed is filled by a solid sorbent particles, gas - solid two phase region as a porous medium, thus can simulate the pressure swing adsorption air separation adsorbent bed based on the porous medium model, resulting in the flow state within the bed of gas and component concentration distribution for providing valid and reliable experimental dataof improving molecular sieve’s life.目录1引言 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2课题研究目的及意义 (1)2原矿矿物学分析 (2)2.1分子筛XRF分析 (2)2.2 分子筛XRD表征 (3)2.3 分子筛TEM表征 (5)2.4 分子筛孔隙率实验 (6)2.4.1 失活实验 (6)2.4.2 活化实验 (6)2.4.3 差热曲线 (7)3 ANSYS FLUENT模拟 (8)3.1 模型建立 (8)3.2 模拟结果 (11) (11)3.2.2 速度云图.........................................................................113.2.3 温度云图.........................................................................124 FLUENT模拟结论 (12)参考文献 (12)1 引言1.1 课题研究背景变压吸附制氧关键的因素是制氧吸附剂和制氧工艺。
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功损、有效能效率、产品回收率分别是无均压步骤的Ｏ．２５倍、Ｏ．２４倍、０．１６倍、２．８２倍和２．０６倍。
说明增加均压步骤可以有效降低能耗，减小空氧比，提高回收率，进而减小压缩机功率，减少分子筛用 量，从而减小制氧机的体积与重量。 带均压步骤的微型变压吸附制氧工艺主要有吸附器进气端均压和吸附器两端均压两种，图３是在三 种工艺条件下的氧气浓度和回收率变化曲线。由该图可以看出，增加进气均压步骤，氧气浓度和回收率 的增加比较显著，而工艺从进气均压到两端均压氧气浓度和回收率也有明显增加，但没有增加一次均压 的变化明显。两端均压工艺需要在吸附器出气端增加一个均压阀，既增加了成本，又增加了故障点，因 此，在设备对回收率要求不太高的情况下，一般采用吸附器进气端均压工艺。笔者通过实验得出微型制 氧机宜采用非完全均压工艺的结论ｕ ０１，这与Ｈｅｕｎｇ¨¨等人的研究结果是一致的．
变压吸附空气分离制氧微型化技术研究
卜令兵，刘应书
（北京科技大学机械工程学院气体分离工程研究所。北京
１０００８３）
摘要对压缩机、吸附剂、工艺流程、吸附器结构以及制氧机的结构与外观进行了深入分析，结果表明，开发 新型节能的微型压缩机，开发适用于微型制氧机的锂分子筛和节能的工艺流构与外观是优化微型变压吸附制氧机的重要方法，是提高制氧机市 场竞争力的有效措施。 关键词： 变压吸附；制氧；微型化
附制氧机的微型化主要通过减小压缩机和＿殁附器的体积
和重量米实现。
Ⅱ阀；１ ０流量计．１１湿化瓶．】２镕声ｇ．
３变压吸附空分制氧微型化技术
３
１开发新型高效舯专用压缩机
目前，国内用于微型变压吸附制氧的小型压缩机主要是遥拦活塞式无油空气压缩机，其主要型号有
ｗ、２８０ ｗ、
ｚｌｖ２５０Ａ型、ＺＷ２８０Ａ型、ＺＷ３７０Ａ型以及ＺＷ４００Ａ型，四种压缩机对应的额定功率分别是：２５０
变压吸附制氧机将成为普通的家电产品【１１。由于微型变压吸附制氧机主要用于家庭，因此，如何减小体
积、减轻重量成为目前研究的重点。本文在对微型变压吸附制氧机系统分析的基础上，从压缩机、吸附 剂、工艺流程、吸附器结构以及制氧机的结构与外观等方面对变压吸附空分制氧微型化技术进行了深入 的研究。
９４
２微型变压吸附制氧机系统分析
Ｓｔｕｄｙ Ｏｎ
Ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ ｏｆ Ｐｓａ Ａｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｆｏｒ Ｏｘｙｇｅｎ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
ＢＵ Ｌｉｎｇ－ｂｉｎｇ，ＬＩＵ Ｙｉｎｇ—ｓｈｕ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＧａｓ
Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
ａｒｅ
ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ ｏｘｙｇｅｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｔｏ ｉｔ ｉｓ ａｎｄ
ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｉｔ ｉｓ
ａ
ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｉｔｙ ｒｏｕｔｅ ｏｆ
ｄｅｖｅｌｏｐ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｈｅ ａｉｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，ｔｈｅ Ｌｉ－Ｘ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｉｅｖｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｐｒｏｃｅｓｓ，
３７０ ｗ及５００
ｗ。削２是四种标准§“压缩机的排气量随压缩机功率的变化曲线。由图２可以看出，随着 Ｈ缩机功率的增加，排气量变化曲线的斜率遂渐躐小，这 说咀庄小功率变化时压缩机的排气量变化较为明显，减小 压缩机的功率时，其排气量会迅速‘降，即压缩机的微型 化难度较大。
随着微型变压吸附制氧技术的进步和新型分子筛的使
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ
ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｉｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｉｅｖｅ，ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ａｄｓｏｒｂｅｒ Ｓｌ口ｌｌｃｔｕｒｅ，ｔｈｅ
６
６
系统保证氧气咀一定的压力和流量稳定输出，并将氧气湿
化，以适宜用户呼吸；连接与结构系统主耍连接、支掉、 保护各个部件，并起到降低噪声的作用。在这Ａ个模块中， 体积最大、重量最重的是压缩机和吸附器，因此，变压吸
５
目１微ⅨⅢⅡ％附制氧ＭＩ艺流《目 １过砖≈２Ⅱ％机３狰熹口％４电ｍ阉． ｍｍ镕．６Ⅱ％目：７单向目ｒ ８镕气４：９减
用．使得微型变压吸附制氧机的空氧此太为降低，同时， 由于氧保健市场的逐步成熟，制氧机的产氧量也不需要太 高．因此需要开发新的机型。新机型就需要梓气最小、能 耗低、体积小而排气堆力不需要太高的压缩机，从而促进
ｒ压缩机技术的进步，促使新型高效压缩机的研制。目前．
新研制的ＺＷｌ９０Ａ（２００ ｗ）型压缩机的排气量为４０
％／瑙琏ｒ崭
缩机的能耗，提高压缩机的排气量以及延长制氧机中许多部件的 寿命。因此，降低切换压力，使制氧机在低压下吸附分离的低压 分离工艺是一种先进的工艺。图５是不同的反吹阻力情况下氧气 浓度随切换压力的变压曲线，由该图可知，通过改变反吹阻力可
ｔｏ
ａｎ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｗａｙ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｏｘｙｇｅｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
ｏｐｔｉｍｉｚｅ
ｔｈｅ ａｄｓｏｒｂｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ａｐｐｅａｒａｎｃｅ．
ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ；Ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ；
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＰＳＡ）；Ｏｘｙｇｅｎ
１
引
言
变压吸附（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，简称ＰＳＡ）空分制氧技术以其能耗低、投资少、规模灵活、自 动化程度高等优点，在中小规模且用氧浓度要求不高的场合具有明显的优势，并逐步成为中小型空分制 氧的主要方法。随着变压吸附制氧技术的不断成熟，市场的不断扩展，其应用和研究正在向规模的大型 化、微型化及高纯度三个方向发展，其中微型化是目前变压吸附制氧应用和研究领域中一个非常重要。 并且发展非常迅速的方向。微型变压吸附制氧机与其他小型制氧设备相比具有安全可靠、使用方便、经 济实惠及可长期连续供氧等优点，因此广泛应用于医院、宾馆、氧吧及家庭，成为医疗保健的主要供氧 设备。随着人民生活水平的不断提高，人们对氧疗保健认识的不断深化，氧保健将进入普通家庭，微型
注：①、②均是指在压力为０．１９Ｐａ、温度为２５℃ 的情况下． 分子筛 名称
提高氧气回收率是降低制氧能耗的重要途径，是变压吸附制氧工艺的研究重点，近年来为提高回收率而
对工艺的改进主要有：采用同时进行的步骤（使床层再生过程的某些步骤同时进行，如已完成吸附的床 与已完成再生的床在产品端和进气端同时进行均压，充压时在床层两端同时充压，以及均压和逆放、均 压和顺放同时进行等），增加均压过程、用纯度高的气体进行清洗，脉冲ＰＳＡ工艺等哺１，其中，适用于 微型变压吸附制氧工艺的是均压过程。Ｒ Ｂａｎｅｒｊｅｅ等人一１利用火用分析的方法研究了无均压步骤和有均 压步骤的ＰＳＡ过程。研究发现，在其研究条件下，有均压步骤流程的最佳切换压力、压缩机功损、床层
目２Ⅱ缩机排气奎瞄自宰的变化∞线
Ｌ，巾ｍ
其性能指标要优于昔通的ＺＷ３７０Ａ和ＺＷ２８０Ａ，并且其体积
和重量大为减小。正在研制的交／直流两用的１００ ｗ的压缩机排气量将达到２５ Ｌ／ｍｉｎ，其性能指标将更 好。体积更小，为研制便携式制氧机提供了可靠的气源基础。同时，新型的ＺＷ２８０（３６０ ｗ）型压缩机 流量已经可以达到７５ Ｌ／ｍｉｎ，新型ＺＷ４００（５２０謦）型压缩机的流量可以达到９８ Ｌ／ｍｉｎ。可以说，微型 变压吸附制氧机市场的逐步成熟，将进一步推动制氧机新产品的开发和压缩机制造技术的进步，压缩机 技术的快速发展将给变压吸附制氧机的微型化提供更大的空间。 ３．２开发高效专用吸附剂 吸附剂是变压吸附制氧技术的核心，吸附剂的性能 优劣直接决定着装置的体积、重量及综合性能指标。目 前，常用的变压吸附制氧用吸附剂是５Ａ沸石分子筛和 １３Ｘ沸石分子筛以及基于二者基础之上的改性吸附剂， 其中分离性能最好的是新型的ＬｉＸ分子筛幢刊。ＬｉＸ沸石 作吸附剂对氮气的吸附容量比ＮａＸ（１３Ｘ）沸石的吸附容 量高出５０％，分离系数从１３Ｘ的３倍提高到７倍，采用 五步循环工艺制氧，制得的氧气浓度在９０９６以上时，回 收率高达７０％，制氧能耗降低５０％。并且，采用５Ａ沸石 或１３Ｘ沸石作吸附剂时，压力比一般在４以上，而采用 ＬｉＸ沸石，压力比可以降至２左右，从而可以使装置的 能耗大为降低。因此，采用吸附容量大，分离系数高， 所需压力比小的锂分子筛可以降低空氧比，减少吸附剂 用量，从而在很大程度上减小制氧机的重量和体积。然 而，目前国内研制并生产的高效锂分子筛主要用于大型 装置，由于其颗粒较大，无法用于微型制氧机，因此， 国内用于微型制氧机的锂分子筛主要靠进口。 表ｌ是用于微型变压吸附制氧的两种进口分子筛的主要参数表。由该表可知，在１个大气压下，ＦＺＳ２ 的氮气静态吸附量是ＦＺＳＩ的２．３７５倍，ＦＺＳ２对Ｎ２／０２的选择性约为ＦＺＳＩ的２倍，同时，ＦＺＳ２的吸附压 力低于ＦＺＳＩ的吸附压力。因此采用新型高效的锂分子筛是变压吸附制氧微型化的必然选择，而进口锂 分子筛昂贵的价格成为其应用的一大障碍，因此，研制适用于微型变压吸附制氧的新型高效分子筛，是 促进我国微型变压吸附制氧机快速发展的重要保证。 ３．３开发节能工艺流程 变压吸附制氧工艺主要有高压吸附、常压解吸的ＰＳＡ流程，加压吸附、真空解吸的ＶＰＳＡ流程，以及 常压吸附，真空解吸的ＶＳＡ流程。其中，ＰＳＡ流程的设备少，初投资低，因此广泛应用于小规模的场合。 而ＶＰＳＡ和ＶＳＡ工艺的设备较多，能耗较低，用于大规模的装置。微型变压吸附制氧装置的体积小，产 氧量小，因此主要采用ＰＳＡ工艺。同时，由于ＶＰＳ＾的能耗低，因此也被引入微型变压吸附制氧的研究 中，尽管美国在上世纪８０年代就有ＶＰＳＡ工艺的微型制氧机上市疆’，但国内的微型ＶＰＳＡ工艺还处于研 究阶段‘引。 对于微型变压吸附制氧技术，降低系统的能耗就可以降低压缩机的功率，从而减小体积，减轻重量。