一、工作原理
變壓吸附制氧機(jī)是以沸石分子篩為吸附劑，利用加壓吸附，降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氧氣，從而分離出氧氣的自動化設(shè)備。沸石分子篩是一種經(jīng)過特殊的孔型處理工藝加工而成的，表面和內(nèi)部布滿微孔的球形顆粒狀吸附劑，呈白色。其孔型特性使其能夠?qū)崿F(xiàn)氧、氮的動力學(xué)分離。沸石分子篩對氧、氮的分離作用是基于這兩種氣體的動力學(xué)直徑的微小差別，氮分子在沸石分子篩的微孔中有較快的擴(kuò)散速率，氧分子擴(kuò)散速率較慢。壓縮空氣中的水和二氧化碳的擴(kuò)散同氮相差不大。最終從吸附塔富集出來的是氧氣分子。變壓吸附制氧正是利用沸石分子篩的選擇吸附特性，采用加壓吸附，減壓解吸的循環(huán)周期，使壓縮空氣交替進(jìn)入吸附塔來實現(xiàn)空氣分離，從而連續(xù)產(chǎn)出高純度的產(chǎn)品氧氣。
PSA制氧機(jī)是根據(jù)變壓吸附原理，采用高品質(zhì)的沸石分子篩作為吸附劑，在一定的壓力下，從空氣中制取氧氣。經(jīng)過純化干燥的壓縮空氣，在吸附器中進(jìn)行加壓吸附、減壓脫附。由于空氣動力學(xué)效應(yīng)，氮在沸石分子篩微孔中擴(kuò)散速率遠(yuǎn)大于氧，氮被沸石分子篩優(yōu)先吸附，氧在氣相中被富集起來，形成成品氧氣。然后經(jīng)減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氮氣等雜質(zhì)，實現(xiàn)再生。一般在系統(tǒng)中設(shè)置兩個吸附塔，一塔吸附產(chǎn)氧，另一塔脫附再生，通過PLC程序控制器控制氣動閥的啟閉，使兩塔交替循環(huán)，以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)氧氣之目的。
二、系統(tǒng)流程
整套系統(tǒng)由以下部件組成：壓縮空氣凈化組件、空氣儲罐、氧氮分離裝置、氧氣緩沖罐。
1、壓縮空氣凈化組件
空氣壓縮機(jī)提供的壓縮空氣首先通入壓縮空氣凈化組件中，壓縮空氣先由管道過濾器除去大部分的油、水、塵，再經(jīng)冷凍干燥機(jī)進(jìn)一步除水、精過濾器除油、除塵，并由在緊隨其后的超精過濾器進(jìn)行深度凈化。根據(jù)系統(tǒng)工況，辰睿公司特別設(shè)計了一套壓縮空氣除油器，用來防止可能出現(xiàn)的微量油滲透，為分子篩提供充分保護(hù)。設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目諝鈨艋M件確保了分子篩的使用壽命。經(jīng)本組件處理后的潔凈空氣可用于儀表空氣。
2、空氣儲罐
空氣儲罐的作用是：降低氣流脈動，起緩沖作用；從而減小系統(tǒng)壓力波動，使壓縮空氣平穩(wěn)地通過壓縮空氣凈化組件，以便充分除去油水雜質(zhì)，減輕后續(xù)PSA氧氮分離裝置的負(fù)荷。同時，在吸附塔進(jìn)行工作切換時，它也為PSA氧氮分離裝置提供短時間內(nèi)迅速升壓所需的大量壓縮空氣，使吸附塔內(nèi)壓力很快上升到工作壓力，保證了設(shè)備可靠穩(wěn)定的運行。
3、氧氮分離裝置
裝有專用分子篩的吸附塔共有A、B兩只。當(dāng)潔凈的壓縮空氣進(jìn)入A塔入口端經(jīng)分子篩向出口端流動時，N2被其吸附，產(chǎn)品氧氣由吸附塔出口端流出。經(jīng)一段時間后，A塔內(nèi)的分子篩吸附飽和。這時，A塔自動停止吸附，壓縮空氣流入B塔進(jìn)行吸氮產(chǎn)氧，對并A塔分子篩進(jìn)行再生。分子篩的再生是通過將吸附塔迅速下降至常壓脫除已吸附的氮來實現(xiàn)的。兩塔交替進(jìn)行吸附和再生，完成氧氮分離，連續(xù)輸出氧氣。上述過程均由可編程序控制器（PLC）來控制。當(dāng)出氣端氧氣純度大小設(shè)定值時，PLC程序作用，自動放空閥門打開，將不合格氧氣自動放空，確保不合格氧氣不流向用氣點。氣體放空時利用消音器消聲使噪聲小于75dBA。
4、氧氣緩沖罐
氧氣緩沖罐用于均衡從氮氧分離系統(tǒng)分離出來的氧氣的壓力和純度，保證連續(xù)供給氧氣穩(wěn)定。同時，在吸附塔進(jìn)行工作切換后，它將本身的部分氣體回充吸附塔，一方面幫助吸附塔升壓，另外也起到保護(hù)床層的作用，在設(shè)備工作過程中起到極重要的工藝輔助作用
三、技術(shù)指標(biāo)
氧氣產(chǎn)量：5-200Nm3/h
氧氣純度：90%--93%
氧氣壓力：0.3Mpa
露點：-40℃（常壓下）
四、技術(shù)特點
1.壓縮空氣配置了空氣純化干燥處理裝置，潔凈干燥的空氣，有利于分子篩的長期使用壽命
2.采用的新型氣動截止閥，啟閉速度快，無泄露，使用切換壽命長，能滿足變壓吸附工藝頻繁使用，可靠性高
3.完善的流程設(shè)計，新型分子篩的選用
4.采用制氧新工節(jié)，不斷優(yōu)化裝置設(shè)計，降低能耗和資本投資
5.設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，減少占地面積
6.設(shè)備性能穩(wěn)定，采用PLC控制，可實現(xiàn)全自動操作，年運行故障率低
五、應(yīng)用領(lǐng)域
1.電爐煉鋼：脫碳，氧助燃加熱，泡沫溶渣，冶金控制和后序加熱。
2.廢水處理：活性污泥的富氧曝氣，水池增氧和臭氧滅菌。
3.玻璃熔融：氧助燃助溶，切割，增加玻璃產(chǎn)量，延長爐子壽命。
4.紙漿漂白和造紙：氯法漂白轉(zhuǎn)化為富氧漂白，提供廉價的氧氣，污水處理。
5.有色金屬冶煉：冶煉鋼、鋅、鎳、鉛等需用富氧，PSA法正逐步替代深冷法。
6.石油化工和化工用氧：石油和化工過程中的氧氣反應(yīng)采用富氧代替空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，可提高反應(yīng)速度和化工產(chǎn)品產(chǎn)量。
7.礦石處理：用于黃金等生產(chǎn)過程，可提高貴金屬的提取率。
8.水產(chǎn)養(yǎng)殖：富氧曝氣可提高水中的溶解氧，大幅提高魚的產(chǎn)量，可為活魚運送供氧，密集式養(yǎng)魚。
9.發(fā)酵：富氧代替空氣為好氣性發(fā)酵供氧，可大幅提高效率飲用水。
10.臭氧：提供氧氣給臭氧發(fā)生器，自氧滅菌。
純度、流量、壓力穩(wěn)定可調(diào)，滿足不同客戶的需要。
