工业制氧机的原理，PSA制氧机的工作原理

工业制氧机主要设备工作原理

变压吸附空分制氧(简称P.S.A制氧) 是一种先进的气体分离技术，以优质进口制氧锂分子筛（CMS）为吸附剂，采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气制取纯度为50%-99%氧气。

氧、氮两种气体分子在分子筛表面上的扩散速率不同，直径较小的气体分子（O2）扩散速率较快，较多的进入碳分子筛微孔，直径较大的气体分子（N2）扩散速率较慢，进入锂分子筛微孔较少。利用锂分子筛对氮和氧的这种选择吸附性差异，导致短时间内氮在吸附相富集，氧在气体相富集，如此氧氮分离，在PSA条件下得到气相富集物氧气。

锂分子筛对氧和氮在不同压力下某一时间内吸附量的变化差异曲线：

一段时间后，分子筛对氮的吸附达到平衡，根据锂分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使锂分子筛解除对氮的吸附，这一过程为再生。根据再生压力的不同，可分为真空再生和常压再生。常压再生利于分子筛的彻底再生，易于获得高纯度气体。

变压吸附制氧机（简称PSA制氧机）是按变压吸附技术设计、制造的氧气发生设备。通常使用两吸附塔并联，由全自动控制系统按特定可编程序严格控制时序，交替进行加压吸附和解压再生，完成氧氮分离，获得所需纯度的氧气。

锂分子筛（CMS）的动态吸附量和分离系数的性能优劣决定了制氧机的好坏。

（自动转换）

第三章 设备 特 点

PSA制氧机特点

◆安装方便：

设备结构紧凑、整体撬装，占地小无需基建投资，投资少；

◆比其它供氧方式更经济

PSA工艺是一种简便的制氧方法，以空气为原料，能耗仅为空压机所消耗的电能，具有运行成本低、能耗低、效率高等优点。

◆机电仪表一体化设计实现自动化运行

进口PLC控制全自动运行。氧气流量压力纯度可调并连续显示，可设定压力、流量、纯度报警并实现远程自动控制和检测计量，实现真正无人操作。先进的控制系统使操作变得更加简单，从而保证了气体纯度、流量的稳定。

◆高品质元器件是运行稳定可靠的保证

气动阀门、电磁先导阀门等关键部件采用进口配置，运行可靠，切换速度快，使用寿命达百万次以上，故障率低，维修方便，维护费用低。

◆氧含量连续显示、超限自动报警系统：

在线监控氧气纯度，确保所需氧气纯度稳定。

◆优质锂分子筛：

具有吸附容量大，抗压性能高，使用寿命长。正常操作使用寿命可达7～8年。

◆先进的装填技术保证设备的使用寿命

碳分子筛采用“暴风雪”法装填，使分子筛分布均匀无死角，且不易粉化；吸附塔采用多级分流布气装置和分子筛自动压紧装置。保证锂分子筛吸附性能和压紧状态，有效延长锂分子筛使用寿命。

◆压差指示、集中排污：

每级过滤器都带有压差指示，集中自动排污系统。 

◆理想的纯度选择范围：

氧气纯度调节方便,可根据用户的需求在50%-99%之间任意调节，

◆系统独特的循环切换工艺：

降低了阀门的磨损，延长了设备的使用寿命和降低了维护费用。

◆免费调试，终身维护：

雄厚的技术实力和优质的售后服务，提供连续的技术支持，使用户使用无后顾之忧。

第四章 系统 流 程 说 明

本套保护气站系统是由压缩空气装置、压缩空气净化装置、变压吸附制氧装置、等设备组成。

一、压缩空气系统

压缩空气系统由螺杆式压缩机和空气缓冲罐组成，提供变压吸附制氮装置所需的气源。该系统提供稳定的输出压力和足够的气量。空压机选用运转可靠，维护简单，低噪音，无基础运转的螺杆式空压机。空气缓冲罐主要是作为气源的缓冲器，起稳定和储存作用，此外还可以收集和排除进入压缩空气源的大部分油水冷凝液。缓冲罐装有压力表，安全阀，排污口。

空压机的排气能力稍大于制氮机额定产量下的空气耗量，由于其启停受到排气压力控制，当排气量大于耗气量时，排出压力上升，空压机卸载；反之则空压机加载。通过如此循环启停，使空压机排气量适合制氮机耗气量要求，并适应生产线在变工况时（低于额定产量）的运行需要。

二、空气净化系统

从缓冲罐出来的压缩空气首先进入C级过滤器实现粗过滤，然后进入冷冻式干燥机，将压缩空气强制降温，使空气中的水蒸汽冷凝，凝结成的液态水夹带尘、油排出机外。冷干机最好放置于压缩机房。工艺流程采用冷冻干燥机除油水，基于三点原因：

1、后级T级送气管路过滤器进气口最大液体负载：2000ppm w/w露点＜－12℃，不采用冷冻干燥机，T级送气管路过滤器易失效；

2、冬季室外气温较低，压缩空气温度降低后析出水分，堵塞管路系统，管路系统需倾斜并作排液；

3、管路系统析出水份后易腐蚀生锈。

冷干燥机的后精密度过滤器组，精密过滤器组由二级过滤器组成。分别是T级主管路过滤器与A级高效除油雾过滤器。T级主管路过滤器精密度为1um，滤除1um和更大的固态与液态颗粒，残留油份含量1ppm w/w。A级高效除油雾过滤器过滤精度0.01um滤除0.01um和更大的固态与液态颗粒，99.999+%油雾；残留油份含量0.001ppm w/w。压缩空气品质达到ISO8573.1质量等级１级。

4、活性碳吸附过滤器

为了避免T级过滤后的微量油进入变压吸附的碳分子筛中，固加一只活性碳吸附过滤器，确保进入制氮机的空气更加洁净。

三、变压吸附制氧系统

PSA锂分子筛制氧装置中有两个装满锂分子筛的吸附塔，洁净、干燥的压缩空气进入变压吸附制氧装置，流经装填有锂分子筛的吸附塔。压缩空气由下至上流经吸附塔，利用分子筛在不同压力下对氮和氧等的吸附力不同，氧气、水、二氧化碳等组份在锂分子筛表面吸附，未被吸附的氧气在出口处被收集成为产品气，由吸附塔上端流出，进入缓冲罐。经一段时间后，吸附塔中被锂分子筛吸附的氧达到饱和，需进行再生。

再生是通过停止吸附步骤，降低吸附塔的压力来实现的。已完成吸附的吸附塔短期均压后开始降压，脱除已吸附的氮气、水、二氧化碳等组份，完成再生过程。

两个吸附塔交替进行吸附和再生，从而产生流量和纯度稳定的产品氧气。两只吸附器的切换由PLC控制的程控阀自动完成。一台变压吸附制氧装置的性能优劣取决于吸附器、锂分子筛、工艺流程、设备结构以及电磁气动阀等部件的性能。我公司生产的变压吸附制氧装置选用PLC可编程序控制器，选用进口美国锂分子筛、德国宝得公司生产的电磁气动阀。