PSA制氧设备工作原理

变压吸附制氧机是以沸石分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氧气的自动化设备。沸石分子筛是一种经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的球形颗粒状吸附剂，呈白色。其孔型特性使其能够实现O2、N2的动力学分离。沸石分子筛对O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，N2分子在沸石分子筛的微孔中有较快的扩散速率，O2分子扩散速率较慢。压缩空气中的水和CO2的扩散同氮相差不大。最终从吸附塔富集出来的是氧气分子。

变压吸附制氧正是利用沸石分子筛的选择吸附特性，采用加压吸附，减压解吸的循环周期，使压缩空气交替进入吸附塔来实现空气分离，从而连续产出高纯度的产品氧气。

1、压缩空气净化组

空气压缩机提供的压缩空气首先通入压缩空气净化组件中，压缩空气先由管道过滤器除去大部分的油、水、尘，再经冷冻干燥机进一步除水、精过滤器除油、除尘，并由在紧随其后的超精过滤器进行深度净化。根据系统工况，优埃基气体特别设计了一套压缩空气除油器，用来防止可能出现的微量油渗透，为分子筛提供充分保护。设计严谨的空气净化组件确保了分子筛的使用寿命。经本组件处理后的洁净空气可用于仪表空气。

2、空气储气罐

空气储罐的作用是：降低气流脉动，起缓冲作用；从而减小系统压力波动，使压缩空气平稳地通过压缩空气净化组件，以便充分除去油水杂质，减轻后续PSA氧氮分离装置的负荷。同时，在吸附塔进行工作切换时，它也为PSA氧氮分离装置提供短时间内迅速升压所需的大量压缩空气，使吸附塔内压力很快上升到工作压力，保证了设备可靠稳定的运行。

3、氧氮分离装置

装有专用分子筛的吸附塔共有A、B两只。当洁净的压缩空气进入A塔入口端经分子筛向出口端流动时，N2被其吸附，产品氧气由吸附塔出口端流出。经一段时间后，A塔内的分子筛吸附饱和。这时，A塔自动停止吸附，压缩空气流入B塔进行吸氮产氧，对并A塔分子筛进行再生。分子筛的再生是通过将吸附塔迅速下降至常压脱除已吸附的N2来实现的。两塔交替进行吸附和再生，完成氧氮分离，连续输出氧气。上述过程均由可编程序控制器（PLC）来控制。当出气端氧气纯度大小设定值时，PLC程序作用，自动放空阀门打开，将不合格氧气自动放空，确保不合格氧气不流向用气点。气体放空时利用消音器消声使噪声小于75dBA。

4、氧气缓冲罐

氧气缓冲罐用于均衡从氮氧分离系统分离出来的氧气的压力和纯度，保证连续供给氧气稳定。同时，在吸附塔进行工作切换后，它将本身的部分气体回充吸附塔，一方面帮助吸附塔升压，另外也起到保护床层的作用，在设备工作过程中起到极重要的工艺辅助作用。

5、氧气灌装系统

氧气灌装包含氧气球囊、氧气增压机、氧气灌装排；使成品氧气灌装到钢瓶里。

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PSA制氧机是根据变压吸附原理，采用高品质的沸石分子筛作为吸附剂，在一定的压力下，从空气中制取氧气。经过纯化干燥的压缩空气，在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。由于空气动力学效应，氮在沸石分子筛微孔中扩散速率远大于氧，氮被沸石分子筛优先吸附，氧在气相中被富集起来，形成成品氧气。然后经减压至常压，吸附剂脱附所吸附的氮气等杂质，实现再生。一般在系统中设置两个吸附塔，一塔吸附产氧，另一塔脱附再生，通过PLC程序控制器控制气动阀的启闭，使两塔交替循环，以实现连续生产高品质氧气之目的。整套系统由以下部件组成：压缩空气净化组件、空气储罐、氧氮分离装置、氧气缓冲罐；如需灌钢瓶，末端加装氧气增压机及充瓶装置。

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