家用制氧機(jī)的發(fā)展過程
變壓吸附分離技術(shù)被發(fā)明以來，廣泛地應(yīng)用于氣體混合物的分離精制,。 首先,，1958 年，Skarstorm 申請專利并應(yīng)用此技術(shù)分離空氣,。同時,，Gerin de Montgareuil 和Domine 也在法國申請專利。兩者的差別是,，Skarstorm 循環(huán)在床層吸附飽和后,，用部分低壓的輕產(chǎn)品組分沖洗解吸，而Gerin-Domine 循環(huán)采用抽真空的辦法解吸,。 1960 年大型變壓吸附法空氣分離的工業(yè)化裝置建成,。 1961 年用變壓吸附分離工藝從石腦油中回收高純度的正構(gòu)烷溶劑，并命名為Isosiv 過程,，1964年完善了從煤油餾分中回收正構(gòu)烷烴的工藝,。 1966 年利用變壓吸附技術(shù)提氫的四塔流程裝置建成，20 世紀(jì)70 年代后采用四塔以上的多塔操作,，并向大規(guī)模,、大型化發(fā)展。 1970 年又建成分離和回收氧的工業(yè)化裝置,，用于環(huán)保工業(yè)污水處理生化的需要,。同時被廣泛用于從石腦油中提取正構(gòu)烷烴，再經(jīng)異構(gòu)化,，將異構(gòu)化產(chǎn)物加入汽油餾分中,，以提高其辛烷的Hysomer過程。 1975 年試制成醫(yī)用富氧濃縮器,，1976 年開發(fā)了用碳分子篩變壓吸附制氮的工藝并工業(yè)化,，隨后采用5A沸石分子篩抽真空制氮工藝。到1983年德國推出性能優(yōu)良的制氮用碳分子篩,。到1979年為止,，約有一半的空氣干燥器采用Skarstrom 的變壓吸附工藝,。變壓吸附用于空氣或工業(yè)氣體的干燥比變溫吸附更為有效。1980年開發(fā)了快速變壓吸附工藝（又稱為參數(shù)泵變壓吸附）,。 從20 世紀(jì)90年代起,，由于電能緊張，變壓吸附制氧又在煉鋼等領(lǐng)域占有了一席之地,。 2-2-1 我國對變壓吸附制氧技術(shù)的研究 我國對變壓吸附制氧技術(shù)的開發(fā)起步較早,，從1966年開始研究沸石分子篩分離空氣制氧技術(shù)；20世紀(jì)70年代PSA分離空氣制氧在鋼鐵,、冶煉和玻璃窯等工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,。20多年來，由于技術(shù)力量分散,，相互之間缺少聯(lián)絡(luò),，我國的變壓吸附制氧技術(shù)發(fā)展緩慢，同國外的差距越來越大,。20世紀(jì)70年代是我國PSA分離空氣制氧技術(shù)發(fā)展的鼎盛時期,，全國有十幾個單位相繼開展了變壓吸附制氧技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，建立了數(shù)套工業(yè)試驗(yàn)設(shè)備,。
這個時期開發(fā)的變壓吸附制氧設(shè)備的共同點(diǎn)有以下幾個方面：
（1）大多采用高于大氣壓吸附,、常壓解吸流程，吸附塔有兩個到四個,；
（2）空氣進(jìn)入吸附塔前,，經(jīng)過脫水預(yù)處理；
（3）設(shè)備可靠性差,，不能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,，導(dǎo)致大部分設(shè)備報廢；
（4）技術(shù),、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后,。
20世紀(jì)80年代，原來從事變壓吸附制氧裝備研制單位的開發(fā)項(xiàng)目相繼中止,，我國變壓吸附制氧技術(shù)的開發(fā)再次進(jìn)入低谷,。 1995年，昆山錦滬機(jī)械有限公司在河南洛陽鋼鐵廠建成VPSAO 1000Nm3/h制氧機(jī),，標(biāo)志著變壓吸附在我國正式進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域,，也標(biāo)志著變壓吸附在我國進(jìn)入高速發(fā)展時期。 20世紀(jì)90年代是我國變壓吸附制氧技術(shù)突飛猛進(jìn)向前發(fā)展的時期,，變壓吸附制氧技術(shù)逐漸成熟,，有些產(chǎn)品的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已經(jīng)接近國外先進(jìn)水平。
多年的實(shí)踐表明，我國變壓吸附制氧技術(shù)已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室步入實(shí)用化階段,。在近十年內(nèi)，通過不斷地技術(shù)更新和研究開發(fā),，我國變壓吸附制氧技術(shù)日新月異,，發(fā)展迅速，與世界先進(jìn)水平之間的差距正在不斷縮小,。但從整體水平上看,，我國在很多方面與國際先進(jìn)水平仍有一定的差距。如在新型高性能的吸附劑的研究,，吸附流程的改進(jìn),，理論分析研究和數(shù)學(xué)模型的建立，質(zhì)量監(jiān)控與自動化控制等許多方面,。 分子篩變壓吸附氣體分離和提純技術(shù)是利用分子篩,、依靠壓力的變化來實(shí)現(xiàn)吸附和再生，其再生速度快,、能耗低,、屬于節(jié)能型氣體分離技術(shù)，特別符合在能源短缺的情況下其低品質(zhì)資源的開發(fā)利用的世界潮流,。分子篩變壓吸附原理的制氧機(jī)僅僅利用空氣就可以生產(chǎn)純度在90一95%的氧氣,，并且其制氧機(jī)工藝流程簡單、安全,、投資少,、能耗比較低，因此在中小規(guī)模的需要富氧的地方,，如近年來各級醫(yī)院的中心供氧系統(tǒng)的氧氣氣源愈來愈多的選用制氧機(jī)產(chǎn)氧,，這類設(shè)備均采用分子篩變壓吸附氣體分離和提純技術(shù)獲取低成本的氧氣。
PSA制氧裝置
原料空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)增壓后,，空氣預(yù)處理系統(tǒng)除去油,、塵埃等固體雜質(zhì)及大部分的氣態(tài)水,進(jìn)入裝有沸石分子篩（ZMS）的吸附塔，空氣中的氮?dú)?、二氧化碳,、水蒸氣被吸附劑選擇吸附，氧氣則穿過吸附塔,，氧作為產(chǎn)品氣體輸出,。當(dāng)吸附塔內(nèi)吸附劑接近吸附飽和時，壓縮空氣進(jìn)入另一只已再生后的吸附塔繼續(xù)吸附,，吸附飽和的吸附塔則通過向大氣排氣泄壓,，并引入部分產(chǎn)品氧氣對吸附劑床層清洗，使吸附飽和的吸附劑解吸再生，為下次吸附做準(zhǔn)備,。吸附塔在PLC或DCS系統(tǒng)的控制下循環(huán)切換完成連續(xù)產(chǎn)氧,。氧氣經(jīng)儀表分析計(jì)量送用戶使用。
VPSA/VSA制氧
在環(huán)境溫度下,，原料空氣經(jīng)過濾器凈化進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)增壓,，通過空氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷卻并維持在某恒定溫度進(jìn)人裝有沸石分子篩吸附劑的吸附塔，空氣中的水分,，二氧化碳和氮?dú)獾缺晃絼┪?，不被吸附的氧氣在吸附塔富集并作為產(chǎn)品氣送入氧氣產(chǎn)品緩沖罐，經(jīng)計(jì)量分析臺格后送用戶使用,。
真空解吸
VPSA 制氧機(jī)主要原理與變壓吸附制氧機(jī)原理基本是一樣的,，不同之處在于分子篩的解吸再生使用了一套抽真空系統(tǒng)
變壓吸附分離技術(shù)被發(fā)明以來，廣泛地應(yīng)用于氣體混合物的分離精制,。 首先,，1958 年，Skarstorm 申請專利并應(yīng)用此技術(shù)分離空氣,。同時,，Gerin de Montgareuil 和Domine 也在法國申請專利。兩者的差別是,，Skarstorm 循環(huán)在床層吸附飽和后,，用部分低壓的輕產(chǎn)品組分沖洗解吸，而Gerin-Domine 循環(huán)采用抽真空的辦法解吸,。 1960 年大型變壓吸附法空氣分離的工業(yè)化裝置建成,。 1961 年用變壓吸附分離工藝從石腦油中回收高純度的正構(gòu)烷溶劑，并命名為Isosiv 過程,，1964年完善了從煤油餾分中回收正構(gòu)烷烴的工藝,。 1966 年利用變壓吸附技術(shù)提氫的四塔流程裝置建成，20 世紀(jì)70 年代后采用四塔以上的多塔操作,，并向大規(guī)模,、大型化發(fā)展。 1970 年又建成分離和回收氧的工業(yè)化裝置,，用于環(huán)保工業(yè)污水處理生化的需要,。同時被廣泛用于從石腦油中提取正構(gòu)烷烴，再經(jīng)異構(gòu)化,，將異構(gòu)化產(chǎn)物加入汽油餾分中,，以提高其辛烷的Hysomer過程。 1975 年試制成醫(yī)用富氧濃縮器,，1976 年開發(fā)了用碳分子篩變壓吸附制氮的工藝并工業(yè)化,，隨后采用5A沸石分子篩抽真空制氮工藝。到1983年德國推出性能優(yōu)良的制氮用碳分子篩,。到1979年為止,，約有一半的空氣干燥器采用Skarstrom 的變壓吸附工藝,。變壓吸附用于空氣或工業(yè)氣體的干燥比變溫吸附更為有效。1980年開發(fā)了快速變壓吸附工藝（又稱為參數(shù)泵變壓吸附）,。 從20 世紀(jì)90年代起,，由于電能緊張，變壓吸附制氧又在煉鋼等領(lǐng)域占有了一席之地,。 2-2-1 我國對變壓吸附制氧技術(shù)的研究 我國對變壓吸附制氧技術(shù)的開發(fā)起步較早,，從1966年開始研究沸石分子篩分離空氣制氧技術(shù)；20世紀(jì)70年代PSA分離空氣制氧在鋼鐵,、冶煉和玻璃窯等工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,。20多年來，由于技術(shù)力量分散,，相互之間缺少聯(lián)絡(luò),，我國的變壓吸附制氧技術(shù)發(fā)展緩慢，同國外的差距越來越大,。20世紀(jì)70年代是我國PSA分離空氣制氧技術(shù)發(fā)展的鼎盛時期,，全國有十幾個單位相繼開展了變壓吸附制氧技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，建立了數(shù)套工業(yè)試驗(yàn)設(shè)備,。
這個時期開發(fā)的變壓吸附制氧設(shè)備的共同點(diǎn)有以下幾個方面：
（1）大多采用高于大氣壓吸附,、常壓解吸流程，吸附塔有兩個到四個,；
（2）空氣進(jìn)入吸附塔前,，經(jīng)過脫水預(yù)處理；
（3）設(shè)備可靠性差,，不能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,，導(dǎo)致大部分設(shè)備報廢；
（4）技術(shù),、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后,。
20世紀(jì)80年代，原來從事變壓吸附制氧裝備研制單位的開發(fā)項(xiàng)目相繼中止,，我國變壓吸附制氧技術(shù)的開發(fā)再次進(jìn)入低谷,。 1995年，昆山錦滬機(jī)械有限公司在河南洛陽鋼鐵廠建成VPSAO 1000Nm3/h制氧機(jī),，標(biāo)志著變壓吸附在我國正式進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域,，也標(biāo)志著變壓吸附在我國進(jìn)入高速發(fā)展時期。 20世紀(jì)90年代是我國變壓吸附制氧技術(shù)突飛猛進(jìn)向前發(fā)展的時期,，變壓吸附制氧技術(shù)逐漸成熟,，有些產(chǎn)品的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已經(jīng)接近國外先進(jìn)水平。
多年的實(shí)踐表明，我國變壓吸附制氧技術(shù)已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室步入實(shí)用化階段,。在近十年內(nèi)，通過不斷地技術(shù)更新和研究開發(fā),，我國變壓吸附制氧技術(shù)日新月異,，發(fā)展迅速，與世界先進(jìn)水平之間的差距正在不斷縮小,。但從整體水平上看,，我國在很多方面與國際先進(jìn)水平仍有一定的差距。如在新型高性能的吸附劑的研究,，吸附流程的改進(jìn),，理論分析研究和數(shù)學(xué)模型的建立，質(zhì)量監(jiān)控與自動化控制等許多方面,。 分子篩變壓吸附氣體分離和提純技術(shù)是利用分子篩,、依靠壓力的變化來實(shí)現(xiàn)吸附和再生，其再生速度快,、能耗低,、屬于節(jié)能型氣體分離技術(shù)，特別符合在能源短缺的情況下其低品質(zhì)資源的開發(fā)利用的世界潮流,。分子篩變壓吸附原理的制氧機(jī)僅僅利用空氣就可以生產(chǎn)純度在90一95%的氧氣,，并且其制氧機(jī)工藝流程簡單、安全,、投資少,、能耗比較低，因此在中小規(guī)模的需要富氧的地方,，如近年來各級醫(yī)院的中心供氧系統(tǒng)的氧氣氣源愈來愈多的選用制氧機(jī)產(chǎn)氧,，這類設(shè)備均采用分子篩變壓吸附氣體分離和提純技術(shù)獲取低成本的氧氣。
PSA制氧裝置
原料空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)增壓后,，空氣預(yù)處理系統(tǒng)除去油,、塵埃等固體雜質(zhì)及大部分的氣態(tài)水,進(jìn)入裝有沸石分子篩（ZMS）的吸附塔，空氣中的氮?dú)?、二氧化碳,、水蒸氣被吸附劑選擇吸附，氧氣則穿過吸附塔,，氧作為產(chǎn)品氣體輸出,。當(dāng)吸附塔內(nèi)吸附劑接近吸附飽和時，壓縮空氣進(jìn)入另一只已再生后的吸附塔繼續(xù)吸附,，吸附飽和的吸附塔則通過向大氣排氣泄壓,，并引入部分產(chǎn)品氧氣對吸附劑床層清洗，使吸附飽和的吸附劑解吸再生，為下次吸附做準(zhǔn)備,。吸附塔在PLC或DCS系統(tǒng)的控制下循環(huán)切換完成連續(xù)產(chǎn)氧,。氧氣經(jīng)儀表分析計(jì)量送用戶使用。
VPSA/VSA制氧
在環(huán)境溫度下,，原料空氣經(jīng)過濾器凈化進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)增壓,，通過空氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷卻并維持在某恒定溫度進(jìn)人裝有沸石分子篩吸附劑的吸附塔，空氣中的水分,，二氧化碳和氮?dú)獾缺晃絼┪?，不被吸附的氧氣在吸附塔富集并作為產(chǎn)品氣送入氧氣產(chǎn)品緩沖罐，經(jīng)計(jì)量分析臺格后送用戶使用,。
真空解吸
VPSA 制氧機(jī)主要原理與變壓吸附制氧機(jī)原理基本是一樣的,，不同之處在于分子篩的解吸再生使用了一套抽真空系統(tǒng)
