变压吸附制氧原理

VPSA制氧简介变压吸附制氧原理吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。

具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。

吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。

PSA制氧装置中的吸附主要为物理吸附。

物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。

其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。

变压吸附气体分离工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个基本性质：一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加。

利用吸附剂的第一个性质，可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在高压下吸附而在低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。

装置所选用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：工业PSA-O2活性氧化铝类和分子筛类吸附剂。

吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、比表面积和表面性质等。

不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。

吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线和动态下的穿透曲线来评价的。

优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件。

同时，要在工业上实现有效的分离，还必须考虑吸附剂对各组分的分离系数应尽可能大。

所谓分离系数是指：在达到吸附平衡时，（弱吸附组分在吸附床死空间中残余量/弱吸附组分在吸附床中的总量）与（强吸附组分在吸附床死空间中残余量/强吸附组分在吸附床中的总量）之比。

VPSA制氧简介变压吸附制氧原理吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。

具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。

吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。

PSA制氧装置中的吸附主要为物理吸附。

物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。

其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。

变压吸附气体分离工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个基本性质：一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加。

利用吸附剂的第一个性质，可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在高压下吸附而在低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。

装置所选用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：工业PSA-O2活性氧化铝类和分子筛类吸附剂。

吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、比表面积和表面性质等。

不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。

吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线和动态下的穿透曲线来评价的。

优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件。

同时，要在工业上实现有效的分离，还必须考虑吸附剂对各组分的分离系数应尽可能大。

所谓分离系数是指：在达到吸附平衡时，（弱吸附组分在吸附床死空间中残余量/弱吸附组分在吸附床中的总量）与（强吸附组分在吸附床死空间中残余量/强吸附组分在吸附床中的总量）之比。

vpsa 制氧原理
VPSA技术，即变压吸附技术，是现代制氧技术中广泛应用的一种方法。

这种技术是利用特定的吸附剂对空气中的氧气进行吸附，再经过脱附和分离等过程，提取出纯的氧气。

VPSA制氧的工艺流程分为以下几步：
1. 空气进料：空气经过压缩进入VPSA装置，经过滤污、除湿、降温等预处理，通过进料管道进入吸附塔。

2. 吸附：空气进入吸附塔后，被吸附剂吸附，其中主要是吸附剂与氮气的吸附能力不同，氮气在吸附剂表面被吸附，而氧气则不被吸附，这就实现了氧气的分离。

3. 压缩：吸附后的氮气需要排放出去，此时需要将吸附塔中的压力逐渐升高，以便将吸附剂上的氮气逼出。

4. 脱附：逐步加高的压力使得吸附剂释放出吸附的氮气，此时的吸附塔中既含有纯氧气，也含有大量的氮气。

5. 泄空：为了使下一步的步骤顺利进行，需要通过泄空口将吸附塔内部的气体冲走，剩余的氧气被收集起来。

6. 吸附重复：经过以上的处理，吸附塔内剩余的氮气已经排放干净，吸附剂也被释放。

此时需要将进入的空气再次经过塔体进行重复吸附。

7. 换吸附：由于吸附剂在吸附后会失去作用，需要定期更换吸附剂，以保证制氧的稳定性和可靠性。

以上就是VPSA制氧的工艺流程，通过这种方法可以快速和高效地提取氧气，为人们的生活和工业生产提供了巨大的便利。

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。

变压吸附制氧原理变压吸附制氧是一种通过吸附剂吸附空气中的氮气，从而得到高纯度氧气的技术。

它利用了吸附剂对氮气和氧气的吸附选择性，通过变压操作实现对氮气和氧气的分离。

下面将详细介绍变压吸附制氧的原理和工作过程。

首先，变压吸附制氧系统由吸附塔、压缩机、变压器、控制系统等部分组成。

在工作时，空气经过预处理后进入吸附塔，吸附塔中填充有吸附剂。

当空气通过吸附塔时，吸附剂对氮气和氧气的吸附选择性会导致氮气被吸附，而氧气通过吸附塔被输出。

其次，变压吸附制氧的原理是利用吸附剂对氮气和氧气的吸附选择性不同。

在吸附塔内，当空气通过吸附剂时，由于氮气和氧气的分子大小和极性不同，吸附剂对它们的吸附能力也不同。

一般来说，吸附剂对氮气的吸附能力更强，因此氮气会被吸附在吸附剂上，而氧气则通过吸附塔输出。

接着，变压吸附制氧的工作过程主要包括吸附、脱附和再生三个阶段。

在吸附阶段，空气通过吸附塔，氮气被吸附，从而得到富氧气体。

在脱附阶段，吸附塔停止进气，通过减压或者加热的方式将吸附在吸附剂上的氮气释放出来，从而实现对吸附剂的再生。

在再生阶段，通过变压操作，将吸附塔恢复到工作状态，使其可以再次吸附氮气，产生富氧气体。

最后，变压吸附制氧技术具有操作简单、能耗低、成本较低等优点，因此在医疗、生活、工业等领域得到了广泛应用。

通过合理设计吸附剂、控制系统和工艺参数，可以实现对氮气和氧气的高效分离，从而得到高纯度的氧气产品。

综上所述，变压吸附制氧是一种通过吸附剂对氮气和氧气的吸附选择性实现氮气和氧气的分离的技术。

它的原理和工作过程清晰明了，具有广泛的应用前景和市场需求。

希望本文能够对变压吸附制氧技术有所了解，并为相关领域的研究和应用提供参考。

变压吸附制氧及其在电弧炉炼钢中的应用一、引言随着钢铁行业的不断发展，电弧炉炼钢已成为钢铁生产的主要方式之一。

在电弧炉炼钢中，氧气是必不可少的原料。

然而，传统的制氧方法存在着能耗高、设备复杂等问题。

为了解决这些问题，变压吸附制氧技术应运而生。

二、变压吸附制氧技术1. 变压吸附原理变压吸附是利用物质在不同温度和压力下吸附和脱附的差异性来实现分离纯化的过程。

在变压吸附制氧中，将空气通入变压器中进行分离，因为空气中78%为氮气，21%为氧气，所以通过调节变压器内部的温度和压力来实现将空气中的氮气和其他杂质分离出去，从而得到高纯度的氧气。

2. 变压吸附制氧优点与传统的制氧方法相比，变压吸附制氧具有以下优点：（1）能耗低：采用低温和低能耗分离氧气，大大降低了能耗。

（2）设备简单：变压吸附制氧设备结构简单，易于维护和操作。

（3）纯度高：通过调节变压器内部的温度和压力来实现将空气中的氮气和其他杂质分离出去，从而得到高纯度的氧气。

三、变压吸附制氧在电弧炉炼钢中的应用1. 变压吸附制氧在电弧炉炼钢中的作用在电弧炉炼钢中，加入适量的高纯度氧气可以提高钢水温度和碳含量，同时可以减少废钢和废铁等杂质的含量。

因此，在电弧炉炼钢中使用高纯度氧气是十分必要的。

2. 变压吸附制氧在电弧炉炼钢中的优势与传统方法相比，采用变压吸附制氧技术在电弧炉炼钢中具有以下优势：（1）提高生产效率：采用变压吸附制氧技术可以快速提供高纯度的氧气，从而提高生产效率。

（2）降低成本：采用变压吸附制氧技术可以大大降低制氧成本，从而降低生产成本。

（3）提高钢水质量：采用高纯度氧气可以提高钢水温度和碳含量，同时可以减少废钢和废铁等杂质的含量，从而提高钢水质量。

四、结论随着技术的不断进步和发展，变压吸附制氧技术已经被广泛应用于电弧炉炼钢中。

采用这种技术可以大大降低制氧成本，提高生产效率和钢水质量。

相信在不久的将来，这种技术将会得到更加广泛的应用。

变压吸附(Pressure Swing Adsorption.简称PSA)，是一种新型气体吸附分离技术，它有如下优点:⑴产品纯度高。

⑵一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济。

⑶设备简单，操作、维护简便。

⑷连续循环操作，可完全达到自动化。

因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。

利用吸附剂的平衡吸附量随组分分压升高而增加的特性，进行加压吸附、减压脱附的操作方法。

吸附是放热过程，脱附是吸热过程，但只要吸附质浓度不大，吸附热和脱附热都不大，因此变压吸附仍可视作等温过程。

变压吸附一般是常温操作，不须供热,故循环周期短,易于实现自动化，对大型化气体分离生产过程尤为适用。

变压吸附的工业应用有：①空气和工业气体的减湿；②高纯氢的制备；③空气分离制富氧或富氮空气（见彩图）；④混合气体的分离，如烷烃、烯烃的分离。

⑤生物降解洗涤剂中间物，石脑油高纯度正构烷烃熔剂和异构体的分离；6，制取高纯度一氧化碳，回收利用工业尾气。

变压吸附我们现在主要使用的吸附剂有变压吸附硅胶、活性氧化铝、高效Cu系吸附剂（PU-1）、锂基制氧吸附剂(PU-8)等。

其中山东辛化生产的变压吸附硅胶是针对变压吸附气体分离技术开、研究的脱炭、提纯专用吸附剂。

第三代（SIN-03）同过特殊的吸附剂生产工艺，控制吸附剂的孔径分布及孔容，改变吸附剂的表面物理化学性质，使其具有吸附容量大，吸附、脱炭速度快，吸附选择性强，分离系数高，使用寿命长等特点。

1960年Skarstrom提出PSA专利，他以5A沸石分子筛为吸附剂，用一个两床PSA装置，变压吸附制氮从空气中分离出富氧，该过程经过改进，于60年代投入了工业生产。

80年代，变压吸附技术的工业应用取得了突破性的进展，主要应用在氧氮分离、空气干燥与净化以及氢气净化等。

其中，氧氮分离的技术进展是把新型吸附剂碳分子筛与变压吸附结合起来，将空气中的O2和N2加以分离，从而获得氮气。

变压吸附制氧机原理和流程变压吸附制氧机（Pressure Swing Adsorption Oxygen Generator）是一种利用分子筛技术制取氧气的设备，其主要原理是通过空气中的分子筛吸附氮气、二氧化碳等杂质，从而分离出高纯度的氧气。

该设备广泛应用于医疗、工业等领域。

原理变压吸附制氧机的制氧原理主要基于吸附剂对空气中杂质气体的选择性吸附特性。

在变压吸附制氧机中，主要分为两个工作区：吸附区和解吸区。

吸附区：吸附区主要是由分子筛吸附杂质气体，分子筛是一种高孔隙度的材料，其孔径可以控制在分子尺度。

分子筛中的小孔可以选择性地吸附氧气、氮气、二氧化碳等气体，从而实现气体分离。

在吸附区，通过高压空气的进入，使氧气、氮气、二氧化碳等气体在分子筛中发生吸附作用，从而将氮气、二氧化碳等杂质气体吸附下来，而高浓度的氧气则通过分子筛，流入解吸区。

解吸区：解吸区主要是通过降低压力，使分子筛释放吸附的氮气、二氧化碳等杂质气体，使分子筛再次具有吸附气体的能力。

在解吸区，通过减压作用，使分子筛释放吸附的氮气、二氧化碳等杂质气体，从而使分子筛再次具有吸附气体的能力，为下一轮的吸附提供条件。

流程变压吸附制氧机的流程主要分为压缩空气净化、制氧和制氮三个步骤。

压缩空气净化：压缩空气净化是变压吸附制氧机的前置处理，其目的是去除空气中的水分、油分、杂质等。

在压缩空气净化过程中，采用过滤器、冷凝器、干燥器等设备对空气进行净化处理，以保证后续制氧的质量。

制氧：制氧是变压吸附制氧机的核心步骤。

在该步骤中，经过压缩空气净化处理的空气进入变压吸附器，经过吸附区和解吸区的交替作用，从而分离出高浓度的氧气。

制氧的流程主要包括增压、吸附、减压和解吸四个步骤。

制氮：制氮是变压吸附制氧机的副产品，其原理与制氧类似，只是在吸附区和解吸区中，通过分子筛选择性吸附氧气，从而分离出高浓度的氮气。

制氮的流程与制氧类似，只是在吸附和解吸时选择性吸附不同的气体。

浅究变压吸附制氧法及深冷法现如今，工业上的制氧方法主要有两种。

一种是变压吸附法，另一种就是深冷法。

变压吸附法是近年来刚兴起的工艺而深冷法则属于传统方法。

这两种制氧方法各有各的好处。

因此用户难免会面临对两者的选择问题。

本文将从这两种制氧法的制作工艺、技术手法、运行参数、投资成本、建设要求等方面进行深入的对比分析。

一、两种制氧方法的制作过程以及制作原理（一）变压吸附法变压吸附法是一种新兴的制氧方法，已经被广泛的应用到了工业制氧工作当中。

鼓风机、吸附塔、缓冲罐、贮氧罐以及真空泵是其主要的组成结构，利用各式的专业阀门进行设备之间的连接，再加上一套计算机自动控制系统就是一套完整的变压吸附制氧装置。

把空气进行除尘处理之后，利用鼓风机将其鼓进盛有多种分子筛（作为吸附剂）的吸附塔中。

这个时候空气中大部分的氮气、二氧化碳以及二氧化硫、水和少量的氧气等会在吸附塔中被分子筛吸附住。

而剩余的大部分氧气则会经过床层由塔顶排除。

这个时候得到的氧气，就可以称之为富氧产品。

然后将其导入到贮氧罐中进行贮藏备用。

当吸附塔中的分子筛达到了饱和状态之后，要停止鼓风机鼓入空气操作，同时要将真空泵打开对吸附塔进行抽真空的处理（这项操作主要是为了将氮气等杂质从分子筛中“脱离”出来，这样的话吸附剂就可以再进行循环利用）。

在停止一个吸附塔空气进入的同时，将另一个吸附塔打开进行空气的吸附工作，这样两个或者是两个以上吸附塔交替工作的形式可以保证富氧产品连续不断的产出。

而吸附塔的交替切换的工作则是利用计算机自动控制系统通过对相关阀门的控制进行的。

（二）深冷法深冷法相对于变压吸附法来讲，它算是传统的制氧方法。

它的主要设备构成包括：空气压缩机组、空气冷却系统、分子筛净化系统以及透平膨胀机、分馏塔、换热器等。

如果需要对空气中的稀有气体进行回收的话，则还需增设一个稀有气体分馏设备。

将空气导入到制氧机组进行各种气体的分离操作后，可以得到纯氧、纯氮以及各种类型的稀有气体。

1 概述1.1 真空变压吸附制氧技术真空变压吸附制氧技术是一种新型的从空气中制取富氧的技术，真空变压吸附（VACUUM PRESSURE SWING ADSORPTION，简称VPSA），是一个近似等温变化的物理过程，它是利用气体介质中不同组分在吸附剂上的吸附容量不同而产生的气体分离，吸附剂在压力升高时进行选择性吸附，在压力降低至负压时得到脱附再生。

真空变压吸附分子筛制氧设备是以电力为动力、空气为原料，利用沸石分子筛在加正压状态下对氮的吸附容量增加，负压时对氮的吸附容量减少的特性，通过对两只吸附塔切换作用，形成正压吸附、负压脱附的循环过程，实现空气中氧、氮的分离，连续制取所需求的工业用氧。

真空变压吸附制氧设备的制氧过程为物理吸附过程，无化学反应，对环境不造成污染，是一种理想的供氧方式。

整个制氧过程相对于传统的深冷法制氧方式，具有结构简单、工艺流程简单、使用操作方便、设备启动迅速、常温低压运行、安全可靠、能耗小、制氧成本低等一系列优点。

1.2真空变压吸附制氧设备工作过程瑞气真空变压吸附分子筛制氧设备是以洁净空气为原料，经空气过滤器进入罗茨鼓风机，升压至45kpa左右，出口气体温度约50℃，经过换热器进行冷却，使温度降到35℃左右，再进入已经再生完毕处于工作状态的吸附器。

在吸附器内，空气中的水分、二氧化碳等极性分子气体经过氧化铝、13X脱水剂被吸附，干燥空气再通过LiX 分子筛后空气组分中的氮气组分被分子筛吸附分离，氧气在吸附器顶部富积进入氧气平衡器，纯度93±3%左右的富氧通过调节阀稳压处理进入缓冲罐，缓冲罐中的富氧压力在10~15kpa，缓冲罐出口富氧经过氧气压缩机升压达到所需的压力要求，高压富氧气冷却后通过氧气储罐再送至用氧用户。

为获得连续稳定的产品氧气，瑞气真空变压吸附分子筛制氧设备设置两只吸附器，交替产氧，一只吸附器产出氧气时，另一只吸附器处于抽真空再生状态，吸附器在真空泵作用下抽至-60kpa左右，排出的富氮组分经过消音处理排至室外。