制氧机工作原理

分子筛制氧机设计原理

赵鑫 浙江曙光医疗器械制造有限公司 日期 版本号 描述 编写人 2013.7.5 V1.0.0 制氧机原理 赵鑫 第1页 1. 概述 分子筛式制氧机是指以变压吸附(PSA) 技术为基础，从空气中提取氧气的新型设备。其利用分子筛物理吸附和解吸技术在制氧机内装填分子筛，在加压时可将空气中氮气吸附，剩余的未被吸收的氧气被收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。具体工作过程为压缩空气经空气纯化干燥机净化后，通过切换阀进入吸附塔。在吸附塔内，氮气被分子筛吸附，氧气在吸附塔顶部被聚积后进入氧气储罐，再经除异味、除尘过滤器和除菌过滤器过滤即获得合格的医用氧气。 2. 制氧原理 2.1. 吸附剂氧分子筛 分子筛是一种晶状铝硅酸盐，其原子按一定的形状排列，基本结构单元是四个氧阴离子围绕一个较小的硅或铝离子而形成的四面体。钠离子或其它阳离子的作用是补充铝氧四面体正电荷的不足。四个氧阴离子的每一个，又都分被另一个铝氧或硅氧四面体共用，使晶格作三维延伸。晶格中暴露的阳离子使分子筛具有更强的吸附能力，这些阳离子起着局部强正电荷格点的作用，对极性分子的阴端进行静电吸引，分子的偶极矩越大，被吸引和吸附得越牢。在阳离子上的局部强正电荷的影响下，分子会受到电磁感应而产生偶矩。氧和氮都具有四极矩,但氮的四极矩（0.3ã）比氧（0.1ã）比大得多。因此，氮原子与阳离子之间的作用力较强，而被优先吸附。当有压力时，分子筛会吸附较多的氮原子；当减压时，分子筛会将吸附的氮原子释放出来（称为解吸）。 家庭制氧用分子筛一般用13X（NaX）型和5A（CaA）型。13X的氧气吸收率为47%，5A的氧气吸收率为54%。还有更高吸收率的CaX型（71%）、LiX型（82%），但成本太高。 浙江曙光医疗器械制造有限公司

第2页 2.2. 微型PSA吸附工艺 是一种加压吸附常压解吸制氧工艺，因耗电量高，适用于小型制氧装置。又分为产品气压低于0.2MPa及高于0.2MPal两种工艺流程。 家庭制氧采用气压低于0.2MPa的吸附工艺，其工作原理框图如下：

医用制氧机原理

医用制氧机采取的是分子筛制氧方式。结构模块化，自动化程度高，操作方便，而正确地使用、及时有效地保养维修，是确保制氧量、制氧纯度和正常输出压力、延长制氧设备寿命的重要环节。本机的工作流程框图见图l。

工作原理

工作流程框圈系统提供制氧机所需要的大量压缩空气，在整个拟且中起着非常重要的作用。现从2个方面做些说明。(1)螺杆式空气压缩机:压缩机工作时，空气经进气阀进人阴阳螺杆的齿间容积，随着螺杆的不断旋转，各自的齿间容积也不断增大，当齿间容积达到最大值时与进气口断开，进气过程结束。随着阴阳螺杆的继续咬合，齿间容积不断减小，空气压力逐渐提高，当齿间容积与排气口相通时，压缩过程结束。因此从压缩机排出的是压缩空气和油的混合气体。润滑油通过油路返回到主机，压缩空气通过几级冷却器进入冷干机。(2)油路:稳定、干净的压缩空气是整台制氧机的基础，对制氧量、纯度有很大的影响。而良好的油循环是提供稳定压缩空气的有力保证。压缩空气和油的混合气从主机进人油气分离器。油气分离分为2个阶段:①大部分的油被分离器旋风离心分离，经过冷却设备进人油过滤器喷人主机。被冷却的油可以冷却进人机内的空气，还可冷却压缩机主机，起到润滑轴承及密封作用，很好地延长了空压机的寿命;(委微量的油在油气分离器芯中被分离，经回油管、节流阀，随空气返回主机。12冷千机系统分子筛型制氧机制氧核心是分子筛，如果长期经过分子筛的是湿度很高的压缩空气，分子筛很快就会失效，影响给病人的正常供氧，给医院造成损失。冷干机的主要作用是除去从压缩空气中夹杂的水分，以冷凝物的形式排出，保证干燥的压缩空气进人空气储罐。正常运行的条件有以下几点:(l)环境空气温度，允许范围5℃碱兜;(2)进人口空气温度冷冻式干燥机设计进人口温度为3代礴1℃;(3)压缩机进口压力标准设计为空气压力Q62-朋MPa，低于场ZMP桧降低氧纯度。，3妞气制取系统制氧机、氧压机和氧气储罐为制氧系统。

制氧机的使用方法

制氧机是一种通过气体分离技术将空气中的氧气分离出来，供给有氧需求的人使用的设备。它具有体积小、移动方便、使用简便等优点，适用于各种场所和人群。下面就为大家介绍一下制氧机的使用方法。

一、制氧机的组成及工作原理

1.组成：

制氧机主要由压缩机、分离膜组件、润滑系统、电流控制系统、气体净化滤网、氧气贮气罐和气体传输管道等部分组成。

2.工作原理：

制氧机的工作原理基于空气中氮气和氧气的不同分子大小和重量，通过分离膜组件将空气分离出其中的氧气，经过净化处理后供给使用者使用。

二、制氧机的使用方法

1.放置及连接：

制氧机需要稳固地放置在安全可靠的位置上，并连接上供电线和气体传输管道。连接时，应按照使用说明书上的要求进行，确保管道连接牢固并无泄漏。

2.开机：

将制氧机的电源插头插入插座，并打开电源，然后打开开关，制氧机即开始工作。在开机前要检查气体传输管道是否安装正确，并检查压缩机、分离膜组件及净化滤网是否运转正常。

3.调节流量：

使用者需要根据自己的需要调节出气口的氧气流量。一般情况下，使用者可以根据医生的指导，将出气口的氧气流量调节到适合自己的需要的水平。

4.使用方法：

打开制氧机后，氧气就会从出气口流出，用户可以直接用管子吸氧，也可以用面罩以及其他的氧气装置进行吸入。使用者还需注意以下几点：

（1）吸氧时要确保口鼻通畅，不要含有尘土、烟雾等有害物质。

（2）使用过程中，应及时检查氧气系统的工作状态，如有异常情况需及时关闭制氧机。

（3）使用者应定期更换净化滤网、除湿滤网等部件。

（4）严禁将制氧机放在易燃材质附近、电器设备旁边等危险场所使用，以免引起事故。

三、制氧机的维护和保养

1.清洁：

制氧机在正常使用后，需要定期进行清洁和消毒，以保证其卫生和使用效果。可以用柔软干净的布擦拭制氧机的外壳、出气口等部分，并用汽油或漂白粉消毒。

2.更换滤芯：

制氧机使用一段时间后，滤芯就需要更换。一般来说，内外滤芯需要每个月更换一次，净化滤网需要每3~6个月更换一次。

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1 1、分子筛简介

分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高，热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点，使得分子筛获得广泛的应用。

分

子

筛

结构图

2、制氧分子筛

5A小型制氧分子筛是一种特制的5A分子筛，是专为医疗保健制氧机而生产的，该分子筛具有制氧纯度高、速度快、使用寿命长的特点，是5A分子筛在医疗保健行业的一个重要应用。

化学式：4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·2 SiO2

硅铝比：SiO2/Al2O3≈2

有效孔径：约5A

应用：除具有一般5A分子筛的特性外，主要用于变压吸附制氧。

3、小型分子筛制氧机的发展历程

1962年美国联合碳化物公司（UCC）发现了分子筛对气体的选择性特性，并在实验设备上实现了对少数不同气体的分离；随即研制成功了世界上第一台制氢工业装置；随着分子筛材料与工艺的不断提升，70年代中期美国和德国首先将PSA技术应用于空气分离并在化工领域得到应用，到80年代中期化学工业的发展为分子筛的性能提高起到了关键作用，这使设备小型化成为可能，1985年美国的Praxair公司研制的第一台小型制氧机的问世标志着PSA技百度文库 - 让每个人平等地提升自我

2 术小型化的开始，90年代初产品意义上的医用小型制氧机开始出现，美国材料实验学会（ASTM）于1993年颁布了医用小型制氧机标准规范（F1464-1993），国际标准组织于1996年发布了医用小型制氧机的安全性标准（ISO8359：1996）。

目前我国只有国家药品管理局颁布的《YY/T0298—1998医用分子筛制氧设备通用技术规范》，还没有相应的与国际接轨的医用小型制氧机行业或产品标准。