医用分子筛变压吸附制氧技术的探讨
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中国医学装备2006年11月第3卷第11期ChinaMedicalEquipment2006NovemberVol.3NO.11 1分子筛制氧设备的发展过程分子筛变压吸附PSA(PressureSwingAbsorption)气体分离和提纯技术是在20世纪60年代后,随着环境保护及污染治理的要求而迅速发展起来的技术,目前已经在钢铁生产,气体工业,电子工业,石油化工和医疗卫生等诸多行业得到广泛的应用.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).分子筛变压吸附气体分离和提纯技术是利用分子筛,依靠压力的变化来实现吸附和再生,其再生速度快,能耗低,属于节能型气体分离技术,特别符合在能源短缺的情况下其低品质资源的开发利用的世界潮流.分子筛变压吸附原理的制氧机仅仅利用空气就可以生产纯度在90-95%的氧气,并且其制氧机工艺流程简单,安全,投资少,能耗比较低,因此在中小规模的需要富氧的地方,如近年来各级医院的中心供氧系统的氧气气源愈来愈多的选用制氧机产氧,这类设备均采用分子筛变压吸附气体分离和提纯技术获取低成本的氧气.
2分子筛变压吸附气体分离和提纯技术
2.1分子筛技术医用分子筛变压吸附制氧技术的探讨冯念伦1,夏文龙2,孙铁军3
(1.3.山东省立医院;2.山东省药品审评认证中心;济南250021)〔文章编号〕1672-8270(2006)11-39-03〔中图分类号〕R197〔文献标识码〕
B【摘要】分子筛制氧机仅仅利用空气就可以生产纯度在90-95%的氧气,近年来各级医院的中心供氧系统愈来愈多的选用了分子筛制氧设备;这种制氧设备的核心技术是让大气通过分子筛利用变压吸附气体分离和提纯技术获取低成本的氧气.其制氧机工艺流程简单,安全,投资少,能耗比较低,符合低品质资源的开发利用的世界潮流.
【关键词】分子筛;变压吸附;硅铝酸盐晶体;气体分离和提纯
Todiscusstheoxygenmanufacturetechnologyaboutlivepressureswingabsorptionwithmedi calmolecularsieveAbstract:Themolecularsieveoxygengeneratormayproducethepurityin 90-95%oxygenmerelyusingtheair.Inrecentyears,centraloxygensupplysysteminmanyhosp italshasincreasinglyselectedthemolecularsieveoxygenequipment.Thecoretechnologyo fthiskindofoxygenequipmentistogainthelowcostoxygenbyletingtheatmospherethrought hemolecularsieveusingthelivepressureadsorptiongasseparationandthedepurationtech nology.Thetechnicalflowofthisoxygengeneratorissimple,safe,fewinvesting,thelowen ergyconsumptionandthisisthetrendtoconformthelowqualityresourcesdevelopmentandap plicationintheworld.Keywords:Molecularsieve;Pressureswingabsorption;Siliconalum inatecrystal;Gasseparationanddepuration
分子筛(molecularsieve)是一类天然的或人工合成的,具有微孔型立方晶格的沸石型结晶硅铝酸盐.依据其晶体内部孔穴的大小而吸附或排斥不同物质的分子,因而被称为"分子筛".分子筛具有多孔的骨架结构,在结构中有许多孔径均匀的通道和排列整齐,内表面相当大的空穴.这些晶体只能允许直径比空穴孔径小的分子进入孔穴被吸附,否则,被排斥.从而可使大小不同的分子分开,起到筛选分子的作用.分子筛还根据不同物质分子的极性决定优先吸附的次序.一般地,极性强的分子更容易被吸附.分子筛其化学通式为Mx/n〔(AlO2)x (SiO2)y〕mH2O,式中M为化合价为n的金属离子,通常是Na+,K+,Ca2+等.根据硅铝酸根中SiO2/Al2O3的比值不同,分子筛可分为A型,X型,Y型和丝光沸石等几种.分子筛这类结晶的硅铝酸盐,由于它具有均一的孔径和极高的比表面积,所以具有许多优异的特点.(1)按分子的大小和形状不同的选择吸附作用,即只吸附那些小于分子筛孔径的分子.(2)对于小的极性分子和不饱和分子,具有选择吸附性能,极性越大,不饱和度越高,其选择吸附性越强.(3)具有强烈的吸水性.哪怕在较高的温度,较大的空速和含水量较低的情况下,仍有相当高的吸水容量.5A(钙A型)分子筛的孔径为5A,能吸附小于该孔径的任何分子,主要应用于正异构烃分离,变压吸附分离及水和二氧化碳的共吸附,基于5A分子筛的工业应用特点,5A分子筛选择吸附性高,吸附速度快,特别适用于变压吸附,可适应各种大小的制氧,制氢,制二氧化碳等气体变压吸附装置.其分子式:0.70CaO 0.30Na2O Al2O3 2.0SiO24.5H2O2.2吸附原理吸附是指: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.一般说来具有吸附作用的物质是密度较高的多孔固体,如硅铝酸盐叫做吸附剂;而被吸附的物质是密度相对较小的气体或液体,叫做吸附质.吸附按其性质不同可以分成:化学吸附,活性吸附,毛细管吸附和物理吸附.分子筛制氧技术是采用的物理吸附:它是通过吸附剂与吸附质分子
