分子筛制氧机原理

1、杭州启德医疗器械有限公司 -全护医疗器械 分子筛制氧机设计 原理 赵鑫 第 1 页,共 4 页杭州启德医疗器械有限公司 -全护医疗器械 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 余的未被吸取的氧气被收集起来,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、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 确定的形状排列,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 形成的四周体；钠离子或其它阳离子的 作用是补充铝氧四周体正电荷的不足； 四个氧阴离子的每一个,又都分被另一 个铝氧或硅氧四周体共用,使晶格作三 维延长；晶格中暴露的阳离子使分子筛 具有更强的吸附才能,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 （. ）比氧（ . ）比大得多；因此,氮原子与阳离子之

3、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 的氧气吸取率为 47%, 5A 的氧气吸取率为 54%；仍有更高吸取率的 CaX 型（ 71%）, LiX型（ 82%）,但成本 太 高； 第 1 页 第 2 页,共 4 页杭州启德医疗器械有限公司 -全护医疗器械 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；

4、 家庭制氧接受气压低于 工作原理 的吸附工艺,其工作原理框图如下： 如上图所示,接受 Skarstrom 循环两床（即两个分子筛塔）制氧机形式,工作过程如 下 : 空气经过滤器进入压缩机 , 压缩空气通过旋转分别阀进人吸附器 A, B 进行吸附分别, 把握系统把握分别阀转变吸附周期,以及支配进气和排气流淌方向；以过程中一个循 环为例（见图 2）,压缩空气进人吸附器 A,此时旋转阀门 FA1,FA2 打开, FB1, FB2 关闭,空气中的氮气被吸附到吸附器内的分子筛中,氧气通过吸附器顶端三通流出, 一部分用于反吹处于解吸状态的吸附器 B,另一部分经过精筛塔和流量计输出；当吸 附器 A 中分子筛达到吸附饱和临界状态前,把握器将阀门 FA1, FA2 关闭, FB1, FB2 打开,见图 3,进气被切换到吸附器 B,同时对吸附器 A 减压解吸,解吸气（废气富 氮）经分别阀排出；吸附器 B 工作过程同吸附器 A 完全相同,二者交