一、工作原理
空氣中的主要成分是氮和氧，利用環(huán)境溫度下，空氣中的氮氣和氧氣在沸石分子篩(ZMS)上的吸附性能不同(氧氣能通過而氮氣被吸附)，設計適當?shù)墓に囘^程，而使氮和氧分離得到氧氣。氮氣在沸石分子篩上的吸附能力比氧氣強(氮與分子篩表面離子的作用力強)，當空氣在加壓狀態(tài)下通過裝有沸石分子篩吸附劑的吸附床時，氮氣被分子篩吸附，氧氣因吸附較少，在氣相中得到富集并流出吸附床，使氧氣和氮氣分離獲得氧氣。當分子篩吸附氮氣至飽和后，停止通空氣并降低吸附床的壓力，分子篩吸附的氮氣變解析出來，分子篩得到再生并可重復使用。兩個以上的吸附床輪流切換工作，便可連續(xù)生產(chǎn)出氧氣。
氧氣和氮氣的沸點接近，兩者很難分離，一起在氣象得到富集。因此變壓吸附制氧裝置通常只能獲得90-95%的氧氣(氧的極陰濃度為95.6%，其余為氬氣)又稱富氧。與深冷空分裝置相比，后者能制成99.5%以上濃度的氧氣。
二、裝置工藝
變壓吸附空分制氧裝置的吸附床必須包含兩個操作步驟；吸附和解析。為了連續(xù)獲得產(chǎn)品氣，通常在制氧裝置中都裝置兩個以上的吸附床，并且從能耗和穩(wěn)定性的角度出發(fā)，另外設置一些必要的輔助步驟。每個吸附床一般都要經(jīng)歷吸附、放壓、抽空或減壓再生、沖洗置換和均壓升壓等步驟，周期性的重復操作。在同一時間，各個吸附床則分別處于不同操作步驟，在PLC控制下定時切換，使幾個吸附床協(xié)調(diào)操作，在實踐步伐上則相互錯開，使變壓吸附裝置能平穩(wěn)運行，連續(xù)獲得產(chǎn)品氣。對于實際的分離過程，還必須考慮空氣中其他微量組分。二氧化碳和水在通常的吸附劑上的吸附能力一般比氮和氧都大得多，可在吸附床內(nèi)填加合適的吸附劑(或利用制氧吸附劑本身)使其被吸附清除。
制氧裝置所需要的吸附塔數(shù)目取決于制氧規(guī)模、吸附劑性能和工藝設計思路，多塔操作時運行平穩(wěn)性相對更好一些，但設備投資較高。目前的趨勢是：使用高效制氧吸附劑盡量減少吸附塔數(shù)量并采用短操作周期，以提高裝置的效率并盡可能節(jié)約投資。
三、技術(shù)特點
1、裝置工藝流程簡單
2、制氧規(guī)模10000m3/h以下，制氧電耗更低，投資更小；
3、土建工程量小，裝置安裝周期比深冷裝置短；
4、裝置運行和維護費用低；
5、裝置運行自動化程度高，開停車方便快捷，操作人員少；
6、 裝置運行穩(wěn)定性強，安全性高；
7、操作簡單，主要部件均選用國際知名廠家；
8、采用原裝進口制氧分子篩，性能優(yōu)越使用壽命長；
9、操作彈性強(負荷行優(yōu)越，轉(zhuǎn)換速度快)。
四、技術(shù)指標
1、產(chǎn)品規(guī)模：100-10000Nm3/h
2、氧氣純度：≥90-94%，可根據(jù)用戶要求在30-95%范圍內(nèi)調(diào)整。
3、制氧電耗：氧純度在90%時，折合為純氧的電耗為0.32-0.37KWh/ Nm3
4、氧氣壓力：≤20kpa(可增壓)
5、年開功率：≥95%
