有知道分子筛制氧机制氧原理是什么? - 爱问答

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有知道分子筛制氧机制氧原理是什么?

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。

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:  有知道分子筛制氧机制氧原理是什么?  

工作原理  

如上图所示,采用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离阀进人吸附器A、B进行吸附分离,控制系统控制分离阀改变吸附周期,以及分配进气和排气流动方向。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,控制器将阀门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)经分离阀排出。吸附器B工作过程同吸附器A完全相同,二者交替工作完成连续生产氧气。


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