我國對變壓吸附制氧技術(shù)的開發(fā)起步較早，從1966年開始研究沸石分子篩分離空氣制氧技術(shù)；20世紀(jì)70年代PSA分離空氣制氧在鋼鐵、冶煉和玻璃窯等工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。20多年來，由于技術(shù)力量分散，相互之間缺少聯(lián)絡(luò)，我國的變壓吸附制氧技術(shù)發(fā)展緩慢，同國外的差距越來越大。變壓吸附真空解吸制氧機(jī)(簡稱VPSA制氧機(jī))，即穿透大氣壓的條件下，利用VPSA專用分子篩選擇性吸附空氣中的氮?dú)?、二氧化碳和水等雜質(zhì)，在抽真空的條件下對分子篩進(jìn)行解吸，從而循環(huán)制得純度較高的氧氣(90~94%)。20世紀(jì)70年代是我國PSA分離空氣制氧技術(shù)發(fā)展的鼎盛時(shí)期，全國有十幾個(gè)單位相繼開展了變壓吸附制氧技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，建立了數(shù)套工業(yè)試驗(yàn)設(shè)備。

變壓吸附制氧機(jī)分子篩的選擇

變壓吸附制氧是利用氣體在不同的壓力下在吸附劑上的吸附能力不同，對空氣中各種氣體進(jìn)行分離的一種非低溫空氣分離技術(shù)?？諝庵械闹饕M份是氮和氧，因此可選擇對氮和氧具有不同吸附選擇性的吸附劑，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)墓に囘^程，使氮和氧分離制得氧氣。
氮和氧都具有四極矩，但氮的四極矩（0.31?）比氧的（0.10 ?）大得多，因此氮?dú)庠诜惺肿雍Y上的吸附能力比氧氣強(qiáng)（氮與分子篩表面離子的作用力強(qiáng)）。我們所能做的就是清潔和加熱設(shè)備，除了制造商需要在準(zhǔn)時(shí)的基礎(chǔ)上對凈化器微粒進(jìn)行取樣和測試。因此，當(dāng)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(shí)，氮?dú)獗环肿雍Y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?dú)夥蛛x獲得氧氣。

變壓吸附原理如果溫度不變，在加壓的情況下吸附，用減壓（抽真空）或常壓解圖1 等溫吸附曲線吸的方法，稱為變壓吸附。可見，變壓吸附是通過改變壓力來吸附和解吸的。變壓吸附制氧設(shè)備通常有兩只吸附塔，一只吸氮產(chǎn)氧，另一只脫氮再生，如此交替循環(huán)不斷產(chǎn)出氧氣。變壓吸附操作由于吸附劑的熱導(dǎo)率較小，吸附熱和解吸熱所引起的吸附劑床層溫度變化不大，故可將其看成等溫過程，它的工況近似地沿著常溫吸附等溫線進(jìn)行，在較高壓力（P2）下吸附，在較低壓力（P1）下解吸。變壓吸附既然沿著吸附等溫線進(jìn)行，從靜態(tài)吸附平衡來看，吸附等溫線的斜率對它的是影響很大的，在溫度不變的情況下，壓力和吸附量之間的關(guān)系，如圖1所示，圖中PH表示吸附壓力，PL表示解吸（減壓后）壓力，這時(shí)PH與PL所應(yīng)的吸附量的差，實(shí)質(zhì)上是有效吸附量，以Ve表示之。顯然，直線型吸附等溫線的有效吸附量比曲線型（Langmuir型）的要來得大。

當(dāng)流程處于均壓狀況時(shí)，操控均壓的電磁閥通電，其它閥封閉；先導(dǎo)氣接通均壓閥開啟口，使得這閥門翻開，完結(jié)均壓進(jìn)程。當(dāng)流程處于右吸狀況時(shí)，操控右吸的電磁閥通電，先導(dǎo)氣接通右吸進(jìn)氣閥、右吸產(chǎn)氣閥、左排氣閥開啟口，使得這三個(gè)閥門翻開，完結(jié)右吸進(jìn)程，一起左吸附塔解吸。而氧氣(包括氣)為非吸附組分從吸附器頂部出口處作為產(chǎn)品氣排至氧氣平衡罐。每段流程中，除應(yīng)當(dāng)翻開的閥門外，其它閥門都應(yīng)處于封閉狀況。