VoL23 刘应书等：微型PSA制氧技术试验研究 551 品气含量不高.此时，增加时间有利于增加产品 越大，高径比的影响越显著.而当产量较小时， 气含量.吸附时间增加到一定值后，吸附达到饱 高径比增大，氧质量分数的变化不明显.因此， 和，氨气逐渐穿透吸附层，产品气中氨气逐渐增 在设计更为微小的制氧机时，可以尽量地降低 加，因而氧质量分数随着吸附时间的增加而下 吸附器高度.这对减小制氧装置的体积具有重 降，氧质量分数的最高点所对应的吸附时间，应 要意义. 是该条件下最佳的吸附时间.不同条件下，最佳 吸附时间还需要由试验确定 3结论 66 (I)在微型PSA制氧条件下，产氧量与空气 量之比约为15~18，氧气收得率约为25%-30%. 在相同的产氧量下空气量大，氧质量分数高，空 气量小，氧质量分数则低.而且当空气量小时， 氧质量分数随着产氧量的增加而迅速下降. 50 (2)所研究的3种分子筛都可以用于微型 0.6 0.81.01.2 1.4 PSA制氧，但制氧效果有较大的差别.FZS3效 相对吸咐时间 图6氧质量分数随吸附时间的变化 果最好，FSZ2次之，FZS1不能获得氧质量分数 Flg.6 Changes of oxygen content with adsorption times 大于90%以上.的产品气.产氧量与分子筛量基 本线性关系. 2.4吸附播高径比的影响 图7是氧质量分数以及产氧量与高径比的 (3)氧质量分数随着吸附时间的增加先增加 后减小，中间存在一峰值，所对应的吸附时间， 变化关系.其中曲线分别是相对产氧量为1,2,3 应是最佳的吸附时间.不同条件下，最佳吸附时 时氧质量分数随高径比的变化曲线.高径比对 由试验确定. 氧质量分数的影响与产氧量相关.产氧量一定 (4)高径比对氧质量分数的影响与氧产量有 时，氧质量分数随高径比增加而增加.在不同的 关.产氧量一定时，氧质量分数随高径比增加而 产氧量下，高径比的影响程度也不一样.产氧量 增加.在不同的产氧量下，高径比的影响程度也 100 不一样，产氧量越大，高径比的影响越显著，而 95 当产量较小时，高径比增大，氧质量分数的变化 90 不明显 85 相对产氧量 80 参考文献 75 1陈健.我国变压吸附技术的工业应用现状及展望.化 70 工进展，1998(1)：14 2.5 3.5 4.5 5.5 65 2 Ruthven D M,Farooq S,Knaebel K S.Pressure Swing Ad- 高径比 sorption.USA:VCH Publishre,1993 图7氧质量分敏髓吸附塔高径比的变化 3刘应书.中国发展微型变压吸附制氧机的机遇与桃 Fig.7 Changes of oxygen concentration with the ratio of 战.见：中国工业气体工业协会2000年年会论文汇 helght to diameter of adsorption cylinder 编.杭州，2000 Experimental Study on PSA Air Separation for Miniature Oxygen Concentrator LIU Yingshu",LE Kai,FENG Junxiao".HOU Qingwen? 1)Mechanical School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Information Engfineering School.UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The effects of some main factors on the process of PSA air separation for miniature oxygen concentrator are studied experimentally.Under the experimental conditions,the ratio of oxygen generation rate to air flow rate is about 15 tol8,the recovery about 25%to 30%.The relationship between the amount of molecular sieve and the rate of oxygen generation is linear basically.There is an optimal adsorption time for a given system.The oxygen content increases as the ratio of height to diameter of adsorption cylinder in- creases. KEY WORDS PSA;oxygen generationV目 . 2 3 刘应 书等 : 微型 P S A制 氧技 术试验研 究 品气含量不 高 . 此时 , 增加 时间有利于增加 产品 气含量 . 吸附 时间增加到一定值后 , 吸附达到饱 和 , 氮气逐渐穿透吸附层 , 产品 气中氮气逐渐增 加 , 因而 氧质量分数随着吸附时间的增加而下 降 , 氧质量分数的最高点所对应的 吸 附时间 , 应 是该条件下最佳的吸附时间 . 不 同条件下 , 最佳 吸附时间还需要 由试验确定 . 越大 , 高径 比 的影响越显 著 . 而 当产量较小时 , 高径 比增大 , 氧质量分数 的变化不 明显 . 因此 , 在设计更为微小 的制氧机时 , 可 以尽量地降低 吸附器高度 . 这对减小制氧装置 的体积具有重 要意义 . … / \ 、界 。 , 相对吸 咐时间 圈 ` 权质 . 分傲 随吸咐 时间的 变化 F场` C如 n g . o f o x y g . e o . t e . t 初 t血 a ds o印 iot . it m se .2 4 吸 附器离径比的影响 图 7 是 氧质量分数以 及 产氧量与高径 比的 变化关 系 . 其 中曲线 分别是相对 产氧量 为 1 , 2, 3 时氧质量分数随高径 比 的变化曲线 . 高径 比对 氧质量分数 的影响与产氧量相关 . 产氧量一 定 时 , 氧质量分数随高径 比增加而增加 . 在不 同的 产氧量下 , 高径比 的影响程度也不一样 . 产氧量 3 一 厂… 口 . 1 . 罗、淤。 高径 比 圈 , 舰成 . 分橄 随吸咐塔离径比的变化 F址 . 7 C h二g e s o f o材价. e o . e e . t .r ot 。 初 t h t h e ar d o o f h e细七t t o d i . m e et r o f . d的印如 n yC 加 d e r 3 结论 (l )在微 型 Ps A 制 氧条件下 , 产氧量与空气 量之 比约为 15一 18 , 氧气收得率约 为 25 % 一 30 % . 在相同的产氧量下空 气量大 , 氧质量分数高 , 空 气量小 , 氧质量分数则低 . 而 且 当空 气量小时 , 氧质量分数随着产氧量的增 加而迅 速下 降 . (2 ) 所研 究 的 3 种分子筛都 可 以 用 于微 型 P S A 制 氧 , 但制氧效果 有较大 的差别 . F Z s3 效 果 最好 , F S Z Z 次之 , F Z sl 不 能获得氧质量分数 大于 90 % 以 卜的产 品气 . 产氧量与分子筛量基 本线性 关系 . (3 )氧质量分数随着吸 附时间的增加先增加 后减小 , 中间存在一峰值 , 所对应 的吸 附时间 , 应是最佳的吸 附时间 . 不 同条件下 , 最佳吸附时 由试验确定 . (4 )高径 比对氧质量 分数的影 响与氧产量 有 关 . 产 氧量 一定时 , 氧质量分数随高径 比增加而 增加 . 在不 同的产氧量下 , 高径比 的影响程度也 不 一样 . 产 氧量越大 , 高 径 比的 影 响越 显 著 , 而 当产量较小时 , 高径 比增大 , 氧质量分数的变化 不 明 显 . 参 考 文 献 1 陈健 . 我 国变压吸 附技术 的工业应用 现状 及展望 . 化 工进 展 , l 9 9 8( 一) : 一4 2 R u ht v e n D M , F aor o q S , nK ae b e l K S . Per s s uer s w in g A d - s o prt i o n . U S A : V C H P u bli s hr e , 19 9 3 3 刘 应书 . 中国发展微 型变压 吸附制氧机 的机 遇与挑 战 . 见 : 中国工业气 体工 业协会 20 0 年年会论 文汇 编 . 杭 州 , 2 0 0 0 E xP e ir m e n t a l S ut dy o n P S A A i r S e P ar at i o n fo r M i n l a t ur e O x y g e n C o n e e n tr a t o r L I U 竹刀梦h u , , , L E aK i , ), F百 N G uJ xn ia o , , . 万口 U Qi n g w e n , , l ) M e e h. l i e 目 S e h o L U s T B e ij ign . B e ij ign 10 0 0 8 3 , C h ina Z ) I n fo rm at i o n E ng if ne r l n g S c h o l . U S T B o ij in g , B e ij in g l 0() 0 8 3 , C h她 A B S T R A C T Th e e fe e t s o f s om e m a in fac to r s o n hte Pr o e e s s o f PS A a i r s e Par at i o n fo r m i n i a t ur e o Xy g e n e onc e “ tr a t o r ar e s tud i e d e x Pe ir m e nt a ll y . U nd er ht e e x Pe r如e nta l e o n d i t i o n s , ht e r at i o o f o x y g e n g e n e r at ion r a t e t o a ir if o w art e 1 5 a b o Ut 15 t o 1 8 , het er e o v e yr ab o ut 2 5% t o 3 0% . hT e er l at i o n sh iP b e wt e e n het am o u n t o f m o l e cu lar s i e v e an d ht e r at e o f o x y g e n g e n e art i o n 1 5 line ar b a s i e a lly . T h e r e 1 5 an o tP im a l a d s o prt ion t im e for a g i v en s y s t em . Th e o x y g en e o n te in i n e r e a s e s a s ht e r at i o o f h e i ght t o d i am e t e r o f a d s o pr t i o n e y l idn e r i n - C r e a s e S . K E Y W O R D S P S A ; o x y g e n g en e art i o n