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二、富氧空氣的獲取

  

     以某種PSA變壓吸附制取富氧空氣的系統裝置為例。

     其工作流程為，空氣經壓縮機后進入空氣預處理系統。在空氣與處理系統內取出其中的油、塵埃等固體雜質及大部分的氣態水后進入裝有沸石分子篩的氧氮分離裝置（吸附塔）。在氧氮分離裝置內，空氣中的二氧化碳、氮氣、水蒸氣等被吸附劑所吸附，而氧氣則穿過氧氮分離裝置作為富氧空氣可供用戶。當氮氧分離裝置內的沸石分子篩吸附飽和時，壓縮空氣進入另一只已再生過的吸附塔繼續上述的分離過程。而已吸附飽和的吸附塔則通過向大氣排氣泄壓，并引入部分富氧空氣對吸附塔內的吸附劑層進行清洗，使原已吸附飽和的吸附劑解吸再生，為繼續吸附做準備。由并聯、串聯的吸附塔組成的氮氧分離裝置在控制系統的控制下不斷循環切換，來完成連續制備富氧空氣。

     還有一種獲取富氧空氣的方法是采用膜分離技術。膜分離技術也是近年來發展較快的氣體分離技術。特別是制取富氧含量在25%~40%的富氧空氣時，它與傳統的深冷法和變壓吸附法相比具有設備簡單，操作方便，投資少費用較低的特點。但目前來說造價還是偏高的，隨著分離膜制造技術的發展，它的優勢也會越來越明顯。

     膜法分離的基本原理是利用各種氣體組分在高分子聚合物中的溶解擴散速率不同，因而在膜兩側分壓差的作用下，導致其滲透通過纖維膜壁的速率不同而分離。當含有21%的空氣在壓力的作用下，透過具有選擇性的高分子富氧膜時，由于富氧膜對氧氣和氮氣的選擇性不同，氧氣的透過速率大于氮氣的透過速率。這樣在膜的另一側就會得到比空氣中氧氣濃度高的透過氣體，也就是富氧空氣。不同的富氧膜，其性能也不同，所能獲取的富氧空氣的含氧濃度也不同。一般來說，通過膜分離法可將空氣中的氧氣濃度提高到28%~45%。采用膜分離法制備富氧空氣的流程如下：空氣由通風機經過濾器去除空氣中大于10微米的顆粒物后進入膜裝置。膜裝置由空氣均配相、卷式膜組件、真空均分器等組成。卷式膜組件由數根膜分離器組成。膜分離器內裝有大量的中空纖維絲。凈化后的空氣由膜分離器的中空纖維管程進入，在中空纖維內腔與外腔的壓力差的作用下，一些滲透速度較快的氣體如氧氣、水蒸氣等，迅速滲透，使腔外形成富氧空氣，并由真空泵抽出，由于富氧空氣中水蒸氣的含量較高，還需進行脫濕處理，然后進入穩壓罐，供用戶使用。

     氣體的滲透系數和分離系數是氣體分離膜的主要性能指標，分別表示膜的分離特性和滲透特性，他們都是與膜的材料有關的指標。如果分離膜的滲透系數和分離系數提高了，在膜兩側壓差較小時也能獲得較高濃度的富氧空氣。這樣就降低了裝置的運行能耗，還可以使整個裝置更小型化。

     除了上述富氧膜裝置（負壓式）外，還有加壓式的和加\減壓式的三種不同運行方式的富氧膜裝置。三種運行方式中，加壓式的運行方式能耗最高，是減壓式的幾倍。而減壓式運行的分離膜的面積（膜組件數量）要大大超過加壓式。加\減壓式則介于兩者之間。

     富氧膜的運行情況與其運行條件有著密切的關系。富氧膜裝置的運行條件主要包括壓比（壓差）、回收率和操作溫度。操作溫度是影響富氧膜選擇性的主要因素。一般情況下，提高操作溫度會提高膜的滲透性，但也降低了它的選擇性，也就是說，溫度增加以后透過膜的空氣量增加了，但氧氣的濃度卻是降低了。