低压吸附真空解吸(Vacuum Pressure Swing Adsorption )制氧设备，简称VPSA制氧 设备。利用VPSA专用分子筛与干燥剂形成的混合床层选择性吸附空气中的氮气、二氧化 碳和水等杂质，令氧在床层末端聚积并收集，在抽真空的条件下对吸附饱和状态的分子筛床 层进行解吸，从而循环制得纯度较高的氧气(90〜95%)。
变压吸附(Pressure Swing Absorption )制氧设备，简称PSA制氧设备，以吸附剂分子筛为例，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的 差异而将气体混合物分开。它是以空气为原材料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对 氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。沸石分子筛依据其晶体内部孔穴的 大小对分子进行选择性吸附，也就是吸附一定大小的分子而排斥较大物质的分子。 这样气相 中就可以得到氧的富集成分。一段时间后，分子筛对氮的吸附达到平衡，根据沸石分子筛在 不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使沸石分子筛解除对氮的吸附，这一过程称为再生。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氧气流。
VPSA制氧设备主要由鼓风机、真空泵、吸附系统、氧气缓冲罐、控制系统组成。
1.空气鼓风机和真空泉：鼓风机为整个系统提供原料空气，根据真空变压吸附制氧设 备的设计工况，结合用户的使用条件，选择排气压力为符合设计条件的鼓风机供气。真空泵保证整个系统正常解析，使系统处于理想真空状态，使整体设备能连续吸氮产氧工作。
2.吸附系统：吸附系统由两个装有沸石分子筛吸附剂的吸附塔和管道阀门等组成。低温高压的压缩空气从A塔底部进入，当流经吸附剂层时，空气中的氮气，二氧化碳，水蒸气等被吸附。氧气则通过吸附床层汇集到吸附塔顶部作为产品气输出。与此同时，B塔处于 再生工况，当进行吸附的吸附塔快达到吸附饱和时，在控制系统的调节下，低温高压空气转 而进到B塔开始吸附产氧。A、B塔如此交替轮流实现连续产氧的目的。
3.氧气缓冲罐：储存成品气（氧气），并对整套设备起到稳压作用。
4.控制系统：工程师将预编写的阀门控制程序输入到PLC控制器中，通过电磁阀调节 各个气动阀的开闭，实现吸附系统在指定的时间内经行吸附、再生。
PSA制氧设备主要由空压机、冷干机、除油器、吸附系统、氧气缓冲罐、控制系统组成。
1.空压机：空压机为整个系统提供原料空气，根据变压吸附制氧设备的产气量，选择符合设计条件的空压机进行供气。
2.冷干机：空压机对原料空气增压后，高温高压的压缩空气进入冷干机进行冷却、干燥、除杂，得到低温高压的压缩空气。
3.除油器：除油器将低温高压的压缩空气中的油雾去除，防止空气中的油雾对沸石分子筛的寿命造成影响.
4.吸附系统：吸附系统由两个装有沸石分子筛吸附剂的吸附塔和管道阀门等组成。低 温高压的压缩空气从A塔底部进入，当流经吸附剂层时，空气中的氮气，二氧化碳，水蒸气等被吸附。氧气则通过吸附床层汇集到吸附塔顶部作为产品气输出。与此同时，B塔处于 再生工况，当进行吸附的吸附塔快达到吸附饱和时，在控制系统的调节下，低温高压空气转 而进到B塔开始吸附产氧。A、B塔如此交替轮流实现连续产氧的目的。
5.氧气缓冲罐：储存成品气（氧气），并对整套设备起到稳压作用。
6.控制系统：工程师将预编写的阀门控制程序输入到PLC控制器中，通过电磁阀调节 各个气动阀的开闭，实现吸附系统在指定的时间内经行吸附、再生。
综上所述，两种技术的区别在于以下几点。
1.VPSA制氧机是用鼓风机来获取原料空气并增压，而PSA制氧机是使用空压机来进行供气。
2.在核心组成部分——沸石分子筛的选择上，PSA制氧机使用的是钠分子筛，VPSA制氧机使用的是锂分子筛。
3.PSA制氧机的吸附压力通常有0.6~0.8Mpa，VPSA制氧机的吸附压力是0.05Mpa。
由于技术路线的区别，PSA的吸附压力为VPSA的十几倍，所以相对于VPSA技术而言，PSA技术有以下几个缺点：
1.运行能耗大，成本过高。
2.设备高原环境稳定性差，性能下降严重，产量、浓度不足。
3.长时间运行故障多，供氧量和氧气品质下降明显。
4.维护成本高，分子筛易于受损，在不长的时间内，需要更换分子筛。
而VPSA相对于PSA来说：
1.能耗低，更加环保，绿色。
目前高原大部分地区使用的设备主要是传统的PSA 医用制氧设备，工艺路线 为高压吸附常压解吸制氧。此种工艺并不适应高原环境，在高原地区使 用能耗上升明显，同时制氧能力下降严重。面对用氧方式从用氧量少的鼻吸转为需要大量氧气的弥散供氧，其经济性根本是难于支撑。
传统医用制氧设备平原地区制氧能耗为 1~1.2 度电一方氧气，而高原（海拔 3600 米）地区，能耗数据一般要达到：
采用钠/钙分子筛 能耗 2.0~2.4 度电生产一方氧气。
采用锂分子筛 能耗 1.6~1.8 度电生产一方氧气。
由于在 3500~4500 米的高海拔地区，传统医用制氧设备实际制氧全成 本（包含能源、维护、管理和设备折旧）一般在每标方纯氧 4~4.5 元以上， 制氧成本很高。各项目营区为控制使用成本，多采用在晚上供氧 12 小 时安排，其用氧成本压力仍然较大。
2.设备运行稳定性高，供氧浓度和氧气品质明显提高，较完美的适应了高海拔环境运行，故而维护频率大大降低。
3.分子筛的寿命更长，现有的技术条件下，VPSA制氧设备可稳定运行十年以上，无需更换分子筛等关键部件， 实现高品质稳定供氧，运维费用下降 50%！（既使用该高原节能制氧设备，10 年设备生命周期可以节省出 2 套设备的投资金额）
注:本文由贝宇科技（武汉）有限公司研发部 撰写
