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在一定的壓力下，利用空氣中氮、氧在碳分子篩上的擴散速率差異較大，短時間內，氧分子被碳分子篩大量吸附，氮分子在氣相富集，達到氧氮分離。 由于碳分子篩對氧的吸附容量隨壓力的不同而有明顯差異，降低壓力，即可解吸碳分子篩吸附的氧分子，使碳分子篩再生，得以重復循環使用。 采用兩個吸附塔工藝，一塔吸附產氮，一塔解吸再生，循環交替，連續產出高品質氮氣。
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VPSA制氧系統主要由鼓風機、真空泵、切換閥、吸附器和氧氣平衡罐組成。原料空氣經吸入口過濾器除掉灰塵顆粒后,被羅茨鼓風機增壓至0.3-0.5barg而進入其中一只吸附器內。吸附器內裝填吸附劑,其中水分、二氧化碳、及少量其它氣體組分在吸附器入口處被裝填于底部的活性氧化鋁所吸附,隨后氮氣被裝填于活性氧化鋁上部的沸石分子篩所吸附。而氧氣(包括氬氣)為非吸附組分從吸附器頂部出口處作為產品氣排至氧氣平衡罐。 當該吸附器吸附到一定程度,其中的吸附劑將達到飽和狀態,此時通過切換閥利用真空泵對之進行抽真空(與吸附方向相反),真空度為0.65-0.75barg。已吸附的水分、二氧化碳、氮氣及少量其它氣體組分被抽出并排至大氣,吸附劑得到再生。
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壓縮空氣經空氣凈化系統除去油、水、塵埃等雜質后進入裝有沸石分子篩的吸附塔，空氣中的氮氣、二氧化碳、水蒸汽等被分子篩大量吸附，而氧氣由于擴散速率大而穿過吸附劑，而實現 氮、氧分離。 當吸附塔內吸附的氮等雜質達到飽和后，降低壓力使沸石分子得解吸再生，得以重復循環使用。 采用兩個吸附塔在PLC的控制下循環工作，連續產出高品質氧氣。
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