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军用分子筛制氧设备调查报告
第一章 分子筛制氧技术
1.1 概述
分子筛制氧技术又称变压吸附（pressure swing adsorption,简称PSA）制氧技术，是一项从空气混合物中分离提取或富集氧气的新型气体分离技术，其基本原理是利用吸附剂对不同气体在吸附量、吸附速度、吸附力等方面的差异以及吸附剂的容量随压力
的变化而变化的特性，在加压条件下完成空气的吸附分离过程，降压下解吸所吸附的氮气等杂质成分，从而实现空气的分离制氧以及吸附剂循环使用的目的。该技术是1960年由SKarstrome等人发明的，在工业上最初应用于空气的干燥和氢气的纯化，1970年开始用于分离空气制氧。分子筛制氧同其他工业空分制氧，如;低温精馏法，薄膜渗透法、化学法、电解法等相比，具有投资少，能耗低、安全、方便、自动化程度高等许多优点。可广泛应用于医疗、污水处理、水产养殖、冶炼、军事等领域。我国从1966年开始研究沸石分子筛吸附分离空气制氧，但由于分离效率低，单位产品能耗高，没有得到发展。从70年代开始，陕西化肥研究所、西南化工研究院等单位相继开展了变压吸附制氧的实验研究，并建立了中试装置，
受当时技术条件的限制，未能实现工业化。80年代是我国变压吸附制氧研发的低潮期，此时，受机械部指令性计划的安排，四川空分厂开始50m3/h PSA制氧装置的研制，并列入国家“六五”科技攻关项目,1987年，项目通过国家鉴定和验收。80年代中期，天津军事医学科学
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院卫生装备研究所与杭州制氧机厂联合研制的8 m3/h制氧装置投放市场，江麓机械厂，予新机械厂分别从美国科罗拉多州高山医疗设备公司
和印第安纳州制冷公司引进散件组装医用PSA制氧机，由于当时国内市场尚不成熟，以及价格过高等因素的影响，其产品最终退出中国市场。90年代初期，我国变压吸附制氧技术迅速提高，出现了四川空分、西南化工研究所、华西化工研究院、昆山锦沪机械设备公司等一批变压吸附制氧设备制造商。此间的产品，采用三床或四床工艺，装
置规模＜1300m3/h，产品质量不稳定，故障率高。2000年，华西化工研究所生产的3200m3/h制氧设备在贵阳钢厂投入运行，这是国内当时制造的最大的PSA制氧装置。同年，北大先锋科技有限公司的LiX分子筛生产线投产，该分子筛的吸附能力达到国际先进水平。2001年以后，我国变压吸附制氧技术取得长足进步，与国外的技术差距逐渐缩小，微型医用PSA制氧机性能可靠，价格低廉，形成了一定的生产规模，部分中小型、大中型变压吸附制氧装置已达到或接近国外同类产品的先进水平。
1.2 VPSA与VSA、PSA技术
变压吸附制氧根据吸附压力和解吸再生压力的不同，可以分为三种类型：有压吸附，常压脱附的PSA工艺；常压吸附，真空脱附的VSA工艺；有压吸附，真空脱附的VPSA工艺。PSA制氧工艺是目前中小型变压吸附制氧机普遍采用的工艺流程。VSA与VPSA虽然在身材规模和能耗上均优于PSA,但早期由于其设备复杂，投资较大，吸附剂性能要求高，真空解吸工艺在中小型制氧机中很少采用，仅仅用于大型设备。但是近年来，节能减排、时尚轻便成为潮流，中小型制氧设备逐渐向小型轻量化及低能耗方向发展，研究人员逐渐发现，早期惯常使用的有压吸附、常压解吸的工艺流程难以满足未来发展的需求，而被SKarstrome几乎与PSA同时提出,早期却被人们在中小型制氧设备领域
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几乎淡忘的VSA和VPSA,经过科技人员不断的创新与发展，伴随着吸附剂性能的不断提升与价格不断降低，设备不再复杂了，投资不再昂贵了。而其节能的优势愈发受到人们的青睐。VPSA、VSA于是又重新回到人们的视野当中。
在VPSA(VSA)领域目前领先的都是美国的企业：如普莱克斯公司、气体产品与化学公司（APCI）、太平洋工业公司（PCI）等，尤其是气体产品与化学公司，其创新的单塔VPSA（该公司称其为VSA）,只有两个移动部件：鼓风机与两位四通电动
（或气动）球阀，所有零部件、可集成在一个箱体里，因此占地面积只有通常PSA的1/3，维护简单方便，比PSA节能50%以上。而太平洋工业公司技术人员就是原来的气体产品公司那些研发人员，该公司在气体产品公司的基础上，
采用双向旋转鼓风机，正向旋转时，鼓风吸附制氧，反向旋转时抽真空解吸再生， 不用两位四通换向阀，即可实现VPSA的流程控制，从而将运动部件减少到1个， ，可靠性得到极大提升，如此一来，VPSA同PSA相比优势更加明显，其出山的时机也愈发成熟了。终于等到了一个好时机：利用该新技术，PCI公司迅速研发出军用的EDOCS-120,伴随着伊拉克和阿富汗战争的打响，很快被美国陆军、空军、海军、英国皇家空军等单位争相采购，获得多项大额合同，甚至被美国紧急情况事物管理局采购用于救灾及全美国防止恐怖分子生化武器袭击。PCI公司因此而大大赚了一笔。
与此同时，VPSA（VSA）的大哥PSA正在遍布世界的大大小小的医院里和液氧、氧气瓶进行恶战，由于PSA有初期需要巨额投资、后期还需要大量的维护与检修费用等弱点，他在同液氧与氧气瓶的争斗中越发感觉力不从心，气喘嘘嘘。从目
前的发展来看，V(VPSA,VSA)小弟从战场转战回来，该有时间和精力出手了，迟早有一天，我们一定会听到这个后起之秀会大喊一声：P哥退下，由我来。由于同其P大哥相比，节能太多，占地太省、维护
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几乎全免、没有工程安装费用。未来同液氧与氧气瓶的竞争将拥有更大的优势。该产品在我国还是一片空白，没有一家生产，但是迟早有一天，会有国内公司研制出同类设备，希望是我们谊安公司。
第二章 分子筛制氧在军队的应用
2.1 陆军用氧
陆军用氧按用氧方式区分主要有：组织机动式供氧、小团队移动式供氧、单兵轻便式供氧、车载式供氧，下面分别进行阐述。 2.1.1组织机动式供氧 2.1.1.1主要特点
供氧设备通常是大型设备或集装箱式制氧设备，采用直升机或载货汽车运输到位，供氧的主要对象通常是带用明确任务的大团体的多人吸氧，并且虽然有移动但不会是很
频繁的移动，比如战时的 野战医院机动供氧系统图
野战医院供氧，救灾时的 DOCS:制氧机兼具有灌瓶功能 HOBS:储氧系统（氧气瓶） 临时医院供氧，高原地区战士的生活、训练甚至战斗间歇吸氧等，该供氧方式通
常除了有制氧系统外，通常还需要有氧气储存系统、氧气分布系统。即实际上就是一个可以移动的中心供氧系统。
野战医院病房里的氧气分布系统
（黄色划圈部分）
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