[实用新型]三罐旋转式流体控制分配器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种流体控制分配器，尤其涉及一种以分子筛的变压吸附(PSA)原理，从空气中直接制取高沌度氧气的流体控制分配装置，其特别适用于小型医用分子筛制氧机产品的流体控制分配。

背景技术

目前，医用氧气的制取方式主要有医用低温空气分离法和医用分子筛变压吸附法二种：低温空气分离法采用空气加压后液化，经低温冷却蒸发，由液氧贮槽经汽化器汽化、减压和稳压后再供氧。采用低温空气分离法制取氧气的工艺比较复杂，且在同等条件下制取氧气的单位成本高，目前无论在西方发达国家还是在我国，医用氧气大部分采用医用分子筛变压吸附的原理制取，其优点特出表现为：

1.使用安全

人本来就生存于大气层中以空气为日常呼吸的介质，以空气为原料直接制取高沌度富氧，几乎不存在其他有害气体。与低温液态氧制取后灌装在钢瓶内再运输、传送、减压使用相比较具有更安全和方便、又不存在钢瓶的不洁净而产生二次污染问题，同时可避免采用化学法制取氧气有可能伴入其他杂质气体和其他物质的担心。

2.费用低且方便

以空气为原料直接制取医用氧气无需太多成本，只要接通电源即可，随用随开，开机后即可吸氧。采用医用分子筛变压吸附原理生产的制氧机整机重量约20公斤左右，又有可移动的4个万向式滚轮，可以按需移动，使用相当方便。1小时耗电仅为0.4kW，按每天使用10小时计，只消耗4度电，而用一个医用液态氧钢瓶在相同的条件下就要开销几十元，用完后还需更换，既费钱又费工。

分子筛存在于大自然，又可称为沸石分子筛和分子筛沸石、晶体铝硅酸盐等，天然沸石目前为至已发现有六十三种。除天然的沸石外，人工合成的沸石更是多种多样，采用碳分子筛(CMS)或沸石分子筛(ZMS)可以将空气中特定的组分吸附，从而把想获得的组分分离出来：采用碳分子筛可获取氮气；采用沸石分子筛可以获取氧气。

A型、X型和Y型分子筛是人工水热合成的硅铝酸盐晶体，经过交换不同的金属阳离子则变成同类型不同类别的分子筛。依据晶体内部孔穴大小吸附或排斥不同的物质分子，同时根据不同物质分子极性或可极化性而决定吸附的次序，达到分离的效果，因而被形象的称为“分子筛”。分子筛的孔径分布是非常均一的，因而分子筛比其他类型的吸附剂更具有独特的优越性。5A°型分子筛的化学分子式为：Ca_4..5Na₃∑(AtO₂)₁₂(SiO₂)₁₂·XH₂O，呈蜂窝状的物理结构，其孔径为：5A°(埃)。

分子筛解吸分离的原理：

a)利用物质分子大小不一的特征，小分子可以窜入分子筛孔径内，大分子则经过分子筛而排出，达到吸附分离的目的。

N2氮分子的临介直径为3.0～3.64A°；分子长度为4.09A°；

O2氧分子的临介直径为3.4～3.8A°；分子长度为3.8A°。

b)根据分子极性，不饱和度和极化率的选择吸附。分子筛对于极化分子和不饱和分子有很高的亲和力；在非极性分子中，对于极化率大的分子有较高的选择吸附优势。分子筛晶体内部的微孔体系称为一级结构，晶体外面的大孔称为二级结构(1000～10000)A°，其一级孔结构表面占99％，二级孔结构占1％。

基于其物理结构的特点：二种吸附因素，N₂和O₂的常温分离系数为2.75。因此，当压缩空气进入到分子筛后，N₂氮分子被分子筛吸附在一级孔结构表面，而O₂氧分子只有微量被吸附。通过多层分子筛和空气在分子筛罐内的来回运动，O₂氧分子被遂渐分离出来聚集成富集氧，其最高氧浓度可达到98％～99％，一般都可以达到70％以上，如制气设备系统设置好的可达到90％以上。

用分子筛制取氧气的变压吸附方法按照其解吸方式的不同还可分为常压变压吸附(PSA)或真空变压吸附(VPSA)，其中常压变压吸附还可分为二种：高压变压吸附流程和低压变压吸附流程，二者的主要区别在于变压吸附的压力不一样。采用真空变压吸附方式，相对于常压变压吸附制氧设备在配套和操作上要复杂得多，而且其投资较多、设备占用空间多和公用工程用量(水、电、仪表等)需要另行提供。

目前国内小型医用分子筛制氧机均采用医用分子筛常压(PSA)变压吸附原理制取富氧的小型制氧设备，其基本工作原理为：

流体控制分配器的基本要求：