一、空气分离制氧的主要工艺及其比较
氧气在工业生产和日常生活中有广泛的用途，空气中含有21%（体积浓度）的氧气，是最廉价的制氧原料，因此氧气一般都通过空气分离制取。
■  空气分离制氧主要工艺
1.深冷分离工艺:  传统制氧技术，氧气纯度高、产品种类多，适用于大规模制氧。
2.变压吸附工艺(PSA):  新兴技术，投资小、能耗低，适用于氧气纯度不太高、中小规模应用场合。
3.膜分离工艺:  尚不成熟，基本未得到工业应用。
■  变压吸附制氧技术特点——与深冷制氧技术相比
l 工艺流程简单，不需要复杂的预处理装置；
l 产品氧气纯度可达95%，氮气含量小于1%，其余为氩气；
l 制氧规模10000m3/h以下时，制氧电耗更低、投资更小；
l 装置运行自动化程度高，开停车方便快捷；
l 装置运行独立性强，安全性高；
l 装置操作简单，操作弹性大（部分负荷性优越，负荷转换速度快）；
l 装置运行和维护费用低；
l 土建工程费用低，占地少。
■  深冷空分制氧工艺与变压吸附制氧工艺的比较

二、变压吸附空分制氧工艺原理
★ 变压吸附空气分离制氧原理
    空气中的主要组份是氮和氧，通过选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。
    氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩（0.31Å）比氧的（0.10 Å）大得多，因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮与分子筛表面离子的作用力强，如图1所示）。因此，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。
    图1、变压吸附气体分离基本原理示意图
    氩气和氧气的沸点接近，两者很难分离，一起在气相得到富集。因此变压吸附制氧装置通常只能获得浓度为90%~95%的氧气（氧的极限浓度为95.6%，其余为氩气），与深冷空分装置的浓度99.5%以上的氧气相比，又称富氧。
    ★ 变压吸附空分制氧装置工艺简述
    从上述原理可知，变压吸附空分制氧装置的吸附床必须至少包含两个操作步骤：吸附和解吸。因此，当只有一个吸附床时，产品氧气的获得是间断的。为了连续获得产品气，通常在制氧装置中一般都设置两个以上的吸附床，并且从节能降耗和操作平稳的角度出发，另外设置一些必要的辅助步骤。
    每个吸附床一般都要经历吸附、顺向放压、抽空或减压再生、冲洗置换和均压升压等步骤，周期性地重复操作。在同一时间，各个吸附床则分别处于不同的操作步骤，在计算机的控制下定时切换，使几个吸附床协同操作，在时间步伐上则相互错开，使变压吸附装置能够平稳运行，连续获得产品气。
    根据解吸方法的不同，变压吸附制氧又分为两种工艺（参见表1）：
    1、PSA工艺：加压吸附（0.2～0.6MPa）、常压解吸。投资小、设备简单，但能耗高，适用于小规模制氧的场合。
    2、VPSA工艺：常压或略高于常压（0～50KPa）下吸附，抽真空解吸。设备相对复杂，但效率高、能耗低，适用于制氧规模较大的场合。

表1、PSA和VPSA制氧装置主要参数比较