Концентраторы кислорода обычно используют технологию адсорбции под действием давления (PSA) и очень широко используются для обеспечения кислорода в медицинских приложениях, особенно там, где жидкий или находящийся под давлением кислород слишком опасен или неудобен, например, в домах или портативных клиниках. Для других целей существуют также концентраторы, основанные на мембранной технологии .
Концентратор кислорода принимает воздух и очищает его для использования людьми, нуждающимися в медицинском кислороде, из-за низкого уровня кислорода в крови. Кислородные концентраторы также используются для обеспечения экономичного источника кислорода в промышленных процессах, где они также известны как генераторы кислородного газа или установки для генерации кислорода . Кислородные концентраторы используют молекулярное сито для адсорбции газов и работают по принципу быстрой адсорбции под давлением атмосферного азота на цеолитные минералы и затем выделяют азот. Таким образом, этот тип адсорбционной системы функционально представляет собой скруббер азота, который пропускает другие атмосферные газы. Это оставляет кислород в качестве основного газа. Технология PSA - это надежный и экономичный метод для генерации кислорода от малых до средних, причем криогенное разделение более подходит при больших объемах, а внешняя доставка обычно более подходит для небольших объемов.
При высоком давлении пористый цеолит адсорбирует большие количества азота из-за его большой площади поверхности и химического характера. После того, как кислород и другие свободные компоненты собираются, происходит падение давления, которое позволяет десорбировать азот.
Концентратор кислорода оснащен воздушным компрессором, двумя цилиндрами, заполненными цеолитами, резервуаром для выравнивания давления и некоторыми клапанами и трубами. В первом полупериоде первый цилиндр получает воздух от компрессора, который длится около 3 секунд. В это время давление в первом цилиндре поднимается от атмосферного до примерно 2,5-кратного нормального атмосферного давления (обычно 20 фунтов на квадратный дюйм / 138 кПа, или 2,36 атмосферы), и цеолит становится насыщенным азотом. Поскольку первый цилиндр достигает почти чистого кислорода (в первом полупериоде имеется небольшое количество аргона, CO 2 , водяного пара, радона и других второстепенных атмосферных компонентов), клапан открывается, а обогащенный кислородом газ течет до выравнивания давления резервуар, который соединяется с кислородным шлангом пациента. В конце первой половины цикла происходит другое изменение положения клапана, так что воздух из компрессора направляется во второй цилиндр. Давление в первом цилиндре падает, когда обогащенный кислород поступает в резервуар, что позволяет десорбировать азот обратно в газ. Пропуская через вторую половину цикла, есть другое изменение положения клапана, чтобы выпустить газ в первом цилиндре обратно в окружающую атмосферу, удерживая концентрацию кислорода в резервуаре, уравнивающем давление, ниже 90%. Давление в шланге, подающем кислород из уравнивающего резервуара, поддерживается постоянным клапаном снижения давления.
Старые юниты циклировались с периодом около 20 секунд и подавали до 5 литров в минуту 90 +% кислорода. С 1999 года были доступны блоки, способные поставлять до 10 л / мин.
Приложения
Генераторы PSA обеспечивают экономичный источник кислорода . Они являются более безопасной, дешевой и более удобной альтернативой резервуарам криогенного кислорода или баллонов под давлением. Они могут использоваться в различных отраслях промышленности, включая медицинское, фармацевтическое производство, водоочистку и производство стекла.
Генераторы PSA особенно полезны в отдаленных или недоступных частях мира или мобильных медицинских учреждениях ( военные больницы , объекты для бедствий).