变压吸附（PSA）制氧纯度为何难以超越96%

变压吸附（PSA）制氧技术虽然在能耗、成本和灵活性方面具有显著优势，但其氧气浓度通常难以超过96%。这一限制主要源于以下技术难点和工艺特性：

一、吸附剂选择性限制

● 分子筛的吸附特性

PSA制氧所用的沸石或锂基分子筛会优先吸附氮气，而氧气因极性较弱，会作为非吸附组分被分离。然而，分子筛是做不到对氮气全部吸附的，导致了氧气纯度范围在93%-96%范围。

● 氩气共存

空气的组成中是含有氩气的，占比约0.93%，它分子性质与氧气接近（均为非极性分子），现有分子筛无法有效分离氩气。因此，PSA制氧的产物中会残留氩气和少量未吸附氮气，这也限制了纯度的提升。

二、工艺设计与操作条件的制约

● 吸附压力与时间的平衡

PSA工艺需在短时间内完成压力切换，快速进行吸附与解吸。如果通过延长吸附时间来提高纯度，会导致分子筛饱和效率下降，降低分离效果；如果通过提高吸附压力来提高纯度，又可能加速分子筛粉化并增加能耗。

● 多塔并联的复杂性

虽然增加吸附塔数量（如六床工艺）可通过多级吸附提升纯度，但系统复杂度、阀门切换频率和能耗也会显著增加。

● 能耗与纯度的权衡

纯氧电耗是PSA技术的核心指标。当氧气纯度超过96%时，需额外增加吸附塔或延长再生时间，会导致能耗大幅上升。

三、技术瓶颈与材料限制

● 吸附剂性能的局限性

现有分子筛对氮气的吸附容量和选择性正在接近理论极限。锂基分子筛还无法突破对氩气分离的障碍。

● 设备可靠性与寿命

高频切换阀门和分子筛的长期稳定性是PSA系统的关键。纯度提升需要更频繁的阀门动作和更严苛的吸附条件，这可能影响设备寿命并增加维护成本。

四、应用场景的需求差异

● 行业对纯度的适应性

除医用氧气外，多数用氧场景（如高炉富氧、电炉炼钢）对氧气纯度的需求都不超过93%。事实上，93%氧可以满足市场大部分需求。

● 经济性考量

由于市场对于更高纯度的氧气需求较少，所以多数PSA制氧机厂家都更注重在现有纯度范围内能耗优化，而非追求极限纯度。

五、未来突破方向

● 新型吸附材料研发

● 工艺优化与智能化控制

● 低温与变压吸附结合

综上，变压吸附制氧的产品氧气浓度到不了96%，是现阶段吸附剂特性、工艺设计、经济性与应用需求共同作用的结果。

目前市面上也有分子筛制氧厂家，会在系统后端加装纯化装置，将产出的氧气提纯至99.5%来满足市场对于更高纯度的用氧需求。