变压吸附(pressure swing adsorption,简称PSA)空分制氧技术是一项低耗能、投资少、规模灵活、自动化程度高的新型分离技术,在中小规模用氧的场合具有明显的优势,已经成为中小空分制氧的主要方法。目前,变压吸附制氧理论及设备微型化成为这一领域的重要方向。为纯氧曝气装置设计适合的氧气源设备是本文的主要任务。本文介绍了变压吸附制氧设备的基本结构和工作原理,阐述了Langmuir等温线理论等描述吸附现象的控制方程,并利用这些方程,对两床Skarstrom循环变压吸附过程进行计算机仿真,得到的满足流量和产品气纯度要求的设计参数,为实验台的搭建提供依据。本文还利用仿真技术,分析了操作流程和吸附剂物性参数对吸附制氧设备性能的影响。通过真空变压吸附过程(VPSA)过程仿真,得到相同控制参数下,较优化的操作流程。对于选用两种吸附剂填充的分层吸附床,分析了吸附剂物性参数及不同吸附剂填充位置对设备性能的影响,为合理而优化地填充吸附反应床提供依据。另一方面,对加入金属肋片结构的吸附床进行细化分析,根据PSA气体分离理论对改进后的吸附床进行吸附和解吸过程的数值计算,分析了空气流过加入金属肋片的吸附床时,金属肋片结构对吸附(解吸)性能的影响。同时采用局部能量平衡方程以及吸附动力方程作为数学模型,对吸附反应器的主要设计参数进行分析。文章通过计算机模拟得到金属肋片结构参数与吸附动力的关系,以及对提高吸附反应器工作效率的影响。为改进吸附床结构提供理论依据。