采用二维数值模型对变压吸附空分制氧过程吸附床内的氧气浓度分布进行了研究,同时对吸附相中氧气和氮气浓度也进行了探讨。数值结果直观地显示了吸附床内的浓度场及其分布规律,并据此结果分析了吸附床内浓度演变过程。发现,在首个循环结束时氧气浓度可提纯到70%左右;在循环稳定后,传质区长度约占整个吸附床的35%左右,在传质区前沿存在陡峭的浓度波锋面;边流效应的存在使得浓度锋面呈月牙形分布,并且会使壁面过早地穿透,影响吸附床性能。

通过自行研制开发的高压静态吸附仪测定了沸石分子筛对N2和O2静态吸附量,实现了吸附剂对气体吸附量在高压条件下的测量,对变压吸附气体分离行业具有重要的实用价值。该仪器能够与上位计算机进行通讯,实现测量数据的显示与存储。

基于微型变压吸附氧氮分离过程的特点和线性推动力模型，建立了描述该过程的数学模型，给出了求解的边界条件和初始条件，采用有限差分法对模型进行了求解．以产品气浓度和氧气回收率为例，对数值模拟结果和实验进行了比较，二者吻合良好．所建立的数学模型可以较为准确地模拟微型变压吸附条件下的氧氮分离过程，为深入研究SARS患者专用PSA制氧机及其吸附器结构优化打下了基础．

为了开发用于SARS病人的微型变压吸附制氧机，实验研究了吸附时间、反吹比、产品气量、吸附塔高径比以及吸附剂种类等工艺参数对微型变压吸附分离空气制氧装置的产品纯度和回收率的影响．实验结果表明：在变压吸附微型化条件下，最佳的吸附时间为12s和反吹比为0．5；随着产品气流量的增加，产品气纯度下降，而回收率升高，在所要求的纯度下，回收率能达到19％；吸附剂的种类对变压吸附制氧过程有重要的影响；在微型化条件下，合适吸附塔的高径比为3．7～4．0之间．