變壓吸附（PSA）制氧技術(shù)雖然在能耗、成本和靈活性方面具有顯著優(yōu)勢，但其氧氣濃度通常難以超過96%。這一限制主要源于以下技術(shù)難點和工藝特性：

一、吸附劑選擇性限制

● 分子篩的吸附特性

PSA制氧所用的沸石或鋰基分子篩會優(yōu)先吸附氮氣，而氧氣因極性較弱，會作為非吸附組分被分離。然而，分子篩是做不到對氮氣全部吸附的，導(dǎo)致了氧氣純度范圍在93%-96%范圍。

● 氬氣共存

空氣的組成中是含有氬氣的，占比約0.93%，它分子性質(zhì)與氧氣接近（均為非極性分子），現(xiàn)有分子篩無法有效分離氬氣。因此，PSA制氧的產(chǎn)物中會殘留氬氣和少量未吸附氮氣，這也限制了純度的提升。

二、工藝設(shè)計與操作條件的制約

● 吸附壓力與時間的平衡

PSA工藝需在短時間內(nèi)完成壓力切換，快速進(jìn)行吸附與解吸。如果通過延長吸附時間來提高純度，會導(dǎo)致分子篩飽和效率下降，降低分離效果；如果通過提高吸附壓力來提高純度，又可能加速分子篩粉化并增加能耗。

● 多塔并聯(lián)的復(fù)雜性

雖然增加吸附塔數(shù)量（如六床工藝）可通過多級吸附提升純度，但系統(tǒng)復(fù)雜度、閥門切換頻率和能耗也會顯著增加。

● 能耗與純度的權(quán)衡

純氧電耗是PSA技術(shù)的核心指標(biāo)。當(dāng)氧氣純度超過96%時，需額外增加吸附塔或延長再生時間，會導(dǎo)致能耗大幅上升。

三、技術(shù)瓶頸與材料限制

● 吸附劑性能的局限性

現(xiàn)有分子篩對氮氣的吸附容量和選擇性正在接近理論極限。鋰基分子篩還無法突破對氬氣分離的障礙。

● 設(shè)備可靠性與壽命

高頻切換閥門和分子篩的長期穩(wěn)定性是PSA系統(tǒng)的關(guān)鍵。純度提升需要更頻繁的閥門動作和更嚴(yán)苛的吸附條件，這可能影響設(shè)備壽命并增加維護(hù)成本。

四、應(yīng)用場景的需求差異

● 行業(yè)對純度的適應(yīng)性

除醫(yī)用氧氣外，多數(shù)用氧場景（如高爐富氧、電爐煉鋼）對氧氣純度的需求都不超過93%。事實上，93%氧可以滿足市場大部分需求。

● 經(jīng)濟性考量

由于市場對于更高純度的氧氣需求較少，所以多數(shù)PSA制氧機廠家都更注重在現(xiàn)有純度范圍內(nèi)能耗優(yōu)化，而非追求極限純度。

五、未來突破方向

● 新型吸附材料研發(fā)

● 工藝優(yōu)化與智能化控制

● 低溫與變壓吸附結(jié)合

綜上，變壓吸附制氧的產(chǎn)品氧氣濃度到不了96%，是現(xiàn)階段吸附劑特性、工藝設(shè)計、經(jīng)濟性與應(yīng)用需求共同作用的結(jié)果。

目前市面上也有分子篩制氧廠家，會在系統(tǒng)后端加裝純化裝置，將產(chǎn)出的氧氣提純至99.5%來滿足市場對于更高純度的用氧需求。