Les concentrateurs d'oxygène utilisent généralement la technologie PSA ( Pressure Swing Adsorption ) et sont très utilisés pour la fourniture d'oxygène dans les applications de santé, en particulier lorsque l'oxygène liquide ou sous pression est trop dangereux ou gênant, comme dans les maisons ou les cliniques portables. À d'autres fins, il existe également des concentrateurs basés sur la technologie membranaire .
Les concentrateurs d'oxygène sont également utilisés pour fournir une source économique d'oxygène dans les procédés industriels, où ils sont également connus sous le nom de générateurs d'oxygène gazeux ou d'usines de production d'oxygène . Les concentrateurs d'oxygène utilisent un tamis moléculaire pour adsorber les gaz et fonctionnent selon le principe de l'adsorption à pression rapide de l' azote atmosphérique sur les minéraux de la zéolite , puis l'évacuation de l'azote. Ce type de système d'adsorption est donc fonctionnellement un épurateur d'azote laissant passer les autres gaz atmosphériques. Cela laisse l'oxygène comme gaz primaire restant. La technologie PSA est une technique fiable et économique pour la production d'oxygène de petite à moyenne échelle, avec une séparation cryogénique plus adaptée aux volumes plus élevés et une distribution externe généralement plus adaptée aux petits volumes.
A haute pression, la zéolite poreuse adsorbe de grandes quantités d'azote, en raison de sa grande surface et de son caractère chimique. Après la collecte de l'oxygène et des autres composants libres, les pertes de charge permettent à l'azote de se désorber.
Un concentrateur d'oxygène comporte un compresseur d'air, deux cylindres remplis de pastilles de zéolite, un réservoir d'équilibrage de pression et quelques soupapes et tubes. Dans le premier demi-cycle, le premier cylindre reçoit de l'air du compresseur, qui dure environ 3 secondes. Pendant ce temps, la pression dans le premier cylindre passe de la pression atmosphérique à environ 2,5 fois la pression atmosphérique normale (typiquement 20 psi / 138 kPa, ou 2,36 atmosphères absolues) et la zéolite est saturée en azote. Lorsque le premier cylindre atteint l'oxygène pur (il y a de petites quantités d'argon, de CO 2 , de vapeur d'eau, de radon et d'autres composants atmosphériques mineurs), un robinet s'ouvre et le gaz enrichi en oxygène s'écoule dans le réservoir d'équilibrage de pression. , qui se connecte au tuyau d'oxygène du patient. A la fin de la première moitié du cycle, il y a un autre changement de position de la vanne, de sorte que l'air du compresseur est dirigé vers le 2ème cylindre. La pression dans le premier cylindre diminue lorsque l'oxygène enrichi se déplace dans le réservoir, permettant à l'azote d'être désorbé en gaz. Au cours de la seconde moitié du cycle, il y a un autre changement de position de la soupape pour renvoyer le gaz dans le premier cylindre dans l'atmosphère ambiante, en maintenant la concentration d'oxygène dans le réservoir de compensation de pression inférieure à 90%. La pression dans le tuyau fournissant de l'oxygène à partir du réservoir d'équilibrage est maintenue stable par une soupape de réduction de pression.
Les unités plus anciennes ont fait un cycle avec une période d'environ 20 secondes, et ont fourni jusqu'à 5 litres par minute de 90% d'oxygène. Depuis environ 1999, des unités capables de fournir jusqu'à 10 lpm sont disponibles.
Applications
Les générateurs PSA fournissent une source d' oxygène rentable . Ils constituent une alternative plus sûre, moins coûteuse et plus pratique aux réservoirs d'oxygène cryogénique ou aux bouteilles pressurisées. Ils peuvent être utilisés dans diverses industries, y compris la médecine, la production pharmaceutique, le traitement de l'eau et la fabrication du verre.
Les générateurs PSA sont particulièrement utiles dans les régions éloignées ou inaccessibles du monde ou les installations médicales mobiles ( hôpitaux militaires , installations de secours ).