本发明属于气体分离技术，具体地说，涉及一种采用变压吸附的方法分离气体的装置。 采用变压吸附的方法分离或提纯气体的技术早已引起国内外的重视，其中，采用变压吸附的方法分离空气以便得到纯度较高的氮气或氧气的工作已逐步向高深发展，其开发研究主要是为了改善吸附剂的性能和提高分离技术的水平，从而达到纯度及收率同步提高的目的，1982年第6期“深冷技术”上报导了西德林德公司的“变压吸附制氮BF装置的实验报告”，氮气纯度可达99.5%，氮气回收率为17.80%，生产1m3这种纯度氮气需7.12m3的空气，露点为-40℃，其关键技术在于采用了性能优良的碳分子筛作为吸附剂，我国也曾引进这种制氮机，由于国内碳分子筛的质量较差，都未能达到予期的结果，显而易见，该技术的缺点在于这种流程氮气浓度提不高，氮气回收率也较低，因而单位m3氮气的电耗较大。
本发明的目的在于提出一种采用国内已有的普通分子筛同步达到高纯度、高收率、低电耗的变压吸附制纯氮机，
本发明的技术特征在于将2-10个能单独定压的串联充压、产气和并联排气、抽空的吸附柱构成子系统单元，把这种2-5个子系统单元并联为子系统以及再把2-5个子系统并联操作，或者子系统单元的内循环，从而实现了多个吸附柱地多级变压吸附分离技术。
图1为本发明的方框原理图，
空气压缩机1，压缩至2-20kg/cm2，进入装有活性炭、硅胶或沸石分子筛的净化罐2脱水、脱油、脱CO2，净化后的空气按给定程序进入子系统3和4之中的子系统单元，分别充压、产气，经微调阀7和8进入有5A沸石分子筛或硅胶的净化罐5，进一步净化后的氮气进入贮罐6备用，当产品气的浓度低于给定纯度时，自动切换经排气阀9，此系统降为常压后，自动切换，经真空泵10将吸附柱中吸附的O2和N2抽空以备开始下一个循环操作。
所述的吸附柱径高比为1∶10-1∶60，里面装填有市售的浙江长兴产碳分子筛、山东牟平产碳分子筛或上海分子筛厂产的4A分子筛;串联的多个吸附柱中可以装填同种的4A分子筛或碳分子筛，亦可相间装填不同的吸附剂组成复合床。
所述吸附柱单独定压的装置是在两吸附柱之间采用市售的定压阀，如YT4定压阀，或者采用膜式分离空间定压阀;或者采用串联的电磁开关阀和微调针形阀;或者采用可调气量的电磁阀，采用后两种方法时，后面的吸附柱充压时，可能引起前面的吸附柱的瞬时压力波动，但这种短时小幅度的压力波动，不会引起O2的解吸，因而对变压吸附的分离效果影响不大。
所述的抽空操作完成后，亦可用产品纯氮气对吸附柱进行逆向冲洗，以便提离产品氮气的纯度。
所述的子系统单元如图2所示。
压缩净化后的空气经电磁阀F-1（此时用于排气的电磁阀F-4和用于抽空的电磁阀F-5关闭，进入吸附柱Z-1充压，当气压超过定压器Y-1给定的压力时，Y-1开启，该压力下吸附分离后的富氮空气进入吸附柱Z-2充压，接着依次打开定压器Y-2和Y-3并依次对吸附柱Z-3和Z-4充压，当Z-4的压力超过定压阀Y-4给定压力时，打开产气电磁阀F-2，经用于调节流量的微调阀V进入图1的净化器5，当产品气的氮气纯度低于给定的纯度时，打开电磁阀F-3将不够纯度的富氯空气送入并联的另外一个子系统单元，在这一个子系统单元中，重复前一个子系统单元的充压过程，当该过程完成后，关闭F-3，开启排气电磁阀F-4，吸附柱Z-1、Z-2、Z-3和Z-4自由空间中的气体经单向阀D-1、D-2和D-3并联逆向抽空，必要时，可以从F-2供给纯氨气，逆向抽空冲洗，然后，开始下一个循环操作。
本发明的实施例结合附图3说明如下：
图3给出了两个子系统并联连续产气的操作程序。
子系统单元A-1由电磁阀F-1～F-5、定压阀Y-1～Y-4、吸附柱Z-1～Z-4及单向阀D-1～D-3组成，子系统单元A-2由F-6～F-10、Y-5～Y-10、D-4～D-6组成，子系统A由子系统A-1和A-2组成，同样，子系统单元B-1由F-11～F-15、D-7～D-9、Y-11～Y-15组成;B-2由F16～F-20、D-10～D-12、Y-16～Y-20组成，B-1和B-2构成子系统B，用微调阀V-1和V-2控制产气流量，Ⅰ表示供气，Ⅱ表示产气，Ⅲ表示排气Ⅳ表示抽空。
用单板机控制电磁阀的开关，1为起始状态0，状态2为状态1后1′30″，依次类推，状态3-后2′，状态4-后3′30″，状态5-后4′，状态6-后5′30″，状态7-后6′，状态8-后7′30″，状态8-后8′状态9即为状态1，
状态1时，开启F-1、F-3、F-11、F-12、F-20，A-1
对A-2充压，B-1产气，B-2抽空，
状态2时，开启F-4、F-6、F-7、、F-11、F-12、F-20，
A-1排气，A-2产气，B-1产气，B-2抽空，
状态3时，开启F-5、F-6、F-7、F-11、F-13，
A-1抽空，A-2产气，B-1对B-2充压，
状态4时，开启F-5、F-6、F-7、F-14、F-16、F-17，
A-18抽空，A-2产气，B-1排气，B-2产气，
状态5时，开启F-6、F-8、F-15、F-16、F-17，A-2
对A-1充压，B-1抽空，B-2产气，
状态6时，开启F-1、F-2、F-9、F-15、F-16、F-17，
A-1产气，A-2排气，B-1抽空，B-2产气，
状态7时，开启F-1、F-2、F-10、F-16、F-18，A-1
产气，A-2抽空，B-2对B-1充压，
状态8时，开启F-1、F-2、F-10、F-11、F-12、F-19，
A-1产气，A-2抽空，B-1产气，B-2排气，
状态9时，开启F-1、F-3、F-11、F-12、F-20，其操作
程序同状态1。
本实施例主要技术参数为：空压机最高排气压力为8kg/cm2，吸附床最高工作压力为7.8kg/cm2，吸附床再生采用真空泵抽空，产品气出口压力＞6kg/cm2，吸附柱装填的是山东弁平产碳分子筛。
本实施例变更工作状况的运行结果为：
N2纯度（%） ＞99.95 ＞99.9 ＞99.5 ＞98.0
空气/N2（体积） 7.8∶1 5.1∶1 4.8∶1 3.8∶1
N2回收率（%） 16 23 26 33
本发明的效果可以从下列对比数据看出：本发明BF装置本发明N2纯度（％）99.9599.599.5空气／N 体积）7.8/17.12/14.8/1N2回收率（％）1617.8026露点（℃）－40－40－40
当得到纯度相同的N2时，本发明的收率比BF装置高26%-17.89%-8.11%，这意味着大大降低了电耗。
当收率接近，本发明的纯度可高达99.95%，值得指出的是，本发明采用的国产碳分子筛远不如BF的装置的碳分子筛性能优良，仅仅改变操作程序即可同时提高纯度与收率，降低电耗。
提高产品气的纯度的办法有：控制单位时间的产量，增加子系统单元中串联吸附柱的数目，增加子系统单元数，即增加循环气在子系统中循环的次数，控制气体的温度、压力（及产气时间）气体的净化度。
本发明改换吸附剂后，还可用于其它气体的变压吸附分离，用5A分子筛时可获得纯度＞99%的O2，收率＞30%。
本发明还可用于H2、CH4、CO、CO2、C2H4及有机液体的分离或提纯。