变压吸附(PSA)空分制氧技术日趋成熟，特别是中小规模的制氧系统日益成为工业生产中氧气制备的主要技术。然而受传统PSA工艺及分子筛性能的制约，现有PSA空分制氧技术所制备的氧气浓度小于96％，大大限制了PSA制氧技术的应用范围，因而，设计新型PSA空气分离高浓度氧气制备工艺具有很大的实用价值。　　本文基于沸石分子筛(ZMS)与碳分子筛(CMS)的吸附特性，设计了一种连续制备高浓度氧气的ZMS/CMS两级PSA工艺。第一级采用ZMS吸附剂，加压吸附、常压解吸，分离出空气中的氮气，制备富氧气体;第二级采用CMS吸附剂，加压吸附、真空解吸，将第一级富氧气中的氩气分离，得到高浓度的氧气。　　以建立的ZMS/CMS工艺流程为基础，通过理论计算进行了吸附塔结构设计，确定了吸附塔高径比、氧桥孔径等结构参数，并通过实验研究分别确定了ZMS工艺流程的吸附时间、均压时间，以及CMS工艺流程的吸附压力、吸附时间、解吸时间、进气氧含量等工艺参数。　　在空气进气流量为70.0L/min、吸附压力为0.12MPa时，一级ZMS工艺的氮气最佳吸附时间为7.0s、均压时间为0.8s，产生流量为5.0L/min、浓度为94.0％的富氧气体。二级CMS工艺以富氧气体为原料气，采用两次排气法，即常压解吸排气和真空解吸排气，使吸附塔内未吸附的富氧气体和吸附床死空间内的氩气排空，提高了氧气浓度;在进气流量为13.5L/min、吸附压力为0.60MPa时，二级CMS工艺的最佳吸附时间为5.0s、常压排气时间为5.0s、真空排气时间为3.0s、氧气解吸时间为5.0s，产生流量为2.0L/min、浓度达到98.2％的高浓度氧气。　　以两种不同吸附机理的ZMS和CMS分子筛为吸附剂，建立了基于PLC控制的ZMS/CMS变压吸附氧气制备工艺，该工艺可有效分离空气中的氧气、氩气和氮气，制各出高浓度氧气，具有广阔的应用前景。