淺談分子篩制氧系統(tǒng)的選擇使用和管理

許敏，帕爾哈提

烏魯木齊市友誼醫(yī)院 器械科，新疆烏魯木齊 833000

淺談分子篩制氧系統(tǒng)的選擇使用和管理

許敏，帕爾哈提

烏魯木齊市友誼醫(yī)院 器械科，新疆烏魯木齊 833000

本文論述了分子篩制氧機的工作原理、主要組成部分及作用。強調了應嚴格遵守規(guī)章制度，認真做好制氧機的維護保養(yǎng)，加強質量監(jiān)控和管理。同時闡述了醫(yī)院在選購制氧系統(tǒng)時要綜合分析影響其能耗的因素，在保證氧氣產量和純度的前提下，盡量降低系統(tǒng)能耗，提高長期運行的經濟效益。

氧氣；分子篩制氧機；吸附解吸；吸附塔；質量監(jiān)控

氧氣是人體進行新陳代謝的關鍵物質，是人體生命活動的第一要素，氧氣在醫(yī)院使用已有上百年的歷史。氧氣作為一種特殊的“制劑”，必需嚴格按照強制性的國家標準來執(zhí)行醫(yī)用氧的生產和使用。目前，醫(yī)院集中供氧系統(tǒng)的供氧方式主要有兩種，一種是外購成品氧氣，一種是自制氧氣。本文主要剖析利用分子篩制氧系統(tǒng)實現(xiàn)醫(yī)院的集中供氧。

1 分子篩制氧的基本原理

醫(yī)用分子篩中心制氧系統(tǒng)主要由空氣壓縮機、空氣過濾器、空氣貯罐、吸附塔、冷干機、氧氣貯罐、氣動閥、程控部分、氣體流量計、氣體過濾器等部分組成。制氧系統(tǒng)的核心部件是制氧分子篩，分子篩是一種以沸石為主要原料的半永久性吸附劑。分子篩對氧氣和氮氣等的分離作用主要在于這兩種氣體在分子篩表面上的擴散時間不同，較小極性的氣體分子擴散較慢，很少一部分進入分子篩微孔，較大極性氣體分子擴散較快，進入分子篩微孔也較多。氧氣的臨界直徑為2.8A（1A=0.1nm），而氮為3A，氧氣可以通過微孔孔口進入孔穴內，吸附于孔穴表面，并在一定條件下解吸放出，比孔徑大的分子則不能進入，從而把分子直徑大小不同的氮和氧分離開來。這樣在氣相中可得到氧的富集成分，通過PSA（Pressure Swing Absorption）變壓吸附（加壓吸附、減壓解吸的循環(huán)過程）雙塔流程，就可以從空氣中將氧氣分離出來。根據(jù)中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標準《醫(yī)用分子篩制氧設備通用技術規(guī)范》，以空氣為原料，利用分子篩變壓吸附工藝產生的氧氣，這種氧氣的氧濃度范圍為90%～95%（V/V）之間。隨著吸附塔自動排氣閥的作用，將氮氣以及其它廢氣排除掉，氧氣進入貯氧罐通過管道輸送到醫(yī)院各個終端使用科室。

2 分子篩制氧系統(tǒng)結構及工作原理

分子篩制氧系統(tǒng)由氣源系統(tǒng)、吸附分離系統(tǒng)、儲存供應系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組成。

2.1 氣源系統(tǒng)

空壓機是制氧系統(tǒng)的關鍵設備，其作用是為吸附分離系統(tǒng)提供壓縮氣源。制氧系統(tǒng)的大部分能耗、噪音與其密切相關。因此，要選擇性能優(yōu)越、低能耗、低噪音、使用壽命長的空壓機?？諝赓A罐是壓縮空氣進入吸附分離系統(tǒng)前的儲備中心，其作用是平抑壓縮機運行中造成的氣體脈動和壓力波動，使進入分離系統(tǒng)的氣流連續(xù)平穩(wěn)。同時，還起到凝結分離水并將其排出的作用。過濾器分初級過濾、中級精密過濾、高級精密過濾和除菌過濾器。通過這幾級過濾器的過濾，達到除去0.01um的液體及固體微粒，最低殘留油含量（0.001ppm），不含水份、灰塵、無臭無味的高壓、潔凈氣體，從氣源系統(tǒng)進入吸附系統(tǒng)，確保分子篩的高效分離，長壽命工作。

2.2 吸附分離系統(tǒng)

吸附分離系統(tǒng)主要由吸附塔和控制閥組成，吸附塔內裝有沸石分子篩，利用其對氧氣、氮氣的吸附力、吸附量和吸附速度的差異，高壓時將其吸附，低壓時將其解析。雙塔在控制閥的作用下交替完成吸附與解析過程，從而連續(xù)不斷地產生氧氣，同時排除解析廢氣。在吸附系統(tǒng)中，分子篩是變壓吸附制氧的核心，其性能直接決定著制氧機的優(yōu)劣，分離效果。選擇性能優(yōu)越的分子篩，可以降低吸附壓力，減少分子篩用量，從而降低制氧機的能耗。吸附塔是保證制氧系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的關鍵，因此醫(yī)院購置時，要認真考核吸附塔的設計結構和工藝參數(shù)，一定要確保高效、長壽。

2.3 儲存供應系統(tǒng)

儲存供應系統(tǒng)有氧氣貯罐、除塵過濾器、匯流排和充氧裝置。其主要作用是儲存氧氣和平衡壓力，同時通過壓力傳感器來控制吸附塔的循環(huán)過程。經除塵過濾除去細菌等病原微生物，提供出潔凈、無菌的醫(yī)用氧氣。匯流排的設計是必須的，它可以在用氧高峰，尤其是突然停電時確保供氧，從而使供氧系統(tǒng)安全、可靠。充氧裝置可以給氧氣瓶充裝多余的氧氣，解決匯流排供氧源。

2.4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)關系到制氧機的起、停、正常運轉。制氧機的壓縮機、吸附塔、氧氣貯罐、流量計等都有傳感器。傳感器將壓力、流量以及濃度等信號傳給運行控制系統(tǒng)，并通過這些參數(shù)來控制制氧機的正常運行。目前，遠程監(jiān)控技術已應用到制氧系統(tǒng)，實現(xiàn)雙重控制，自動切換，全自動無人值班，提升了醫(yī)院的管理水平。

3 制氧機的選擇

制氧機的選擇要根據(jù)醫(yī)院的床位數(shù)、供氧量上下的落差，以及重點科室的用氧設備，如：呼吸機、麻醉機、高壓氧艙等的配置量，做出測算。例如設有1000張左右床位的醫(yī)院，當供氧量上下落差小時，為了更有效利用制氧裝置，制氧主機產氧量應在10～15m3/h(單機組)。當供氧量上下波動大時，存在供氧高峰期，則選擇產氧量在20～30m3/h（雙機組）的制氧主機，氧氣的氧濃度范圍>90%以上。一般醫(yī)院均采用雙機組，當用氧高峰時，系統(tǒng)會啟動另一機組運行，滿足高峰用氧需求。并且自動切換和啟停，實現(xiàn)兩機一備的自動控制方式，大大降低能耗，達到最佳經濟效益。

由于制氧系統(tǒng)是一個長期連續(xù)運行的設備，其主要消耗的費用是電能，單位氧氣的能耗是制氧機的一個重要指標。影響制氧機能耗的因素有分子篩的性能、吸附塔的結構、以及系統(tǒng)參數(shù)等，因此醫(yī)院在購置時，要從這些方面綜合分析，在保證制氧機氧氣產量和純度的前提下，盡量降低系統(tǒng)能耗，以提高長期運行的經濟效益。

4 分子篩中心制氧系統(tǒng)的使用和管理

對于醫(yī)用氧生產使用者來說，國家對生產醫(yī)用氧有一整套的質量監(jiān)控體系，醫(yī)用氧GMP的認證內容更是多達12個大項，198個子項（其中16項帶星的為一票否決項）。氧氣是一種無色、無臭、無味的氣體和助燃劑。通?？諝庵泻趿繛?0.9%，當濃度達到25%就已能激起活潑的燃燒；達到27%時，燃燒將變成劇烈的火焰。因此，加強安全教育、嚴格遵守安全規(guī)則，培養(yǎng)高素質的操作維護人員，通過質量鑒定機構組織培訓，考試合格并取得相應資格證書后才能上崗工作。操作維護人員對操作規(guī)程、正常工作狀態(tài)下的壓力、流量等技術參數(shù)做到心中有數(shù)，嚴格遵守機房工作制度，認真做好檢查記錄，定期做好空壓機、冷干機、制氧主機及過濾器的維護保養(yǎng)。對于空壓機每天要檢查故障指示、油位、冷凝物排放閥，運行2000h后或分離器壓差大于0.5bar，就要更換潤滑油、油過濾器和油氣分離器芯等；冷干機的冷卻系統(tǒng)對空氣流進行冷卻，降低蒸汽飽和度，從而使冷凝物折出，通過排放器排除。針對其原理，要監(jiān)測所有溫度，定期對各電磁閥、球閥、過濾器等進行清洗；制氧主機的維護要確保每天全自動排放運作正常，定期更換過濾器濾芯，而主過濾器、精密過濾器為棄置型，清潔后也不能再使用。

綜上所述，鋼瓶直接供氧的形式面臨著淘汰，建設現(xiàn)代化醫(yī)院選擇集中供氧是必然趨勢。分子篩制氧系統(tǒng)的供氧能力強、容量大、穩(wěn)定性較好。這種制氧的核心技術通過分子篩變壓吸附和提純從大氣獲取低成本的富集氧。每套系統(tǒng)保證了醫(yī)院近千張床位的氧氣供應，使吸氧更為簡單易行，取代了傳統(tǒng)的氧氣瓶供應方式，節(jié)省了人力物力及運輸上的不便，提升了醫(yī)院的管理層次和水平，為醫(yī)院帶來了較好的經濟效益。

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Selective Use and Management of Molecular Sieve Oxgen System

XU Min,PA ER Ha-ti
Medical Equipment Department,Urumchi Friendship Hospital,Urumchi Xinjiang 833000, China

This paper discusses the working principle,main composition and function of molecular sieve oxgen system, and emphasizes the necessity of obeying rules and regulations, maintaining the system,enhancing quality monitor and management, also expounds that hospital should analyze the energy expenditure impact factors whle purchasing oxgen system.

oxygen; molecular sieve oxgen system; adsorption and desorption; adsorption tower; quality monitor

TQ116.1；TH772

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.12.036

1674-1633(2010)12-0087-02

2010-06-17

作者郵箱：qiakan@vip.qq.com