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(jī)的工作原理、主要組成部分及作用。強(qiáng)調(diào)了應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，認(rèn)真做好制氧機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控和管理。同時(shí)闡述了醫(yī)院在選購(gòu)制氧系統(tǒng)時(shí)要綜合分析影響其能耗的因素，在保證氧氣產(chǎn)量和純度的前提下，盡量降低系統(tǒng)能耗，提高長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

氧氣；分子篩制氧機(jī)；吸附解吸；吸附塔；質(zhì)量監(jiān)控

氧氣是人體進(jìn)行新陳代謝的關(guān)鍵物質(zhì)，是人體生命活動(dòng)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(yán)格按照強(qiáng)制性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行醫(yī)用氧的生產(chǎn)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(gòu)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(shí)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(jī)、空氣過濾器、空氣貯罐、吸附塔、冷干機(jī)、氧氣貯罐、氣動(dòng)閥、程控部分、氣體流量計(jì)、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(duì)氧氣和氮?dú)獾鹊姆蛛x作用主要在于這兩種氣體在分子篩表面上的擴(kuò)散時(shí)間不同，較小極性的氣體分子擴(kuò)散較慢，很少一部分進(jìn)入分子篩微孔，較大極性氣體分子擴(kuò)散較快，進(jìn)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(jìn)入孔穴內(nèi)，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(jìn)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(guó)醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《醫(yī)用分子篩制氧設(shè)備通用技術(shù)規(guī)范》，以空氣為原料，利用分子篩變壓吸附工藝產(chǎn)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(dòng)排氣閥的作用，將氮?dú)庖约捌渌鼜U氣排除掉，氧氣進(jìn)入貯氧罐通過管道輸送到醫(yī)院各個(gè)終端使用科室。

2 分子篩制氧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(chǔ)存供應(yīng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組成。

2.1 氣源系統(tǒng)

空壓機(jī)是制氧系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)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(guān)。因此，要選擇性能優(yōu)越、低能耗、低噪音、使用壽命長(zhǎng)的空壓機(jī)?？諝赓A罐是壓縮空氣進(jìn)入吸附分離系統(tǒng)前的儲(chǔ)備中心，其作用是平抑壓縮機(jī)運(yùn)行中造成的氣體脈動(dòng)和壓力波動(dòng)，使進(jìn)入分離系統(tǒng)的氣流連續(xù)平穩(wěn)。同時(shí)，還起到凝結(jié)分離水并將其排出的作用。過濾器分初級(jí)過濾、中級(jí)精密過濾、高級(jí)精密過濾和除菌過濾器。通過這幾級(jí)過濾器的過濾，達(dá)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(jìn)入吸附系統(tǒng)，確保分子篩的高效分離，長(zhǎng)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(nèi)裝有沸石分子篩，利用其對(duì)氧氣、氮?dú)獾奈搅Α⑽搅亢臀剿俣鹊牟町?，高壓時(shí)將其吸附，低壓時(shí)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(chǎn)生氧氣，同時(shí)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(jī)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(jī)的能耗。吸附塔是保證制氧系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，因此醫(yī)院購(gòu)置時(shí)，要認(rèn)真考核吸附塔的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，一定要確保高效、長(zhǎng)壽。

2.3 儲(chǔ)存供應(yīng)系統(tǒng)

儲(chǔ)存供應(yīng)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(chǔ)存氧氣和平衡壓力，同時(shí)通過壓力傳感器來控制吸附塔的循環(huán)過程。經(jīng)除塵過濾除去細(xì)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(shè)計(jì)是必須的，它可以在用氧高峰，尤其是突然停電時(shí)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(guān)系到制氧機(jī)的起、停、正常運(yùn)轉(zhuǎn)。制氧機(jī)的壓縮機(jī)、吸附塔、氧氣貯罐、流量計(jì)等都有傳感器。傳感器將壓力、流量以及濃度等信號(hào)傳給運(yùn)行控制系統(tǒng)，并通過這些參數(shù)來控制制氧機(jī)的正常運(yùn)行。目前，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)已應(yīng)用到制氧系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雙重控制，自動(dòng)切換，全自動(dòng)無人值班，提升了醫(yī)院的管理水平。

3 制氧機(jī)的選擇

制氧機(jī)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(diǎn)科室的用氧設(shè)備，如：呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、高壓氧艙等的配置量，做出測(cè)算。例如設(shè)有1000張左右床位的醫(yī)院，當(dāng)供氧量上下落差小時(shí)，為了更有效利用制氧裝置，制氧主機(jī)產(chǎn)氧量應(yīng)在10～15m3/h(單機(jī)組)。當(dāng)供氧量上下波動(dòng)大時(shí)，存在供氧高峰期，則選擇產(chǎn)氧量在20～30m3/h（雙機(jī)組）的制氧主機(jī)，氧氣的氧濃度范圍>90%以上。一般醫(yī)院均采用雙機(jī)組，當(dāng)用氧高峰時(shí)，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)另一機(jī)組運(yùn)行，滿足高峰用氧需求。并且自動(dòng)切換和啟停，實(shí)現(xiàn)兩機(jī)一備的自動(dòng)控制方式，大大降低能耗，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益。

由于制氧系統(tǒng)是一個(gè)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，其主要消耗的費(fèi)用是電能，單位氧氣的能耗是制氧機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)。影響制氧機(jī)能耗的因素有分子篩的性能、吸附塔的結(jié)構(gòu)、以及系統(tǒng)參數(shù)等，因此醫(yī)院在購(gòu)置時(shí)，要從這些方面綜合分析，在保證制氧機(jī)氧氣產(chǎn)量和純度的前提下，盡量降低系統(tǒng)能耗，以提高長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

4 分子篩中心制氧系統(tǒng)的使用和管理

對(duì)于醫(yī)用氧生產(chǎn)使用者來說，國(guó)家對(duì)生產(chǎn)醫(yī)用氧有一整套的質(zhì)量監(jiān)控體系，醫(yī)用氧GMP的認(rèn)證內(nèi)容更是多達(dá)12個(gè)大項(xiàng)，198個(gè)子項(xiàng)（其中16項(xiàng)帶星的為一票否決項(xiàng)）。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(dāng)濃度達(dá)到25%就已能激起活潑的燃燒；達(dá)到27%時(shí)，燃燒將變成劇烈的火焰。因此，加強(qiáng)安全教育、嚴(yán)格遵守安全規(guī)則，培養(yǎng)高素質(zhì)的操作維護(hù)人員，通過質(zhì)量鑒定機(jī)構(gòu)組織培訓(xùn)，考試合格并取得相應(yīng)資格證書后才能上崗工作。操作維護(hù)人員對(duì)操作規(guī)程、正常工作狀態(tài)下的壓力、流量等技術(shù)參數(shù)做到心中有數(shù)，嚴(yán)格遵守機(jī)房工作制度，認(rèn)真做好檢查記錄，定期做好空壓機(jī)、冷干機(jī)、制氧主機(jī)及過濾器的維護(hù)保養(yǎng)。對(duì)于空壓機(jī)每天要檢查故障指示、油位、冷凝物排放閥，運(yùn)行2000h后或分離器壓差大于0.5bar，就要更換潤(rùn)滑油、油過濾器和油氣分離器芯等；冷干機(jī)的冷卻系統(tǒng)對(duì)空氣流進(jìn)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(duì)其原理，要監(jiān)測(cè)所有溫度，定期對(duì)各電磁閥、球閥、過濾器等進(jìn)行清洗；制氧主機(jī)的維護(hù)要確保每天全自動(dòng)排放運(yùn)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(shè)現(xiàn)代化醫(yī)院選擇集中供氧是必然趨勢(shì)。分子篩制氧系統(tǒng)的供氧能力強(qiáng)、容量大、穩(wěn)定性較好。這種制氧的核心技術(shù)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(yīng)，使吸氧更為簡(jiǎn)單易行，取代了傳統(tǒng)的氧氣瓶供應(yīng)方式，節(jié)省了人力物力及運(yùn)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(jīng)濟(jì)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