اکسیژن ساز بیمارستانی

اکسیژن ساز

اکسیژن ساز بیمارستانی شرکت مهندسی فران براساس فرایند PSA برای تولید اکسیژن طبی طراحی و ساخته می شود. دستگاه اکسیژن ساز بیمارستانی شرکت مهندسی فران با هدف تولید اکسیژن در محل واحدهای درمانی در ظرفیتهای متنوع با خلوص ۹۲ تا ۹۵ درصد تولید می شود.

فناوری توليد اكسيژن در اکسیژن سازهای درمانی در محل بیمارستانها بر مبنای فرایند (Pressure Swing Adsorption) PSA است. توليد اكسيژن در دستگاههاي PSA براساس عبور هواي فشرده از گرانولهاي زئوليت سنتزی كه به آن غربال مولكولي (Mulecular sieve) مي‌گويند انجام مي‌گيرد. نیتروژن موجود در هوا در ضمن عبور از غربال مولكولي در ستون‌هاي زئوليت جذب شده و اكسيژن هوا در فشار حدود ۴ اتمسفر از بستر عبور می کند. پس اشباع شدن ظرفیت جذب زئولیتهای یک ستون، ستون اشباع شده به حالت احیا درآمده و ستون دیگر عملیات جذب را انجام می دهد. این توالی به طور كلي منجر به توليد اكسيژن (هواي غني شده از اكسيژن) به طور پيوسته مي‌گردد.

فرایند جداسازي اكسيژن از هوا در فناوری PSA يك فرآيند فيزيكي است و در آن هيچگونه فعل و انفعال شيميايي صورت نمي‌گيرد. از اینرو به محض برداشتن فشار از گرانولهاي غربال مولكولي گاز نیتروژن تخليه و غربال مولكولي به حالت اوليه و آماده جذب بر مي‌گردد. در حقیقت غربال مولكولي مجدداً احيا مي شود .بنابراين در صورتي كه دستگاه هاي PSA به طور صحيح بهره برداري شوند و غربال مولكولي به روغن و رطوبت آغشته نشود عمر مواد جاذب طولاني خواهد بود.

 

جاذب ملکولی زئوليت(Zeolite)

ماده جاذب زئوليت سنتزي در سال ۱۹۵۰ ميلادي برای اولین بار ساخته شد و در سال ۱۹۶۰ از آن در خشك كردن و خالص سازي گازها در صنايع پتروشيمي استفاده شد. در سال ۱۹۷۰ جهت تهيه اكسيژن در ارتش از آن استفاده شد. هم اكنون بيش از ۱۵۰ نوع زئوليت با كاربرد هاي مختلف در دنيا مورد استفاده قرار مي گيرند.

مواد جاذب زئوليت از عناصري نظير آلومينيوم، سيليكون، اكسيژن و سديم تشكيل شده اند. اين غربالگر مولكولي سراميكي داراي ساختاركريستالي سه بعدي به هم پيوسته مشابه ساختار كندوي عسل مي‌باشد. جاذب زئولیت كاملاً صلب و غير قابل اشتعال بوده و داراي حفرات سطحي مرتبط به هم و تخلخل بسيار بالاست. اين ساختار متخلخل، سطح بسيار زياد تماس با گاز درحدود چند صد مترمربع در هر گرم زئوليت ايجاد مي‌كند.

 

غربالگري مولكولي

 به دليل بار منفي زئوليت، مولكولهاي قطبي نظير آب به شدت جذب زئوليت شده و داخل حفرات جاذب مي‌شوند. در صورتي كه قطر مولكولهاي گاز برابر قطر حفرات تخلخل سطحي زئوليت باشند اين مولكولها تحت فشار بالا و قطبيت زئوليت وارد حفرات شده و مولكولهايي كه بزرگتر از اندازه حفرات تخلخل‌هاي سطحي هستند به آساني از مجاور آن عبوركرده و بدين ترتيب عمل غربالگري صورت مي‌پذيرد.

قابليت جذب مولكولهای مختلف به زئوليت متفاوت است. قدرت جذب ملکولهای آب، دي اكسيد كربن، هيدروكربن‌ها، نيتروژن، اكسيژن و آرگون به جاذب زیولیت به ترتیب از راست به چپ کاهش می یابد. به طور معمول هوا متشكل از ۷۸% نيتروژن،‌ ۲۱% اكسيژن و ۱% گازهاي خنثي و آرگون است. در دستگاه های اكسيژن ساز، مولكولهاي نيتروژن كه داراي قطر بزرگتري از اكسيژن هستند، در اثر فشار بالا به زئوليت جذب شده و اكسيژن و گازهاي خنثي از مجاوردانه هاي زئوليت عبور مي‌كند. در اين سيكل دانه هاي زئوليت اشباع از نيتروژن شده و پس از كاهش فشار به فشار اتمسفر، نيتروژن از حفرات خارج و به محيط تخليه مي شود. اگر ۷۸ درصد نيتروژن از هوا جدا شود، گاز خروجي داراي درصدي معادل ۲۲ درصد هوا است، پس از خروج از اكسيژن ساز غلظت آن به ۱۰۰ درصد مي رسد که بخشی عمده آن اکسیژن و بهشی از آن گازهای بی اثر و آرگون می باشد. با توجه به عدم امکان جذف گازهای بی اثر در اکسیژن ساز های بیمارستانی معمول، امکان دستیابی به گار اکسیژن ۱۰۰ درصد در این دستگاه ها وجود ندارد. حداکثر خلوص اکسیژن قابل دستیابی در این فرایند ۹۵٫۵ درصد گاز اکسیژن است.

لازم به ذكر است که فرایندهایی جهت خالص سازي و افزايش خلوص اكسيژن به بيش از خلوص ۹۵٫۵ درصد نيز وجود دارد كه در آنها با استفاده از غربالگرهاي مولكولي از جنس كربن فعال، اكسيژن به دانه ها جذب شده و نيتروژن و آرگون از مخزن خارج مي شود و پس از آن در فشار پايين اكسيژن با خلوص ۹۹ درصد از دستگاه غني كننده خارج مي شود.

 عوامل مخرب زئوليت

با توجه به بهای بالای جاذب، حفظ و نگهداری جاذب در طول مدت بهره برداری بسیار حایز اهمیت است. مهمترین عوامل مخرب زئولیت عبارتند از:

تخريب مكانيكي: شكستن و پودر شدن زئوليت به دليل فرسايش و سائيدگي ناشي از عبور جريان گاز و بارهاي ديناميكي فشاري وارد بر اين سراميك اتفاق مي‌افتد. با كنترل سرعت گاز (فلوي عبوري) اين تخريب قابل كنترل است.

تخریب فیزیکی: از ديگر عوامل تخريب زئوليت جذب آلاينده ها نظير آب، روغن به آن است كه با فيلتراسيون مناسب هواي فشرده ورودي و سرويس پيوسته فيلترها مي‌توان مانع اين تخريب شد.

 

 بخشهای مهم اكسيژن ساز بيمارستاني

دستگاه اکسیژن ساز بیمارستانی شرکت مهندسی فران، به طورکلی از بخشهای هوای فشرد، مولد، مخزن ذخیره و سیستم کنترل تشکیل شده است. ولی اجزای مهم و جزیی تر دستگاه را به شرح ذیل می توان برشمرد:مولد اکسیژن بیمارستانی

  • كمپرسور هوا
  • درايرهاي داخلي و خارجي
  • دستگاه مولد اكسيژن PSA
  • فيلتراسيون روغنگير، آبگير ، ذرات ، بو، مونوکسید کربن،‌ باكتري
  • مخازن تحت فشار هوا و اکسیژن
  • اتصالات و لوله كشي
  • سيستم نمايشگر خلوص و فلوي خروجي
  • مانيفولد ارتباطي سيستم اكسيژن ساز و سيستم پشتيبان كپسولي

 

متغیرهای عملیاتی مهم اکسیژن ساز بیمارستانی

خلوص اکسیژن، فشار و جریان گاز اکسیژن مهمترین متغیرهای عملیاتی دستگاه اکسیژن ساز بیمارستانی هستند. تحلیل تأثیر پذیری متقابل این متغیرهای عملیاتی براساس فرایند PSA و سیستم کنترل دستگاه انجام می شود.

تنظیم هر یک از این متغیرهای عملیاتی براساس معیارهای کنترلی(Set Points) و فلسفه کنترل به وسیله سیستم کنترل انجام می شود. به عنوان مثال افزایش جریان گاز از محدوده بهینه در سیستم کنترل منجر به کاهش فشار و کاهش خلوص گاز خروجی می شود. بنابراین برنامه سیستم کنترل برای زمان بندی باز و بسته شدن شیرهای کنترلی، یکی از عوامل تعیین کننده این متغیرهای عملیاتی است.

شرکت مهندسی فران برنامه سیستم کنترل دستگاه های اکسیژن ساز بیمارستانی خود را با هدف بهینه سازی متغیرهای عملیاتی برای دستیابی به خلوص و شار مورد نیاز بهینه سازی می کند.

توجه: هرگونه تغییر در سیستم کنترل دستگاه های اکسیژن ساز شرکت مهندسی فران توسط افراد غیر متخصص، گارانتی دستگاه را تحت تأثیر قرار می دهد.

 

كمپرسور هوای فشرده

تأمین هوای فشرده مورد نیاز دستگاه اکسیژن ساز بیمارستانی توسط کمپرسور هوای فشرده انجام می شود. یکی از ملاحظات مهم هوای فشرده، عاری بودن هوا از هرگونه روغن و طوبت است. زیرا مواد جاذب در برابر روغن و آب بسیار آسیب پذیر هستند. برای جلوگیری از ورود روغن، استفاده از کمپرسور Oil free نسبت به کمپرسور Oil injected دارای مزیت فنی است. ولی به دلیل قیمت بالای کمپرسورهای Oil free معمولا از این نوع کمپرسورها در دستگاه های اکسیژن ساز بیمارستانی مورد استفاده قرار نمی گیرند.

در صورت استفاده از كمپرسور oil injected، فيلتراسيون روغن بايد در مسير هواي فشرده به مولد وجود داشته باشد تا كيفيت هواي ورودي به مولد مطابق حداقل كلاس ۱٫۴٫۱ استاندارد ISO8573 باشد تا ميزان هيدروكربن یا روغن و رطوبت هواي فشرده در حد مجاز باشد.

 فيلتراسيون و رطوبت گير

فشرده سازی هوا در کپرسور سبب می شود که بخار و غلظت ذرات بطور چشمگيري افزايش یابد. روند فشردگي هوا موجب مي شود که روغن و بخار آب بصورت قطره درآيند و سپس با ذرات مخلوط شوند که در نهايت موجب تراكم و افزايش ذرات آلاينده هوا خواهد شد.

پس از انتخاب دستگاه كمپرسور در شرکت فران، با توجه به خروجي كمپرسور، دراير و فيلتراسيون دستگاه انتخاب می شود. انتخاب دراير و فيلتراسيون براساس استاندارد ISO 8573-1 انجام می شود كه در آن حداقل كلاس ۱٫۴٫۱ لحاظ می شود که تا هواي خروجي از كمپرسور را مطابق با ISO 8573-1 تبديل كرده و به مولد اكسيژن برساند.

در انتخاب دراير قبل از هرمحاسبه اي نوع دراير اهميت دارد. درايري مورد قبول است كه قابليت استفاده در شرايط درمانی و بحراني را داشته باشد. دراير دسيكانت نسبت به دراير تبريدي ارجحيت دارد. البته به شرط مطابقت اندازه كمپرسور(به كمپرسور با ظرفيت بزرگتر نياز است) و ضرایب تصحیح آن در اينجا نيز مانند دراير تبريدي در نظر گرفته شوند.

طراحی درایر به گونه ای است که نقطه شبنم هواي خروجي از درایر از ۳ درجه سانتي گراد تجاوز نکند. دراير بايد داراي تخليه خودكار و گيج نشانگر دما و نقطه شبنم در فشار خروجي باشد.

 الزامات فنی دراير دستگاه اکسیژن ساز بیمارستانی

  • داشتن تخليه اتوماتيك
  • داشتن ثبات بر روي نقطه شبنم ۳ درجه سانتی گراد مطابق ISO 8573-1 حداقل كلاس ۱٫۴٫۱ (در مورد refrigerator)
  • با توجه به اهميت دستگاه های اکسیژن ساز بيمارستانی، در نظر گرفتن بالاترين كيفيت در سایتهای درمانی و بحراني ضروری است.
  • نمايشگر نقطه شبنم به صورت On line
  • داشتن آلارم خروجي در شرايطي كه نقطه شبنم بالاتر از حد معمول باشد.

اگر دراير انتخاب شده ازنوع تبریدی باشد با توجه به اينكه پايين ترين نقطه شبنم توسط درايرهاي فوق ۳ درجه سانتی گراد مي باشد، ISO 8573-1 حداقل كلاس ۱٫۴٫۱ استفاده مي گردد.

در صورتيكه دراير انتخاب شده از نوع جذبی باشد، سيستم فيلتراسيون كلاس ۱٫۱٫۱ ISO 8573-1 خواهد بود.

مشخصات فيلترهای درایر

  • انتخاب فيلترها متناسب با ISO 8573 كلاس حداقل ۴٫۱
  • داشتن زمان بندي تعويض
  • داشتن خدمات و پشتيباني
  • ترتيب نصب مطابق با كاتالوگ توليد كننده دراير و فيلتراسيون
  • زمان بندي تعويض فيلترها
  • كم بودن افت فشار فيلتر در خط
  • تخليه اتوماتيك

شرکت دانش بنیان مهندسی فران، طراح و تولید کننده دستگاه های اکسیژن ساز بیمارستانی در ظرفیتهای مختلف، آماده ارائه خدمات به واحدهای درمانی است. 


مخازن تحت فشار دستگاه اکسیژن ساز بیمارستانی

در دستگاه  اكسيژن ساز بیمارستانی دو مخزن تحت فشار مورد استفاده قرار مي گيرد. مخزن تحت فشار هوا قبل از دستگاه مولد اکسیژن و مخزن تحت فشار اکسیژن که برایمخزن اکسیزن نگهداری اکسیژن مورد استفاده قرار می گیرد. طراحی و ساخت مخازن تحت فشار، مطابق استاندارد ASME section VIII در شرکت مهندسی فران انجام می شود.

مخزن تحت فشار ذخیره اکسیژن با هدف از بین بردن نوسانات ناگهاني مصرف، جبران افت فشار خط مصرف در موارد بروز ناگهاني و تأمين اكسيژن خط مصرفي براي حداقل زمان ۱۰ تا ۲۰ دقيقه در صورت قطع توليد اكسيژن پیش بینی می شود. بطوريكه در اين زمان مركز درماني فرصت كافي داشته باشد تا از بک آپ كپسولي استفاده نمايد.

شرکت مهندسی فران در طراحی و ساخت مخازن، ملاحظات زیر را رعایت می کند.

  • کلیه مخازن در کارخانه شرکت مهندسی فران، تستهای جوش و هیدرواستاتیک را می گذرانند.
  • مخازن تحت فشار براساس استاندارد ASME section VIII و با استفاده از نرم افزار PV Elite شبیه سازی می شوند.
  • پوشش خارجی و داخلی براساس شرایط آب و هوایی و بعد از آماده سازی سطوح انجام می شود.

 

ملاحظات مربوط به محل نصب دستگاه اكسيژن ساز بيمارستاني

دستگاه اکسیژن ساز بیمارستانی بايد مطابق با دستورالعمل شرکت مهندس فران، در اتاقي كه نسبت به حريق مقاوم بوده و تهويه هواي آن به خوبي انجام گيرد، نصب شود. وابسته به شرايط محل نصب، برخي از اجزاي سيستم مانند سيلندرها را مي توان در هواي آزاد، به صورت محافظت شده از تاثيرات جوي و مكان داراي حصار قرار داد. مقررات ملي يا منطقه ای كه براي محل سيستم تامين كاربرد داشته باشد ممكن است موجود باشد.

قبل از انتخاب محل نصب دستگاه اکسیژن ساز بیمارستانی به موارد ذیل دقت کنید:

  • محل نگهداري و ذخيره سيلندر هاي گاز و چندراهه سيلندرها بايد تميز نگهداشته شده و دسترسي به آن فقط براي افراد مجاز امكان پذير باشد.
  • در هر زمان و بدون استفاده از كليد بايد امكان باز كردن درب ها از طرف داخل وجود داشته باشد. همچنين درب ها بايد به سمت بيرون باز شوند. پیش بینی حداقل يك درب خروج اضطراري كه هيچگونه عامل مسدود كننده اي در مسير آن نباشد، ضروری است.
  • از اتاق يا مكان سيستم تامين نبايد براي ديگر مقاصد استفاده شود.
  • سيلندرها بايد مطابق با دستورالعمل نگهداری شرکت فران نگهداري شوند. يك گروه از سيلندرهاي پر شده كه براي يك سمت از چندراهه ها كافي باشد را مي توان در همان محل يا اتاق نگهداري نمود. ۶
  • سرويس دهي و نگهداري گازها و مايعات قابل اشتعال در محل يا در مكان هاي مجاور محل سيستم تامين بايد ممنوع اعلام شود.
  • از سيستم حرارتي مي توان براي گرم كردن محل سيستم تامين يا مكان نگهداري استفاده نمود مشروط بر اينكه دماي هيچ قسمتي از سيستم حرارتي در تماس با هواي اتاق، از ۲۲۵ درجه سلسيوس بيشتر نشود و همچنين نبايد سيلندرها با سيستم حرارتي تماس پيدا كنند.
  • تمام اتصالات الكتريكي در اتاق سيستم تامين بايد در مكان هاي ثابتي مستقر باشند يا نسبت به صدمات فيزيكي محافظت شوند.
  • سیستم اطفا حريق بايد در محل نصب دستگاه اکسیژن ساز بیمارستانی وجود داشته باشد.

 

شرکت مهندسی فران طراح و تولید کننده دستگاه های اکسیژن ساز بیمارستانی با بهره گیری از تجربیات تولید کنندگان مجرب Medical oxygen و با رعایت استانداردهای بین المللی، آماده ارائه خدمات به مراکز درمانی کشور می باشد.