浅谈分子筛制氧系统的选择使用和管理

许敏，帕尔哈提

乌鲁木齐市友谊医院 器械科，新疆乌鲁木齐 833000

浅谈分子筛制氧系统的选择使用和管理

许敏，帕尔哈提

乌鲁木齐市友谊医院 器械科，新疆乌鲁木齐 833000

本文论述了分子筛制氧机的工作原理、主要组成部分及作用。强调了应严格遵守规章制度，认真做好制氧机的维护保养，加强质量监控和管理。同时阐述了医院在选购制氧系统时要综合分析影响其能耗的因素，在保证氧气产量和纯度的前提下，尽量降低系统能耗，提高长期运行的经济效益。

氧气；分子筛制氧机；吸附解吸；吸附塔；质量监控

氧气是人体进行新陈代谢的关键物质，是人体生命活动的第一要素，氧气在医院使用已有上百年的历史。氧气作为一种特殊的“制剂”，必需严格按照强制性的国家标准来执行医用氧的生产和使用。目前，医院集中供氧系统的供氧方式主要有两种，一种是外购成品氧气，一种是自制氧气。本文主要剖析利用分子筛制氧系统实现医院的集中供氧。

1 分子筛制氧的基本原理

医用分子筛中心制氧系统主要由空气压缩机、空气过滤器、空气贮罐、吸附塔、冷干机、氧气贮罐、气动阀、程控部分、气体流量计、气体过滤器等部分组成。制氧系统的核心部件是制氧分子筛，分子筛是一种以沸石为主要原料的半永久性吸附剂。分子筛对氧气和氮气等的分离作用主要在于这两种气体在分子筛表面上的扩散时间不同，较小极性的气体分子扩散较慢，很少一部分进入分子筛微孔，较大极性气体分子扩散较快，进入分子筛微孔也较多。氧气的临界直径为2.8A（1A=0.1nm），而氮为3A，氧气可以通过微孔孔口进入孔穴内，吸附于孔穴表面，并在一定条件下解吸放出，比孔径大的分子则不能进入，从而把分子直径大小不同的氮和氧分离开来。这样在气相中可得到氧的富集成分，通过PSA（Pressure Swing Absorption）变压吸附（加压吸附、减压解吸的循环过程）双塔流程，就可以从空气中将氧气分离出来。根据中华人民共和国医药行业标准《医用分子筛制氧设备通用技术规范》，以空气为原料，利用分子筛变压吸附工艺产生的氧气，这种氧气的氧浓度范围为90%～95%（V/V）之间。随着吸附塔自动排气阀的作用，将氮气以及其它废气排除掉，氧气进入贮氧罐通过管道输送到医院各个终端使用科室。

2 分子筛制氧系统结构及工作原理

分子筛制氧系统由气源系统、吸附分离系统、储存供应系统和控制系统四部分组成。

2.1 气源系统

空压机是制氧系统的关键设备，其作用是为吸附分离系统提供压缩气源。制氧系统的大部分能耗、噪音与其密切相关。因此，要选择性能优越、低能耗、低噪音、使用寿命长的空压机。空气贮罐是压缩空气进入吸附分离系统前的储备中心，其作用是平抑压缩机运行中造成的气体脉动和压力波动，使进入分离系统的气流连续平稳。同时，还起到凝结分离水并将其排出的作用。过滤器分初级过滤、中级精密过滤、高级精密过滤和除菌过滤器。通过这几级过滤器的过滤，达到除去0.01um的液体及固体微粒，最低残留油含量（0.001ppm），不含水份、灰尘、无臭无味的高压、洁净气体，从气源系统进入吸附系统，确保分子筛的高效分离，长寿命工作。

2.2 吸附分离系统

吸附分离系统主要由吸附塔和控制阀组成，吸附塔内装有沸石分子筛，利用其对氧气、氮气的吸附力、吸附量和吸附速度的差异，高压时将其吸附，低压时将其解析。双塔在控制阀的作用下交替完成吸附与解析过程，从而连续不断地产生氧气，同时排除解析废气。在吸附系统中，分子筛是变压吸附制氧的核心，其性能直接决定着制氧机的优劣，分离效果。选择性能优越的分子筛，可以降低吸附压力，减少分子筛用量，从而降低制氧机的能耗。吸附塔是保证制氧系统长期稳定运行的关键，因此医院购置时，要认真考核吸附塔的设计结构和工艺参数，一定要确保高效、长寿。

2.3 储存供应系统

储存供应系统有氧气贮罐、除尘过滤器、汇流排和充氧装置。其主要作用是储存氧气和平衡压力，同时通过压力传感器来控制吸附塔的循环过程。经除尘过滤除去细菌等病原微生物，提供出洁净、无菌的医用氧气。汇流排的设计是必须的，它可以在用氧高峰，尤其是突然停电时确保供氧，从而使供氧系统安全、可靠。充氧装置可以给氧气瓶充装多余的氧气，解决汇流排供氧源。

2.4 控制系统

控制系统关系到制氧机的起、停、正常运转。制氧机的压缩机、吸附塔、氧气贮罐、流量计等都有传感器。传感器将压力、流量以及浓度等信号传给运行控制系统，并通过这些参数来控制制氧机的正常运行。目前，远程监控技术已应用到制氧系统，实现双重控制，自动切换，全自动无人值班，提升了医院的管理水平。

3 制氧机的选择

制氧机的选择要根据医院的床位数、供氧量上下的落差，以及重点科室的用氧设备，如：呼吸机、麻醉机、高压氧舱等的配置量，做出测算。例如设有1000张左右床位的医院，当供氧量上下落差小时，为了更有效利用制氧装置，制氧主机产氧量应在10～15m3/h(单机组)。当供氧量上下波动大时，存在供氧高峰期，则选择产氧量在20～30m3/h（双机组）的制氧主机，氧气的氧浓度范围>90%以上。一般医院均采用双机组，当用氧高峰时，系统会启动另一机组运行，满足高峰用氧需求。并且自动切换和启停，实现两机一备的自动控制方式，大大降低能耗，达到最佳经济效益。

由于制氧系统是一个长期连续运行的设备，其主要消耗的费用是电能，单位氧气的能耗是制氧机的一个重要指标。影响制氧机能耗的因素有分子筛的性能、吸附塔的结构、以及系统参数等，因此医院在购置时，要从这些方面综合分析，在保证制氧机氧气产量和纯度的前提下，尽量降低系统能耗，以提高长期运行的经济效益。

4 分子筛中心制氧系统的使用和管理

对于医用氧生产使用者来说，国家对生产医用氧有一整套的质量监控体系，医用氧GMP的认证内容更是多达12个大项，198个子项（其中16项带星的为一票否决项）。氧气是一种无色、无臭、无味的气体和助燃剂。通常空气中含氧量为20.9%，当浓度达到25%就已能激起活泼的燃烧；达到27%时，燃烧将变成剧烈的火焰。因此，加强安全教育、严格遵守安全规则，培养高素质的操作维护人员，通过质量鉴定机构组织培训，考试合格并取得相应资格证书后才能上岗工作。操作维护人员对操作规程、正常工作状态下的压力、流量等技术参数做到心中有数，严格遵守机房工作制度，认真做好检查记录，定期做好空压机、冷干机、制氧主机及过滤器的维护保养。对于空压机每天要检查故障指示、油位、冷凝物排放阀，运行2000h后或分离器压差大于0.5bar，就要更换润滑油、油过滤器和油气分离器芯等；冷干机的冷却系统对空气流进行冷却，降低蒸汽饱和度，从而使冷凝物折出，通过排放器排除。针对其原理，要监测所有温度，定期对各电磁阀、球阀、过滤器等进行清洗；制氧主机的维护要确保每天全自动排放运作正常，定期更换过滤器滤芯，而主过滤器、精密过滤器为弃置型，清洁后也不能再使用。

综上所述，钢瓶直接供氧的形式面临着淘汰，建设现代化医院选择集中供氧是必然趋势。分子筛制氧系统的供氧能力强、容量大、稳定性较好。这种制氧的核心技术通过分子筛变压吸附和提纯从大气获取低成本的富集氧。每套系统保证了医院近千张床位的氧气供应，使吸氧更为简单易行，取代了传统的氧气瓶供应方式，节省了人力物力及运输上的不便，提升了医院的管理层次和水平，为医院带来了较好的经济效益。

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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

作者邮箱：qiakan@vip.qq.com