Как получают кислород для медицины

Расскажем, в каких случаях приобретение собственного мини-завода по производству газа из воздуха выгодно, а в каких не стоит и начинать.

— 3 причины начать собственное производство кислорода или азота
— Какой способ производства газа лучше
— Принцип работы криогенной установки разделения воздуха
— Ваш кислородный завод: мобильные криогенные ВРУ серии UNIT
— Что потребуется кроме кислородной станции

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 августа 2018 года; проверки требует 1 правка.

Кислородная установка — устройство для производства кислорода посредством его отделения от других компонентов воздуха. В основу её работы положены разные принципы — физическая адсорбция (короткоцикловая (КЦА) и вакуумная короткоцикловая (ВКЦА)), мембранное и криогенное разделение.

Экономическая целесообразность применения мембранной технологии для производства кислорода

3 причины начать собственное производство кислорода или азота

Организация собственного производства газа имеет следующие преимущества:

В Ставропольском крае в городе Невинномысск наладили производство кислорода для медучреждений. Ежедневно предприятие способно производить до восьми тонн, но долго хранить кислород нельзя.

Административное здание химического завода, на котором лицензировали производство медицинского кислорода

Работник химической и газовой промышленности

Сотрудник химического завода идёт по территории предприятия

Надпись на стекле автобуса

Медицинский кислород применяют в «красной зоне», для ингаляционной анестезии, при оказании первой медицинской помощи. Раз в три-четыре дня приезжает машина с бочкой, в которую закачивается медицинский газ.

Инженеры предприятия проводят визуальный осмотр цельности труб и оборудования

Работник завода проверяет давление в трубах, по которым подается кислород. Все работники должны иметь при себе противогаз, очки и обязательно носить каску

Инженер химической и газовой промышленности

Специальная одежда, обувь, очки и каски с противогазами выдаются каждому работнику предприятия. Все проходят технику безопасности и понимают, чем грозит беспечность на производстве

На территории химзавода курение категорически запрещено

Ёмкость для хранения кислорода рядом с производственным зданием. Из этой ёмкости заправляют автомобили, которые доставляют кислород в медучреждения

На производстве технический кислород производили всегда. Для того, чтобы запустить линию производства, персонал завода был обучен технологии, также была разработана документация, которая позволила внедрить фармацевтическую систему качества. Медицинский кислород должен быть с концентрацией от 99,5% до 99,9%. Все, что ниже, — это технический, дышать им категорически нельзя.

Лабораторное исследование на наличие примесей и количества кислорода в процентном соотношении

Лаборатория, в которой работники завода дают заключение: годен ли кислород для медицинских нужд или это технический кислород

Кислород хранится в специальной ёмкости, у него очень низкая температура. Каждая партия проверяется на наличие примесей и количество кислорода. Допускается не менее 99,5% кислорода

Чтобы получить кислород, нужно разделить атмосферный воздух при низких температурах. Путем низкотемпературной ректификации отделяют азот и аргон. Все происходит в одном из производственных корпусов завода.

В комнате с датчиками наблюдения и регистрации процесса производства кислорода операторы контролируют температурный процесс, следят за давлением, управляют производством кислорода

Пульт оператора, на котором отражены все данные в цифрах

Оператор управляет процессом производства медицинского кислорода на химическом заводе в г. Невинномысск, Ставропольский край

Комната, где находится оборудование для наблюдения за процессом производства кислорода. Оператор заправляет бумагу для записи показаний с датчика

В операторской следят за датчиками температур, давления, фиксируют показания, контролируют процесс разделения.

Работник лаборатории наполняет ёмкость жидким медицинским кислородом, взятым для определения количества кислорода

Во время работы с жидким медицинским кислородом необходимо соблюдать меры безопасности

Работники химзавода в лаборатории обсуждают результаты исследований

Работник завода в лаборатории записывает данные исследования

В заводской лаборатории кислород проверяют на отсутствие примесей, соответствие стандартам. Берут несколько литров из общего объема и пропускают через измерительный аппарат для анализа кислорода. Это система колб с медными пружинами, в которой по определенным признакам определяется количество кислорода.

Инженер контролирует закачку углекислого газа в ёмкость грузового автомобиля

Цех по производству углекислого газа

Ёмкость для транспортировки углекислого газа

Кроме медицинского кислорода, на предприятии также производят углекислый газ. Его используют в основном для газирования напитков.

Принцип работы криогенной установки разделения воздуха

Воздух засасывается компрессором через воздушный фильтр, который очищает его от частиц пыли и других механических примесей. В процессе прохождения через компрессор воздух сжимается;

Принцип разделения газов

В основе работы криогенных кислородных установок разделения воздуха лежит метод низкотемпературной ректификации, базирующийся на разности температур кипения компонентов воздуха и различии составов, находящихся в равновесии жидких и паровых смесей.
В процессе разделения воздуха при криогенных температурах между находящимися в контакте жидкой и паровой фазами, состоящими из компонентов воздуха, осуществляется массо- и теплообмен. В результате паровая фаза обогащается низкокипящим компонентом (компонентом, имеющим более низкую температуру кипения), а жидкая высококипящим компонентом.
Таким образом, поднимаясь по ректификационной колонне вверх, пар обогащается низкокипящим компонентом — азотом, а стекающая вниз жидкость насыщается высококипящим компонентом — кислородом.

Криогенный метод — единственный метод, который обеспечивает высокую чистоту продуктов разделения, что немаловажно при высоком коэффициенте извлечения и любом количестве продукта, что обуславливает высокую экономичность. При этом метод позволяет одновременно получать несколько продуктов разделения и получать продукты как в виде газа, так и в виде жидких продуктов. В данном случае, чем больше продуктов получается на выходе, тем эффективнее работает установка. Таким образом, криогенная технология обеспечивает более высокую гибкость технологии.

К недостаткам криогенных кислородных установок можно отнести более длительный, по-сравнению с адсорбционными и мембранными установками, пусковой период. В силу чего данный метод целесообразно применять для крупных стационарных комплексов большой производительности с длительным периодом непрерывной работы.

Как подобрать подходящий объем медицинского газификатора для больницы?

По правилам (читать документ) в больнице должно находится минимум три независимых источника кислорода:

Медицинские газификаторы, как правило, используются в качестве первичного и вторичного источника кислорода, а значит в обоих случаях кислорода в них должно хватить минимум на 5 суток. Рассчитать суточную потребность больницы в кислороде нам поможет следующая формула:

Vкислород = V номкислород * N кислород* K кислород * k кислород* 60

V номкислород — номинальный объем кислорода;

N кислород — количество точек потребления;

K кислород — коэффициент использования;

k кислород — продолжительность использования кислорода в течении суток;

Данные будут зависеть от того, для какого количества и каких типов палат нужен кислород. Определить их значения можно с помощью этой таблицы (перейти по ссылке).

Приведем простой пример расчета подходящего объема кислородного газификатора для больницы.

Задача: Максимально в реанимации больницы будет работать 12 аппаратов ИВЛ. Какого объема газификатор лучше установить?

Переводим литры в метры кубические:

776 600 литров = 776,6 м3

Ответ: больнице будет достаточно установить 2 газификатора VISTA-1 — в качестве основного и резервного источника.

Сделаем расчет за Вас

Наш проектировщик подскажет объем газификатора, который обеспечит необходимый запас кислорода для вашей больницы!

Какой способ производства газа лучше?

Всего существует 3 способа промышленного получения кислорода из воздуха:

Только один из этих способов обеспечивает высокую чистоту газа — криогенный. Кроме того, криогенный метод позволяет получать продукты разделения (кислород и азот) как в газообразном, так и жидком виде.

Особенности установки и эксплуатации кислородных газификаторов в больнице

Рассказываем, что необходимо учесть перед приобретением кислородных газификаторов.

В 2020-2022 гг завод  ООО «Техгаз-ТК» изготовил и поставил более 100 медицинских газификаторов марки VISTA для больниц Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Курска, Саратова и других городов.

Мы гарантируем высокое качество наших изделий: медицинские газификаторы проходят строгий контроль и отвечают всем необходимым требованиям безопасности. Подробнее об этом расскажет наш специалист по телефонам (343) 221-30-08 или 8-800-250-93-04. Обращайтесь!

Ответы на вопросы

Каким должен быть медицинский кислород?

Медицинский кислород должен соответствовать требованиям ГОСТ №5583-78. Его главное отличие от технического кислорода в отсутствии инородных примесей, загрязнений и запахов. Кроме того, он является абсолютно сухим, что предотвращает накопление воды в кислородных трубках. Для проверки на соответствие этим требованиям перед началом использования медицинский кислород в обязательном порядке проходит многоуровневый контроль, чтобы не навредить здоровью пациентов. Требования стерильности и безопасности касаются не только самого медицинского газа, но также емкостей для его хранения и транспортировки. В больницах медицинский кислород, как правило, хранится либо в газовых баллонах, либо в специализированных сосудах – криогенных газификаторах.

Как понять, потребуется ли регистрировать газификатор в органах Ростехнадзора?

Согласно п. 223 ФНП ОРПД учету в органах Ростехнадзора не подлежат:

Кислород относится к среде первой группы. С учетом давления и вместимости газификаторов, данные криогенные сосуды будут подлежать регистрации в органах Ростехнадзора.

Какие данные нужны для проекта техперевооружения ОПО и КГС (кислородно-газификационной станции)

Для проектирования кислородно-газификационной станции (КГС) на территории больницы необходимы следующие данные:

Что входит в проект площадки КГС (кислородно-газификационной станции)

В проект площадки КГС входят:

Баллон против газификатора

Почему же больницы стали массово отказываться от баллонов в пользу кислородных газификаторов? На это есть несколько причин:

Так, 40-литровый кислородный баллон содержит 6,3 м3 газа. Соответственно, стандартная рампа на 10 баллонов обеспечивает раскачивание 63 м3  газа. При потреблении больницей до 100 м3  кислорода в сутки рампы не хватит даже на 1 день. А вот газификатор VISTA-3 вмещает столько кислорода, что его хватит более чем на 3 недели беспрерывного использования при аналогичном расходе.

Эти причины способствовали тому, что кислородные газификаторы стали обязательным пунктом при оборудовании больниц: как новых, так и действующих.

Кислородные установки находят широкое применение в различных технологических процессах практически во всех отраслях промышленности, в медицине и сельском хозяйстве. Это обусловлено сильными окислительными свойствами кислорода, например, способностью поддерживать процесс горения.

Кислородные установки получили очень широкое распространение в процессах металлообработки, сварки, резки и пайки. В химической, нефтехимической промышленности и нефтегазовом комплексе кислород в больших объёмах используется как окислитель в химических реакциях.

Что потребуется кроме кислородной станции

В кислородных установках используется явление селективной гетерогенной адсорбции кислорода из воздуха твердым адсорбентом.
Установки отличаются высокой надежностью, простотой и высокими технико-экономическими характеристиками.

Схема работы адсорбционной кислородной установки

Влияние температуры и давления

Методы получения из воздуха газообразного кислорода с помощью технологии адсорбции на сегодняшний день доведены почти до совершенства. Работа современной адсорбционной кислородной установки основана на том, что поглощение газа адсорбентом сильно зависит от температуры и парциального давления компонента газа.

Таким образом, благодаря изменению давления и температуры можно регулировать процессы поглощения газа и регенерации адсорбента.

Технологии короткоцикловой адсорбции (КЦА)

Процесс работы кислородной установки устроен таким образом, что легко адсорбируемые компоненты смеси газа поглощаются адсорбентом, тогда как слабо адсорбируемые и неадсорбируемые компоненты проходят через установку. На сегодняшний день получили распространение три метода организации циклического безнагревного процесса адсорбционного разделения воздуха: напорные (PSA), вакуумные (VSA) и смешанные (VPSA). Для напорных схем кислород извлекают при давлении выше атмосферного, а стадия регенерации адсорбента протекает при атмосферном давлении. В вакуумных схемах кислород получают при атмосферном давлении, регенерация проводится при отрицательном давлении. Работа смешанных схем сочетает изменение давления от положительного до отрицательного.

Недостатки адсорбционных и мембранных кислородных установок

В основе разделения газовых сред с помощью мембранных кислородных установок лежит разница в скоростях проникновения компонентов в газовой смеси через вещество мембраны. Процесс разделения обусловлен разницей в парциальных давлениях на различных сторонах мембраны.

Принцип работы мембранного картриджа

Современная газоразделительная мембрана представляет собой отнюдь не плоскую пластину или плёнку, а полое волокно. Для технологий мембранного разделения газов применяется современная половолоконная мембрана, состоящая из пористого полимерного волокна с нанесенным на его внешнюю поверхность газоразделительным слоем. Конструктивно половолоконная мембрана компонуется в виде цилиндрического картриджа, который представляет собой катушку с намотанным на неё особым образом полимерным волокном. Пористое волокно имеет сложную асимметричную структуру, плотность полимера возрастает по мере приближения к внешней поверхности волокна. Применение пористых подложек с асимметричной структурой позволяет разделять газы при высоких давлениях (до 6,5 MПа).

Толщина газоразделительного слоя волокна не превышает 0,1 мкм, что обеспечивает высокую удельную проницаемость газов через полимерную мембрану. Существующий уровень развития технологии позволяет производить полимеры, которые обладают высокой селективностью при разделении различных газов, что, соответственно, обеспечивает высокую чистоту газообразных продуктов. Современный мембранный модуль, используемый в кислородных установках, состоит из сменного мембранного картриджа и корпуса. Плотность упаковки волокон в картридже достигает значений 500—700 квадратных метров волокна на один кубический метр картриджа, что позволяет минимизировать размеры кислородных установок.

Компрессорная и вакуумная технологии

Из-за высокой проницаемости вещества мембраны по кислороду, в отличие от азота, требуется специальный подход к проектированию мембранных кислородных комплексов. Принципиально существует две технологии получения кислорода с помощью мембран: компрессорная и вакуумная. В случае компрессорной технологии воздух под избыточным давлением подается в волоконное пространство, кислород выходит из мембраны под небольшим избыточным давлением, и, в случае необходимости, дожимается компрессором до нужного давления. При использовании вакуумной технологии в кислородной установке для создания разности парциальных давлений применяется вакуумный насос.

Преимущества адсорбционных и мембранных кислородных установок

ООО «Техгаз-ТК» уже в течение 10 лет производит мобильные и стационарные воздухоразделительные установки заводской марки UNIT.