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《醫(yī)用氧氣》國(guó)標(biāo)規(guī)定,“由低溫法分離空氣而制取的氣態(tài)氧和液態(tài)氧”可以作為醫(yī)用氧氣的生產(chǎn)原料。液態(tài)醫(yī)用氧生產(chǎn)工藝采用深冷空分法或稱低溫精餾法。原理基于空氣中的主要成份是氧和氮,氧與氮的沸點(diǎn)溫度不同(在大氣壓下氧沸點(diǎn)為-182.98℃,氮沸點(diǎn)為-193.8℃),經(jīng)過(guò)-183℃低溫處理,使氣態(tài)氧壓縮為液態(tài)氧,再經(jīng)過(guò)精餾將二者分開。由于空氣的液化和精餾是在低溫下進(jìn)行的,故稱之為深度冷凍空氣分離法。常見(jiàn)的液態(tài)氧主要用于工業(yè)和醫(yī)療方面,而醫(yī)用液態(tài)氧其實(shí)就是醫(yī)療救治病人所使用的氧氣。醫(yī)用氧與工業(yè)氧的區(qū)別主要是氧氣純度的不同,工業(yè)氧含有超標(biāo)的一氧化碳、甲烷等有害氣體,細(xì)菌、灰塵的含量也很高,所以不能作為醫(yī)療使用。
空氣過(guò)濾→空氣壓縮→空氣預(yù)冷→空氣純化→空氣膨脹→液體空氣精餾→液態(tài)氧氣→在線檢測(cè)→人工抽查,待抽查合格后方可進(jìn)行液態(tài)氧氣產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)。
2.詳細(xì)工藝過(guò)程與步驟
2.1.原料:空氣經(jīng)自潔式空氣過(guò)濾器,除去空氣中絕大部分灰塵等機(jī)械雜質(zhì)后被空壓機(jī)吸入,經(jīng)過(guò)三級(jí)壓縮和二次中間冷卻,空氣壓力提高到~1.0Mpa(要注意記錄并控制壓縮機(jī)冷卻水進(jìn)水溫度與出水溫度);記錄并控制供油溫度在60℃以下,油箱溫度在70℃以下,電機(jī)R相線圈溫度在在70℃以下,電機(jī)DE側(cè)軸承溫度60℃以下,記錄并控制進(jìn)水壓力在0.3 MPa。當(dāng)空氣在壓縮機(jī)被壓縮到所需的壓力后經(jīng)過(guò)預(yù)冷機(jī)冷卻,在預(yù)冷機(jī)控制進(jìn)口溫度60℃以下,出口溫度在20℃以下。
2.2空氣的冷卻
a.當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入預(yù)冷機(jī)后??諝庠诳绽渌信c從水冷塔來(lái)的低溫水進(jìn)行熱質(zhì)交換。空氣中冷凝析出水分絕大部分在空冷塔塔頂被霧沫過(guò)濾器除去。這將極大改善下游設(shè)備純化器的工作條件,提高分子篩對(duì)二氧化碳的吸附能力。此時(shí)記錄并控制冷凍機(jī)組空氣進(jìn)口溫度-25℃以下;空氣出口溫度-30℃以下;增壓空氣進(jìn)口溫度-25℃以下;增壓空氣出口溫度-30℃以下;增壓空氣出口壓力1MPa以上;空氣出口壓力1MPa以下。
2.3空氣的凈化
a.出空冷塔的空氣進(jìn)入純化器的水分離器,進(jìn)一步除水后進(jìn)入吸附筒,空氣中剩余水蒸氣及二氧化碳被分別吸附在吸附劑活性氧化鋁上和13X分子篩里。在此清除水分、二氧化碳、乙炔與其他碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)??刂撇⒂涗泬毫Γ哼M(jìn)口1.00MPa以下,出口0.001~1.00MPa;控制并記錄溫度:進(jìn)口溫度在10℃以下,出口溫度38-50℃;流量13800~13900?/h。除水除CO2,采用在線連續(xù)檢測(cè),控制二氧化碳含量在0.3ppm以下。發(fā)現(xiàn)不合格應(yīng)進(jìn)行全部放空處理。
b.經(jīng)純化后的原料空氣分成兩股,第一股進(jìn)入活塞式增壓壓縮機(jī),經(jīng)加壓并冷卻后進(jìn)入冷箱,第二股則進(jìn)入由膨脹機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)的增壓機(jī),經(jīng)增壓并冷卻后也進(jìn)入冷箱。
第一股經(jīng)活塞式增壓壓縮機(jī)壓縮的空氣進(jìn)入冷箱的主換熱器,被返流氣體冷卻降溫,含濕空氣節(jié)流后進(jìn)入下塔底部。下塔中空氣經(jīng)過(guò)精餾,得到液空、液氮,液空及液氮分別從下塔底部及主冷凝蒸發(fā)器導(dǎo)出,進(jìn)入過(guò)冷器,被從上塔來(lái)的污氮?dú)饫鋮s、過(guò)冷,然后進(jìn)入上塔,作為上塔的進(jìn)料。
第二股經(jīng)膨脹機(jī)增壓機(jī)增壓的空氣在進(jìn)入冷箱后也進(jìn)入主換熱器,在冷卻至-100℃時(shí)抽出,進(jìn)入透平膨脹機(jī)制冷,此時(shí)低溫膨脹機(jī)入口壓力應(yīng)小于1Mpa,出口壓力應(yīng)小于0.6 Mpa,噴嘴壓力、軸承氣壓力都應(yīng)小于1Mpa。低溫膨脹機(jī)進(jìn)口溫度、出口溫度都應(yīng)小于-150℃。而高溫膨脹機(jī)的流量應(yīng)達(dá)到每小時(shí)6000立方米以上,轉(zhuǎn)速在每小時(shí)3000以上。膨脹后空氣一部分引入上塔中部參與精餾,另一部分則進(jìn)入主換熱器的返流空氣通道,在冷卻、冷凝原料空氣的同時(shí)自身得到復(fù)熱后出冷箱。
2.4空氣的精餾
a.從純化器進(jìn)入下塔底部的飽和空氣沿塔板小孔上升,自下向上與溫度較低的回流液體充分接觸進(jìn)行傳熱,使部分空氣冷凝為液體-在塔底得到富氧液體空氣。由于氧是難揮發(fā)組份,氮是易揮發(fā)組份,在冷凝過(guò)程中,氧比氮較多的冷凝下來(lái),使液體中氧的純度提高。氣體由下向上與每一塊塔板上的回流液體進(jìn)行傳質(zhì)傳熱,而每經(jīng)過(guò)一塊塔板,液相中的氧純度就提高一次,液體由上向下與上升氣體多次傳熱傳質(zhì),液相中的氧純度不斷提高,當(dāng)液體到達(dá)上塔底部時(shí)就可得到純液氧。最后在下塔頂部得到氮?dú)狻?/p>
b.下塔頂部的純氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器被冷凝成純液氮,一部分純液氮被引回下塔頂部作為下塔回流液,以維持下塔的精餾工況;另一部分純液氮經(jīng)液氮液污氮過(guò)冷器過(guò)冷后作為產(chǎn)品液氮,再經(jīng)過(guò)液氮過(guò)冷器過(guò)冷送到儲(chǔ)罐。
c.在下塔中部設(shè)置一個(gè)抽口抽污液氮。污液氮經(jīng)液氮污液氮過(guò)冷器過(guò)冷節(jié)流后送入上塔頂部作為回流液。在下塔塔底抽出液空,經(jīng)液空污氮過(guò)冷器過(guò)冷節(jié)流后送入上塔中部作為回流液。上塔兩股回流液參加精餾后,在上塔底部成為液氧,流入冷凝蒸發(fā)器的一小部分液氧被下塔氮?dú)饧訜釟饣笞鳛樯仙龤?,維持上塔的精餾。大部分液氧從冷凝蒸發(fā)器底部引出經(jīng)液空氧過(guò)冷器過(guò)冷后出冷箱作為產(chǎn)品液氧。
空氣進(jìn)入精餾塔后,采用在線連續(xù)檢測(cè)、記錄并控制上塔壓力在0.1 MPa以下;下塔壓力1.0 MPa以下;記錄并控制上塔下部溫度-150℃~-190℃;記錄并控制流量800~1000?/h。
在線檢測(cè)液氧含量應(yīng)在99.6%以上,并在線記錄液氧液位。
3.深冷空分法的全部生產(chǎn)線為一密閉系統(tǒng),與外界無(wú)傳質(zhì)交換。塔內(nèi)液氧純度通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)電腦在線監(jiān)控。一般情況下生產(chǎn)線應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),避免反復(fù)開機(jī)造成的浪費(fèi)。
4. 三廢處理:空氣分離系物理過(guò)程,無(wú)化學(xué)反應(yīng),無(wú)三廢產(chǎn)生。
5.原料來(lái)源及標(biāo)準(zhǔn):原料系空氣,用空氣濾清器除去空氣中可能的灰塵及固體微粒。
6.雜質(zhì)控制:
在氧的生產(chǎn)中,最可能引入的雜質(zhì)是二氧化碳、一氧化碳、氣態(tài)酸性物質(zhì)和氣態(tài)堿性物質(zhì)、臭氧和其它氣態(tài)氧化物,在藥典中對(duì)這些物質(zhì)的限量都作了規(guī)定。在空分法生產(chǎn)中,為了除去這些有害物質(zhì),進(jìn)行了初級(jí)空氣過(guò)濾,并用分子篩對(duì)壓縮空氣進(jìn)行吸附,有針對(duì)性地吸附掉上述雜質(zhì)。我們采用現(xiàn)代分子篩技術(shù),除去上述雜質(zhì)不僅有技術(shù)上的保障,同時(shí),采用電腦在線監(jiān)控,化驗(yàn)室的醫(yī)用氧分析儀終端檢驗(yàn),從多個(gè)環(huán)節(jié)杜絕了雜質(zhì)產(chǎn)生或進(jìn)入的渠道。