液態(tài)醫(yī)用氧低溫深冷空氣分離工藝規(guī)程

   《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-183℃低溫處理,使氣態(tài)氧壓縮為液態(tài)氧，再經(jīng)過精餾將二者分開。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。

1、制造工藝流程圖解

       空氣過濾→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)工藝過程與步驟

2.1.原料：空氣經(jīng)自潔式空氣過濾器，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。空氣在空冷塔中與從水冷塔來的低溫水進(jìn)行熱質(zhì)交換?？諝庵欣淠龀鏊纸^大部分在空冷塔塔頂被霧沫過濾器除去。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)入過冷器，被從上塔來的污氮?dú)饫鋮s、過冷，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，在冷凝過程中，氧比氮較多的冷凝下來，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)液氮液污氮過冷器過冷后作為產(chǎn)品液氮，再經(jīng)過液氮過冷器過冷送到儲(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)液氮污液氮過冷器過冷節(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)液空污氮過冷器過冷節(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)液空氧過冷器過冷后出冷箱作為產(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)，與外界無傳質(zhì)交換。塔內(nèi)液氧純度通過傳感器實(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：空氣分離系物理過程，無化學(xué)反應(yīng)，無三廢產(chǎn)生。

5．原料來源及標(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。