專利名稱：醫(yī)院中的氧氣生成的制作方法
醫(yī)院中的氧氣生成本發(fā)明涉及一種用于在設(shè)備中生成氧氣的裝置，該裝置具有至少一個(gè)用于生成醫(yī)用空氣的單元以及真空系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種用于操作所述裝置的方法。單詞“設(shè)備”在下文中應(yīng)當(dāng)理解為任何安裝場所和機(jī)構(gòu)，特別是醫(yī)院、移動(dòng)式(應(yīng)急式)醫(yī)院、門診診所、綜合醫(yī)院、健康中心等，其中生成氧氣并具有真空系統(tǒng)。單詞“設(shè)備”還應(yīng)當(dāng)理解為特別用于家庭護(hù)理領(lǐng)域，以及例如能夠連接到輪椅上的(可移動(dòng)的)設(shè)備。此夕卜，單詞“設(shè)備”還應(yīng)該理解為生產(chǎn)站點(diǎn)、(工業(yè))場所等，在其中生成氧氣。這里所生成的氧氣的使用目的并不重要?，F(xiàn)代醫(yī)院的基礎(chǔ)設(shè)施包括向患者提供所謂的“醫(yī)用空氣”、富氧空氣以及純氧。術(shù)
語“醫(yī)用空氣”通常理解為空氣混合物，其具有約20%的氧氣和約80%的氮?dú)?，并且符合關(guān)于其它組分如水分和一氧化碳等的應(yīng)用規(guī)范和/或規(guī)程。此外，醫(yī)院的基礎(chǔ)設(shè)施通常包括真空系統(tǒng)。這是一種通過管道系統(tǒng)中的真空泵和緩沖罐維持供醫(yī)院中所有抽吸器具使用的真空，例如在手術(shù)室中。醫(yī)用空氣或直接在現(xiàn)場生成，主要方法步驟是空氣的壓縮、凈化和分析，或如果以較小量使用時(shí)以壓縮氣體罐的方式供給。在具有良好基礎(chǔ)設(shè)施的國家中，通常通過輸送液態(tài)氧并通過布置在醫(yī)院內(nèi)或醫(yī)院附近的并配有蒸發(fā)器的液罐來向醫(yī)院供給氧氣。相反，在具有較差基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展中國家中，氧氣普遍地是借助小的PSA(變壓吸附)裝置在現(xiàn)場生成。然而這種類型的裝置消耗相當(dāng)多的能量以及需要高水平的維護(hù)，從而通過這些裝置生成的氧氣在能夠獲得價(jià)廉的液態(tài)氧的情況下不具有競爭性。具有多個(gè)PSA裝置的這種類型的氧氣供給系統(tǒng)在EP-A 1245267中有描述。VPSA(真空變壓吸附)裝置一直被用作所謂的現(xiàn)場裝置用于生成氧氣并具有非常有利的能量消耗。然而，在小裝置中，其在下文中應(yīng)當(dāng)理解為具有小于IOONmVh容量的裝置以及是用于供應(yīng)醫(yī)院的類型，由額外所需的真空泵和增加的吸附器需求所引起的較高投資花費(fèi)意味著它們也不會(huì)得到廣泛的使用?，F(xiàn)有技術(shù)中用于現(xiàn)場氧氣生成的解決方案具有下述的劣勢它們需要相對(duì)高的投資花費(fèi)、具有不良的消耗值以及需要大量額外的維護(hù)。法律條文通常要求有過剩的現(xiàn)場氧氣生成所需的系統(tǒng)。這進(jìn)一步增加了必需的投資花費(fèi)。本發(fā)明的目的是提供一種用于在設(shè)備中生成氧氣的這類裝置，以及一種用于操作這種裝置的方法，所述裝置和所述方法避免了前述劣勢。通過用于在設(shè)備中生成氧氣的裝置實(shí)現(xiàn)該目的，所述裝置的特征在于PSA單元和真空系統(tǒng)以PSA單元的一個(gè)吸附器或多個(gè)吸附器能夠通過真空系統(tǒng)再生的方式互相連接。根據(jù)本發(fā)明的方法用于操作根據(jù)本發(fā)明的裝置的方法的特征在于PSA單元是在I. 3-12巴，優(yōu)選2-8巴的吸附壓力，和/或O. 05-0.9巴，優(yōu)選O. 1_0· 6巴的解吸附壓力下運(yùn)行的。根據(jù)本發(fā)明的用于在設(shè)備中生成氧氣的裝置和根據(jù)本發(fā)明的用于操作所述裝置的方法的其它有利的實(shí)施方案是從屬權(quán)利要求的主題，并且其特征在于-所生成的氧氣產(chǎn)物流的純度為至少80%，優(yōu)選至少90%，-如果所述設(shè)備具有至少一個(gè)用于氣體分析的單元，該用于氣體分析的單元連接至PSA單元的產(chǎn)物側(cè)，-提供其它裝置用于輸送空氣作為PSA單元的進(jìn)氣，-所述裝置配有至少一個(gè)儲(chǔ)存罐，所述儲(chǔ)存罐特別用于液態(tài)氧的儲(chǔ)存，-所述裝置以可移動(dòng)的方式設(shè)計(jì)，以及-在所述真空系統(tǒng)至少部分故障時(shí)，PSA單元不通過真空系統(tǒng)再生，而是在I. 01-1. 5巴,優(yōu)選I. 01-1. I巴的解吸附壓力運(yùn)行。
本發(fā)明基于通過盡可能地使用醫(yī)院現(xiàn)有基礎(chǔ)而操作PSA裝置或單元的思想。根據(jù)本發(fā)明PSA單元和真空系統(tǒng)的互相連接使得能夠在真空條件下再生PSA單元或其吸附器。真空再生的優(yōu)勢和劣勢對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。由于在目前情形中能夠基本無成本地獲得這些優(yōu)勢，因?yàn)檎婵赵偕璧恼婵障到y(tǒng)已經(jīng)存在，因此在所需投資花費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)花費(fèi)上實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)大的改進(jìn)。另外，如果選擇用于生成醫(yī)用空氣并屬于醫(yī)院基礎(chǔ)設(shè)施的單元作為輸送至PSA單元的空氣流源，則實(shí)現(xiàn)了其它的優(yōu)勢，這是因?yàn)槟軌蚴÷詫?duì)輸送至PSA單元的進(jìn)料空氣先前所需的預(yù)凈化。此外，不需要對(duì)進(jìn)料空氣進(jìn)行單獨(dú)壓縮，因?yàn)檫@通常已經(jīng)在用于生成醫(yī)用空氣的單元中提供。醫(yī)院通常具有用于氣體分析的單元。根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施方式，該單元能夠配置或開發(fā)成其還能夠用于PSA單元中生成的氧氣產(chǎn)物流的分析。因此，不需要提供單獨(dú)的用于氧氣產(chǎn)物流的分析單元。根據(jù)本發(fā)明的裝置、根據(jù)本發(fā)明的方法、以及所述裝置和所述方法的其它實(shí)施方案將在下文中通過參照?qǐng)DI所示的示例性實(shí)施方案進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。通過管路1，將(環(huán)境)空氣輸送至通常在醫(yī)院中提供的用于生成醫(yī)用空氣的單元。該用于生成醫(yī)用空氣的單元由單級(jí)或多級(jí)壓縮機(jī)單元V和下游凈化單元R組成。通過壓縮機(jī)單元V將空氣壓縮至4-12巴的壓力，以及不想要的組分，特別是水、一氧化碳、二氧化碳以及如果存在的話氮氧化物則在凈化單元R中從空氣中去除。以這種方式生成的醫(yī)用空氣的第一支流通過管路段3和4通入到用于醫(yī)用空氣的管路網(wǎng)中。在通入到管路網(wǎng)之前，通過相應(yīng)的分析單元GA分析醫(yī)用空氣。醫(yī)用空氣的第二支流2作為進(jìn)料氣流輸送至PSA單元A。PSA單元A通常具有兩個(gè)或多個(gè)吸附器，所述吸附器平行布置并交替地和/或順序地運(yùn)行吸附階段和再生階段。不過理論上，PSA單元還能夠只由一個(gè)吸附器和另外的緩沖罐組成。PSA單元A有利地在I. 3-12巴，優(yōu)選3-8巴的吸附壓力下，和/或O. 05-0.9巴，優(yōu)選O. 1_0· 6巴的解吸附壓力下運(yùn)行。選擇PSA單元A的所有參數(shù)使得所生成的氧氣產(chǎn)物流5具有至少80%,優(yōu)選至少90%的純度。PSA單元A所生成的氧氣產(chǎn)物流通過管路段5和6輸送至醫(yī)院的氧氣管路網(wǎng)。通過上述的分析單元GA,該氧氣產(chǎn)物流還能夠經(jīng)過氣體分析。通過使用醫(yī)用空氣能夠滿足對(duì)醫(yī)院所使用的氧氣純度的特定要求。
與通過PSA技術(shù)在醫(yī)院中現(xiàn)場生成氧氣的先前方案相比，現(xiàn)在通過醫(yī)院中存在的真空系統(tǒng)進(jìn)行真空再生。因此，PSA技術(shù)的相對(duì)高的吸附壓力與VPSA技術(shù)的真空再生相結(jié)
八
口 οPSA單元A中的殘留氣體側(cè)通過管路段7和9與醫(yī)院自身真空系統(tǒng)VS連接。真空系統(tǒng)VS通常具有多個(gè)真空泵和緩沖罐。在解吸附階段或再生階段開始時(shí)，通過管路段7和8經(jīng)由相應(yīng)的廢氣管路排出解吸的氣體優(yōu)選至環(huán)境中，直到達(dá)到大氣壓力。在切換三通閥c后，PSA單元A能夠經(jīng)由管路段7和9通過真空系統(tǒng)VS再生至所需的低于大氣壓的再生壓力。在管路段9中，能夠設(shè)置另外的控制閥d用于穩(wěn)定經(jīng)由真空系統(tǒng)VS脫去的殘留氣流，因此能夠有效地避免醫(yī)院的真空系統(tǒng)VS中不期望的壓力激增。 有利地，基于解吸附壓力自動(dòng)地檢測可得的真空性能。基于此，(自動(dòng))設(shè)定產(chǎn)物的最大移除。因此，在較高再生壓力下移除較少產(chǎn)物或氧氣，而在較低再生壓力下移除較多氧氣。除了所提到的兩個(gè)閥c和d之外，進(jìn)料氣體管路2和產(chǎn)物管路5還通常設(shè)置有閥a和b，所述閥用于調(diào)節(jié)輸送至PSA單元的氣體量2以及從PSA單元脫去的氧氣量5。所有閥、PSA單元A、和任選存在的氣體分析單元GA通過控制單元S控制，所述控制單元由虛線表不。作為圖中所示的并位于壓縮機(jī)單元V下游的凈化器單元R的替代，凈化器單元R’能夠設(shè)置在管路段3中。在該情形中，將PSA單元A設(shè)計(jì)成或者或選擇其中所使用的吸附器使得經(jīng)由管路2輸送至PSA單元A的進(jìn)料空氣流的不想要的組分能夠充分分離掉。根據(jù)本發(fā)明的用于生成氧氣的裝置的其它實(shí)施方式(圖中未示出)的特征在于輸送至PSA單元A的空氣通過不是用于生成醫(yī)用空氣單元所配備的單獨(dú)的壓縮機(jī)單元壓縮。在該情形中，關(guān)于所需的能量消耗而言有利的是選擇較低吸附壓力，以及如果合適的話，再壓縮從PSA單元A經(jīng)由管路5脫離的氧氣產(chǎn)物流。此外，能夠?yàn)樵撗b置配備用于儲(chǔ)存液態(tài)氧的儲(chǔ)存罐(圖中未示出)。例如在PSA單元是用于僅保證基本的氧需求而高峰需求由儲(chǔ)存在儲(chǔ)存罐的氧來滿足時(shí)，該設(shè)計(jì)是有利的。PSA單元A例如以3巴的吸附壓力和O. 45巴的解吸附壓力運(yùn)行；產(chǎn)物量是IONm3/h，氧含量93%。通過真空再生的該過程具有比PSA過程更高的收益率，即對(duì)比于PSA過程的約40%，約70%。供應(yīng)10Nm3/h的產(chǎn)物量僅需要62Nm3/h的空氣量，所述空氣量需要從醫(yī)院自身的用于醫(yī)用空氣的網(wǎng)路中取出。在所選定的O. 45巴的解吸附壓力下用于真空再生所需的吸力約為60eff. m3/h。根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)生氧氣的裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法所需的投資限定為PSA單元以及用于與醫(yī)院自身的用于醫(yī)用空氣的網(wǎng)路和真空系統(tǒng)VS相連的相應(yīng)管路。其它的機(jī)器和裝置對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法是不需要的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在具有高吸附壓力和真空再生的方法中，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳操作而無需通過至少一些產(chǎn)物流沖洗來輔助再生。替代的，在壓力平衡階段和排廢階段后，在吸附器頭部仍存在充足的氧氣以實(shí)現(xiàn)充分的沖洗作用。沖洗循環(huán)的省略簡化了 PSA單元A產(chǎn)物側(cè)上的管路布置并因此增加了其可靠性。相比于傳統(tǒng)的PSA過程，還能夠極大地縮減所需吸附器的尺寸。此外，PSA單元A所需的維護(hù)水平大大地低于單獨(dú)的PSA或VPSA裝置，因?yàn)榫S護(hù)僅限于實(shí)際的吸附器單元以及基本上一些轉(zhuǎn)換閥。作為根據(jù)本發(fā)明的方法的發(fā)展，建議在真空系統(tǒng)VS至少部分故障時(shí)，PSA單元A不通過真空系統(tǒng)VS進(jìn)行再生，而是在稍高于大氣壓力的解吸附壓力下，也即1.01-1.5巴，優(yōu)選1.01-1. I巴下運(yùn)行。在真空系統(tǒng)VS故障時(shí)，PSA單元A單純地作為PSA裝置運(yùn)行。然而在該操作模式中，能夠生成的氧氣量大大降低。作為根據(jù)本發(fā)明的用于在設(shè)備中生成氧氣的裝置的發(fā)展，建議該裝置設(shè)計(jì)成可移動(dòng)的。單詞“可移動(dòng)的”這里應(yīng)該理解為該裝置是可運(yùn)輸?shù)?，例如能夠在容器中或通過卡車運(yùn)輸。根據(jù)本發(fā)明的用于在設(shè)備中生成氧氣的裝置發(fā)展的這種實(shí)施方案是有利的，特別是在該裝置旨在例如用于移動(dòng)式(應(yīng)急式)醫(yī)院中時(shí)。在這一點(diǎn)上，根據(jù)本發(fā)明的裝置還優(yōu)選設(shè)計(jì)成其滿足關(guān)于溫度、空氣濕度、沙地、以及通過陸運(yùn)、空運(yùn)、海運(yùn)等運(yùn)輸?shù)囊蟆?不管其中用于使用根據(jù)本發(fā)明的用于生成氧氣的裝置的設(shè)備是新建的或已經(jīng)存在了一段時(shí)間，用于安裝或組裝根據(jù)本發(fā)明的裝置的方法要求PSA單元和真空系統(tǒng)以使PSA單元的一個(gè)吸附器或多個(gè)吸附器能夠通過真空系統(tǒng)再生的方式互相連接，和/或用于生成醫(yī)用空氣的單元與PSA單元以使至少所生成的醫(yī)用空氣的支流作為進(jìn)料氣體輸送至PSA單元的方式連接。根據(jù)本發(fā)明的用于在設(shè)備中生成氧氣的裝置現(xiàn)在可以降低現(xiàn)場生成氧氣所需的投資成本。同時(shí)，用于氧氣生成的消耗值和所需的維護(hù)工作與先前的方案相比能夠得到極大的降低。在家庭護(hù)理領(lǐng)域中，其中優(yōu)選可與輪椅連接的移動(dòng)式裝置用于供應(yīng)氧氣，根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的用于操作所述生成氧氣的裝置的方法，與現(xiàn)有技術(shù)的裝置相t匕，提供了相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在設(shè)備中生成氧氣的裝置，所述裝置具有至少ー個(gè)用于生成醫(yī)用空氣的單元(V、R)、真空系統(tǒng)(VS)、以及用于生成氧氣產(chǎn)物流的PSA単元(A)，其特征在于，所述PSA単元㈧和所述真空系統(tǒng)(VS)以使PSA単元㈧的一個(gè)吸附器或多個(gè)吸附器能夠通過真空系統(tǒng)(VS)再生的方式互相連接，和/或所述用于生成醫(yī)用空氣的單元(V、R)與PSA単元(A)以使至少所生成的醫(yī)用空氣的支流(2)作為進(jìn)料氣體輸送至PSA単元(A)的方式連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所生成的氧氣產(chǎn)物流(5)的純度為至少80%，優(yōu)選至少90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其中所述設(shè)備具有至少ー個(gè)用于氣體分析的単元(GA)，其特征在于，所述用于氣體分析的單元(GA)連接至PSA單元(A)的產(chǎn)物側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的裝置，其特征在于，提供其它裝置用于輸送空氣作為PSA單元(A)的進(jìn)料氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置配備有至少ー個(gè)儲(chǔ)存罐，所述儲(chǔ)存罐特別用于液態(tài)氧的儲(chǔ)存。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置設(shè)計(jì)成可移動(dòng)的方式。
7.一種用于操作根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述裝置的方法，其特征在干，PSA単元(A)在I.3-12巴，優(yōu)選2-8巴的吸附壓カ下，和/或O. 05-0. 9巴，優(yōu)選O. 1-0. 6的解吸附壓カ下運(yùn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在真空系統(tǒng)(VS)至少部分故障吋，PSA單元(A)不通過真空系統(tǒng)(VS)再生，而是在1.01-1.5巴，優(yōu)選1.01-1. I巴的解吸附壓カ下運(yùn)行。
9.一種用于安裝和/或組裝根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述裝置的方法，其特征在干，PSA単元(A)和真空系統(tǒng)(VS)以使PSA単元(A)的一個(gè)吸附器或多個(gè)吸附器能夠通過真空系統(tǒng)(VS)再生的方式互相連接，和/或用于生成醫(yī)用空氣的單元(V、R)與PSA単元(A)以使至少所生成的醫(yī)用空氣的支流(2)作為進(jìn)料氣體輸送至PSA単元(A)的方式連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在設(shè)備中生成氧氣的裝置，所述裝置具有至少一個(gè)用于生成醫(yī)用空氣的單元(V、R)、真空系統(tǒng)(VS)、以及用于生成氧氣產(chǎn)物流的PSA單元(A)。根據(jù)本發(fā)明，所述PSA單元(A)和所述真空系統(tǒng)(VS)以使PSA單元(A)的一個(gè)吸附器或多個(gè)吸附器能夠通過真空系統(tǒng)(VS)再生的方式互相連接，和/或用于生成醫(yī)用空氣的單元(V、R)與PSA單元(A)以使至少所生成的醫(yī)用空氣的支流(2)作為進(jìn)料氣體輸送至PSA單元(A)的方式連接。
文檔編號(hào)A61M16/00GK102858427SQ201180014195
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者A·博爾卡特, P·萊特格布, M·格拉爾, P·薩熱 申請(qǐng)人:林德股份公司