অক্সিজেন উৎপাদন কারখানার ডিজাইন বিবেচনা

মূল অক্সিজেন উৎপাদন বায়ু পৃথকীকরণ প্রযুক্তি ও নির্বাচনের মাপদণ্ড

পিএসএ, মেমব্রেন ও ক্রায়োজেনিক সিস্টেম: কার্যকারিতা, শুদ্ধতা ও স্কেলযোগ্যতার মধ্যে বাণিজ্যিক ভারসাম্য

যখন সাইটে অক্সিজেন উৎপাদনের কথা আসে যা ব্যবহার করে অক্সিজেন উৎপাদন বায়ু পৃথকীকরণ এখানে মূলত তিনটি প্রধান পদ্ধতি রয়েছে: চাপ পরিবর্তন অ্যাডসর্পশন (PSA), মেমব্রেন পৃথকীকরণ এবং ক্রায়োজেনিক আস্তিলীকরণ। আসুন PSA সিস্টেমগুলি দিয়ে শুরু করি। এই সিস্টেমগুলি সাধারণত জিওলাইট উপকরণকে অ্যাডসর্বেন্ট হিসাবে ব্যবহার করে এবং প্রায় ৯০ থেকে ৯৫% বিশুদ্ধতা সহ অক্সিজেন উৎপাদন করতে পারে, যা চিকিৎসা মানদণ্ড পূরণ করে। এদের শক্তি খরচ মাঝারি পর্যায়ের হয়, প্রায় ০.৪ থেকে ০.৬ কিলোওয়াট-ঘণ্টা প্রতি ঘনমিটার, এবং এদের ক্ষমতা ঘন্টায় ৫ ঘনমিটার পরিচালনা করতে পারে এমন ছোট সেটআপ থেকে শুরু করে ঘন্টায় ১০০ ঘনমিটার পর্যন্ত বড় ইনস্টলেশন পর্যন্ত বিস্তৃত। মেমব্রেন প্রযুক্তি দ্রুত স্থাপনযোগ্য হওয়ার পাশাপাশি অত্যন্ত দক্ষভাবে কাজ করে, যার ফলে প্রতি ঘনমিটারে ০.৩ কিলোওয়াট-ঘণ্টার কম শক্তি ব্যবহার করে। তবে এই সিস্টেমগুলির সর্বোচ্চ অক্সিজেন বিশুদ্ধতা প্রায় ৩০ থেকে ৪৫% এর মধ্যে সীমিত থাকে, তাই এগুলি মূলত শিল্প প্রক্রিয়ায় দহন বায়ু বৃদ্ধি করার মতো কাজে ব্যবহৃত হয় যেখানে উচ্চ বিশুদ্ধতার প্রয়োজন হয় না। তারপর আমাদের কাছে রয়েছে ক্রায়োজেনিক আস্তিলীকরণ, যা ইস্পাত উৎপাদন এবং বিশেষ গ্যাস উৎপাদনের মতো গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় ৯৯.৫% এর বেশি বিশুদ্ধতা সহ অত্যন্ত বিশুদ্ধ অক্সিজেন সরবরাহ করে। কিন্তু এই পদ্ধতির জন্য অবকাঠামোতে উল্লেখযোগ্য প্রাথমিক বিনিয়োগ প্রয়োজন এবং এটি প্রতি ঘনমিটারে প্রায় ০.৮ থেকে ১.২ কিলোওয়াট-ঘণ্টা শক্তি খরচ করে। অধিকাংশ ব্যবসায়িক প্রতিষ্ঠানের ক্ষেত্রে ক্রায়োজেনিক পদ্ধতি তখনই আর্থিকভাবে যুক্তিসঙ্গত হয় যখন দৈনিক উৎপাদনের প্রয়োজন প্রায় ১০০ টনের বেশি হয়। সমস্ত বিকল্পগুলি বিবেচনা করলে, একটি মৌলিক প্যাটার্ন লক্ষ্য করা যায়: বিশুদ্ধতার স্তর যত বেশি হবে, শক্তির চাহিদাও তত বেশি হবে। যখন বিশুদ্ধতা কোনোভাবেই কমানো যায় না, তখন ক্রায়োজেনিক পদ্ধতি সর্বোত্তম বিকল্প; PSA পদ্ধতি হাসপাতাল এবং মাঝারি আকারের অপারেশনের জন্য সেরা ভারসাম্য প্রদান করে; আর যেসব ক্ষেত্রে নিম্ন বিশুদ্ধতা গ্রহণযোগ্য এবং খরচ প্রধান উদ্বেগ, সেখানে মেমব্রেন প্রযুক্তি সর্বোত্তম কার্যকারিতা প্রদর্শন করে।

শক্তি দক্ষতা পরিমাপের মানদণ্ড এবং প্রয়োগভেদে (চিকিৎসা, শিল্প, পরীক্ষাগার) বিশুদ্ধতার সীমা

বিভিন্ন প্রয়োগের নির্দিষ্ট চাহিদা নির্ধারণ করে যে কোন প্রযুক্তি নির্বাচন করা হবে, যা বিশুদ্ধতা ও দক্ষতার যে স্তরটি উপযুক্ত তা অনুযায়ী হয়। চিকিৎসা অক্সিজেনের ক্ষেত্রে কঠোর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, যার মধ্যে ISO 8573-1 ক্লাস 1 এবং ISO 13485 মানদণ্ড অন্তর্ভুক্ত। বিশুদ্ধতা প্রায় ৯৩% হতে হবে, যার পার্থক্য ±৩% পর্যন্ত গ্রহণযোগ্য; এছাড়া হাইড্রোকার্বনের মতো উপাদানগুলির ঘনত্ব অত্যন্ত কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে, যার মান ০.১ পার্টস পার মিলিয়ন (ppm)-এর নিচে থাকতে হবে। আর্দ্রতার পরিমাণ এমন হতে হবে যাতে শিশির বিন্দু (dew point) -৭০ ডিগ্রি সেলসিয়াস-এর চেয়ে বেশি না হয়, এবং জীবাণুজনিত দূষণও গ্রহণযোগ্য সীমার মধ্যে রাখতে হবে। এই বিশেষকরণগুলি সাধারণত PSA সিস্টেমের মাধ্যমে প্রদান করা হয়, যা প্রতি স্বাভাবিক ঘনমিটারে ০.৪ থেকে ০.৬ কিলোওয়াট-ঘণ্টা শক্তি ব্যবহার করে, এবং অধিকাংশ সেটআপে বিশ্বস্ততা নিশ্চিত করার জন্য কোনও না কোনও ধরনের রিডান্ড্যান্সি (অতিরিক্ত ব্যবস্থা) অন্তর্ভুক্ত থাকে।

তবে শিল্পক্ষেত্রের অ্যাপ্লিকেশনগুলি সম্পূর্ণরূপে ভিন্ন। ইস্পাত উৎপাদনকারীরা ৯৯.৫% এর বেশি বিশুদ্ধতার ক্রায়োজেনিক অক্সিজেনের উপর নির্ভরশীল, যার জন্য প্রতি এনএম³-এ প্রায় ০.৮ থেকে ১.২ কিলোওয়াট-ঘণ্টা শক্তির প্রয়োজন। অন্যদিকে, অনেক রাসায়নিক জারণ প্রক্রিয়া মেমব্রেন থেকে প্রাপ্ত ৩০ থেকে ৪৫% বিশুদ্ধতার অক্সিজেন দিয়ে সহজেই সম্পন্ন হয়, যা প্রতি এনএম³-এ মাত্র ০.৩ কিলোওয়াট-ঘণ্টা শক্তি ব্যবহার করে। গবেষণাগারগুলিও সাধারণত মধ্যম পরিসরের কিছু চায়, যেখানে তাদের বিশ্লেষণমূলক যন্ত্রপাতির জন্য ৯৫ থেকে ৯৯% বিশুদ্ধতা লক্ষ্য করা হয়। এটি সাধারণত মডিউলার পিএসএ (PSA) ইউনিট ব্যবহার করে অর্জন করা হয়, যা সাধারণত প্রতি এনএম³-এ ০.৫ থেকে ০.৭ কিলোওয়াট-ঘণ্টা শক্তি খরচ করে। একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো যে, উচ্চতর বিশুদ্ধতা অর্জন করা শক্তি দক্ষতা হ্রাসের বিনিময়ে হয়। যখন কোনও অ্যাপ্লিকেশনে ৫০% এর বেশি বিশুদ্ধতার প্রয়োজন হয় না, তখন মেমব্রেন সিস্টেমগুলি ক্রায়োজেনিক পদ্ধতির তুলনায় শক্তি ব্যবহার ৫০% থেকে ৬৬% পর্যন্ত কমিয়ে দিতে পারে। প্রতিটি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী সরঞ্জামের ক্ষমতার সঠিক মিল ঘটানো প্রাথমিক বিনিয়োগ খরচ এবং চলমান অপারেটিং খরচ উভয়কেই যথাযথ স্তরে রাখতে সাহায্য করে।

চিকিৎসা অক্সিজেন প্লান্টের জন্য নিয়ন্ত্রণমূলক অনুসরণ এবং নিরাপত্তা-সম্পর্কিত ডিজাইন

আইএসও ৮৫৭৩-১ ক্লাস ১ বায়ু গুণগত মান অর্জন এবং সাইটে যাচাইকরণের প্রয়োজনীয়তা

চিকিৎসা উদ্দেশ্যে অক্সিজেন উৎপাদনের সুবিধাগুলির জন্য ISO 8573-1 ক্লাস 1 মানের সাথে অবশ্যই অনুপালন করতে হবে। এই মানগুলি ন্যূনতম প্রয়োজনীয়তা নির্দিষ্ট করে, যেমন— অক্সিজেনের বিশুদ্ধতা অন্তত ৯৯.৫% হতে হবে, হাইড্রোকার্বনের পরিমাণ ০.১ পার্টস পার মিলিয়ন (ppm) এর নীচে হতে হবে, কণাগুলির আকার অর্ধ-মাইক্রোমিটারের চেয়ে বড় হতে পারবে না এবং শিশির বিন্দু (dew point) ঋণাত্মক ৭০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত পৌঁছাতে হবে। যাচাইকরণ প্রক্রিয়ায় প্রতি তিন মাস অন্তর সাইটে নিয়মিত পরিদর্শন করা হয়, যেখানে প্রযুক্তিবিদরা গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি-মাস স্পেক্ট্রোমেট্রি (GC-MS) সরঞ্জাম ব্যবহার করে গ্যাস স্ট্রিমে আসলে কী কী উপাদান রয়েছে তা পরীক্ষা করেন। তারা আগার প্লেটে নমুনা সংগ্রহ করে যাতে কোনও অণুজীব যদি ছিটকে যায় তা শনাক্ত করা যায়, এবং সঠিকভাবে ক্যালিব্রেট করা হাইগ্রোমিটার ব্যবহার করে আর্দ্রতার মাত্রা যাচাই করেন। এই সমস্ত পরীক্ষা-নিরীক্ষার জন্য বিস্তারিত ডকুমেন্টেশনও প্রয়োজন। উৎপাদন কেন্দ্রগুলিকে বিস্তারিত ক্যালিব্রেশন লগ রাখতে হবে, সময়ের সাথে পরিবর্তনগুলি ট্র্যাক করতে হবে এবং বিশুদ্ধতা অবিচ্ছিন্নভাবে মনিটর করার জন্য সিস্টেম স্থাপন করতে হবে। যখন কোনও সমস্যা দেখা দেয় এবং নিরাপত্তা সীমা অতিক্রম করে, তখন সিস্টেমটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে বন্ধ হয়ে যেতে হবে। এই পদ্ধতিটি বিশ্ব স্বাস্থ্য সংস্থার (WHO) সুপারিশের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং খাদ্য ও ওষুধ প্রশাসন (FDA) এবং ইউরোপীয় ওষুধ সংস্থা (EMA) এর মতো নিয়ন্ত্রক সংস্থাগুলি কর্তৃক নির্ধারিত কঠোর প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

স্বাস্থ্যসেবা প্রতিষ্ঠানের জন্য স্থানিক বিন্যাস, অতিরিক্ততা পরিকল্পনা এবং জরুরি সরবরাহ একীভূতকরণ

যখন নিরাপত্তা সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এমন সিস্টেমগুলির ডিজাইন করা হয়, তখন শুরুর বিন্দু সর্বদা ভৌত পৃথকীকরণ। সংকোচন অঞ্চলগুলিকে পৃথকীকরণ ও সঞ্চয় বিভাগ থেকে উপযুক্ত অগ্নি-প্রতিরোধী বাধা ব্যবহার করে আলাদা রাখতে হবে। বাফার ট্যাঙ্কগুলিতে সর্বোচ্চ চাহিদা অনুযায়ী কমপক্ষে ৪৮ ঘণ্টার জন্য পর্যাপ্ত ধারণক্ষমতা থাকা আবশ্যিক। হাসপাতালগুলির জন্য দ্বৈত সার্কিট সেটআপ রাখা সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ। এই সিস্টেমগুলি রক্ষণাবেক্ষণের সময় বা বিদ্যুৎ চলে যাওয়ার ক্ষেত্রে স্বয়ংক্রিয়ভাবে স্যুইচ ওভার করে, যার ফলে তীব্র যত্ন ইউনিট এবং অপারেটিং রুমগুলিতে কখনও অক্সিজেন সরবরাহ বন্ধ হয় না। এছাড়াও বিভিন্ন গুরুত্বপূর্ণ একীকরণ বিন্দু বিবেচনা করা আবশ্যিক। উচ্চ চাপের সিলিন্ডার ব্যাঙ্কগুলির সাথে জরুরি সংযোগ অপরিহার্য। ভূমিকম্পপ্রবণ অঞ্চলে অবস্থিত হাসপাতালগুলির জন্য সরঞ্জামের স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করতে বিশেষ ভূকম্প-প্রতিরোধী ব্র্যাসিং প্রয়োজন। এবং সুবিধার সমস্ত স্থানে পরিবেশগত অক্সিজেন সেন্সর স্থাপন করা ভুলে যাবেন না, যাতে বিপজ্জনক মাত্রায় অক্সিজেন জমার পরিস্থিতি নজরে রাখা যায়। পূর্ণাঙ্গ হাসপাতাল জুড়ে ব্যাপক ঝুঁকি মূল্যায়ন করে বিভিন্ন অঞ্চলের মধ্য দিয়ে সরবরাহ কীভাবে পরিচালিত হবে তা নির্ধারণ করা হয়, যা NFPA ৯৯ মান মেনে চলে। এটি নিশ্চিত করে যে অক্সিজেন লাইনগুলি সম্ভাব্য প্রজ্বলন বিন্দু থেকে দূরে রাখা হয় এবং চ্যালেঞ্জিং পরিস্থিতিতেও গুরুত্বপূর্ণ যত্ন বিভাগগুলি সুচারুরূপে কাজ করতে থাকে।

মূল সরঞ্জামের আকার নির্ধারণ এবং বিবরণ অক্সিজেন উৎপাদন বায়ু পৃথকীকরণ সিস্টেম

কোর কম্পোনেন্টগুলির সঠিক আকার এবং স্পেসিফিকেশন নির্বাচন করা সিস্টেমের বিশ্বস্ততা, কার্যকারিতা এবং নিয়ম-কানুন মেনে চলার ক্ষেত্রে সমস্ত পার্থক্য তৈরি করে। বায়ু কম্প্রেসরের ক্ষেত্রে, অণু ছাঁকনি (মলিকিউলার সিভ) এবং ফিল্টারগুলি সঠিকভাবে কাজ করতে হলে এগুলি ৬ থেকে ১০ বার চাপে তেল-মুক্ত আউটপুট উৎপাদন করতে হবে। অধিকাংশ সেটআপে সাধারণত তিনটি ধাপের ফিল্ট্রেশন প্রয়োজন—যার মধ্যে প্রথমে কোঅ্যালেসেন্সিং ফিল্টার, তারপর সক্রিয় কার্বন এবং শেষে ডিসিক্যান্ট ধাপ অন্তর্ভুক্ত থাকে, যাতে ইনলেট বায়ুর গুণগত মান ISO 8573-1 ক্লাস ১ মান অর্জন করা যায়। পিএসএ (PSA) টাওয়ার, মেমব্রেন মডিউল বা ক্রায়োজেনিক কলামের মতো পৃথকীকরণ ইউনিটগুলির ক্ষেত্রে, প্রবাহ হার এবং বিশুদ্ধতার প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য সঠিক মাত্রা নির্ধারণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। চিকিৎসা প্রয়োগে সাধারণত অক্সিজেন ঘনত্ব কমপক্ষে ৯৩% হওয়া প্রয়োজন, অন্যদিকে শিল্প প্রয়োগে প্রয়োজনীয়তা প্রায় ১০ থেকে ৫০০ ঘনমিটার প্রতি ঘন্টা পর্যন্ত বিস্তৃত হতে পারে। স্টোরেজ ট্যাঙ্কগুলি কমপক্ষে ৩০ মিনিটের শীর্ষ চাহিদা পর্যায়ের জন্য যথেষ্ট গ্যাস ধরে রাখতে পারবে। মনিটরিং সিস্টেমগুলি অবশ্যই বিশুদ্ধতা স্তর, চাপ পাঠ, শিশির বিন্দু এবং হাইড্রোকার্বন সামগ্রী সহ বিভিন্ন প্যারামিটার নিয়মিত পর্যবেক্ষণ করতে হবে। পিএসএ (PSA) সিস্টেমের শক্তি খরচের হার সাধারণত যে সংস্থা তথ্য প্রকাশ করছে তার উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। ভালোভাবে ডিজাইন করা সিস্টেমগুলি সাধারণত প্রতি ঘনমিটার প্রতি ০.৪ থেকে ০.৬ কিলোওয়াট-ঘন্টা শক্তি ব্যবহার করে, যা সাধারণত উদ্ধৃত করা হয় এমন কিন্তু ভুল ধারণা জন্মানো সংখ্যা ১.০ থেকে ১.৪ কিলোওয়াট-ঘন্টা/Nm³-এর তুলনায় অনেক ভালো—যেগুলি সঠিকভাবে অপ্টিমাইজ করা হয়নি বা যাদের কম্প্রেসর সরঞ্জাম অপর্যাপ্ত আকারের। আরেকটি বড় সুবিধা হলো মডিউলার স্কেলেবিলিটি। অধিকাংশ আধুনিক সিস্টেমে সম্পূর্ণ সিস্টেম প্রতিস্থাপন না করে শুধুমাত্র আরও অ্যাডসর্পশন ভেসেল বা মেমব্রেন স্ট্যাক যোগ করে ক্ষমতা প্রায় ২০ থেকে ৩০% পর্যন্ত বৃদ্ধি করা যায়।

সাধারণ জিজ্ঞাসা

কোন অক্সিজেন উৎপাদন পদ্ধতি সর্বোচ্চ বিশুদ্ধতা প্রদান করে?

ক্রায়োজেনিক আস্তবিভাজন সর্বোচ্চ বিশুদ্ধতা প্রদান করে, যা ৯৯.৫% এর বেশি বিশুদ্ধতাসম্পন্ন অক্সিজেন সরবরাহ করে।

বিভিন্ন সিস্টেমের মধ্যে শক্তি খরচের কোনো পার্থক্য আছে কি?

হ্যাঁ, বিভিন্ন সিস্টেমে শক্তি খরচের পার্থক্য রয়েছে: পিএসএ (PSA) সাধারণত প্রতি ঘনমিটারে ০.৪–০.৬ কিলোওয়াট-ঘণ্টা ব্যবহার করে, মেমব্রেন সিস্টেমগুলি ০.৩ কিলোওয়াট-ঘণ্টার কম ব্যবহার করে এবং ক্রায়োজেনিক সিস্টেমগুলি প্রতি ঘনমিটারে ০.৮ থেকে ১.২ কিলোওয়াট-ঘণ্টা শক্তি প্রয়োজন করে।

চিকিৎসা অক্সিজেন প্লান্টগুলি কোন নিয়মকানুন মেনে চলতে হবে?

চিকিৎসা অক্সিজেন প্লান্টগুলিকে ISO 8573-1 ক্লাস ১ এবং ISO 13485 মান মেনে চলতে হবে, যার মধ্যে ন্যূনতম বিশুদ্ধতা ও নিরাপত্তা প্রয়োজনীয়তা অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

প্রধান অক্সিজেন উৎপাদন বায়ু পৃথকীকরণ পদ্ধতিগুলি কী কী?

প্রধান অক্সিজেন উৎপাদন পদ্ধতিগুলির মধ্যে চাপ সুইং অ্যাডসর্পশন (PSA), মেমব্রেন পৃথকীকরণ এবং ক্রায়োজেনিক আস্তবিভাজন অন্তর্ভুক্ত।