ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி தாவரத்தின் வடிவமைப்பு கருத்தில் கொள்ள வேண்டியவை

கோர் ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி காற்றுப் பிரிப்பு தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் தேர்வு முக்கிய காரணிகள்

PSA, மெம்பிரேன் மற்றும் கிரையோஜெனிக் அமைப்புகள்: செயல்திறன், தூய்மை மற்றும் அளவிறக்கத்தின் வரம்புகள்

தளத்தில் ஆக்ஸிஜனை உற்பத்தி செய்வது பற்றிய பேச்சு வந்தால் எது பயன்படுத்தப்படுகிறது ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி காற்றுப் பிரிப்பு மூன்று முக்கிய அணுகுமுறைகள் உள்ளன: அழுத்த மாற்ற உறிஞ்சல் (PSA), சவ்வு பிரிப்பு மற்றும் குளிரூட்டப்பட்ட வடிவியல். PSA அமைப்புகளுடன் தொடங்கலாம். இவை பொதுவாக ஜியோலைட் பொருட்களை உறிஞ்சும் பொருளாகப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் 90 முதல் 95% வரையிலான தூய்மையுடன் ஆக்ஸிஜனை உற்பத்தி செய்ய முடியும், இது மருத்துவத் தரத்தைப் பூர்த்தி செய்கிறது. இவை மிதமான அளவு ஆற்றலை நுகர்கின்றன, ஒரு கன மீட்டருக்கு சுமார் 0.4 முதல் 0.6 kWh வரை ஆற்றலை நுகர்கின்றன, மேலும் இவற்றின் திறன் மணிக்கு 5 கன மீட்டர் கையாளும் சிறிய அமைப்புகளிலிருந்து மணிக்கு 100 கன மீட்டர் வரையிலான பெரிய நிறுவனங்கள் வரை வேறுபடுகிறது. சவ்வு தொழில்நுட்பம் விரைவில் நிறுவ முடியும் என்பதாலும், ஒரு கன மீட்டருக்கு 0.3 kWh-க்கு குறைவான ஆற்றலை மட்டுமே பயன்படுத்துவதாலும் தனித்து நிற்கிறது. எனினும், இந்த அமைப்புகள் அதிகபட்சம் 30 முதல் 45% ஆக்ஸிஜன் தூய்மையை மட்டுமே அடைய முடியும், எனவே உயர் தூய்மை தேவையில்லாத தொழில்துறை செயல்முறைகளில் எரிவளியை மேம்படுத்துவதற்காக முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பின்னர் குளிரூட்டப்பட்ட வடிவியல் உள்ளது, இது எஃகு தயாரிப்பு மற்றும் சிறப்பு வாயுக்கள் போன்ற முக்கிய பயன்பாடுகளுக்குத் தேவையான 99.5% ஐ விட அதிக தூய்மையுடன் ஆக்ஸிஜனை வழங்குகிறது. ஆனால் இந்த முறை உள்கட்டமைப்பில் குறிப்பிடத்தக்க முதலீட்டை தேவைப்படுத்துகிறது மற்றும் ஒரு கன மீட்டருக்கு சுமார் 0.8 முதல் 1.2 kWh வரை ஆற்றலை நுகர்கிறது. பெரும்பாலான தொழில்களுக்கு, குளிரூட்டப்பட்ட முறை தினசரி உற்பத்தி தேவை 100 டன்களை மிகைப்படுத்தும் போது மட்டுமே நிதியியல் ரீதியாக பொருத்தமானதாக இருக்கும். அனைத்து விருப்பங்களையும் பார்க்கும்போது, அடிப்படை வடிவம் உண்மையாக இருக்கிறது: தூய்மை அளவு அதிகரிக்கும் போது, ஆற்றல் தேவையும் அதிகரிக்கிறது. தூய்மையை எந்தவொரு வகையிலும் பாதிக்கக் கூடாது என்ற நிலையில் குளிரூட்டப்பட்ட முறை சிறந்தது; PSA முறை மருத்துவமனைகள் மற்றும் நடுத்தர அளவு செயல்பாடுகளுக்கு சிறந்த கலவையை வழங்குகிறது; சவ்வு தொழில்நுட்பம் குறைந்த தூய்மை ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய சூழ்நிலைகளிலும், செலவு முக்கிய கவலையாக இருக்கும் சூழ்நிலைகளிலும் சிறப்பாக செயல்படுகிறது.

ஆற்றல் திறன் தரத்தரைகள் மற்றும் பயன்பாடுகள் வாரியாக (மருத்துவம், தொழில்துறை, ஆய்வகம்) தூய்மை அளவுகோல்கள்

வெவ்வேறு பயன்பாடுகளின் குறிப்பிட்ட தேவைகளே, எந்த தொழில்நுட்பங்கள் தேர்ந்தெடுக்கப்படும் என்பதை தீர்மானிக்கின்றன — இது தூய்மை மற்றும் திறன் ஆகியவற்றின் ஏற்ற அளவைப் பொறுத்தது. மருத்துவ ஆக்ஸிஜனுக்கு, ISO 8573-1 வகுப்பு 1 மற்றும் ISO 13485 தரநிலைகள் உள்ளிட்ட கண்டிப்பான தேவைகள் நிறைவேற்றப்பட வேண்டும். தூய்மை அளவு 93% ஆக இருக்க வேண்டும் (±3%), மேலும் ஹைட்ரோகார்பன்கள் போன்ற கூறுகளின் அளவு 0.1 பில்லியனுக்கு 1 பாகம் (ppm) ஐ விடக் குறைவாகவே இருக்க வேண்டும். ஈரப்பதத்தின் ஓத்த வெப்பநிலை −70° செல்சியஸ் ஐ விட அதிகமாக இருக்கக் கூடாது, மேலும் நுண்ணுயிரிகளால் ஏற்படும் மாசுபாடும் ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்க வரம்பிற்குள் கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும். இந்த தன்மைகள் பொதுவாக PSA (Pressure Swing Adsorption) அமைப்புகள் மூலம் வழங்கப்படுகின்றன, இவை ஒரு இயல்பான கன மீட்டருக்கு 0.4 முதல் 0.6 கிலோவாட்-மணி நேரம் வரை ஆற்றலை நுகரும்; மேலும் பெரும்பாலான அமைப்புகளில் நம்பகத்தன்மைக்காக சிலவகையான மீண்டும் செயல்படும் ஏற்பாடுகள் (redundancy) சேர்க்கப்படுகின்றன.

இருப்பினும், தொழில்துறை பயன்பாடுகள் முற்றிலும் வேறுபட்டவை. எஃகு உற்பத்தியாளர்கள் 99.5% க்கு மேற்பட்ட தூய்மை கொண்ட கிரையோஜெனிக் ஆக்ஸிஜனைச் சார்ந்துள்ளனர், இதற்கு ஒரு Nm³க்கு சுமார் 0.8 முதல் 1.2 kWh வரை ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. மறுபுறம், பல வேதியியல் ஆக்ஸிஜனேஷன் செயல்முறைகள் 30 முதல் 45% வரை தூய்மை கொண்ட மெம்பிரேன் மூலம் பெறப்படும் ஆக்ஸிஜனுடன் சிறப்பாக இயங்குகின்றன, இதற்கு ஒரு Nm³க்கு சுமார் 0.3 kWh ஆற்றல் மட்டுமே தேவைப்படுகிறது. ஆய்வகங்கள் பொதுவாக இடைநிலை தூய்மை அளவையே விரும்புகின்றன, அவற்றின் பகுப்பாய்வு கருவிகளுக்காக 95 முதல் 99% வரை தூய்மை கோருகின்றன. இது பொதுவாக 0.5 முதல் 0.7 kWh வரை ஆற்றலை Nm³க்கு பயன்படுத்தும் மாட்யூலார் PSA அலகுகளைப் பயன்படுத்தி அடைவது வழக்கம். உயர் தூய்மையை அடைவது ஆற்றல் திறனில் செலவு ஏற்படுத்தும் என்பதை நினைவில் கொள்வது முக்கியம். பயன்பாடுகளுக்கு 50% க்கு மேற்பட்ட தூய்மை தேவையில்லை எனில், கிரையோஜெனிக் முறைகளை விட மெம்பிரேன் அமைப்புகள் ஆற்றல் நுகர்வை பாதி முதல் இரண்டில் ஒன்று வரை குறைக்க முடியும். ஒவ்வொரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டிற்கும் தேவையான அளவிற்கு சரியான உபகரண திறன்களை பொருத்துவது, ஆரம்ப முதலீட்டு செலவுகளையும், தொடர்ச்சியான இயக்க செலவுகளையும் சரியான அளவில் வைத்திருக்க உதவுகிறது.

மருத்துவ ஆக்ஸிஜன் தாவரங்களுக்கான ஒழுங்குமுறை இணக்கம் மற்றும் பாதுகாப்பு-முக்கிய வடிவமைப்பு

ISO 8573-1 வகுப்பு 1 காற்று தரம் மற்றும் இடத்திலேயே செல்லுபடியாகும் செல்லுபடியாகும் தேவைகளை அடைதல்

மருத்துவ ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி வசதிகளுக்கு, ISO 8573-1 வகுப்பு 1 தரநிலைகளுக்கு உட்பட்டிருத்தல் கட்டாயமாகும். இந்த தரநிலைகள் குறைந்தபட்சம் 99.5% தூய ஆக்ஸிஜன், ஹைட்ரோகார்பன்கள் 0.1 பில்லியனுக்கு 1 பாகம் (ppm) க்கு குறைவாக, துகள்கள் அரை மைக்ரோமீட்டருக்கு மிகாமல் இருத்தல், மேலும் ஓய்வு புள்ளி (dew point) மைனஸ் 70 டிகிரி செல்சியஸ் வரை இருத்தல் போன்ற குறைந்தபட்ச தேவைகளை வரையறுக்கின்றன. செல்லுபடியாகும் செயல்முறையில் ஒவ்வொரு மூன்று மாதமும் தளத்திற்கு வழக்கமான பார்வையிடல்கள் நடைபெறுகின்றன; இதில் தொழில்நுட்ப வல்லுநர்கள் வாயு குரோமாட்டோகிராபி-மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி (GC-MS) கருவிகளைப் பயன்படுத்தி வாயு ஓட்டத்தில் உண்மையில் என்ன உள்ளது என்பதைச் சோதிக்கின்றனர். மேலும், ஏகார் தட்டுகளில் (agar plates) மாதிரிகளைச் சேகரித்து, வழுக்கிச் சென்றிருக்கக்கூடிய ஏதேனும் நுண்ணுயிரிகளை ஆராய்கின்றனர்; மேலும், சரியாக சரிசெய்யப்பட்ட ஹைக்ரோமீட்டர்களைக் கொண்டு ஈரப்பத அளவுகளை சரிபார்க்கின்றனர். இந்த அனைத்து சோதனைகளுக்கும் விரிவான ஆவணங்கள் தயாரிக்கப்பட வேண்டும். தொழிற்சாலைகள் விரிவான சரிசெய்யும் பதிவுகளை வைத்திருக்க வேண்டும், நேரத்துடன் மாற்றங்களைக் கண்காணிக்க வேண்டும், மேலும் தூய்மையைத் தொடர்ந்து கண்காணிக்கும் அமைப்புகளை நிறுவ வேண்டும். ஏதேனும் தவறு ஏற்பட்டு பாதுகாப்பு எல்லைகளை மீறினால், அமைப்பு தானாகவே நிறுத்தப்பட வேண்டும். இந்த அணுகுமுறை உலக சுகாதார அமைப்பின் (WHO) பரிந்துரைகளுடன் ஒத்துப்போகிறது, மேலும் உணவு மற்றும் மருந்து நிர்வாகம் (FDA) மற்றும் ஐரோப்பிய மருந்துகள் முகமை (EMA) போன்ற ஒழுங்குமுறை அமைப்புகளால் விதிக்கப்பட்ட கடுமையான தேவைகளையும் பூர்த்தி செய்கிறது.

வைத்திய வசதிகளுக்கான இடவமைப்பு, மீள்பயன்பாட்டுத் திட்டமிடல் மற்றும் அவசர விநியோக ஒருங்கிணைப்பு

பாதுகாப்பு மிக முக்கியமான அமைப்புகளை வடிவமைக்கும்போது, தொடக்கப் புள்ளி எப்போதும் இயற்பியல் பிரிவு ஆகும். சுருக்க பகுதிகளை, பிரித்தல் மற்றும் சேமிப்புப் பகுதிகளிலிருந்து தகுந்த தீ-எதிர்ப்புத் தடைகளைப் பயன்படுத்தி தனிமைப்படுத்த வேண்டும். இடைநிலை தண்ணீர் தொட்டிகள் (buffer tanks) குறைந்தபட்சம் 48 மணி நேரத்திற்கு அதிகபட்ச தேவையை நிறைவு செய்யும் அளவுக்கு கொள்ளளவைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். மருத்துவமனைகளுக்கு, இரட்டை சுற்று (dual circuit) அமைப்புகளைக் கொண்டிருத்தல் மிகப் பெரிய வித்தியாசத்தை ஏற்படுத்தும். இந்த அமைப்புகள், பராமரிப்பு பணிகள் நடைபெறும்போது அல்லது மின்சாரம் துண்டிக்கப்படும்போது தானாகவே மாற்றம் செய்துகொள்ளும்; இதனால், தீவிர கவன பிரிவுகள் (ICUs) மற்றும் செயல்பாட்டு அறைகள் (operating rooms) எப்போதும் ஆக்ஸிஜன் விநியோகத்தை இழக்காமல் இருக்கும். இது தவிர, பல முக்கியமான ஒருங்கிணைப்பு புள்ளிகளையும் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். அதிக அழுத்த சிலிண்டர் வரிசைகளுடனான அவசர இணைப்புகள் அவசியம். நிலநடுக்கம் அடிக்கடி ஏற்படும் பகுதிகளில் அமைந்துள்ள மருத்துவமனைகளுக்கு, உபகரணங்களின் நிலைத்தன்மைக்காக சிறப்பு நிலநடுக்க தாங்கு அமைப்புகள் (seismic bracing) தேவைப்படும். மேலும், ஆக்ஸிஜன் அதிகப்படியான சேர்க்கையைக் கண்காணிக்க முழு மருத்துவமனை முழுவதும் சூழல் ஆக்ஸிஜன் சென்சார்களை (ambient oxygen sensors) நிறுவுவதையும் மறக்கக் கூடாது. மருத்துவமனை முழுவதும் மேற்கொள்ளப்படும் விரிவான அபாய மதிப்பீடுகள் (comprehensive risk assessments), NFPA 99 தரநிலைகளைப் பின்பற்றி, ஆக்ஸிஜன் விநியோகத்தை பல்வேறு பகுதிகளின் வழியாக எவ்வாறு செலுத்த வேண்டும் என்பதை தீர்மானிக்கின்றன. இதனால், ஆக்ஸிஜன் குழாய்கள் தீப்பற்றும் வாய்ப்புள்ள இடங்களிலிருந்து தனிமைப்படுத்தப்படுகின்றன; மேலும், சவாலான சூழ்நிலைகளிலும் முக்கிய கவன பிரிவுகள் சிக்கனமாகவும் தொடர்ச்சியாகவும் இயங்குகின்றன.

முக்கிய உபகரணங்களின் அளவு மற்றும் தன்மை வரையறை ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி காற்றுப் பிரிப்பு சிஸ்டம்கள்

முக்கிய பாகங்களுக்கான சரியான அளவு மற்றும் தன்மைகளைத் தீர்மானிப்பது, அமைப்பின் நம்பகத்தன்மை, இயக்கத்தின் திறன் மற்றும் ஒழுங்குமுறை விதிகளை நிறைவேற்றுவதில் முக்கிய வேறுபாட்டை ஏற்படுத்துகிறது. காற்று சுருக்கிகளுக்கு, மூலக்கூறு திரள்கள் (molecular sieves) மற்றும் வடிகட்டிகள் சரியாக இயங்குவதற்காக 6 முதல் 10 பார் அழுத்தத்திற்கு இடையில் எண்ணெய்-இல்லா வெளியீட்டை உற்பத்தி செய்ய வேண்டும். பெரும்பாலான அமைப்புகளில் பொதுவாக மூன்று நிலை வடிகட்டல் தேவைப்படுகிறது — முதலில் கூடிய வடிகட்டிகள் (coalescing filters), அடுத்து செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் (activated carbon), பின்னர் உலர்த்தும் பொருள் (desiccant) நிலைகள் — இவை அனைத்தும் காற்று வரவு தரத்திற்கான ISO 8573-1 வகுப்பு 1 தரத்தை அடைவதற்காக உள்ளன. PSA கோபுரங்கள், சவ்வு மாடுல்கள் (membrane modules) அல்லது கிரையோஜெனிக் தூண்கள் போன்ற பிரிப்பு அலகுகளைப் பொறுத்தவரை, ஓட்ட வேகம் மற்றும் தூய்மை தேவைகளுக்கு ஏற்றவாறு அளவுகளை சரியாக தீர்மானிப்பது மிகவும் முக்கியமானது. மருத்துவ பயன்பாடுகளுக்கு பொதுவாக குறைந்தபட்சம் 93% ஆக்ஸிஜன் செறிவு தேவைப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் தொழில்துறை தேவைகள் தோராயமாக மணிக்கு 10 முதல் 500 கன மீட்டர் வரை மாறுபடுகின்றன. சேமிப்புத் தொட்டிகள் உச்ச தேவை காலங்களில் குறைந்தபட்சம் 30 நிமிடங்களுக்கு போதுமான வாயுவை சேமித்திருக்க வேண்டும். கண்காணிப்பு அமைப்புகள் தூய்மை நிலைகள், அழுத்த அளவீடுகள், ஓநாய் புள்ளிகள் (dew points) மற்றும் ஹைட்ரோகார்பன் உள்ளடக்கத்தையும் தொடர்ந்து சரிபார்க்க வேண்டும். PSA அமைப்புகளுக்கான ஆற்றல் நுகர்வு எண்கள், அவற்றை அறிவிக்கும் நபரைப் பொறுத்து மாறுபடுகின்றன. நன்றாக வடிவமைக்கப்பட்ட அமைப்புகள் பொதுவாக ஒரு கன மீட்டருக்கு 0.4 முதல் 0.6 கிலோவாட்-மணி நேரம் வரை இயங்குகின்றன, இது பொதுவாக குறிப்பிடப்படும் ஆனால் தவறான விளக்கத்தை அளிக்கும் 1.0 முதல் 1.4 kWh/Nm³ என்ற எண்களை விட மிகவும் சிறந்தது; இந்த எண்கள் சரியாக முறையாக மேம்படுத்தப்படாத அல்லது சுருக்கி கருவிகள் சிறிய அளவில் வடிவமைக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு பொருந்தும். மற்றொரு முக்கிய நன்மை என்பது திருத்தத்தக்க திறன் (modular scalability) ஆகும். பெரும்பாலான நவீன அமைப்புகள் முழு அமைப்பையும் மாற்றாமல், கூடுதல் உறிஞ்சும் கலன்கள் (adsorption vessels) அல்லது சவ்வு அடுக்குகள் (membrane stacks) சேர்ப்பதன் மூலம் திறனை தோராயமாக 20 முதல் 30% வரை விரிவாக்க அனுமதிக்கின்றன.

கேள்விகளுக்கு பதில்கள்

எந்த ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி முறை மிக அதிக தூய்மையை வழங்குகிறது?

கிரையோஜெனிக் வடிகட்டல் மிக அதிக தூய்மையை வழங்குகிறது, 99.5% க்கும் மேற்பட்ட தூய்மையுடன் ஆக்ஸிஜனை வழங்குகிறது.

வெவ்வேறு அமைப்புகளுக்கு இடையே ஆற்றல் நுகர்வில் வேறுபாடு உள்ளதா?

ஆம், அமைப்புகளுக்கு இடையே ஆற்றல் நுகர்வு வேறுபடுகிறது: PSA பொதுவாக ஒரு கன மீட்டருக்கு 0.4–0.6 kWh ஐப் பயன்படுத்துகிறது, மெம்பிரேன் அமைப்புகள் 0.3 kWh ஐ விடக் குறைவாக பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் கிரையோஜெனிக் அமைப்புகள் ஒரு கன மீட்டருக்கு 0.8 முதல் 1.2 kWh வரை தேவைப்படுகின்றன.

மருத்துவ ஆக்ஸிஜன் தொழிற்சாலைகள் எந்த ஒழுங்குமுறைகளை பின்பற்ற வேண்டும்?

மருத்துவ ஆக்ஸிஜன் தொழிற்சாலைகள் ISO 8573-1 வகுப்பு 1 மற்றும் ISO 13485 தரநிலைகளை பின்பற்ற வேண்டும், இவை குறைந்தபட்ச தூய்மை மற்றும் பாதுகாப்பு தேவைகளை உள்ளடக்கியவை.

முக்கிய ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி காற்றுப் பிரிப்பு முறைகள்?

முக்கிய ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி முறைகளில் அழுத்த மாற்ற உறிஞ்சுதல் (PSA), மெம்பிரேன் பிரிப்பு மற்றும் கிரையோஜெனிக் வடிகட்டல் ஆகியவை அடங்கும்.