Guide du générateur d'oxygène LMO : usines PSA sur site par rapport à l'approvisionnement en oxygène médical liquide

Les équipes d’approvisionnement comparent rarement un générateur d’oxygène LMO à un contrat d’oxygène médical liquide jusqu’à ce qu’un appel d’offres, une extension ou une interruption d’approvisionnement ne soulève la question. Un générateur d'oxygène sur site produit le même gaz à partir de l'air ambiant à l'intérieur de la clôture du site, et une station-service peut le pousser dans des bouteilles. Les deux itinéraires atteignent la même prise murale, mais ils diffèrent considérablement en termes de délai de livraison, de coût d'exploitation, d'encombrement et de mode de défaillance.

Ce que signifie réellement un générateur d’oxygène LMO

Un générateur d'oxygène LMO est soit une unité de séparation d'air cryogénique qui liquéfie l'oxygène pour le stockage en réservoir, soit un générateur d'adsorption modulée en pression installé sur site pour déplacer les livraisons de liquides. Les deux machines partagent un nom et presque rien d'autre.

La voie cryogénique refroidit l'air jusqu'à ce qu'il se liquéfie, puis sépare l'oxygène de l'azote par distillation à extrêmement basse température. L'oxygène quitte la colonne sous forme liquide avec une pureté de 99,5 % ou plus, et le site a besoin d'un réservoir de stockage, de vaporisateurs et d'une chaîne de livraison. Il s’agit d’un équipement à l’échelle du tonnage, généralement mesuré en centaines de mètres cubes par heure.

La voie PSA reste à température ambiante. L'air comprimé traverse un lit de tamis moléculaire zéolitique, l'azote est adsorbé à la surface et un gaz riche en oxygène le traverse. Une unité médicale standard délivre 93, plus ou moins 3 pour cent d’oxygène ; une étape de purification en aval est ce qui élève le rendement au niveau de 99,5 pour cent requis par de nombreuses pharmacopées pour une utilisation directe par les patients.

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Comment le gaz est fabriqué : séparation cryogénique versus PSA

Les usines cryogéniques séparent l'oxygène par distillation, tandis que les générateurs PSA le séparent par adsorption sélective, et la voie d'adsorption est celle qui remplace normalement l'oxygène liquide médical dans un hôpital, une ferme piscicole ou une usine de fabrication.

Un train PSA suit cinq étapes dans chaque installation :

1. Compression, où un compresseur à vis élève l'air ambiant filtré à environ 7 à 10 bars.
2. Prétraitement, où un sécheur réfrigéré, des filtres coalescents et un filtre à charbon actif éliminent l'eau, les aérosols d'huile et la poussière avant que l'air n'atteigne le tamis.
3. Adsorption, où l'air circule à travers un lit de zéolite, l'azote est retenu et le gaz riche en oxygène quitte le haut du récipient.
4. Désorption, où ce lit est dépressurisé et purgé pour libérer l'azote tandis que le deuxième lit prend la charge, ce qui maintient le flux de sortie continu.
5. Stockage et surpression, où l'oxygène entre dans un réservoir tampon puis passe par un surpresseur si les bouteilles doivent être remplies au lieu d'être desservies par un pipeline.

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Réservoir d'oxygène liquide médical par rapport à la production sur site : la table de décision

L'approvisionnement en liquide est généralement plus avantageux en termes de coût d'investissement pour une demande très importante sur un seul site, tandis qu'un générateur sur site gagne en coût d'exploitation, en sécurité d'approvisionnement et en contrôle partout où la demande est stable et où le site peut héberger l'équipement.

Pureté, pression et remplissage : là où les projets échouent

Les générateurs réussissent généralement le test de pureté à la sortie, puis échouent au niveau du banc de cylindres, car la pression, le point de rosée et le transfert d'huile n'ont jamais été inscrits dans les mêmes spécifications que la pureté.

Quatre chiffres déterminent si l'installation survivra à l'exploitation quotidienne :

• Point de rosée sous pression à l'entrée du tamis, généralement spécifié à moins 40 degrés Celsius ou moins pour protéger à la fois le tamis et le booster.
• Pression de sortie au point d'utilisation, où une canalisation de service a besoin de 4 à 5 bars mais un parc de bouteilles a besoin de 150 bars ou plus d'un surpresseur d'oxygène dédié.
• Le transfert d'hydrocarbures, qui rend les composants propres à l'oxygène et la compression sans huile en aval du sécheur, n'est pas négociable pour le travail médical.
• Placement de l'analyseur, avec au moins une mesure à la sortie du générateur et une après le booster, calibrée par rapport à un gaz de référence traçable.

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Dimensionner un système sur site par rapport à une demande réelle

Le dimensionnement commence à partir du débit simultané maximal plutôt que du nombre de lits, et la charge de remplissage du cylindre est ajoutée à la charge du pipeline au lieu d'y être moyennée.

Une séquence pratique : multipliez le débit d'oxygène simultané le plus élevé, où un lit de service général sous oxygène consomme généralement 2 à 8 litres par minute, par le nombre d'utilisateurs au pic, ajoutez la demande de remplissage, puis appliquez une marge de 20 à 25 % pour le démarrage, les fuites et les futurs lits. Les gammes d'équipements suivent la même logique.

L'altitude modifie le calcul. Au-dessus de 2 500 mètres, la pression partielle effective d'oxygène chute, de sorte qu'un site qui aurait besoin d'un générateur au niveau de la mer peut en avoir besoin de deux, et approvisionnement en oxygène du plateau les projets combinent généralement la livraison par pipeline avec un point de remplissage pour les unités portables.

Au-delà des soins de santé, le même équipement sert à l'aération de l'aquaculture, au traitement des eaux usées, à la découpe des métaux et à l'assistance à la combustion, où 90 à 93 % d'oxygène sont suffisants et où les aspects économiques dépendent presque entièrement du coût du gaz livré.

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