制藥工廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

制藥工廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、 引言新建或改建一個(gè)制藥工廠，設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要工作，其中包括制藥工藝、設(shè)備、土建、空調(diào)、給排水、動(dòng)力等方面，是多種專業(yè)配合的整體工作。制藥工廠設(shè)計(jì)與機(jī)械工廠設(shè)計(jì)比較，有許多特殊之處，本文僅就制藥工廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的問題，結(jié)合近年來的一些設(shè)計(jì)實(shí)踐做一簡(jiǎn)述。2、 制藥工廠壓縮空氣的用途及品質(zhì)要求2.1壓縮空氣主要用途在制藥工廠中，壓縮空氣主要用于液體制劑中的灌裝機(jī)，固體制劑中的制粒機(jī)、加漿機(jī)、填充機(jī)、包裝機(jī)、印字機(jī)，提取工藝中的提取罐，此外，還有化驗(yàn)中試用氣、物料輸送、干燥、吹掃、氣動(dòng)儀表、自動(dòng)控制用氣等等。上述所述的壓縮空氣用途中，很多情況下 壓縮空氣與藥品直接接觸，所以，在制藥工廠設(shè)計(jì)中對(duì)壓縮空氣的品質(zhì)有著嚴(yán)格的要求。2.2壓縮空氣品質(zhì)控制的必要性制藥工廠壓縮空氣的品質(zhì)主要是控制其含水量、含油量、含塵粒量和含生物粒子量，同時(shí)還要求壓縮空氣無氣味。含有油份的壓縮空氣直接與藥物接觸會(huì)污染藥物。含有液態(tài)水滴的壓縮空氣會(huì)使管道閥門和設(shè)備產(chǎn)生銹蝕，水滴銹漬同樣也會(huì)污染藥物，影響藥品質(zhì)量。空 氣中含有大量塵粒和微生物粒子，對(duì)醫(yī)藥工業(yè)來說，微粒特別是塵粒會(huì)直接影響藥品質(zhì)量，進(jìn)而危及人們生命安全。微生物（生物粒子）對(duì)人體的危害更強(qiáng)，微生物 多指細(xì)菌和真菌，污染藥品后不但會(huì)使藥品本身燃菌、變質(zhì)，一旦誤用，無論從腸道或非腸道進(jìn)入人體，都會(huì)直接影響人體健康，其后果更為嚴(yán)重。所以制藥工廠所 用壓縮空氣必須以微粒和微生物為主要控制對(duì)象，這一點(diǎn)就是制藥工廠與只控制微粒的其他工廠（如電子、機(jī)械工廠等）的主要區(qū)別之一。2.3壓縮空氣品質(zhì)控制指標(biāo)a、儀表、自動(dòng)控制等用氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可由GB/T13277-91一般用壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)（等效采用ISO8573/1）中查出。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)固體粒子尺寸和含量、水蒸氣含量及含油量4項(xiàng)控制指標(biāo)劃分質(zhì)量等級(jí)，見表1。表1 壓縮空氣中顆粒、油、水質(zhì)量等級(jí)名稱等級(jí)123456顆粒尺寸（m）0.11540-顆粒含量（mg/m3）0.11510-水含量（壓力露點(diǎn)）-70-40-203710油含量（mg/m3）0.010.11525-對(duì)于儀表、自動(dòng)控制用壓縮空氣的質(zhì)量等級(jí)要求，推薦4項(xiàng)指標(biāo)為2.3.3級(jí)，具體指標(biāo)為：顆粒尺寸最大1m顆粒含量1mg/m3,水含量（壓力露點(diǎn)）最高-20，油含量最大值1mg/m3。b、制藥用壓縮空氣質(zhì)量指標(biāo)目前，對(duì)于制藥用壓縮空氣還沒有相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，等效菜用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8573/1的GB/T13277-97,明確醫(yī)用壓縮空氣不包括在本標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。多數(shù)資料文獻(xiàn)中僅有定性的一般要求，缺少具體的控制指標(biāo)。根據(jù)近年來的實(shí)踐，我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)中對(duì)制藥工廠壓縮空氣質(zhì)量指標(biāo)是這樣確定的：對(duì)于固體粒子，目前醫(yī)藥工業(yè)生物潔凈室最高等級(jí)為0.5m、100級(jí)，故與之相適應(yīng)，壓縮空氣的潔凈等級(jí)應(yīng)定為小于0.5m、100級(jí)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中一般采用GB/T13277-97中的1級(jí)，即顆粒尺寸為0.1m，顆粒含量為0.1mg/m3。對(duì)于壓縮空氣中的水汽含量，通常以壓力露點(diǎn)或常壓露點(diǎn)表示。為了防止系統(tǒng)中有凝結(jié)水存在，露點(diǎn)溫度一般取干燥后的壓縮空氣管線和用氣設(shè)備，可能遇到的最低溫度再加-5-10。所以，在天津地區(qū)壓力露點(diǎn)值可取5-20。對(duì)于含油量主要是控制壓縮空氣中的油滴、懸浮油霧和油蒸氣。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中食品飲料加工對(duì)壓縮空氣品質(zhì)的要求，即控制最大含油量為0.01mg/m3。對(duì)于生物粒子，根據(jù)固體粒子指標(biāo)確定為0.5m、100級(jí)時(shí)，比照采用生物100級(jí)潔凈室微生物的控制指標(biāo)，達(dá)到小于等于1CFU/m3（培養(yǎng)法、菌落數(shù)）即可，此時(shí)檢出活菌的可能甚微。3、 制藥工廠壓縮空氣站設(shè)計(jì)3.1壓縮空氣站工藝流程的確定制藥工廠壓縮空氣站的工藝流程的確定制藥工廠壓縮空氣站的工藝流程簡(jiǎn)烈如下：吸氣過濾器空壓機(jī)后冷卻器儲(chǔ)氣罐前置過濾器精密過濾器干燥裝置后置過濾器除味過濾器滅菌過濾器輸氣管網(wǎng)以上工藝流程根據(jù)制藥工廠的不同規(guī)模，空壓機(jī)的不同類型及對(duì)壓縮空氣品質(zhì)的不同要求等而有不同的取舍，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)研究和分析用戶的用氣指標(biāo)要求及用氣特點(diǎn)，然后制定出合理的壓縮空氣站工藝系統(tǒng)。3.2空壓機(jī)類型的確定通常使用的空壓機(jī)有活塞式、螺桿式和離心式三種。離心式空壓機(jī)單臺(tái)容量大，調(diào)節(jié)范圍在70100%在 小氣量時(shí)易發(fā)生喘振，故該機(jī)型對(duì)制藥工廠不適應(yīng)?；钊娇諌簷C(jī)雖然價(jià)格較低，但機(jī)組結(jié)構(gòu)尺寸大、需牢固的混凝土基礎(chǔ)，易損件多、維修工作量大，噪聲和震動(dòng) 也較大且自動(dòng)化水平較低，故近年來制藥工廠已較少采用。螺桿式空壓機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸小，僅需輕型基礎(chǔ)，無脈沖氣流，震動(dòng)噪聲低，維修量小自控水平高，故我們?cè)谥?藥工廠設(shè)計(jì)中多采用螺桿式空壓機(jī)。33干燥裝置的選擇制藥工廠對(duì)于壓縮空氣水分的要求各有不同，如小型自動(dòng)化水平較低的中藥制藥廠，要求壓縮空氣的壓力露點(diǎn)510即可。而自動(dòng)化水平較高，氣動(dòng)控制儀表和裝置較多的大、中型制藥廠，要求壓縮空氣的壓力露點(diǎn)達(dá)到-20-40。壓縮空氣的干燥方式，一般可分為冷凍式和吸附式二種。在壓縮空氣的壓力露點(diǎn)要求大于等于3時(shí)，則采用吸附式干燥機(jī)或冷凍式+吸附式組合干燥裝置。此外還應(yīng)注意，在選擇干燥裝置時(shí)不能只根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)選用設(shè)備，而應(yīng)考慮設(shè)備入口壓縮空氣溫度、壓力及環(huán)境溫度對(duì)干燥器出力的影響。34過濾器的選擇常用過濾器的分類、工作原理、結(jié)構(gòu)和在凈化系統(tǒng)中的作用見表2。表2 壓縮空氣過濾器分類、原理、結(jié)構(gòu)和作用分類基本原理與結(jié)構(gòu)作用前置過濾器慣性碰撞為主，中效纖維，燒結(jié)材料濾除1m以上顆粒精密過濾器擴(kuò)散攔截效應(yīng)為主，超細(xì)纖維組合濾除0.011m以上微粒超精密過濾器擴(kuò)散效應(yīng)為主，超細(xì)纖維組合濾除0.01m以上微?；钚蕴窟^濾器兩級(jí)活性炭吸附+超細(xì)纖維過濾濾除油蒸氣、臭味滅菌過濾器擴(kuò)散效應(yīng)為主，超高效、耐濕熱材料濾除細(xì)菌、噬菌類選用過濾器應(yīng)根據(jù)其不同的作用、性能和精度進(jìn)行組合，同時(shí)還應(yīng)根據(jù)壓縮空氣的溫度、壓力對(duì)其處理氣量進(jìn)行修正。3.5空壓站系統(tǒng)及站房設(shè)計(jì)在空壓站的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)和站房布置上，應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題：A、 采用冷凍式干燥機(jī)時(shí)，前置過濾器應(yīng)布置在冷干機(jī)的上游，從而避免壓縮空氣中含有大量液態(tài)水、粒徑不等的固體粉塵及油污、油蒸氣等雜質(zhì)直接進(jìn)入冷干機(jī)，將使冷干機(jī)工作狀態(tài)惡化。B、 如果采用吸附式干燥機(jī)時(shí)，其上游應(yīng)設(shè)除油過濾器，濾除壓縮空氣中的油污，防止干燥劑“中毒”失效。下游應(yīng)布置后置過濾器，用于消除干燥劑粉塵等污染。C、 采用冷凍式干燥機(jī)時(shí)，還應(yīng)注意空壓機(jī)的排氣溫度，如果空壓機(jī)的排氣溫度超過冷干機(jī)允許進(jìn)氣溫度時(shí)，應(yīng)選用高溫型冷干機(jī)。D、 站房的通風(fēng)設(shè)計(jì)在制藥工廠空壓站設(shè)計(jì)中，我們通常采用風(fēng)冷式螺桿壓縮機(jī)室內(nèi)吸氣，此時(shí)站房的通風(fēng)措施至關(guān)重要。因?yàn)橥L(fēng)不足，會(huì)使空壓機(jī)的流量下降，達(dá)不到額定出力。室溫過高會(huì)使空壓機(jī)啟動(dòng)困難，而且還會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)護(hù)罩內(nèi)的熱量積聚，引起電機(jī)過熱甚至燒壞，從而誘發(fā)火災(zāi)危險(xiǎn)。對(duì)于空壓站的通風(fēng)，我們的設(shè)計(jì)中通常的做法是：在空壓機(jī)間的外墻下方設(shè)置進(jìn)風(fēng)口（百葉窗），百葉窗的數(shù)量和面積根據(jù)站房容量計(jì)算確定。百葉窗與室外地面的距離一般大于等于300mm， 以防濺雨，百葉窗設(shè)置朝向盡可能在陰涼面，同時(shí)避免和排風(fēng)口設(shè)在同一側(cè)，以防冷熱風(fēng)短路。在風(fēng)冷式空壓機(jī)的冷卻風(fēng)排風(fēng)出口上安排排風(fēng)管，將冷卻風(fēng)引至室 外。同時(shí)在空壓機(jī)間的外墻上設(shè)置機(jī)械排風(fēng)扇進(jìn)行全室通風(fēng)。通過以上措施，有效地降低了空壓機(jī)間的溫度，從而保證了空壓機(jī)及其輔助設(shè)備的正常運(yùn)行。4、 車間及廠區(qū)壓縮空氣管網(wǎng)的設(shè)計(jì)制藥工廠車間壓縮空氣管道一般采用架空敷設(shè)，且其主要干管和支管均敷設(shè)在技術(shù)夾層內(nèi)，在無菌潔凈區(qū)明管、立管和閥門應(yīng)盡可能減少。廠區(qū)管道可采用架空或直埋敷設(shè)，直埋敷設(shè)應(yīng)根據(jù)土壤的腐蝕性采取防腐措施。管道及其閥門附件均采用不銹鋼材料，以00Cr17Ni14Mo2(316L)不銹鋼材質(zhì)為最佳，必要時(shí)可對(duì)管道進(jìn)行內(nèi)外拋光處理。采用不銹鋼管材時(shí)，不銹鋼管不得與碳鋼制的管架直接接觸，以免因電位差而造成腐蝕核心。因此管架應(yīng)涂以良好的絕緣漆，或在管路與管架間墊以其他絕緣材料，如石棉板、橡膠板、塑料板等。無油空氣壓縮機(jī)在制藥行業(yè)的應(yīng)制藥廠對(duì)壓縮空氣的要求 制藥企業(yè)的壓縮空氣主要用于液體制劑中的灌裝機(jī)，固體制劑中的制粒機(jī)、加漿機(jī)、填充機(jī)、包裝機(jī)、印字機(jī)，提取工藝中的提取罐，此外，還有化驗(yàn)中試用氣、粉體物料輸送、干燥、吹料吹掃、氣動(dòng)儀表元件、自動(dòng)控制用氣等。 因?yàn)橹苿┯玫膲嚎s空氣與藥品直 接接觸，所以壓縮空氣必須經(jīng)過凈化處理；必須經(jīng)過驗(yàn)證，以證明系統(tǒng)符合生產(chǎn)要求；還須通過GMP的認(rèn)證檢查。制劑用氣如干燥，壓料等用氣，必須要控制壓縮 空氣中的油，水和固體粒子以及生物粒子等的含量，同時(shí)還地要求無氣味。儀表用氣，主要是氣動(dòng)儀表和精密（壓力，流量）調(diào)節(jié)器等用氣，除了不控制生物粒子， 不要求無氣味外，其它控制項(xiàng)目和制劑用氣相同。儀表用氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可由GB/T13277一般用壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)中查得。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)固體粒子盡寸 和含量，水蒸汽含量和含油量4項(xiàng)控制指標(biāo)劃分質(zhì)量等級(jí)，見表1。氣動(dòng)儀表對(duì)用氣質(zhì)量等級(jí)要求，推薦4項(xiàng)指標(biāo)均為3級(jí)，具體指標(biāo)為：顆粒尺寸最大5m，顆 粒含量5mg/m3，水含量（壓力露點(diǎn)）最高-20，油含量最大值為1mg/m3?，F(xiàn)在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)氣源含塵粒徑的要求，一般為1m。 表1壓縮空氣中顆粒、油、水質(zhì)量等級(jí) 名稱等級(jí)123456顆粒尺寸（m）0.11540顆粒含量（mg/m3）0.11510水含量（壓力露點(diǎn)）-70-40-203710油含量（mg/m3）0.010.11525制劑用氣質(zhì)量指標(biāo)一般要求為：制造和工藝操作包括滅菌工藝所采用的壓縮空氣應(yīng)是： （1）由無油空壓機(jī)供應(yīng)，無油及無油氣的，在非控制的環(huán)境區(qū)域里排放的除外。（2）為防止在管道里出現(xiàn)冷凝水，空氣要經(jīng)過除濕處理。渦旋式空氣壓縮機(jī)的特點(diǎn)與工作原理 渦旋式空氣壓縮機(jī)是近二十年來開發(fā)出來的最新型的空氣壓縮機(jī)，它與傳統(tǒng)空氣壓縮機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)新穎、體積小、重量輕、噪音低，壽 命長(zhǎng)，輸氣平穩(wěn)連續(xù)，操作簡(jiǎn)便，維護(hù)費(fèi)用少等一系列優(yōu)異的技術(shù)性能，被行業(yè)內(nèi)譽(yù)為“無需維修空氣壓縮機(jī)”和“新革命空氣壓縮機(jī)”，是50HP以下空氣壓縮 機(jī)理想機(jī)型。 渦旋空氣壓縮機(jī)是由兩個(gè)雙函數(shù)方程型線的動(dòng)、靜渦盤相互嚙合而成。在吸氣、壓縮、排氣工作過程中，靜盤固定在機(jī)架上，動(dòng)盤由偏心軸 驅(qū)動(dòng)并由防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制約，圍繞靜盤基圓中心，作很小半徑的平面轉(zhuǎn)動(dòng)。氣體通過空氣濾芯吸入靜盤的外圍，隨著偏心軸旋轉(zhuǎn)，氣體在動(dòng)靜盤噬合所組合的若干個(gè)月 牙形壓縮腔內(nèi)被逐步壓縮，然后由靜盤中心部件的軸向孔連續(xù)排出。 渦旋空氣壓縮機(jī)的特點(diǎn)： 一、可靠性高。 1）渦旋式割據(jù)壓縮機(jī)的主機(jī)零件少，是活塞機(jī)數(shù)量的1/8，零件的大幅減少是可靠性提高的關(guān)鍵要素。 2）回轉(zhuǎn)半徑小，線速度僅為2m/s,因而磨損小，機(jī)械效率高，振動(dòng)小。 3）科學(xué)控制的整機(jī)系統(tǒng)更確保穩(wěn)定性的提高。 二、噪音最低。 1）因無吸、排氣閥和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)而消除了閥片的敲擊聲和氣流的爆破聲，使噪音急劇降低。 2）吸、排氣連續(xù)穩(wěn)定，每分鐘6000次以上，使氣流脈動(dòng)極微小。 3）1臺(tái)20HP（15KW）的渦旋式空氣壓縮機(jī)只有62dBA的噪音，使其能在任何地方安裝使用，節(jié)省大量安裝費(fèi)用，更符合環(huán)保要求。三、能耗最低。 1）因?yàn)槲鼩庠鰤盒?yīng)和沒有余隙容積，故渦旋式空氣壓縮機(jī)的容積效率高達(dá)98%以上。 2）因?yàn)槿舾蓚€(gè)工作腔逐漸壓縮，故相鄰工作腔的壓差非常小，因此泄露自然極少。一個(gè)壓縮過程分幾次壓縮，熱效率高。 3）無吸、排氣閥，故進(jìn)、排氣的阻力損失幾乎為零。無運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨擦磨損，機(jī)械效率高，這是渦旋式壓縮機(jī)比其它空氣壓縮機(jī)大大節(jié)能的主要原因。例如：（1臺(tái)20HP15KW）的渦旋式空壓機(jī)一年工作6000小時(shí)，節(jié)省電費(fèi)可達(dá)18000元。 四、維護(hù)費(fèi)用最低。主機(jī)零件少，易損件更少，