制藥工廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計.doc

制藥工廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計1、 引言新建或改建一個制藥工廠，設(shè)計是一項重要工作，其中包括制藥工藝、設(shè)備、土建、空調(diào)、給排水、動力等方面，是多種專業(yè)配合的整體工作。制藥工廠設(shè)計與機械工廠設(shè)計比較，有許多特殊之處，本文僅就制藥工廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計方面的問題，結(jié)合近年來的一些設(shè)計實踐做一簡述。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，固體制劑中的制粒機、加漿機、填充機、包裝機、印字機，提取工藝中的提取罐，此外，還有化驗中試用氣、物料輸送、干燥、吹掃、氣動儀表、自動控制用氣等等。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)計中對壓縮空氣的品質(zhì)有著嚴格的要求。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污染藥物。含有液態(tài)水滴的壓縮空氣會使管道閥門和設(shè)備產(chǎn)生銹蝕，水滴銹漬同樣也會污染藥物，影響藥品質(zhì)量。空 氣中含有大量塵粒和微生物粒子，對醫(yī)藥工業(yè)來說，微粒特別是塵粒會直接影響藥品質(zhì)量，進而危及人們生命安全。微生物（生物粒子）對人體的危害更強，微生物 多指細菌和真菌，污染藥品后不但會使藥品本身燃菌、變質(zhì)，一旦誤用，無論從腸道或非腸道進入人體，都會直接影響人體健康，其后果更為嚴重。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象，這一點就是制藥工廠與只控制微粒的其他工廠（如電子、機械工廠等）的主要區(qū)別之一。2.3壓縮空氣品質(zhì)控制指標a、儀表、自動控制等用氣的質(zhì)量標準可由GB/T13277-91一般用壓縮空氣質(zhì)量等級（等效采用ISO8573/1）中查出。這個標準根據(jù)固體粒子尺寸和含量、水蒸氣含量及含油量4項控制指標劃分質(zhì)量等級，見表1。表1 壓縮空氣中顆粒、油、水質(zhì)量等級名稱等級123456顆粒尺寸（m）0.11540-顆粒含量（mg/m3）0.11510-水含量（壓力露點）-70-40-203710油含量（mg/m3）0.010.11525-對于儀表、自動控制用壓縮空氣的質(zhì)量等級要求，推薦4項指標為2.3.3級，具體指標為：顆粒尺寸最大1m顆粒含量1mg/m3,水含量（壓力露點）最高-20，油含量最大值1mg/m3。b、制藥用壓縮空氣質(zhì)量指標目前，對于制藥用壓縮空氣還沒有相關(guān)的質(zhì)量標準，等效菜用的國際標準ISO8573/1的GB/T13277-97,明確醫(yī)用壓縮空氣不包括在本標準之內(nèi)。多數(shù)資料文獻中僅有定性的一般要求，缺少具體的控制指標。根據(jù)近年來的實踐，我們在工程設(shè)計中對制藥工廠壓縮空氣質(zhì)量指標是這樣確定的：對于固體粒子，目前醫(yī)藥工業(yè)生物潔凈室最高等級為0.5m、100級，故與之相適應，壓縮空氣的潔凈等級應定為小于0.5m、100級。我們在設(shè)計中一般采用GB/T13277-97中的1級，即顆粒尺寸為0.1m，顆粒含量為0.1mg/m3。對于壓縮空氣中的水汽含量，通常以壓力露點或常壓露點表示。為了防止系統(tǒng)中有凝結(jié)水存在，露點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)壓力露點值可取5-20。對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。我們在設(shè)計中，參考國家標準中食品飲料加工對壓縮空氣品質(zhì)的要求，即控制最大含油量為0.01mg/m3。對于生物粒子，根據(jù)固體粒子指標確定為0.5m、100級時，比照采用生物100級潔凈室微生物的控制指標，達到小于等于1CFU/m3（培養(yǎng)法、菌落數(shù)）即可，此時檢出活菌的可能甚微。3、 制藥工廠壓縮空氣站設(shè)計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烈如下：吸氣過濾器空壓機后冷卻器儲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，空壓機的不同類型及對壓縮空氣品質(zhì)的不同要求等而有不同的取舍，設(shè)計時應仔細研究和分析用戶的用氣指標要求及用氣特點，然后制定出合理的壓縮空氣站工藝系統(tǒng)。3.2空壓機類型的確定通常使用的空壓機有活塞式、螺桿式和離心式三種。離心式空壓機單臺容量大，調(diào)節(jié)范圍在70100%在 小氣量時易發(fā)生喘振，故該機型對制藥工廠不適應?；钊娇諌簷C雖然價格較低，但機組結(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 也較大且自動化水平較低，故近年來制藥工廠已較少采用。螺桿式空壓機結(jié)構(gòu)尺寸小，僅需輕型基礎(chǔ)，無脈沖氣流，震動噪聲低，維修量小自控水平高，故我們在制 藥工廠設(shè)計中多采用螺桿式空壓機。33干燥裝置的選擇制藥工廠對于壓縮空氣水分的要求各有不同，如小型自動化水平較低的中藥制藥廠，要求壓縮空氣的壓力露點510即可。而自動化水平較高，氣動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達到-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要求大于等于3時，則采用吸附式干燥機或冷凍式+吸附式組合干燥裝置。此外還應注意，在選擇干燥裝置時不能只根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)選用設(shè)備，而應考慮設(shè)備入口壓縮空氣溫度、壓力及環(huán)境溫度對干燥器出力的影響。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散攔截效應為主，超細纖維組合濾除0.011m以上微粒超精密過濾器擴散效應為主，超細纖維組合濾除0.01m以上微?；钚蕴窟^濾器兩級活性炭吸附+超細纖維過濾濾除油蒸氣、臭味滅菌過濾器擴散效應為主，超高效、耐濕熱材料濾除細菌、噬菌類選用過濾器應根據(jù)其不同的作用、性能和精度進行組合，同時還應根據(jù)壓縮空氣的溫度、壓力對其處理氣量進行修正。3.5空壓站系統(tǒng)及站房設(shè)計在空壓站的工藝系統(tǒng)設(shè)計和站房布置上，應考慮以下幾個問題：A、 采用冷凍式干燥機時，前置過濾器應布置在冷干機的上游，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)直接進入冷干機，將使冷干機工作狀態(tài)惡化。B、 如果采用吸附式干燥機時，其上游應設(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、 采用冷凍式干燥機時，還應注意空壓機的排氣溫度，如果空壓機的排氣溫度超過冷干機允許進氣溫度時，應選用高溫型冷干機。D、 站房的通風設(shè)計在制藥工廠空壓站設(shè)計中，我們通常采用風冷式螺桿壓縮機室內(nèi)吸氣，此時站房的通風措施至關(guān)重要。因為通風不足，會使空壓機的流量下降，達不到額定出力。室溫過高會使空壓機啟動困難，而且還會導致空壓機護罩內(nèi)的熱量積聚，引起電機過熱甚至燒壞，從而誘發(fā)火災危險。對于空壓站的通風，我們的設(shè)計中通常的做法是：在空壓機間的外墻下方設(shè)置進風口（百葉窗），百葉窗的數(shù)量和面積根據(jù)站房容量計算確定。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，同時避免和排風口設(shè)在同一側(cè)，以防冷熱風短路。在風冷式空壓機的冷卻風排風出口上安排排風管，將冷卻風引至室 外。同時在空壓機間的外墻上設(shè)置機械排風扇進行全室通風。通過以上措施，有效地降低了空壓機間的溫度，從而保證了空壓機及其輔助設(shè)備的正常運行。4、 車間及廠區(qū)壓縮空氣管網(wǎng)的設(shè)計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，必要時可對管道進行內(nèi)外拋光處理。采用不銹鋼管材時，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。無油空氣壓縮機在制藥行業(yè)的應制藥廠對壓縮空氣的要求 制藥企業(yè)的壓縮空氣主要用于液體制劑中的灌裝機，固體制劑中的制粒機、加漿機、填充機、包裝機、印字機，提取工藝中的提取罐，此外，還有化驗中試用氣、粉體物料輸送、干燥、吹料吹掃、氣動儀表元件、自動控制用氣等。 因為制劑用的壓縮空氣與藥品直 接接觸，所以壓縮空氣必須經(jīng)過凈化處理；必須經(jīng)過驗證，以證明系統(tǒng)符合生產(chǎn)要求；還須通過GMP的認證檢查。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，同時還地要求無氣味。儀表用氣，主要是氣動儀表和精密（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，其它控制項目和制劑用氣相同。儀表用氣的質(zhì)量標準，可由GB/T13277一般用壓縮空氣質(zhì)量等級中查得。這個標準根據(jù)固體粒子盡寸 和含量，水蒸汽含量和含油量4項控制指標劃分質(zhì)量等級，見表1。氣動儀表對用氣質(zhì)量等級要求，推薦4項指標均為3級，具體指標為：顆粒尺寸最大5m，顆 粒含量5mg/m3，水含量（壓力露點）最高-20，油含量最大值為1mg/m3?，F(xiàn)在氣動執(zhí)行機構(gòu)，對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 名稱等級123456顆粒尺寸（m）0.11540顆粒含量（mg/m3）0.11510水含量（壓力露點）-70-40-203710油含量（mg/m3）0.010.11525制劑用氣質(zhì)量指標一般要求為：制造和工藝操作包括滅菌工藝所采用的壓縮空氣應是： （1）由無油空壓機供應，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。渦旋式空氣壓縮機的特點與工作原理 渦旋式空氣壓縮機是近二十年來開發(fā)出來的最新型的空氣壓縮機，它與傳統(tǒng)空氣壓縮機相比，具有結(jié)構(gòu)新穎、體積小、重量輕、噪音低，壽 命長，輸氣平穩(wěn)連續(xù)，操作簡便，維護費用少等一系列優(yōu)異的技術(shù)性能，被行業(yè)內(nèi)譽為“無需維修空氣壓縮機”和“新革命空氣壓縮機”，是50HP以下空氣壓縮 機理想機型。 渦旋空氣壓縮機是由兩個雙函數(shù)方程型線的動、靜渦盤相互嚙合而成。在吸氣、壓縮、排氣工作過程中，靜盤固定在機架上，動盤由偏心軸 驅(qū)動并由防自轉(zhuǎn)機構(gòu)制約，圍繞靜盤基圓中心，作很小半徑的平面轉(zhuǎn)動。氣體通過空氣濾芯吸入靜盤的外圍，隨著偏心軸旋轉(zhuǎn)，氣體在動靜盤噬合所組合的若干個月 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。 渦旋空氣壓縮機的特點： 一、可靠性高。 1）渦旋式割據(jù)壓縮機的主機零件少，是活塞機數(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，機械效率高，振動小。 3）科學控制的整機系統(tǒng)更確保穩(wěn)定性的提高。 二、噪音最低。 1）因無吸、排氣閥和復雜的運動機構(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，使氣流脈動極微小。 3）1臺20HP（15KW）的渦旋式空氣壓縮機只有62dBA的噪音，使其能在任何地方安裝使用，節(jié)省大量安裝費用，更符合環(huán)保要求。三、能耗最低。 1）因為吸氣增壓效應和沒有余隙容積，故渦旋式空氣壓縮機的容積效率高達98%以上。 2）因為若干個工作腔逐漸壓縮，故相鄰工作腔的壓差非常小，因此泄露自然極少。一個壓縮過程分幾次壓縮，熱效率高。 3）無吸、排氣閥，故進、排氣的阻力損失幾乎為零。無運動機構(gòu)的磨擦磨損，機械效率高，這是渦旋式壓縮機比其它空氣壓縮機大大節(jié)能的主要原因。例如：（1臺20HP15KW）的渦旋式空壓機一年工作6000小時，節(jié)省電費可達18000元。 四、維護費用最低。主機零件少，易損件更少，