高級(jí)氧化技術(shù)在醫(yī)藥化工中的應(yīng)用

高級(jí)氧化技術(shù)在醫(yī)藥化工中的應(yīng)用

1.廢水溫度和排放量的關(guān)系中國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重的缺水國(guó)家。如果水污染導(dǎo)致水資源不足。大家知道,化學(xué)工業(yè)是水資源消耗大戶,也是廢水排放大戶之一。2006年,在統(tǒng)計(jì)的39個(gè)工業(yè)行業(yè)中,化工行業(yè)廢水及化學(xué)需氧量(COD)排放量分別居第二位和第三位。精細(xì)和醫(yī)藥化工是化工領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展的行業(yè)之一,但同時(shí)也是物質(zhì)和能源消耗較大、污染較重的行業(yè)。精細(xì)和醫(yī)藥化工行業(yè)排放的廢水具有濃度高、毒性大、難以生物降解等特點(diǎn),是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最難處理的廢水之一。如何提高有毒、有害、難降解有機(jī)廢水的處理效率,降低處理成本,對(duì)精細(xì)和醫(yī)藥化工企業(yè)切實(shí)完成化學(xué)需氧量減排任務(wù)至關(guān)重要。近年隨著設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展和機(jī)械加工能力的提升,國(guó)產(chǎn)爪式干泵真空機(jī)組可靠性得到大幅提升,運(yùn)行穩(wěn)定。其最顯著的特點(diǎn)在于可以幫助生產(chǎn)線以清潔的方式獲得不同等級(jí)的真空條件,從而實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),所以在化工、化學(xué)制藥、環(huán)境工程等領(lǐng)域的使用迅速推廣。2.真空機(jī)組的應(yīng)用使用干式真空機(jī)組替代傳統(tǒng)液環(huán)泵、活塞泵在經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益上具有明顯優(yōu)勢(shì),很多文章已經(jīng)對(duì)此做過(guò)詳細(xì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。本文謹(jǐn)對(duì)越公司的爪式真空機(jī)組的應(yīng)用做一個(gè)介紹,旨在交流經(jīng)驗(yàn),改進(jìn)工作。作者工廠中有兩種工況使用了爪式真空泵機(jī)組,一是藥品的真空干燥;一是合成工序的減壓蒸餾。真空系統(tǒng)的工作流程如圖1,系統(tǒng)包括爪式真空泵一臺(tái)(曌越:GZLL-110DY1),羅茨真空泵一臺(tái)(曌越:ZJGZ-150),真空緩沖罐、溶劑接收罐、洗液儲(chǔ)罐各一臺(tái),可回收尾氣冷凝液,配備有可設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)的PLC自動(dòng)清洗和運(yùn)行控制柜,能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行操作。2.1有機(jī)物廢水回收利用減壓蒸餾工況為反應(yīng)釜夾套通熱水循環(huán)加熱,減壓蒸餾出乙酯。根據(jù)一年來(lái)的使用情況,該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,每批蒸餾時(shí)間約6-7小時(shí)。此前使用的是水環(huán)真空泵(型號(hào):),不但蒸餾出的乙酯無(wú)法回收,反而會(huì)產(chǎn)生大量(約5-6噸)的高濃度有機(jī)廢水,對(duì)工廠的污水處理設(shè)施也形成了很大的壓力。更換爪式真空系統(tǒng)后(曌越:ZJGZ-150),爪泵排氣口安裝冷凝器,使用循環(huán)水降溫即可把排氣中的乙酯冷凝回收下來(lái),每批次可以回收約200L乙酯,經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益都很可觀。2.2gz-200+100dy1干燥時(shí)間和排氣溫度干燥工況中,我廠產(chǎn)品中有一種極難干燥的產(chǎn)品,其中溶劑殘留控制在0.32%,此前也是使用水環(huán)真空泵加兩級(jí)羅茨泵的真空機(jī)組來(lái)干燥產(chǎn)品(型號(hào):),干燥時(shí)間不穩(wěn)定,有時(shí)長(zhǎng)達(dá)20余小時(shí)。現(xiàn)在,用爪式干泵(曌越:ZJGZ-150+110DY1)代替水環(huán)泵(型號(hào):),不但干燥時(shí)真空尾氣中的溶劑成分成功回收下來(lái)(丙酮或酒精約80L/批),而且干燥總時(shí)間亦較為穩(wěn)定的控制在15小時(shí)左右。下圖2為我廠某產(chǎn)品的干燥時(shí)間——真空度——爪泵電流數(shù)據(jù)圖:從圖中可知,在系統(tǒng)加熱升溫階段(21:00-1:00),隨著揮發(fā)量的增大,真空度會(huì)出現(xiàn)下降即設(shè)備系統(tǒng)中的壓力逐步上升,同時(shí)電機(jī)電流在升高,排氣溫度也在升高。在干燥平穩(wěn)階段,真空度會(huì)快速回升到較高的水平,而電機(jī)電流顯著下降(大約為額定電流的50%),排氣溫度會(huì)隨著系統(tǒng)中蒸汽越來(lái)越稀薄而降低,通過(guò)幾十個(gè)批次的數(shù)據(jù)對(duì)比,這三個(gè)運(yùn)行參數(shù)的關(guān)系重現(xiàn)性較好,據(jù)此,可以按照排氣溫度判斷干燥是否達(dá)到目標(biāo)要求。3.干泵真空系統(tǒng)性能的影響因素從爪式干泵系統(tǒng)在溶劑減壓蒸餾和物料真空干燥方面的應(yīng)用來(lái)看,爪式干泵真空系統(tǒng)是一個(gè)很好的清潔真空工程技術(shù)解決方案,但是在其選型、安裝、運(yùn)行操作、日常維護(hù)都有一些需要注意的事項(xiàng),否則很有可能會(huì)在泵的性能發(fā)揮以及生產(chǎn)保障上產(chǎn)生問(wèn)題,總結(jié)起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面:3.1關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)真空真空系統(tǒng)的影響要清晰描述用戶的工藝過(guò)程需求,主要包括:設(shè)備用途,設(shè)備工作環(huán)境危險(xiǎn)等級(jí),工藝氣體/汽體的物化性質(zhì),和真空系統(tǒng)相關(guān)的關(guān)鍵工藝參數(shù);對(duì)材質(zhì)的要求(正確的材質(zhì)匹配是非常關(guān)鍵的,包括對(duì)泵腔,轉(zhuǎn)子,調(diào)節(jié)墊片,鍵(通常會(huì)被忽略)和軸密封部件中的橡膠制品等都要提出明確的要求),上述中的任一部件出現(xiàn)材料不匹配時(shí),均會(huì)造成泵體的異常腐蝕,從而造成真空系統(tǒng)的性能快速下降。3.2前級(jí)泵穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的壓力真空泵的抽氣速率標(biāo)示量往往為在特定吸入口壓力時(shí)的標(biāo)定量,對(duì)于爪式真空泵,目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的真空泵,其抽氣速率曲線的下降拐點(diǎn)一般都在1000-2000Pa附近,而在500Pa(-0.095MPa)這個(gè)進(jìn)氣壓力的條件下,其抽氣速率幾乎下降50%,請(qǐng)注意這個(gè)壓力通常是前級(jí)泵穩(wěn)態(tài)運(yùn)行應(yīng)能夠達(dá)到的壓力。比如在進(jìn)行真空蒸餾時(shí),要按照生產(chǎn)工藝規(guī)定的壓力條件下,計(jì)算此時(shí)的系統(tǒng)需要的抽氣速率,并按照設(shè)備性能曲線做選型參考,否則極易出現(xiàn)“抽氣速率低于生產(chǎn)要求,而真空度達(dá)不到”的情況;如果是對(duì)溫度敏感的工藝過(guò)程要相當(dāng)重視抽氣速率和真空度,因?yàn)檫@兩項(xiàng)指標(biāo)都會(huì)影響到工藝溫度的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于有些工況,比如真空干燥系統(tǒng),由于從理論上干燥器內(nèi)的蒸發(fā)速率是逐漸降低的,這樣在某一階段(比如圖2中的加熱升溫階段),其蒸發(fā)量很大,此時(shí)對(duì)于真空系統(tǒng)的抽氣速率要求相對(duì)較高,而在干燥后期(通常這個(gè)階段的時(shí)間會(huì)達(dá)到總干燥時(shí)間的一半以上),蒸發(fā)量極低,對(duì)泵的抽氣速率要求降低,但對(duì)絕對(duì)真空度要求增高,在這種情況下,可以考慮使用兩臺(tái)較小的真空泵代替一臺(tái)大功率真空泵的方案,這樣對(duì)于系統(tǒng)的電耗等都會(huì)有節(jié)約,但是具體的代替方案務(wù)必要用戶工藝和真空泵供應(yīng)商共同進(jìn)行必要的計(jì)算方能確定。3.3自動(dòng)清洗程序明確是手動(dòng)控制還是自動(dòng)控制,或是兩者切換;如果工況中結(jié)晶體或粉末較多,或者是經(jīng)常用于多種產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí),宜選擇帶有自動(dòng)清洗功能的控制方式,否則泵腔內(nèi)積聚過(guò)多的粉末顆粒會(huì)造成過(guò)流保護(hù)而停機(jī)。自動(dòng)清洗程序應(yīng)是PLC系統(tǒng)控制,并且具備調(diào)整清洗參數(shù)的功能。比如,一個(gè)完善的自動(dòng)清洗程序應(yīng)至少包含以下幾個(gè)過(guò)程:a按下機(jī)組停止按鈕—b吸入口電磁閥關(guān)閉—c爪泵降速(至設(shè)定的清洗轉(zhuǎn)速,因工藝而異)—d開(kāi)啟洗液閥(延時(shí)至設(shè)定的吸液時(shí)間)—e關(guān)閉洗液閥—f開(kāi)啟吸氣閥—g泵按照設(shè)定的加速度提升轉(zhuǎn)速—h恒速吹空(此時(shí)吸氣閥開(kāi)啟)—i延時(shí)停機(jī)(此時(shí)吸氣閥關(guān)閉),從c到h循環(huán)重復(fù)。其中可以通過(guò)PLC系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定的參數(shù)為:清洗轉(zhuǎn)速,吸液閥延時(shí),吸氣閥延時(shí),清洗次數(shù)等。同時(shí)應(yīng)注意,清洗液的有效性,清洗液應(yīng)能快速溶解顆粒物,而對(duì)泵結(jié)構(gòu)部件無(wú)腐蝕等不良作用。3.4.試抽液壓管道關(guān)鍵是要確保管道系統(tǒng)的清潔,避免脫落硬物被吸入泵腔。在吸氣、排氣、清洗液管道安裝時(shí),切割、焊接作業(yè)中要注意清除干凈金屬屑,管道安裝完成之后,要拆下清洗,在啟動(dòng)真空泵前,在泵的吸入口上安裝80目濾網(wǎng),開(kāi)啟緩沖罐進(jìn)氣閥,維持最高排氣量下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)抽,以消除在管道系統(tǒng)中存在的易脫落硬物,預(yù)防在工藝過(guò)程中出現(xiàn)泵被卡死的故障。在實(shí)際應(yīng)用中,也有選擇使用燒結(jié)式的精密過(guò)濾芯等,這些對(duì)泵的保護(hù)作用明顯,但對(duì)泵的實(shí)際抽氣性能影響也很顯著,在選用中應(yīng)根據(jù)自身工藝特點(diǎn)進(jìn)行考慮。3.5.清洗注意事項(xiàng)經(jīng)常檢查油位,每三個(gè)月檢查一次頂部軸承的潤(rùn)滑情況;定期進(jìn)行手動(dòng)徹底清洗,清洗時(shí)采用人工加入清洗液,緩緩手動(dòng)盤車(1轉(zhuǎn)/分鐘),讓泵體內(nèi)的所有部件都能夠充分浸泡,清洗徹底;如果長(zhǎng)期停用,可以采用手工加入50ml潤(rùn)滑油,手動(dòng)盤車20圈,讓轉(zhuǎn)子處于良好的待用狀態(tài)。3.6.清洗口和管道爪式干泵通常設(shè)有腔體夾套,以降低排氣溫度。如果夾套中使用的是無(wú)微生物抑制劑的循環(huán)水,則在用一段時(shí)間后會(huì)有較厚的粘膜層生成,這樣對(duì)泵的降溫效果會(huì)造成惡劣影響,泵的排氣溫度會(huì)偏高20-30℃(正常排氣溫度在60-80℃)。所以要考慮兩個(gè)措施來(lái)避免,一是配管道時(shí),留有清洗口,定期采用閉式循環(huán)的清洗泵箱對(duì)夾套進(jìn)行清洗;二是泵夾套采用的循環(huán)水或低溫水中含有阻垢劑或者微生物抑制劑。3.7.控制柜模式難以滿足要求由于用于回收有機(jī)溶劑的干泵多數(shù)工作區(qū)域?qū)儆贗I類防爆區(qū)域,再加上干泵的自動(dòng)清洗程序因品種而異,所以傳統(tǒng)的控制柜模式難以滿足要求?？梢圆捎每刂乒窈头辣僮飨浞蛛x模式,控制柜中主要集成配電電氣回路原件和PLC模塊以及變頻器和參數(shù)設(shè)定界面終端(可以采用觸摸屏),防爆操作箱就近安裝在設(shè)備操作位置,泵操作按鈕和參數(shù)報(bào)警可以設(shè)置在防爆操作箱上。4.清潔真空設(shè)備精細(xì)和醫(yī)藥化工行業(yè)排放的廢水具有濃度高、毒性大、難以生物降解等特點(diǎn),是目前國(guó)內(nèi)外廢水處理界公認(rèn)的難題。“高濃度”與“有毒、有害”或“難降解”兩大特性的疊加,導(dǎo)致單獨(dú)使用生物法這一廉價(jià)方法處理此類廢水失去可能,所以用一些清潔的真空設(shè)備,也是精細(xì)和醫(yī)藥化工企業(yè)完成“十一五”期間化學(xué)需氧量(COD)減排任務(wù)的重要途徑之一。此篇文章是對(duì)爪式真空泵