離心脫水機

製藥用過濾型脫水離心機的特殊性探討

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製藥用過濾型脫水離心機的特殊性探討

發布日期:2018-09-21 作者: 點擊:

過濾型脫水離心機(下簡稱脫水離心機)屬固、液相分離設備,由於是在離心力場下的強製分離,分離因數可達到 600,甚至 1 000 以上,分離效果較好,生產能力大,並可實現自動控製。因此,離心機在製藥工業中有著較為廣泛的應用。

脫水離心機在製藥工業應用極廣,其仍是當前原料藥生產工藝中分離的主要設備。由於製藥廠家脫水離心機所應用的場合、工藝、介質的物理和化學性質的不同,對脫水離心機也有不同的要求,比如,防腐要求、防爆要求、介質溫度、車間淨化等級等。下麵脫水離心機廠家探討一下過濾型脫水離心機在製藥工業應用中所涉及的一些特殊性問題。

1 密閉要求

脫水離心機無論是用於非無菌藥還是用於無菌藥,或者是用於製藥中間體還是用於成品藥,其生產過程中對環境均提出了很高的要求,如潔淨車間,就有相應潔淨等級要求,設備的良好密閉性能使外部與機器內部保持有效的隔離。然而,離心機內腔中的固、液、氣相等不得對車間環境造成汙染,反之,外部環境也不能對內部物料產生汙染。因此,製藥廠在訂貨時應告知離心機製造商,提出密閉要求。對離心機的密閉性能進行改進設計,並在製造時充分體現,應在以下幾個方麵進行考慮:

1.1 機蓋的密封

機蓋一般為翻轉式,機蓋與機殼接合麵應有可靠的密封措施,如果因密封結構或材質防腐失效,就可能造 成液、氣相的泄漏,對環境、人員造成傷害。

在機蓋法蘭上加工燕尾槽,安裝密封條,以保證密封條的定位可靠性,密封條為梯形中空結構,以保證其密閉性能。密封條采用矽橡膠等材質,按所處理物料的防腐要求來確定密封條材質。

1.2 軸承位的密封

主軸螺母、軸承位的密封,以前的傳統機型在此密封措施比較簡易,隻能做到相對密封。如主軸螺母部位,主軸螺母與轉鼓接合麵,一般不設置密封圈,離心機在運行過程中易發生液相或氣相的滲入,對主軸錐麵產生腐蝕,甚至滲入軸承中,對軸承產生破壞,從而影響機器的正常使用。上軸承蓋一般都設置骨架式密封等結構,但上軸承蓋至轉鼓錐麵之間的一部分則暴露在外,離心機內腔中的氣霧,則可能對主軸暴露麵產生腐蝕。

製藥工業所用的離心機,其所分離的物料中大多有溶媒等有機溶劑或酸堿等介質,因此在訂購設備時應充分考慮到這些部位的密封要求。在設計時,應考慮上述結構的改進,如主軸上端的緊固與密封,采用 2 塊軸端擋圈疊裝,2 個 O 型圈隔離安裝方式,以消除滲液的可能。對上軸承蓋上側的密封,可以考慮更改上軸承蓋的結構型式,如設置迷宮密封裝置,減少或消除氣霧對主軸的侵蝕。也可以將暴露麵加塗鎳磷合金,以消除或減小產生腐蝕的可能。

1.3 傳動帶工作區域的密封

傳統脫水離心機其傳動帶是敞開式的,隻是在電機端設置 1 個防護罩,主要是從安全角度出發。但對於摩擦所產生的粉塵對環境的汙染則沒有加於控製,如在潔淨區內使用是不可行的。因此,必須對傳動帶工作區域加以密閉,以防止摩擦粉塵的外泄。

1.4 其它部位的密封

離心機的外接管道,如進料管、洗滌管、清洗管等管道,一般情況下選用法蘭安裝方式,以保證其接口的密封性能。對潔淨度要求很高的場合,其接口應選用衛生級快開式接口裝置,以便於清洗。

較為複雜的密封部位是下部卸料離心機的固相出口,因其出料口較大,且接口形狀的特殊性,給設計與製造帶來了很大的難度。通常的做法是接料鬥從離心機底部出口過渡至 1 個直徑適合的圓口,接裝 1 個蝶閥,有法蘭安裝麵加裝密封墊,來實現密閉要求。爾後,蝶閥出口外接柔性接管至料倉。如果主要產品是分離出的固相,對固相物的要求很高,即使是在線清洗管的清洗孔中滴出的液相進入固相中也是不允許的。因此,在線清洗管的設計上應采用衛生級快開式接口裝置,以便在完成一次分離後將清洗管拆下,對其管內徹底清洗。

2 防爆要求

製藥工業生產中有很多有防爆要求,因其介質有甲醇、乙醇、甲苯等有機溶劑,離心機在運行過程中的安全性成為選型的首要要求。

2.1 產生爆炸的幾個要素

產生爆炸的 3 個要素為溫度、火源、氧氣。其中:(1)溫度,對於具體的某一介質,無論是液相還是氣相,在進行工藝設計時應考慮離心機工作溫度,因是工藝問題,在此不作詳析;(2)火源,在離心機設計時,對於運動件應用足夠的安全空間,以消除可能產生的機械摩擦和撞擊,機器必須有消除靜電的措施。同時,對於製動裝置,一般均采用能耗製動的形式(非接觸式製動,缺點是製動時間要比接觸式要長一點,尤其是在滿載時轉動慣量較大的情況下更是如此),不得采用機械摩擦式製動裝置。另外,對於傳動帶,則選用防靜電帶,以消除或減少靜電產生的可能。

2.2 可實施防爆措施

涉及到防爆場合,可以考慮采用氮氣保護,但有的離心機的氮氣保護,實際上隻是在機殼上設置了一個氮氣進氣管,一個氮氣出氣管,離心機在工作時,對內腔中充入氮氣。至於氮氣濃度能否達到安全範圍則沒有定量的控製,因此,其氮氣保護的可靠性很差。在氮氣保護係統中加入在線氧氣檢測裝置,對運行過程中的離心機內腔的氧氣進行檢測,控製其氧氣含量在安全範圍以內,即達到了定量的控製。一般在訂貨時,應提出防爆要求,對離心機的配置提出更精確的製造要求,比如:配置防爆電機、現場防爆按鈕、防靜電皮帶、變頻器控製、防爆電磁閥、防爆接近開關、防爆隔離柵、靜電接地、能耗製動、氮氣保護、氧氣含量在線檢測等。然而,並不是所有的有防爆要求的場合都要配置,應按實際工藝、環境等適當的配置。   

3 清洗要求

在離心機內腔,設置多個清洗頭或清洗管,離心機可在不開蓋或運轉過程中對離心機內部進行清洗。有以下幾個部位:(1)轉鼓底麵及軸承座部位的清洗;(2)攔液板表麵及轉鼓筒體外表麵;(3)轉鼓筒體內表麵;(4)翻蓋內表麵及進料、刮刀等裝置表麵;(5)外殼內表麵。

4 防腐要求及表麵處理

製藥工業一般應選用不鏽鋼材結構,一些外部的零部件盡管不與物料直接接觸,但還是選用不鏽鋼材質為宜,對表麵的清洗、潔淨車間的環境保持更有利。

按所分離物料的腐蝕數據(化學性質、溫度、濃度等),選用合適的材料,如 304、321、316L、鈦材等材料。所用的管材,對一些潔淨度要求高的場合,應選用衛生級管和衛生級快開式結構,以消除管道可能帶來的汙染,也便於清洗。另外,對於一些不與物料直接接觸,或隻是起支承的結構件,也可以采用包襯不鏽鋼的製造形式。

在結構設計和製作時表麵平整、過渡圓滑,消除衛生死角,消除積液、積料等死角。所有的不鏽鋼表麵應經打磨拋光處理,表麵光潔。

5 氣源要求

離心機配置的氣動動作元件,如氣動刮刀、氣體輔助刮刀、氣體反衝裝置等,其動力源是氣體(壓縮空氣或壓縮氮氣),應對氣源進行淨化處理,以保證藥品不被氣體中的雜質汙染。如應用於防爆場合,其氣源應使用氮氣。

6 殘餘濾餅清理與濾布再生的要求

在製藥工業上常用脫水離心機中,卸料離心機(人工上部卸料或吊袋卸料)如圖 1 所示,是常見機型之一,其每次卸料都將濾袋提出,相對來說其殘餘濾餅容易清理一些,濾布再生也更方便一點,在此不作更多的介紹。這裏主要談一下另一種常見機型,即刮刀卸料離心機的殘餘濾餅清理和濾布再生的方法,如圖 2 所示。

刮刀卸料脫水離心機(LGZ、GK 等機型),因其為自動刮料型的離心機,濾布安裝於轉鼓壁上,拆卸與安裝相對於上部卸料離心機來說困難一些,刮刀與濾布之間有一安全距離(5~10 mm),以防止刮刀刮壞濾布,這一殘餘濾餅層的存在,對於一般化工產品而言,沒有太大的問題。但在製藥工業中,殘餘濾餅的存在不能滿足消除批次間汙染的要求。為達到清理殘餘濾餅的目的,在刮刀上設置一氣體輔助刮刀,如圖 3 所示。轉鼓過濾孔外側設置氣體反衝噴嘴,在進行刮料時,高壓氣體通過轉鼓過濾孔由外向內衝擊濾布和殘餘濾餅層,使濾布產生脈衝振蕩,並向內產生一位移,以一柔性推力使濾布貼近刮刀刃口,減少殘餘濾餅層的厚度,同時,氣體反衝輔助刮刀噴出的高壓氣體吹去濾布上的殘餘濾餅。通過這一裝置可有效降低或消除殘餘濾餅,同時對濾布進行再生,殘餘濾餅的清理對一些顆粒度較小或粘度較大的物料,可消除下一次過濾時殘餘濾餅所產生的過濾阻力,提高過濾效率。

7 結語

本文從脫水離心機在製藥工業運用的基本要求出發,並按照 GMP 要求,對過濾型離心機若幹問題進行探討,使人們對離心機能在製業工業中應用有所了解。同時,也對殘餘濾餅清理與濾布再生問題進一步探討。其目的是為了拋磚引玉,以求得國內離心機總體水平的提高,使離心機為製藥工業服務。

製藥用過濾型脫水離心機的特殊性探討



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