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      1. 螺旋卸料篩網式離心機
        螺旋卸料過濾式離心機應用于制藥行業的特殊性
        2018-11-10 優耐德

        過濾型離心機(下簡稱離心機)屬固、液相分離設備,由于是在離心力場下的強制分離,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,并可實現自動控制。因此,離心機在制藥工業中有著較為廣泛的應用。
        離心機在制藥工業應用極廣,其仍是當前原料藥生產工藝中分離的主要設備。由于制藥廠家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、車間凈化等級等。下面探討一下過濾型離心機在制藥工業應用中所涉及的一些特殊性問題。
        1 密閉要求
        離心機無論是用于非無菌藥還是用于無菌藥,或者是用于制藥中間體還是用于成品藥,其生產過程中對環境均提出了很高的要求,如潔凈車間,就有相應潔凈等級要求,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污染,反之,外部環境也不能對內部物料產生污染。因此,制藥廠在訂貨時應告知離心機制造商,提出密閉要求。對離心機的密閉性能進行改進設計,并在制造時充分體現,應在以下幾個方面進行考慮:
        1.1 機蓋的密封
        機蓋一般為翻轉式,機蓋與機殼接合面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。密封條采用硅橡膠等材質,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,只能做到相對密封。如主軸螺母部位,主軸螺母與轉鼓接合面,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,對主軸錐面產生腐蝕,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面之間的一部分則暴露在外,離心機內腔中的氣霧,則可能對主軸暴露面產生腐蝕。
        制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。也可以將暴露面加涂鎳磷合金,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
        傳統離心機其傳動帶是敞開式的,只是在電機端設置 1 個防護罩,主要是從安全角度出發。但對于摩擦所產生的粉塵對環境的污染則沒有加于控制,如在潔凈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。對潔凈度要求很高的場合,其接口應選用衛生級快開式接口裝置,以便于清洗。
        較為復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,給設計與制造帶來了很大的難度。通常的做法是接料斗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,有法蘭安裝面加裝密封墊,來實現密閉要求。爾后,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后將清洗管拆下,對其管內徹底清洗。
        2 防爆要求
        制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,對于具體的某一介質,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,對于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,對于制動裝置,一般均采用能耗制動的形式(非接觸式制動,缺點是制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制動裝置。另外,對于傳動帶,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,實際上只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。至于氮氣濃度能否達到安全范圍則沒有定量的控制,因此,其氮氣保護的可靠性很差。在氮氣保護系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,控制其氧氣含量在安全范圍以內,即達到了定量的控制。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制造要求,比如:配置防爆電機、現場防爆按鈕、防靜電皮帶、變頻器控制、防爆電磁閥、防爆接近開關、防爆隔離柵、靜電接地、能耗制動、氮氣保護、氧氣含量在線檢測等。然而,并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。重點有以下幾個部位:(1)轉鼓底面及軸承座部位的清洗;(2)攔液板表面及轉鼓筒體外表面;(3)轉鼓筒體內表面;(4)翻蓋內表面及進料、刮刀等裝置表面;(5)外殼內表面。
        4 防腐要求及表面處理
        制藥工業一般應選用不銹鋼材結構,一些外部的零部件盡管不與物料直接接觸,但還是選用不銹鋼材質為宜,對表面的清洗、潔凈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,對一些潔凈度要求高的場合,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污染,
        也便于清洗。另外,對于一些不與物料直接接觸,或只是起支承的結構件,也可以采用包襯不銹鋼的制造形式。
        在結構設計和制作時表面平整、過渡圓滑,消除衛生死角,消除積液、積料等死角。所有的不銹鋼表面應經打磨拋光處理,表面光潔。
        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、氣體反沖裝置等,其動力源是氣體(壓縮空氣或壓縮氮氣),應對氣源進行凈化處理,以保證藥品不被氣體中的雜質污染。如應用于防爆場合,其氣源應使用氮氣。
        6 殘余濾餅清理與濾布再生的要求
        在制藥工業上常用離心機中,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,相對來說其殘余濾餅容易清理一些,濾布再生也更方便一點,在此不作更多的介紹。這里主要談一下另一種常見機型,即刮刀卸料離心機的殘余濾餅清理和濾布再生的方法,如圖 2 所示。
        刮刀卸料離心機(LGZ、GK 等機型),因其為自動刮料型的離心機,濾布安裝于轉鼓壁上,拆卸與安裝相對于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,這一殘余濾餅層的存在,對于一般化工產品而言,沒有太大的問題。但在制藥工業中,殘余濾餅的存在不能滿足消除批次間污染的要求。為達到清理殘余濾餅的目的,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沖噴嘴,在進行刮料時,高壓氣體通過轉鼓過濾孔由外向內沖擊濾布和殘余濾餅層,使濾布產生脈沖振蕩,并向內產生一位移,以一柔性推力使濾布貼近刮刀刃口,減少殘余濾餅層的厚度,同時,氣體反沖輔助刮刀噴出的高壓氣體吹去濾布上的殘余濾餅。通過這一裝置可有效降低或消除殘余濾餅,同時在一定程度上對濾布進行再生,殘余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余濾餅所產生的過濾阻力,提高過濾效率。
        7 結語
        本文從離心機在制藥工業運用的基本要求出發,并按照 GMP 要求,對過濾型離心機若干問題進行探討,使人們對離心機能更好地在制業工業中應用有所了解。同時,也對殘余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,使離心機更好為制藥工業服務。

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