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1、1,发酵行业无菌空气系统工程设计核工业理化工程研究院过滤技术研究所2004年3月,2,发酵行业无菌空气系统工程设计一、空气系统工程的设计概念二、空气预处理系统的设计三、精过滤器安全裕度的选择四、过滤器的现场验收及常规运行规则五、过滤器现场使用寿命判别六、发酵工厂空气系统改造范例七、逃液捕集器在发酵罐上的应用,3,一、空气系统工程的设计概念,考虑从压缩机入口至发酵罐入口的全局设计（流程）油水去除需要精心考虑，进行相对湿度极端状态的设计校核，参见相对湿度与压力的变化曲线。应用分离效率为99%的高效QYF型气液分离器，保证系统的相对湿度设计参数。极端重要的45气体升温装置。颗粒去除的分级设计（0.0
2、1并非绝对过滤)（大气颗粒水力学等效直径的分布曲线）,4,二、空气预处理系统的设计,（1）涡旋管除锈分离器的应用分离粒径大于10时，效率为92%。无运动部件，免维护运行。特别适合使用碳钢管道的用户（2）安装 45气体升温装置（3）总空气过滤器的设计考虑无油润滑压缩机的除油问题（使用低阻除油滤层）大气颗粒分布第一峰值的切割滤除 使用3501000滤芯，过滤精度为1 整体初始压力降控制在0.005MPa以内,5,三、精过滤器安全裕度的选择,（1）可靠性（过热耐温、强度、耐久防劣化）；性能价格 比（寿命、精度、效率、阻力），类型选择比较。（2）大气颗粒分布第二峰值的切割去除 分级切割粒径为0.3、使
3、用 精度0.5或0.3，效率大于99.99%，的预过滤器 和精度0.2 或0.01，效率大于99.9999%，的精过滤器进行二级处理。（3）耐温性能大于150，消毒次数大于200。（4）核工牌双层滤膜折叠式精过滤芯使用寿命大于二年。（5）初始压降小于0.005MPa。（6）纳米级纯镍微粒涡旋剪切十字流金属复合膜的使用寿命大于六年，二级过滤的初始压降小于0.005MPa，精度0.01，效率大于99.9999%，整机无接点，恒洁净度工作状态，耐湿性能较好。（7）使用重力式高可靠性止逆装置保护系统,6,四、过滤器的现场验收及常规运行规则,（1）现场安装验收时，过滤器的最终过滤效果一定要达到U209E
4、的10级洁净度标准。（2）消毒后一定要在过滤器完全吹干以后才能投入运行。（3）尽量减少消毒次数，延长滤芯的使用寿命。（4）在正常运行时，如果过滤器底部出现积水，可以认为空气过滤器已经失效，必须降低空气的相对湿度。（5）如果过滤系统压力降增大,首先考虑更换预过滤器滤芯（大于0.16Bar),条件允许时，应该定期更换预过滤器滤芯。（6）使用涡旋剪切十字流金属复合膜空气过滤器的用户，在正常运行时必须微开底部的排污阀，降低膜前的颗粒浓度。（7）蒸汽过滤器在使用完毕后要截断进出口，全开底部排污阀，防止蒸汽阀门泄露造成染菌。（8）过滤器的消毒温度为125，30分钟，使用蒸汽过滤器,注意高温过滤介质的选用。
5、（9）消毒完毕通入压缩空气时一定要防止过滤器倒压。,7,五、过滤器现场使用寿命判别,滤芯的效率、压降变化关系曲线0.016MPa的压差为滤芯的报废判据二次扬尘拐点是普通滤芯的性能劣化起点金属复合膜与PTFE覆层膜利用了表面过滤器的特征,没有二次扬尘性能劣化的缺陷,其中金属复合膜具有恒洁净度过滤的优点实验室数据表明:过滤膜的压差达到初始压力降的二倍时,可以检测到细微颗粒的脱落,8,六、发酵工厂空气系统改造范例华药维尔康、南阳化学制药厂空气系统,使用低阻、大流量、长寿命0.01金属复合膜达到高产节能，降低生产成本的目的（200余台），0.01 MPa/4%的气体压缩功。解决碳钢管道的锈粉积累。去除
6、往复式无油润滑压缩机的油雾。降低空气系统的相对湿度，防止管道中出现 冷凝水。,9,空气压缩机,储气罐,第一级降温 水冷装置,第一级 除水装置,升温装置（45以上）,预过滤器,主过滤器,发酵罐,二级式蒸汽过滤器,蒸汽管线,止逆装置,总过滤器,压缩机进气预处理系统,第二级降温 水冷装置,第二级 除水装置,维尔康、台山化学制药厂空气系统流程设计图,涡旋管除锈器,涡旋管除锈器,10,七、逃液捕集器在发酵罐上的应用,气（汽）液分离效率高达95 99%，并且允许流量的波动变化围在30%左右。压力降小，常规状态（0.06MPa），压降 0.001MPa，高压状态（0.2 1.6MPa）压降0.002 MPa
7、。当应用于发酵罐尾气逃液捕获回收时可以提高发酵罐的装填系数5%15%，减小消泡剂用量10%30%，在不增加设备投资的前提下，大幅度地提高产量，降低生产成本。,11,逃液捕集器安装示意图1,12,逃液捕集器安装示意图2,13,液体过滤器简介,值定义 膜前与膜后指定粒径的颗粒数比值，过滤效率=（-1）/（%）膜性能检测目前统一为完整性检测0.22 精度的滤芯不能作到完全无菌过滤20”以上的滤芯设计是不合理的根据处理料液的具体情况作多级过滤设计,14,结束语,感谢大家给予的交流机会！核工业理化工程研究院竭诚为广大用户服务！谢谢！,15,PTFE覆层折叠膜式滤芯流率曲线,大气环境,0.2MPa,0.3
8、MPa,16,涡旋管除锈器,17,止逆装置工作过程演示,18,止逆装置保护动作演示,19,涡旋剪切十字流过滤过程演示,20,工作过程演示,金属复合膜过滤器,21,结束语,感谢大会给予的交流机会！核工业理化工程研究院竭诚为广大用户服务！谢谢！,22,二级分离蒸汽过滤器工作过程演示,23,预过滤器工作过程演示,折叠式膜过滤器,24,精过滤器工作过程演示,折叠式膜过滤器,25,26,27,25,35,45,55,28,(0.5),(5),(2),29,空气过滤机理演示,直接拦截,惯性捕获,扩散捕获,过滤介质,30,QYF型气液分离器,31,总空过滤器工作过程演示,32,空气系统工艺流程图,油、尘,3
9、3,消毒工艺流程图,34,空气过滤器的二种类型比较,死腔过滤器 优点：滤芯采用统一的CODE7接口，更换方便，单台过滤器体积较小。缺点：采取拦截堆积颗粒的工作方式，压力降上升较快。为了延长使用寿命，目前多采用折叠式结构增大过滤面积。预过滤器不能消毒，主、预过滤器为分体式结构，占地面积大，密封接点多。一般不能使用过热蒸汽消毒，对消毒工艺操作要求较高。,35,空气过滤器的二种类型比较,涡旋剪切十字流自排泄式过滤器 优点：采用纳米镍粉构成金属复合膜,利用涡旋剪切自排泄功能,使用寿命是死腔过滤器的三倍。整机无接点、金属膜强度高，耐温性能高，极限温度可以达到150，工作在恒洁净度状态。一体式结构占地面积小。缺点：维修需要专用工具，单台体积较大。,36,金属复合膜PTFE 覆层膜,普通膜过滤器,过滤器的效率和寿命曲线,二次扬尘拐点,37,脉冲压力对过滤效率的影响,静态气压,脉冲气压,38,大气含尘量、压缩空气含油量数据表,大气含尘量,压缩空气中的含油量,39,空气中的油雾,0.4,4,过滤去除区,危险区域,自然沉降区,40,41,空气压缩机进口预处理系统,
