Материал: В.И.Чуешов, Л.А.Мандрыка, А.А. Сичкарь Оборудование и основы проектирования химико-фармацевтических производств

рами и термометрами; предохранительными клапанами; указателями уровня; трубопроводной арматурой.

Тр бощюноды и трубо11ронод11ая арматура. Тр)'боnронодш,1е

системы. Перемещение жидких сред в химико-фармацевтических произ­ водствах относится к повседневным производственным операциям, кото­ рые осуществляются по.трубопроводам за счет разности давлений между

начальньш и конечным пунктами движения этих сред. Если перемещение жидкости осуществляется с высшего уровня на низший - это происходl-\,1' самотекоч. Если жидкостной поток необходимо передать с низшего уров­

ня на высший или по горизонтали - используются насосы. Трубопроводная система состоит из труб, деталей для соединения и

крепления трубопроводов, трубопроводной арматуры.

Трубы изrо:rавливаются из различных конструкционных материа­

лов в зависимости от их назначения.

Чугунные трубы - применяют главным образом в канализационных трубопроводах, которые укладываются под землей. Эти трубы характери­ зуются высокой коррозионной стойкостью.

Стальные трубы - нашли наиболее широкое распространение.

Стальные трубы бывают сварньши и бесшовными. Сварные трубы имеют продольный или спиральный сварной шов, за счет этого они менее надеж­ ны в эксплуатации. Это водогазопроводные трубы, которые применяются для транспортирования воды, сжатого воздуха, газа, пара низкого давления и других ней альных и невзрывоопасных сред в интервале температур от -I5°C до +200 С. Бесшовные трубы более надежны и применяются для пе­ ремещения разнообразных продуктов, в том числе токсичных, взрыво­ опасных, коррозионно активных веществ в интервале температур от -180°С до +8ОО0С и давлениях до 20 кПа. Бесшовные трубы изготавливают из сталей различных марок: для труб массового назначения это углероди­ стые стали 1О и 20, но в случае необходимости применяют трубы из леги­

рованны>.. сталей 12МХ; l5XM; и даже из высоколегированных кислото­ стойких II жаропрочных сталей Xl8HlOT; Х17Н13М2Т.

Медные и латунные трубы. Медные трубы используют в т хнике глубокого холода; органического синтеза, пищевой и фармацевтической промышленности, но стоимость таких труб очень высока, поэтому чаще применяюrся латунные трубы, которые незначительно уступают по своим характернстикам медным.

А.110.ш,ниевые трубы. Алюминий применяется в фармацевтической промышленности благодаря небольшому удельному весу, хорошей тепло­ проводности, способности алюминия образовывать на поверхности защит­ ную пленку, которая предохраняет поверхность от дальнейшего окисле­

ния. Алю иниевыf трубы используют для перемещения по ним уксусной, разбавленной серной и азотной кислот, органических растворителей. Про­ дукты коррозии алюминия не токсичны· и чем чище алюминий, тем мень­ ше он подвержен коррозии. Однако алюминий не очень стоек в растворах

сильных щелочей.

20

"4

•4

•

Т11т1mщ1ые трубы - в настоящее время нашли широкое распро­

странение в том числе и в фармацевтической промышленности, потому что титан по своим механическим свойствам не уступает углеродистым ста­

лям, а по коррозионной стойкости значительно их превосходит, кроме того по удельному весу титан легче сталей.

Керамиковые трубы - керамиковые кислотоупорные трубы пред­ назначены для транспортирования агрессивных жидкостей и применяются для внутрицеховой канализации и уличных сетей канализации (они бо­ тают под давлением до 0,25 МПа).

Стекля1111ые трубы - применяются в пищевой и фармацевтиче­ ской промышленности, поэтому они устанавливаются там, где требуется особая чистота продуктов и визуальный контроль за транспортируемыми продуктами. Трубы из кварцевого стекла характеризуются высокой терми­ ческой стойкостью, кислотоупорностью, однако щелочи разрушают кварц. Вырабатываемые толстостенные стеклянные трубы работают в интервале температур от -50°С до +150°С и давлении до 0,75 МПа.

Трубы из пластических масс - широко используются в фармацев­

тической промышленности. Винипластовые трубы применяют в интервале температур до 40°С для транспортирования кислот, щелочей (исключение

составляют концентрированная серная кислота и сильные окислители). Из этих труб изготавливают вакуумные линии и воздуховоды, которые рабо­ тают в условиях агрессивных сред. Трубы из полиэтилена и полипропилена

применяют в тех же условиях, что и винипластовые, только они характери­ зуются более высокой ударной прочностью и могут работать при более высоких температурах (до I ОО0С). Трубы из фаолита работают в темпера­ турном режиме до II0°t и давлении до lМПа. Из этих труб выполняют коммуникации внутри цеха и между цехами.

Трубы с антикоррозионным покрытием. К таким трубам относят­ ся гуммированные трубы - это стальные трубы, на внутренние поверхно­ сти которых наносится резина специальных марок. Такие трубы работают в температурном режиме до 65°С. Кроме того, трубы защищают полимер­ ными пленками, эмалями, антикоррозионными красками.

Соединения и соединительные части трубопроводов. Соедине­ ния трубопроводов подразделяют на разъемные и неразъемные. Неразъ­ е.Jtньtе соединения выполняют сваркой, пайкой и клейкой (для некоторых видов пластмассовых трубопроводов). Разъемные соединения - фланце­ вые, резьбовые, раструбные, и другие специальные виды. Для трубопрово­ дов из стали возможны оба вида соединений. На рис. 2.2 представлены способы соединения труб.

Цельносварной трубопровод предпочтительнее трубопроводов с фланцевыми или резьбовыми соединениями, так как в этом случае дости­ гается более высокая герметичность. Но такой трубопровод нельзя приме­ нять, если: а) транспортируемый продукт вызывает коррозию сварных

швов; 6) транспортируются загрязненные или застывающие жидкие сре­ ды, так как при этqм -rребуется частая разборка трубопровода для очистки

21

г

-слой пеньковой или асбестовой пряди; в) резьбовое: 1 и 3 - концы труб с нарезкой; 2 - муфта

снарезкой. г) фланцевое. / и 6-концы соединяемых труб; 3 и ./-фланцы; 2 - болт, стягиваю-

щий фланцы; 5 -уплотняющая прокладка (набивка) РеЗ1,бовые соединения (рис. 2.2в) применяют для газовых труб при

невысоких давлениях и безопасных средах (вода, воздух, пар низкого дав­ ления). Трубы соединяlОт на резьбе при помощи резьбовых муфт. Трубная

резьба отличается от крепе,жной резьбы меньшим шагом и меньшей глуби­ ной нарезки, поэтому она незначительно ослабляет стенку трубы. Резьбо­

вые соединения для гидравлических систем высокого давления выполня­ ют конической резьбой, которая обеспечивает высокую герметичность со­

единений. Фланцевые соединения (рис. 2.2г) являются самыми распростра­ ненными разъемными соединениями. Вид фланцевого соединения зависит от материала труб и от технологических параметров среды. Применяются следующие виды фланцевых соединений: а) приварные фланцы; б) сво­ бодные фланцы для трубопроводов из цветных металлов, винипласта и по-

ся нсбол1.шим гидравлическим сопротивлением, поэтому их примс1 яют на магистрал1,11ых линиях воды, газа, сжатого воздуха. К недостаткам задви­ жек следует отнести - громоздкость, трудность обработки уплотняющих поверхностей и сложность антикоррозионной защиты.

Систе111ы трубопроводов ш, хшtико-фарм,щевmtt'tесюtх пред­ приятиях. Система трубопроводов на ХФП занимает важное место. Ино­

гда стоимость трубопроводов составляет 40-50% от стоимости всего цехо­ вого оборудования. Применяются следующие основные системы трубо­ проводов: материальные трубопроводы, паро- и конденсатопроводы; тру­ бопровод сжатого воздуха, вакуумопровод, производственная канализация.

Материальные трубопроводы служат для передачи исходного сы­ рья, полупродуктов, готового продукта. Дл.11 материальных трубопроводов,

передающих жидкости, используют трубы диаметром не менее 40 мм. Для транспортировки загрязненных и кристаллизующихся жидкостей диаметр трубопровода составляет не менее 70 мм. Трубопровод прокладывают с минимальным числом поворотов, а радиус закругления на поворотах дол­ жен быть не менее 8Ду. Для прочистки трубопровода на поворотах уста­ навливают штуцера с заглушками или фланцевые разъемы. Иногда преду­ сматривается продувка воздухом или паром. При передаче по трубопрово­ ду продуктов, которые застывают при комнатной температуре, применяет­ ся паровой обогрев, который осуществляется при помощи паровой рубаш­

ки.

Газопроводы. Сжатый воздух и инертные газы (азот, аргон и др.) - применяют для передавливания жидкостей, перемешивания, продувки трубопроводов, для пневматических приспособлений. Сжатый воздух к аппаратам подают по трубопроводам от компрессоров, которые либо уста­ новлены в цехах, либо из центральной компрессорной станции. Инертные газы используются для тех же целей, что и сжатый воздух в тех случаях, когда применение воздуха по технологии категорически запрещено.

Вакуумопроводы0 В ХФП вакуум применяется для удаления жид­

.. костей из аппаратов; для проведения процессов сушки, выпаривания, фильтрации под вакуумом. Вакууыные схемы делаются по возможности более простыми, а трубопроводы как можно короче, чтобы уменьшить число неплотностей. Не следует присоединять к одному вакуум-насосу большую группу аппаратов. Нежелательны крутые повороты на вакуумной линии. Разреженные газы движутся по трубопроводу с большой скоростью - 90 м/с. Чтобы уменьшить гидравлическое сопротивление вакуум-прово­ ды выполняются из труб большого диаметра. На вакуум-проводах с целью уменьшения гидравлического сопротивления в качестве запорной армату­ ры используют краны и задвижки, но не вентили. Перед вакуум-насосом устанавливают ловушку, заполненную раствором соды, через кщ·орый барботирует отсасываемый воздух.

Водопроводы. На предприятиях вода используется для технологи­ ческих целей, как сырье, для промывки оборудования, охлаждения, хозяй­ ственно-бытовых нужд, пожарных целей. На предприятиях как пр вило

m• 1

rиботаюг две системы водоснабжения: для технологических целей воду подщот и 1 1аводских артезианских скважин или из реки; для хозяйствен- 1ю-б1,1·1u111,1х целей и пожарных кранов - из городского водопровода.

Парш11ю1юды. Водяной лар применяется для нагрева реакционных аппаратов, проведения процессов сушки, ректификации. В качестве запор­ ной аrматуры применяютs;я вентили и задвижки, а для прокладки трубо­ проводов применяют бесшовные трубы.

Конденсат, который отводится из отопительных приборов и кало­ риферов используется для бытовых целей. Конденсат из теплообменников рубашек, змеевиков не используется для бытовых целей и питания паро вых котлов, во избежание отравления токсичными продуктами. Конденсат

из этих аппаратов используют для отопления.

Каwализационная система предназначена для сбора и отвода сточных вод с территории предприятия в очистные сооружения. Канализа­ ция разделяется на дворовую и внутрицеховую. Жидкость, удаляемая по

канализационным линиям, неоднородна по составу. В результате смеше­ ния различных продуктов в ней могут образоваться ядовитые, взрывоопас­ ные газы, смолистые и кристаллические вещества. Поэтому канализацион­ ная система должна быть заполнена на l/2-2/3 своего сечения и не должна работать под напором. На фармацевтических предприятиях применяется

раздельная канализация. В чистую систему сбрасываются воды от охлаж­ дения машин, аппаратов и конденсат, а в грязную систему все отбросные

жидкости, фильтраты, воды от промывки аппаратов, фекальные воды.

2.4. Оборудование для получения воды обессоленной (деминерализованной), очищенной и для инъекций

Вода очищенна,я и для инъекций может быть подготовлена с ис­ пользованием: а) процесса многоступенчатой дистиnляции (по Европей­ ской и Британской Фармакопеям); б) процесса обратного осмоса (по Фар­ макопеям США, Японии, России). И в том и в другом случае в качестве питательной используется предварительно обессоленная вода.

Для получения обессоленной воды используются ионообменные ус­ тановки, в которых применяют высокомолекулярные вещества, нераство­ римые в воде и содержащие иони.зированные функциональные группы. Эти группы с ионами противоположного заряда образуют нерастворимые

соли. Установки для получения обессоленной воды состоят из четырех

колонн, через которые водопроводная вода как правило проходит в такой последовательности: 1) вначале колонну, заполненную катионитом, в ко­ торой идёт удаление ионов щелочных, щелочноземельных и тяжёлых ме­ таллов в обмен на ионы водорода; 2) далее в колонну, наполненную анио­ нитом, где идёт обмен анионов на гидроксильные ионы; 3) затем вода, очищенная от катионов и анионов, поступает в колонну на дегазацию, где

происходит удаление СО2; 4)после ко.,онны дегазации вода пrоходит ещё через одну колонну со смешанными слоя.1,1и катионита и анионита.

Производительность установок по получению обессоленной воды - 4м3/ч, 8м3/ч. Одна установка между дву:,,.1я регенерациями даёт 50 м3 обес­ соленной воды.

Коло11ны катионита, анионита 11 коло,ша со смеша11ным11 слоями кamuo11u111a и а11ио11ита имеют одинаковую конструкцию. Это стальные аппараты цилиндрической формы диа,1етром 650 мм и высотой 300(} мм. Внутри они гуммированы во избежание коррозионного воздействия кисло­ ты и щёлочи. Вода в колонны подается снизу через специальное распреде­ лительное устройство.

Колонна дегазации внутри также гуммирована и заполнена насадкой,

В состав дистиллятора ФИНН-АКВА входит три и более колонн, столько же теплообменников для питательной воды и один конденсатор. В дисту:лляторе, вырабатывающем 1 ООО л дистиллята в час и более, тепло­ обменники устроены отдельными блоками. В моделях с меньшей произво­ дwrельностью теплообменники установлены внутри колонн.

Метод мно кратной дистилляции обеспечивает экономию потреб-

соливанис), что принодит к удорожанию стоимости оборудован я; большой рuсход воды и электроэнергии;

образование накипи на поверхностях испарителей, что снижает их про­ изводителыюсть и приводит к износу оборудования; труднее удалить органические примеси, которые имеют температуру

кипения близкую к температуре кипения воды и захватываются паром; стоимость всей системы в целом дороже системы водоподготовки с

применением обратного осмоса.

Установки по получению воды очищенной с применением об­ ратного осмоса. Для подготовки воды очищенной с применением обрат­

ного осмоса на предприятиях используют установки Шарья-200, Шарья500, а также установки зарубежных фирм.

Схема установки Шарья-500 представлена на рис. 2.8'.

Рис.2.8. Схема установки получения высокоочищенной воды Шарья-500

1 - патронные фильтры;2 - насос высокого давления; 3 - элементы рулонные обратноосмо­ тические; 4 - манометр электроконтактный; 5 - вентиль;6 - фильтр катионитный; 7 - фильтр анионнтный; 8 - ультрафнлырационный аппарат на полых волокнах; 9 - разделительный модуль с манометром;IОвентиль; 11 - кондукrометр.

Установка позволяет очищать до 500 л/ч водопроводной воды с по­ лучением высокоочищенной воды, свободной от механических примесей, органических и неорганических веществ. Водопроводная вода поступает в блок предварительной фильтрации, где для удаления механических приме­ сей с размером частиц более Sмкм применяются патронные фильтры. Из блока предфильтрации вода посредством насоса высокого давления пода­ ется в блок обратного осмоса, где происходит удаление до 70% молекул и ионов растворенных веществ органической и неорганической природы, а также бактерий. В блоке обратного осмоса используют аппараты со спи­ ральными фильтрующими элементами. Достоинствами таких аппаратов являются: большая плотность упаковки мембран, малая металлоемкость, механизированная сборка фильтрующих элементов и высокая производи­ тельность"' Из блока обратного осмоса вода поступает на финишную очи­ стку, где она вначале доочищается от ионов, проходя последовательно че­ рез колонну, заполненную катионитом, а затем колонну с анионитом. Да­ лее вода поступает в аппарат у11ьтрафильтрационный с мембранами ввиде полых волокон, на выходе из которого получают воду высокоочищенную.

29