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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20042004年年3 3月月2021/6/32021/6/31 1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2021/6/32021/6/32 2一、空气系统工程的设计概念1.1.考虑从压缩机入口至发酵罐入口的全局设计考虑从压缩机入口至发酵罐入口的全局设计（流程）（流程）2.2.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，油水去除需要精心考虑，
2、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参见相对湿度与压力的变化变化变化变化曲线曲线曲线曲线。3.3.应用分离效率为应用分离效率为99%99%的高效的高效QYFQYF型气液分离器型气液分离器，保证系统的，保证系统的相对湿度设计参数。相对湿度设计参数。4.4.极端重要的极端重要的4545气体升温装置。气体升温装置。5.5.颗粒去除的分级设计（颗粒去除的分级设计（0.010.01 并非绝对过滤并非绝对过滤) )（大气颗粒水力学等效直径的（大气颗粒水力学等效直径的分布曲线分布曲线）2021/6/32021/6/33 3二、空气预处理系统的设计（1 1）涡旋管除锈分离器涡旋管除锈分离器涡旋
3、管除锈分离器涡旋管除锈分离器的应用的应用的应用的应用w w分离粒径大于分离粒径大于分离粒径大于分离粒径大于1010时，效率为时，效率为时，效率为时，效率为92%92%。w w无运动部件，免维护运行。无运动部件，免维护运行。无运动部件，免维护运行。无运动部件，免维护运行。w w特别适合使用碳钢管道的用户特别适合使用碳钢管道的用户特别适合使用碳钢管道的用户特别适合使用碳钢管道的用户（2 2）安装安装安装安装 4545气体升温装置气体升温装置气体升温装置气体升温装置（3 3）总空气过滤器总空气过滤器总空气过滤器总空气过滤器的设计的设计的设计的设计w w考虑无油润滑压缩机的除油问题（使用低阻除油滤层）
4、考虑无油润滑压缩机的除油问题（使用低阻除油滤层）考虑无油润滑压缩机的除油问题（使用低阻除油滤层）考虑无油润滑压缩机的除油问题（使用低阻除油滤层）w w大气颗粒分布第一峰值的切割滤除大气颗粒分布第一峰值的切割滤除大气颗粒分布第一峰值的切割滤除大气颗粒分布第一峰值的切割滤除 使用使用使用使用35010003501000滤芯，过滤精度为滤芯，过滤精度为滤芯，过滤精度为滤芯，过滤精度为11 w w整体初始压力降控制在整体初始压力降控制在整体初始压力降控制在整体初始压力降控制在0.005MPa0.005MPa以内以内以内以内2021/6/32021/6/34 4三、精过滤器安全裕度的选择（1 1） 可靠
5、性（过热耐温、强度、耐久防劣化）；性能价格可靠性（过热耐温、强度、耐久防劣化）；性能价格 比（寿命、精度、效率、阻力），比（寿命、精度、效率、阻力），类型选择比较类型选择比较。（2 2） 大气颗粒分布第二峰值的切割去除大气颗粒分布第二峰值的切割去除 分级切割粒径为分级切割粒径为0.3 0.3 、使用、使用 精度精度0.50.5或或0.3 0.3 ，效率大于，效率大于99.99%99.99%，的，的预过滤器预过滤器 和精度和精度0.2 0.2 或或0.01 0.01 ，效率大于，效率大于99.9999%99.9999%，的，的精过滤器精过滤器进行二级处理。进行二级处理。（3 3）耐温性能大于耐温
6、性能大于150150，消毒次数大于，消毒次数大于200200。（4 4）核工牌）核工牌双层滤膜折叠式精过滤芯双层滤膜折叠式精过滤芯使用寿命大于二年。使用寿命大于二年。（5 5）初始压降小于）初始压降小于0.005MPa0.005MPa。（6 6）纳米级纯镍微粒）纳米级纯镍微粒涡旋剪切十字流金属复合膜涡旋剪切十字流金属复合膜的使用寿命的使用寿命大于六年，二级过滤的初始压降小于大于六年，二级过滤的初始压降小于0.005MPa0.005MPa，精度，精度0.01 0.01 ，效率大于，效率大于99.9999%99.9999%，整机无接点，恒洁净度工作状态，整机无接点，恒洁净度工作状态，耐湿性能较好。
7、耐湿性能较好。（7 7）使用重力式高可靠性）使用重力式高可靠性止逆装置止逆装置保护系统保护系统2021/6/32021/6/35 5四、过滤器的现场验收及常规运行规则（1 1）现场安装验收时，过滤器的最终过滤效果一定要达到现场安装验收时，过滤器的最终过滤效果一定要达到U209EU209E的的1010级洁净度标准。级洁净度标准。（2 2）消毒后一定要在过滤器完全吹干以后才能投入运行。）消毒后一定要在过滤器完全吹干以后才能投入运行。（3 3）尽量减少消毒次数，延长滤芯的使用寿命。）尽量减少消毒次数，延长滤芯的使用寿命。（4 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）在正常运行时
8、，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。已经失效，必须降低空气的相对湿度。（5 5）如果过滤系统压力降增大）如果过滤系统压力降增大, ,首先考虑更换预过滤器滤芯（大于首先考虑更换预过滤器滤芯（大于0.16Bar) , 0.16Bar) , 条件允许时，应该定期更换预过滤器滤芯。条件允许时，应该定期更换预过滤器滤芯。（6 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）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。时必须微开底部的排污阀，降低膜前的颗粒浓度。（7 7）蒸汽过滤器在使用完毕后要
9、截断进出口，全开底部排污阀，防止）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。蒸汽阀门泄露造成染菌。（8 8）过滤器的消毒温度为过滤器的消毒温度为125125，3030分钟，使用分钟，使用蒸汽过滤器蒸汽过滤器, ,注意高注意高温过滤介质的选用温过滤介质的选用。（9 9）消毒完毕通入压缩空气时一定要防止过滤器倒压。）消毒完毕通入压缩空气时一定要防止过滤器倒压。2021/6/32021/6/36 6五、过滤器现场使用寿命判别1.1.滤芯的效率、压降变化滤芯的效率、压降变化关系曲线关系曲线2.2.0.016MPa0.016MPa的压差为滤芯的的压差为滤芯的报废报废判
10、据判据3.3.二次扬尘拐点是普通滤芯的性能劣化起点二次扬尘拐点是普通滤芯的性能劣化起点4.4.金属复合膜与金属复合膜与PTFEPTFE覆层膜利用了表面过滤器的覆层膜利用了表面过滤器的特征特征, ,没有二次扬尘性能劣化的缺陷没有二次扬尘性能劣化的缺陷, ,其中金属复其中金属复合膜具有恒洁净度过滤的优点合膜具有恒洁净度过滤的优点5.5.实验室数据表明实验室数据表明: :过滤膜的压差达到初始压力降过滤膜的压差达到初始压力降的二倍时的二倍时, ,可以检测到细微颗粒的脱落可以检测到细微颗粒的脱落2021/6/32021/6/37 7六、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1.使用低
11、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。2.解决碳钢管道的锈粉积累。3.去除往复式无油润滑压缩机的油雾。4.降低空气系统的相对湿度，防止管道中出现 冷凝水。2021/6/38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2021/6/39七、逃液捕集器在发酵罐上的应用气（汽）液分离效率高达气（汽）液分离效率高达
12、气（汽）液分离效率高达气（汽）液分离效率高达95 95 99% 99%，并且允许流，并且允许流，并且允许流，并且允许流量的波动变化围在量的波动变化围在量的波动变化围在量的波动变化围在30%30%左右。左右。左右。左右。压力降小，常规状态（压力降小，常规状态（压力降小，常规状态（压力降小，常规状态（0.06MPa0.06MPa），压降），压降），压降），压降 0.001MPa0.001MPa，高压状态（，高压状态（，高压状态（，高压状态（0.20.2 1 .6MPa 1 .6MPa）压降）压降）压降）压降0.002 MPa0.002 MPa。当应用于发酵罐尾气逃液捕获回收时可以提高发当应用于发酵
13、罐尾气逃液捕获回收时可以提高发当应用于发酵罐尾气逃液捕获回收时可以提高发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酵罐的装填系数酵罐的装填系数酵罐的装填系数5% 5% 15% 15%，减小消泡剂用量，减小消泡剂用量，减小消泡剂用量，减小消泡剂用量10% 10% 30% 30%，在不增加设备投资的前提下，大幅，在不增加设备投资的前提下，大幅，在不增加设备投资的前提下，大幅，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。度地提高产量，降低生产成本。度地提高产量，降低生产成本。度地提高产量，降低生产成本。2021/6/32021/6/31010逃液捕集器安装示意图12021
14、/6/311逃液捕集器安装示意图22021/6/312液体过滤器简介w值定义 膜前与膜后指定粒径的颗粒数比值，过滤效率=（-1）/（%）w膜性能检测目前统一为完整性检测膜性能检测目前统一为完整性检测w0.22 精度的滤芯不能作到完全无菌过滤w20”以上的滤芯设计是不合理的w根据处理料液的具体情况作多级过滤设计2021/6/313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！2021/6/314PTFE覆层折叠膜式滤芯流率曲线大气环境0.2MPa0.3MPa2021/6/315涡旋管除锈器2021/6/316止逆装置工作过程演示2021/6/317止逆装置保护动作演
15、示2021/6/318涡旋剪切十字流过滤过程演示2021/6/319工作过程演示金属复合膜过滤器2021/6/320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！2021/6/321二级分离蒸汽过滤器工作过程演示2021/6/322预过滤器工作过程演示折叠式膜过滤器2021/6/323精过滤器工作过程演示折叠式膜过滤器2021/6/3242021/6/3252021/6/326253545552021/6/327(0.5)(5)(2)2021/6/328空气过滤机理演示直接拦截惯性捕获扩散捕获过滤介质2021/6/329QYF型气液分离器2021/6/330总空过
16、滤器工作过程演示2021/6/331空气系统工艺流程图油、尘2021/6/332消毒工艺流程图2021/6/333空气过滤器的二种类型比较空气过滤器的二种类型比较1.死腔过滤器死腔过滤器 优点优点：滤芯采用统一的：滤芯采用统一的CODE7CODE7接口，更换方便，接口，更换方便，单台过滤器体积较小。单台过滤器体积较小。 缺缺点点：采采取取拦拦截截堆堆积积颗颗粒粒的的工工作作方方式式，压压力力降降上上升升较较快快。为为了了延延长长使使用用寿寿命命，目目前前多多采采用用折折叠叠式式结结构构增增大大过过滤滤面面积积。预预过过滤滤器器不不能能消消毒毒，主主、预预过过滤滤器器为为分分体体式式结结构构，占
17、占地地面面积积大大，密密封封接接点点多多。一一般般不不能能使使用用过过热热蒸蒸汽汽消消毒毒，对对消消毒工艺操作要求较高。毒工艺操作要求较高。 2021/6/334空气过滤器的二种类型比较空气过滤器的二种类型比较2.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。2021/6/335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2021/6/336脉冲压力对过滤效率的影响静态气压脉冲气压2021/6/337大气含尘量、压缩空气含油量数据表大气含尘量区域位置大气含尘量（g/100m3）平均含尘量（g/100m3）乡村151.5城市1103工业区25010工厂59020压缩空气中的含油量压缩机类型含油量(mg/m3)活塞式2050螺杆式520透平式5202021/6/338空气中的油雾0.44过滤去除区危险区域自然沉降区2021/6/3392021/6/340空气压缩机进口预处理系统2021/6/341部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
