典型原料藥車間工藝布置與設計要點

Part引言中國是原料藥生產(chǎn)大國，總產(chǎn)量達百萬噸。隨著歐美等國因生產(chǎn)成本及環(huán)保成本壓力的增加，以及中國原料藥生產(chǎn)企業(yè)工藝技術、生產(chǎn)質(zhì)量及藥政市場注冊認證能力的提升，原料藥企業(yè)大量加速向中國轉(zhuǎn)移，中國原料藥行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷增加。在原料藥行業(yè)中，原料藥車間的工藝布置對車間的正常生產(chǎn)和質(zhì)量至關重要。合理的工藝布置才能實現(xiàn)工藝流程及設備的先進[1]，才能為車間生產(chǎn)、操作、設備安裝維修以及安全衛(wèi)生、環(huán)保創(chuàng)造良好的環(huán)境。Part2、原料藥車間的主要特點[2](1)反應過程復雜，操作工序繁多，部分反應條件苛刻。例如，反應過程會有副反應以及中間產(chǎn)物等，有些反應需要在高溫、高壓條件下進行。(2)使用大量易燃易爆的有機溶劑、酸、堿以及有毒害物質(zhì)等，車間對防火、防爆、防腐的要求較高。原料藥車間常用溶劑甲醇、甲苯、乙醇、鹽酸、液堿。(3)設備數(shù)量和種類較多，管道種類和數(shù)量大；原料藥車間涉及反應釜(搪玻璃、不銹鋼)、儲槽、固液分離(離心機、過濾器)、干燥(雙錐真空干燥、噴霧干燥)、冷凝器(螺旋板、螺旋纏繞、列管)、真空泵(無油立式、羅茨真空泵)、輸送泵等設備。(4)要充分考慮危險工藝和使用特殊物料工藝布置(例如需要隔房間，獨立的通排風等)。(5)盡量利用位能考慮物料的輸送(高位槽、固體投料)，以節(jié)約能耗、縮短管道等。(6)原料藥精烘包(精制、烘干、包裝)崗位要按照GMP要求(潔凈區(qū)的生產(chǎn)以及精烘包的泄爆等)。Part3、原料藥車間布置原則(1)車間布置以滿足工藝生產(chǎn)要求為前提，以工藝流程為基礎，從利于生產(chǎn)操作和便于生產(chǎn)管理的角度出發(fā)，合理進行功能性區(qū)域劃分及設備布置設計。(2)車間布置應滿足安全、環(huán)保及職業(yè)衛(wèi)生的要求。具體而言，在第一個原則上，要順應工藝流程布置，上下縱橫相呼應，確保水平方向和垂直方向的連貫性，盡量縮短物料運輸路線，節(jié)約能源；相同設備或同類設備、性質(zhì)相似及聯(lián)系密切的設備相對集中布置，以便于集中管理、統(tǒng)一操作；設備垂直方向布置不僅要充分考慮人員操作臺通道，還需考慮設備檢修、物料運輸所需運行空間。Part4、影響原料藥車間的布置因素原料藥的生產(chǎn)從原料藥起始物料引入工藝過程開始就應按GMP要求加以控制。影響原料藥車間布置的主要因素有工藝設備選型及布置、通排風系統(tǒng)、生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)、職業(yè)衛(wèi)生安全以及管道系統(tǒng)等。(1)工藝設備選型及布置[3]。設備布置要滿足水平和垂直方向的連續(xù)性；要充分利用位差使物料自動流送，避免物料過多的往返于樓層之間；設備排列盡量整齊，要留有足夠的操作及檢修空間；需要滿足GMP要求等，此外，還要滿足原料藥車間的某些特殊要求。反應釜的選型應結(jié)合物料特性、反應特點等，減少搪玻璃通用反應釜的使用；酸性物料換熱器采用合金材料；盡量采用洗滌、分離、干燥一體化設備；采用密閉固體投料器，涉及劇毒品、遇水易燃易爆的物料采用帶隔離器的手套箱；采用全自動包裝線。車間平面布置方案利用位能考慮物料的輸送。(2)通排風系統(tǒng)[4]?；瘜W原料藥車間通排風系統(tǒng)設計的必要性：車間安全生產(chǎn)的需求；車間防火防爆的需要；車間工人勞動環(huán)境的需要。因此，原料藥合成車間必須進行合理、安全、全面的通排風設計。根據(jù)規(guī)范要求，甲類車間必須進行全面排風。目前應用較為廣泛的通排風系統(tǒng)采用全面送舒適風，全面排風：采取該方式可以使車間的溫度得到有效的調(diào)節(jié)，整個車間環(huán)境舒適，操作簡單，管理方便。但是機器較大，需要比較大的占地空間。另外設備比較多，能耗大，造價較高。考慮到部分設備或房間可氣體濃度較高，需要設置局部排風，以滿足車間的安全、環(huán)保、職業(yè)衛(wèi)生的要求。(3)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)。原料藥生產(chǎn)是一個比較復雜的過程，對設備的要求日益提高，現(xiàn)存的生產(chǎn)設備往往存在一些缺陷，需要在車間工藝設計中進行自動化的控制設計，以更好的達到車間自動化水平。另外，由于藥合成車間內(nèi)部可能會存在危險性的工藝行為，這就需要對工藝合成反應過程當中的參數(shù)以及反應物質(zhì)進行一定的控制。比如，在反應車間內(nèi)的控制溫度來說，其中有很多關于溫度的設計，溫度設計單元等。這樣能夠更好的滿足間歇性的溫度調(diào)控以及一些恒溫的反應要求等。通過有效控制好內(nèi)部的單元，才能夠和反應車間內(nèi)部的溫度測量儀器相連接，準確并且直接的對反應車間內(nèi)部的溫度異常情況進行處理。原料藥車間應該具有一定高程度的自動化控制能力，對工藝過程中涉及的主要參數(shù)包括溫度、壓力、液位、流量、含氧量、pH值、可燃氣體、有毒氣體以及設備運行狀態(tài)等，可進行顯示、記錄、調(diào)節(jié)、累積、控制、聯(lián)鎖、報警、打印、設定參數(shù)的在線修改；對現(xiàn)場運行動轉(zhuǎn)設備可進行停機操作。對重要的工藝參數(shù)設有自動調(diào)節(jié)，以單參數(shù)調(diào)節(jié)為主，對可能產(chǎn)生危險的工藝參數(shù)則采用越限報警或聯(lián)鎖，以確保安全生產(chǎn)。(4)管道布置。原料藥車間的管道布置首先應符合生產(chǎn)工藝流程的要求，并能滿足生產(chǎn)要求；便于操作管理，并能保證安裝生產(chǎn)；便于安裝、檢修和操作管理；要求整齊美觀，并盡量節(jié)約材料和投資。架空管道與地面的距離除符合工藝要求外，還應便于操作和檢查。管道布置應兼顧電纜、照明、儀表及采暖通風等非工藝管道的布置。Part5、原料藥車間布置原料藥車間的外形多呈長方形，從車間爆炸危險的泄壓角度考慮，長寬比多在3～4之間，車間長度不宜過長，否則需要在車間內(nèi)部設置伸縮縫，防止車間因不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫。原料藥車間通常南北兩面布置反應釜，中間為過道，南北方向設置三跨，跨距分別為7.0m、4.0m、7.0m，若反應釜容積較小，可適當縮減跨距。為了集約土地資源和節(jié)約能耗，減少車間物料平層轉(zhuǎn)移，增加車間的利用率，目前原料藥車間的層數(shù)設置多為4層，若車間的反應釜溶劑較小，設置可以做到5～6層。原料藥車間原料藥車間的層高需要根據(jù)車間內(nèi)使用的設備高度確定，當采用下出料離心機，并且結(jié)晶釜的容積較大時，一層層高可定為6.0～6.5m，二、三層層高可以再5.5～6m，保證上一層反應釜的物料自流至下一層反應釜；四層(投料層)層高在5.0～5.5m左右；再加上女兒墻高度，最終要將車間的總建筑高度控制在24m內(nèi)。原料藥車間布置形式根據(jù)物料的流動方式可以分為垂直流和平層流；根據(jù)車間的層數(shù)可以分為多層和單層。目前應用較廣泛，布置較為合理，空間利用程度較高的布置為多層垂直流。最上層布置投料層，投料量較大的固體物料采用噸袋投料器采用行車上料，投料量較小的固體物料采用小袋投料器進行。采用隔層投料可以有效防止粉塵的散溢，避免粉塵對操作人員造成的危害。中間層布置主反應區(qū)，包括反應釜、冷凝器、高位槽以及配套的氣包(公用工程)等以及部分離心工段，反應釜的布置在滿足工藝流程順暢的前提下充分利用位差轉(zhuǎn)移物料，危險工藝或有特殊物料的反應釜，需要與其他反應區(qū)隔離(單獨隔房間)的，盡量布置在車間的角落位置