发酵工厂中空气净化工艺的合理选择样本.docx

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发酵工厂中空气净化工艺的合理选择样本

发酵工厂中空气净化工艺合理选取

无菌空气是通气发酵过程中核心流体。

它用于细菌培养、发酵液搅拌、液体输送以及通气发酵罐排气。

在通气发酵过程中,空气系统染菌始终被列为发酵生产第一污染源。

据报道,由于空气系统纰漏而导致发酵染菌,在总染菌数中比率高达19.96%,而国内生产现状还远远高出这一数据。

为了防止压缩空气染菌给发酵液导致污染,进入发酵罐空气必要达到（0.5μm）100级净化原则,即每立方英尺空气中具有≥0.5μm微粒数应≤100个。

当前,空气净化重要办法是通过介质过滤达到除菌目。

为了保证过滤后空气达到净化原则,过滤前空气要进行降温、除水、除油、减湿预解决。

据文献记载,只有当压缩空气相对湿度φ≤60%,高效过滤器内过滤介质保持干燥时,空气通过高效过滤方能达到过滤盼望值。

因而,发酵空气净化事实上涉及两某些:

一是空气预解决;二是选取性能优良过滤介质和过滤设备。

如何使科学合理、经济实用工艺与完善工程设计有机地结合,使空气系统在优化条件下运营,是发酵行业工程设计者不懈努力目的。

   1发酵工厂惯用空气预解决路线

   1.1原则路线（流程1）

  该流程系80年代初由华东化工学院等单位提出。

其工艺成熟,操作以便,适应各种气候条件,不受大气绝对湿含量和相对湿度影响。

  随着科学技术进步,老式理论和解决办法不断完善,特别是近年来空压机技术有了突飞猛进发展。

由于空压机选型不同,空气预解决流程也不同。

老式活塞式机型容量小,规模生产时需要多台组合,且要用空气贮罐来消除排气产生脉冲。

当前发酵工厂多选用出气稳定、容量大涡轮式或螺杆式机型,不必设立空气贮罐。

改进后流程增长丝网除沫器,加强了除雾滴能力。

  1.2混合型路线（流程2）

  此流程合用于中档湿含量地区,其特点是将某些来自空压机热空气不经冷却,而直接与大某些经降温除水冷空气混合进入过滤器,可省去加热器;气体进过滤器控制指标与流程1相似;流程比较简朴,冷却水用量相对节约。

流程控制核心是:

空气冷却温度和空气分派比关系会随采风口所吸取空气参数而变化。

  该流程特点是经降温除水冷空气进换热器与来自空压机热空气进行热互换,将冷空气温度提至30~35℃后去过滤器过滤,省去加热蒸汽;热空气经换热后减少了进冷却器温度,节约了冷却水用量。

其局限性是空气传热系数小,传热面积需要很大。

  1.4热空气路线（流程4）

  该流程特点是空压机出口压缩空气在高温状况下保持相对湿度φ≤60%,沿输送管道壁自然冷却后去过滤器,过滤后直接进发酵罐。

空气所带热量除某些自然冷却外,余热所有转移到发酵罐冷却。

1.5综合型路线（流程5） 

  该流程特点是,将空气解决系统从空压站移至发酵车间,运用管路管壁沿程降温冷却,减轻冷却器负荷。

经验数据是空压机出口压缩空气经总管每走1米长度,可减少温度0.5~1℃。

空压站到发酵车间普通有几十米长距离,经管壁散发热量相称可观,可节约大量冷却水。

采用该流程时因长距离输送热空气,管径比较大,管材用量多,要增设管道热补偿器以减少热推力,并增长重型管架以防侧推力破坏。

   2从节能角度选取流程   据关于文章记录,上述五种工艺路线能耗（kW）比较如表1所示。

  上表阐明,相对流程1而言,流程2、3可节约10%冷量;流程4可省去空气预解决冷量,但在发酵罐中增长了冷却量,其综合指标约节约冷量40%;流程2、3、4均不设加热器。

在流程5中压缩空气（采用涡轮式空压机,出口温度为130~140℃）通过长距离管道输送进入一级冷却器,输送过程可自然降温冷却,既节约冷却水,又减少运营费用。

   笔者在设计华中地区某抗菌素厂时,针对该地区缺水（工业用水需从地下200米抽取）状况,采用流程5,即1200m³/min压缩空气经80多米长风管（Φ1000）输送到发酵车间,沿程可自然降温30~40℃,每年可为工厂节约10万元水费。

而增长约10万元一次性投资（其中补偿器4只,重型管架6架等）,仅相称于一年节约水费。

3

不同地区、气候条件下流程选取压缩空气减湿目在于保证除菌过滤器在压力露点温度以上运营,以及维持操作状态下压缩空气在相对湿度φ≤60%左右通过过滤器。

由于工厂所处地理位置、环境条件和装备条件不同,工艺流程制定也不同。

当工厂处在污染比较严重环境中,应注意采风口条件,以减轻过滤器负荷。

在江南暖湿地区则要加强除水办法,耗油大空压机型应设立高效除油雾设备。

在满足φ≤60%前提下,压缩空气以发酵罐温度为基准±3℃进罐为宜。

前述某抗菌素厂所在地气候干燥,冬季平均气温为5~6℃,相对湿度φ≤75%~85%。

采用流程5解决空气,常年控制工艺指标为:

一冷出口空气35~40℃;二冷出口温度20~25℃;加热器出口空气35℃（发酵罐温31~33℃）。

采风口处空气湿含量：

 在气候更干燥或更冷地区,采风口吸入空气绝对湿含量很小,二冷冷却析不出水,这时流程可省去二冷器和加热器,一冷空气直接冷到35℃进过滤器,且保证φ2≤60%。

压缩空气量变化是空气净化解决各项影响因素中最大一项。

大中型发酵工厂应将空气集中压缩,分散解决,即能灵活地解决用气量变化问题。

上述华中地区某厂发酵车间为三组生产线,空压站供应1200m³/min压缩空气至发酵车间后分三组（400m³/min为一组）进行净化解决。

4空气净化设备选取

4.1空气冷却器

冷却空气热互换器种类诸多。

常用有列管式、沉浸式、喷淋式、翅片式等。

由于空气给热系数低,应选用空气侧热传递效率高设备。

当前国内空冷效果最佳是翅片式冷却器,翅片材料为紫铜,传热速率高。

4.2气水分离器选取

（1）旋风分离器用于分离≥10μm液滴,分离效率在70%~80%左右。

选用时应注意:

一是直径不能太大,由于气流沿切线方向运动离心力与分离器半径成反比;二是进口气速应控制在15~25m/s,速度过大易形成涡流,而过小又离心力局限性,气水分离效果不好。

出口气速普通在4~8m/s左右。

（2）丝网除沫器当前国内惯用丝网材质为不锈钢和塑料,多用0.1×0.4mm不锈钢丝网。

气速取1~3m/s,除≥1μm雾滴效率可达95%~99%,丝网普通选用缩径式（不大于设备壳径）,便于安装、检修。

4.3空气加热器

压缩空气降温除水后应加热（温升在10~15℃）,以减少其相对湿度。

惯用套管式或列管式加热器加热。

加热器安装时须紧靠总过滤器并加保温办法,避免热损失导致空气相对湿度上升而影响过滤。

5过滤介质与过滤设备

5.1过滤介质

过滤介质是过滤除菌核心,其性能直接影响介质使用范畴、使用量和使用周期与过滤过程动力消耗、操作强度以及运营稳定,同步也影响过滤设备构造及空气净化技术经济指标。

当前空气过滤介质已逐渐由老式棉花、活性炭向超细玻璃纤维纸、烧结金属、微孔过滤膜等发展。

超细玻璃纤维纸前获得工程应用,现已广泛用作空气过滤介质,其性能远远优于棉花、活性炭及石棉板。

对于相似过滤器外径,过滤纸过滤面积是棉花80倍,阻力降只有棉花1/10,而过滤效率可达（0.5μm）99.9999%和（0.02μm）99.999%。

5.2过滤器选取

（1）总过滤器总过滤器以折叠式大面积超细玻璃纤维纸滤芯为过滤介质,其过滤构造为:

内外层为金属圆筒孔板,中间夹折叠式滤材,气体外进内出。

总过滤器装填滤芯数量,依其直径大小而定。

总过滤器规格见表2。

（2）分过滤器折叠式分过滤器构造特点是:

过滤器为不锈钢壳体,空气进出口在同一中心线上,拆卸上筒体即可更换滤芯,简朴以便可靠。

分过滤器规格见表3。

6结论

综上所述,发酵空气净化流程是依照发酵生产对无菌空气质量规定进行设计。

吸气环境如地理位置、气候条件各异,则空气温度、湿度、粉尘含量不同,选用设备、过滤介质和工艺流程也不同。

工程设计人员应依照成熟生产装置和科研实验所提供数据,进行调查分析,综合考虑,以减少成本、减少能耗、简化流程、提高综合技术经济指标为目的,优化设计方案,使工程设计质量不断提高,更好地参照文献

1沈自法等主编.发酵工厂工艺设计.华东理工大学出版社,1994

2王树民.抗生素发酵空气净化工艺与工程优化设计.医药工程设计,1994,（5）

3华南工学院等编.发酵工程与设备.轻工业出版社,1981

4沈荣度.抗菌素生产空气减湿及节能.医药工程设计,1981,

（1）

5华东化工学院.抗生素生产设备（上册）.1980为生产实践服务。

压缩空气净化系统流程

为了满足各生产和科研部门对压缩空气干净级别高品位规定，普通对压缩空气进行净化解决。

图1例举了普通用途压缩空气净化流程，图2例举了应用于不同领域WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器老式式压缩空气净化工艺流程对照。

如下就图1发酵工业老式模式压缩空气净化流程为列，简述如下。

空压机

（1）采集自然界大气，经压缩后高温高湿压缩空气一方面送至贮气罐

（2），贮气罐作用一是减少流速，使某些油水、尘埃沉降，并经罐底阀排出；二是消除减缓供气系统内气流脉冲，使后置设备更好发挥各自功能。

经贮气罐排出气体进入第一冷却器（3），减少气体温度，使压缩空气中过饱和水汽冷凝析出，并经油水分离器（4）分离后排出。

同理，第二冷却器（5）及第二油水分离器（6）是进一步使空压气体降温，进一步排出油水。

接下来，排除油水压缩空气进入除雾器（7），除雾器作用是将压缩空气中油水分离器（4）（6）分离不掉微细液态雾滴，在除雾器（7）除雾丝网作用下，拦截并重新汇集，使细小颗粒，重新团聚变大，并在重力作用下，沉降排除。

通过除油水压缩空气，虽然已去除了液态油水，但此时空气湿度仍处在饱和状态，即空气湿度为100％，此时压缩空气直接进入过滤层，如遇温度下降，仍有也许重新析出水滴，使过滤层受潮，影响净化效果。

通过除油水压缩空气，一方面进入加热器（8），经电热或蒸汽加热（两者取其一），在压力不变单位体积内含湿量不变前提下，使空气温度升高，此时相对湿度减少，即不会重新浮现雾滴或水滴，使空气在完全干燥状况下，进入高效过滤器（9）。

高效过滤器作用是，通过填充在高效过滤器中纤维性滤材、活性碳等，可滤除空气中尘埃、杂质、异味等，其过滤原理有：

拦截、碰撞、吸附、静电吸附等。

99％以上几何尺寸较大＞0.5μ尘埃粒子均在此被截获。

经粗滤器净化后压缩空气，最后进入除菌精滤器（10）。

除菌精滤器内置有超细玻璃纤维过滤介质＞0.03μ尘埃粒子去除率高达99.999％。

即可去除压缩空气中尘埃粒子及杂菌。

当前市场上出售成套压缩空气净化设备，其原理大至相似，每台设备均有不同作用和功能，根据用气单位对压缩空气质量不同规定，配备与之相应净化装置换。

为获取清洁压缩空气以满足生产和科学实验需要，除必须空压机及贮气罐外，还要安装5～7台单体设备，方能完毕压缩空气净化过程（详见图2WLKJ-2型自冷组合式压缩空气净化器与普通用途压缩空气净化流程对照）。

显然，这种工艺流程设备多，占地面积大，能耗高，故障多。

压缩空气净化与压缩空气净化器

摘要：

本文详细简介了压缩空气中尘埃、油、水、细菌由来，压缩空气除水原理，压缩空气净化系统流程，WLKJ-2型自冷组合式压缩空气净化器构造与净化机理，WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器重要特点，WLKJ-2系列压缩空气净化器规格型号及应用范畴等。

核心词：

压缩空气净化绝热膨胀环保节能

一压缩空气中尘埃、油、水、细菌由来

咱们懂得大气重要成分是氦气，约占78%，另一方面是氧气，约占21%，二氧化碳占0.25%，别的为其她气体和杂质等。

其他气体包括人们常说氦、氖、氩、氙、氪等微量气体以及水蒸气。

其他杂质指飘浮于空气中灰尘、细菌、气溶剂等。

在普通状况下，空气是无色透明，咱们用肉眼在不经意中很难看到空气中杂质。

如果一缕阳