制藥設備冷卻水的回收再利用

李瑩瑩　郭文仿

摘要：醫藥中間體7-ACA生產具有用水量大、污染量大的特點。從清潔生產——循環利用理念入手，研究設備冷卻水、生產用水工序的最優化組合，有效利用設備冷卻水廢熱同時提高水的重復利用率，將降低資源消耗的重要舉措落到實處，達到環境與企業的雙贏。

關鍵詞：醫藥中間體；7-ACA；設備冷卻水；回收利用

中圖分類號：TS224 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0102-02

7-ACA生產包括微生物發酵、過濾、提取、結晶等過程，而過濾和提取環節用排水量最大。發酵過程需要充足穩定的氣源維持菌種的生長，因此通過空氣壓縮機來實現穩定氣源供給。生產過程中的空氣壓縮機冷卻水是流經設備的夾層，水質好，沒有污染，設備產生的熱能通過管程傳遞給水，來保證空壓機的穩定運行。文章從空壓機冷卻水的選擇及冷卻后水資源、熱能的利用進行研究，得出了符合抗生素生產的節能降耗措施，對企業經濟效益產生深遠影響。

1 離心式空壓機工作原理及余熱產生

空氣壓縮機葉輪高速旋轉時，氣體隨著旋轉在離心力作用下，氣體被甩到后面的擴壓器中去，而在葉輪處形成真空地帶，這時外界的新鮮氣體進入葉輪。葉輪不斷旋轉，氣體不斷地吸入并甩出，從而保持了氣體的連續流動。將電動機的機械能轉換成氣體壓力能過程中，空氣被強烈地壓縮，溫度驟升，產生大量的熱量，同時空壓機機械部件高速運轉也會產生大量的摩擦熱。空壓機產生的熱量主要被冷卻水或排風帶走，并排放到周圍環境中。

2 影響冷卻系統的因素

對空壓機空氣冷卻器水冷系統來說，冷卻水的溫度、壓力、清潔度以及水的硬度都會影響冷卻系統的效果。

2.1 冷卻介質選擇——循環水

循環水具有重復利用，有減少排放的優勢特點，但在空壓機空氣冷卻器應用中卻存在如下劣勢：（1）結垢換熱效率降低，嚴重影響空壓機運行；（2）腐蝕性水中Cl-、SO42-等腐蝕性離子，易造成金屬的電化學腐蝕，從而腐蝕冷卻器及管道；（3）水溫高夏季不利于空壓機多級空氣冷卻系統散熱，因季節需冷凍水配合使用，因而增加能耗。

2.2 冷卻介質選擇——一次水

從上述各項指標對比來看，空壓機冷卻系統利用一次水冷卻在結垢、腐蝕性、機組散熱方面有明顯優勢。

3 方案設計

本方案設計將一次水應用于空壓機組設備冷卻用，解決空壓機冷卻器結垢、腐蝕等問題同時充分利用該冷卻水及其余熱應用于下道生產環節，達到水資源、廢熱回收再利用的效果。生產用1臺離心式空氣壓縮機（700Nm3/min），原設計運行第二級冷卻根據季節利用循環水或7℃水冷卻。現將設備第二級冷卻介質用一次水水冷替代，用水量約60t/h，二級冷卻器的出水溫度達到30℃～32℃。一部分設備冷卻排水直接回用到循環水系統作為補水，另一部分設備冷卻水收集儲存并利用，帶有余熱的冷卻水直接應用于7-ACA提取生產設備加熱、清洗。

4 實施方案及經濟效益

4.1 空壓排放冷卻水應用于生產環節

空壓排放設備冷卻水每小時60t，每天排放1440t。其中循環水系統補水550t/d，867t/d作為生產車間回收再利用。空壓排放冷卻水的綜合利用率達到98.4%。

生產環節實際需求純化水量如表2所示。

4.2 綜合能耗分析

4.2.1 節約蒸汽。空壓機冷卻排水收集利用余熱并配置堿水，升溫堿洗設備，節約部分蒸汽，如下：

節約蒸汽費用：3.37t/d×193.56元/t蒸汽=652元/d

4.2.2 增加用冷耗能。現方案設計中在7-ACA提取生產上利用空壓機排水，比直接用一次水降溫至工藝用9℃，需增加7℃制冷機組用冷量。生產用650t/d純化水，其中520t/d純化水增加用冷量，所消耗的7℃水冷費用1304元/d。

4.2.3 節約空壓機用水/冷。為達到空壓二級機冷卻效果，空壓機冷卻系統1～5月及11～12月用循環水，6～10月份用7℃水。若將用一次水替代循環水和7℃水冷，降低循環水和7度水的成本，節約循環水成本12960元/月和7℃水成本為4560元/d。

4.3 效益

具體見表4。

5 結語

空氣壓縮機的冷卻水回收再利用方案從生產全局考慮，將動力消耗與生產需求相結合，既滿足動力設備的最佳運行條件，又節約能源降低消耗，達到了資源利用最小化，切實能給企業帶來較好的經濟效益，非常值得應用

推廣。

參考文獻

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作者簡介：李瑩瑩（1980—），女，華北制藥河北華民藥業有限責任公司環境主管，環境工程師，研究方向：環境工程、企業節能減排、污水處理工程等。

（責任編輯：葉小堅）