Gyógyszeripari üzemben használt sűrített levegő-szárítók frissítése nullás fúvókás fúvókás szárítórendszerre

Esettanulmány: egy nagy méretű gyógyszeripari létesítmény megoldja a nedvesség- és szennyeződésproblémákat új, fúvókás regenerálású adszorpciós szárítókkal (–40 °C harmatpont, olajmentes). A berendezések szállítása, telepítése és a megtérülési mutatók részletesen ismertetve.  

Ügyfél Háttere:  A Yunnan Baiyao Group Co., Ltd., egy vezető gyógyszeripari gyártó vállalat Jünnan tartományban, hagyományos kínai gyógyászati készítményeket és modern gyógyszereket is gyárt, amelyek közül néhányhoz ultra-tiszta, száraz sűrített levegő szükséges. A megrendelő meglévő levegőellátó rendszere több gyártósor kiszolgálására szolgált, de a régi szárítók már nem tudták teljesíteni a szigorú ISO 8573-1-es osztályozási követelményeket. A gyár 24 órás üzemmódban működik, és még a rövid leállás is óriási veszteségeket és termék-elvetést eredményez.

Fájáspontok:  A vevő ismétlődő nedvességszennyeződést tapasztalt a levegővezetékekben. A meglévő hűtéses szárítók néha kondenzátumot juttattak tovább, ami veszélyeztette a sterilitást. Mivel az eredeti rendszer kis méretű, hőmentes szárítókat használt, nagy mennyiségű fújási levegő veszett el (a teljesítmény 20–25%-a), így energiát pazaroltak. A nyári csúcsterhelés idején a harmatpont –20 °C fölé emelkedett, ami alatta maradt a megadott értéknek. A megrendelő egy olyan szárítófrissítésre volt szüksége, amely:

• Stabil, alacsony harmatpontot biztosít (≤–40 °C) minden terhelési körülmény mellett.
• Kiküszöböli a fújási levegő elvesztését (nulla-fújásos üzem), hogy csökkentse az energiafelhasználást.
• Olajmentes levegőt biztosít (mivel egy olajmentes csavaros levegőkompresszor állt a rendszer előtt, és nem engedhette meg a szennyeződés kockázatát).
• Illeszkedik a meglévő kompresszortér elrendezésébe jelentős csővezeték-átalakítás nélkül.

Megoldásünk:  Javasoltunk egy fúvókás regenerálású, kéttoronyos adszorpciós szárítórendszert  a gyár áramlási igényeihez szabottan. A szolgáltatási kör tartalmazta:

• A berendezés:  Négy nagy méretű modell HR-350SGRD  adszorpciós szárítók (2100 m³/h teljesítményenként, azaz 35 m³/perc), fűtött, ventilátoros regenerációval. Mindegyik szárító két rozsdamentes acéltoronyból áll, amelyek magas teljesítményű szárítószerrel (aktív alumínium-oxid + molekuláris rács) vannak megtöltve. A regeneráció elektromos fűtőelemmel (150–200 °C) és nagy hatásfokú, környezeti levegőt beszívó ventilátorral történik, így a nyomott levegő felhasználása a purgálási folyamat során elkerülhető. A hűtés ugyanazon a ventilátoron keresztül történik, de fűtés nélküli környezeti levegővel. Ennek eredményeként a működés során gyakorlatilag nulla nyomott levegő fogyasztódik. A rendszer standard üzemelési körülmények között folyamatosan elérheti a ≤ –40 °C-os nyomásponti harmatpontot, ezzel megfelelve az ISO 8573-1 szabvány 2. osztályának víztartalomra vonatkozó követelményeinek.
• Levegőszűrés:  A nullás olajátvitel biztosítása érdekében elő- és utószűrők (0,01 μm-es, FDA-minősítésű koaleszkáló szűrők) kerültek szállításra.
• Vezérlő rendszer:  Egy fejlett PLC vezérlő (Sigma Electric Controls) vezérli a tornyok kapcsolását, figyeli a harmatpontot (online érzékelő) és a nyomást, valamint optimalizálja a fúvóka sebességét. A státusz és riasztások megjelenítésére érintőképernyős felületet biztosítottak. A rendszer integrálva van az üzem DCS rendszerébe távfelügyelet céljából.
• Teljesítményspecifikációk:  A szárítók –40 °C-os nyomásharmatpontot garantálnak teljes terhelés mellett (részterhelésnél –70 °C is elérhető), olajmentes levegőminőséggel (szűrők után ISO 1-es osztály). A fúvóka fogyasztása csupán 0,10 kW/m³/perc, ami jelentősen alacsonyabb, mint egy hőmentes szárító purgévesztesége.
• Levegőszűrés:  Az előszűrők (0,01 μm részecskeszűrők, FDA-által elfogadott anyagokból készültek) eltávolítják a folyócsövekben maradó porokat vagy a kompresszor kopásából származó részecskéket; a posztszűrők (0,01 μm) felfogják a szárítótoronyból esetlegesen szabaduló szárítószer-maradékokat, így biztosítva a gyógyszeripari vonalakhoz szükséges steril minőségű levegőt.
• Vezérlő rendszer:  Egy fejlett PLC vezérlő (pl. Siemens S7-1200 vagy ehhez hasonló) vezérli a toronykapcsolást, figyeli a harmatpontot (online érzékelő) és a nyomást, valamint optimalizálja a fúvóka sebességét. Egy érintőképernyős HMI biztosítja az állapotjelzést és a riasztásokat. A rendszer integrálva van a gyári DCS-be távfelügyelet céljából.
• Teljesítményspecifikációk:  A szárítók teljes terhelés és tipikus környezeti feltételek mellett is stabil nyomásharmatpontot garantálnak ≤ –40 °C értékig. A regenerációs fúvóka fogyasztása általában 0,10–0,12 kW/m³/perc szárítókapacitás, ami jelentősen alacsonyabb, mint egy hőmentes szárító esetében a 15–25%-os összenyomott levegő elvezetési vesztesége. A kimenő levegő minősége megfelel az ISO 8573-1 szabvány szerinti 1. osztálynak olajra (≤0,01 mg/m³) és 2. osztálynak vízre (≤ –40 °C nyomásharmatpont).

Ábra: Tisztasági osztályú gyártósor gyógyszeripari létesítményben (illusztráció céljából).

Szállítás és üzembe helyezés:  A projekt egy strukturált időkeretben zajlott: a rendszertervezés és a műszaki rajzok jóváhagyása 4 héten belül megtörtént. A szárítók összeszerelése után a gyári elfogadási vizsgálat (FAT) elvégzésre került üzemünkben a szállítás előtt. A szállítás a FAT-től számított 3. héten történt meg a helyszínre. A telepítés (alább látható) 2 hetet vett igénybe: a szerelés, a csővezeték-kiépítés, az elektromos bekötések és a vezérlési vezetékek felszerelése.

A telepítést követően 7 napos indítási és üzembe helyezési fázist hajtottunk végre, amely magában foglalta a helyszíni elfogadási vizsgálatot (SAT) és a gyógyszeripari szabványoknak megfelelő működési minősítés (OQ) dokumentálását. A paramétereket ( harmatpont, energiafelhasználás) rögzítettük, és azonnali megfelelés mutatkozott. Az üzemeltetők képzését és a végleges elfogadási jelentést átadtuk az ügyfélnek.

Eredmények / Előnyök:  Az új, nulla purgálású szárítók minden problémát megoldottak. Fő előnyök:

• Stabil harmatpont:  A levegő harmatpontja most már teljes terhelés mellett is állandóan –45 °C, a csúcsértékek is továbbra is –40 °C alatt maradnak (korábban –20 °C volt).
• Energia-megtakarítás:  A sűrített levegős tisztítás eltávolítása körülbelül 15%-kal csökkentette a sűrített levegő előállításához szükséges energiát (azaz az energiát, amely egyébként a tisztító levegőként veszteségként jelentkezne). A mért fúvóka teljesítménye csupán körülbelül 10%-a annak a további kompresszor energiának, amelyet egy hőmentes szárító a tisztító levegő-vesztesége miatt fogyasztana. Az éves becsült villamosenergia-megtakarítás ≈¥160,000 (a helyi ipari villamosenergia-ár alapján: 0,8 jen/kWh). Összehasonlításképpen: a tisztító levegő-veszteségek kiküszöbölése általában a kompresszor energiájának 15–20%-át takarítja meg, ami jelentősen magasabb, mint a hővisszanyerési módszerekkel elérhető 10–12%-os megtakarítás.
• Csökkentett karbantartás:  A fúvókás regenerációs ciklus folyamatosan működik minimális kopás mellett (nincsenek tisztítószelepek kapcsolódása). A szárítószer élettartama meghosszabbodott. Az első hat hónap során folyamatos, 24/7-es üzemelés alatt nem fordult elő kiszolgálási időn kívüli karbantartás vagy meghibásodás, ami erős megbízhatóságra utal.
• Szennyeződések eltávolítása:  Olajmentes kompresszorok és finom szűrés alkalmazásával a vevő megjegyzi, hogy zéró  nem fordult elő olaj- vagy nedvesség-káresemény a rendszer üzembe helyezése óta. A termék minősége javult.

A megrendelő nagyon elégedett a kulcsrakész megoldással. Teljesítménymértéke  a ROI igazolására rögzítették: az energia költsége kb. 12%-kal csökkent. A korábbi hőmentes szárítókhoz képest az új rendszer fajlagos energiafogyasztása (kW/m³/perc) 50%-kal javult. A rendszer megtérülési ideje kevesebb, mint 3 év.

Ahogy egy gyári mérnök fogalmazott: „ Az új szárítók megbízhatóan száraz levegőt szolgáltatnak, és csökkentik az áramfelhasználásunkat – pontosan erre volt szükségünk. ”