Actualizări ale uscătoarelor de aer comprimat pentru uzina farmaceutică la un sistem de uscători cu adsorbție regenerați cu suflantă, fără pierdere prin purjare

Studiu de caz: o unitate farmaceutică de mare amploare rezolvă problemele de umiditate și contaminare cu noi uscătoare cu adsorbție regenerate cu ventilator (punct de rouă de –40 °C, fără ulei). Sunt detaliate echipamentele furnizate, instalarea și indicatorii de rentabilitate a investiției (ROI).  

Contextul Clientului:  Yunnan Baiyao Group Co., Ltd., un producător farmaceutic de top din provincia Yunnan, produce o gamă largă de produse, inclusiv medicamente tradiționale chinezești și produse farmaceutice moderne, unele dintre acestea necesitând aer comprimat extrem de curat și uscat. Sistemul de aer existent al clientului servea mai multe linii de producție, dar uscătoarele învechite nu mai puteau îndeplini cerințele stricte ale standardului ISO 8573-1 Clasa. Unitatea funcționează 24/7, iar chiar și o întrerupere scurtă cauzează pierderi uriașe și deșeurile de produs.

Puncte de durere:  Clientul a întâmpinat o contaminare recurentă cu umiditate în liniile de aer. Usucătoarele frigorifice existente permiteau, în mod sporadic, antrenarea condensului, ceea ce punea în pericol sterilitatea. Deoarece sistemul original utiliza usucătoare fără căldură de dimensiuni mici, se pierdeau volume uriașe de aer de purjare (20–25% din debit), rezultând o risipă de energie. În condiții de vară extremă, punctul de rouă a crescut peste –20 °C, sub valoarea specificată. Clientul avea nevoie de o modernizare a usucătorului care să îndeplinească următoarele cerințe:

• Obținerea unui punct de rouă scăzut și stabil (≤ –40 °C) în toate regimurile de sarcină.
• Eliminarea pierderilor de aer de purjare (funcționare fără purjare) pentru reducerea consumului de energie.
• Menținerea aerului fără ulei (deoarece un compresor de aer cu surub fără ulei, situat în amonte, nu putea riscă o contaminare).
• Instalarea în spațiul existent al camerei de compresoare, fără modificări majore ale instalației de conducte.

Soluția noastră:  Am propus un sistem de usucător adsorpționist cu două turnuri, regenerat cu ventilator  personalizat pentru debitul fabricii. Cuprinsul lucrărilor a inclus:

• Echipamente:  Patru unități mari de model HR-350SGRD  uscatore de adsorbție (2100 m³/h fiecare, echivalent cu 35 m³/min) cu regenerare asistată de suflantă încălzită. Fiecare uscător are două turnuri din oțel inoxidabil umplute cu un agent desicant de înaltă capacitate (alumină activată + sită moleculară). Regenerarea este realizată de un încălzitor electric (150–200 °C), combinat cu o suflantă de înaltă eficiență care aspiră aerul ambient, eliminând astfel necesitatea utilizării aerului comprimat în timpul procesului de purjare. Răcirea se realizează cu aer ambient neîncălzit, prin aceeași suflantă. Ca urmare, consumul de aer comprimat în timpul funcționării este practic nul. Sistemul poate atinge în mod constant un punct de rouă la presiune ≤ –40 °C în condiții standard de funcționare, îndeplinind cerințele ISO 8573-1 Clasa 2 privind conținutul de apă.
• Filtrare aer:  Au fost furnizate filtre premergătoare și postmergătoare (filtre coalescente de calitate FDA, cu dimensiunea porilor de 0,01 μm) pentru a asigura absența totală a uleiului antrenat.
• Sistem de control:  Un controler avansat PLC (Sigma Electric Controls) comandă secvențial comutarea turnurilor, monitorizează punctul de rouă (senzor în linie) și presiunea, iar viteza suflantei este optimizată. Interfața cu ecran tactil a fost furnizată pentru afișarea stării și a alarmelor. Sistemul este integrat în sistemul DCS al uzinei pentru monitorizare la distanță.
• Specificații de performanță:  Uscătoarele garantează un punct de rouă la presiune de –40°C la sarcină completă (–70°C posibil la sarcină parțială), cu calitatea aerului fără ulei (Clasa ISO 1 după filtre). Suflanta consumă doar 0,10 kW pe m³/min, cu mult mai puțin decât pierderile prin purjare ale unui uscător fără căldură.
• Filtrare aer:  Filtrele premergătoare (filtre pentru particule de 0,01 μm, realizate din materiale conforme cu FDA) elimină orice praf rezidual din conducte sau particule provenite din uzura compresorului; filtrele post-uscătoare (0,01 μm) rețin eventualele particule fine de desicant provenite din turnurile uscătorului, asigurând o calitate a aerului de grad steril pentru liniile farmaceutice.
• Sistem de control:  Un controller PLC avansat (de exemplu, Siemens S7-1200 sau echivalent) comandă secvențial comutarea turnurilor, monitorizează punctul de rouă (senzor în linie) și presiunea și optimizează viteza ventilatorului. Un ecran tactil HMI afișează starea sistemului și alarmele. Sistemul este integrat în sistemul DCS al instalației pentru monitorizare la distanță.
• Specificații de performanță:  Uscătoarele garantează un punct de rouă la presiune stabil de ≤ –40 °C la sarcină completă și în condiții ambientale tipice. Ventilatorul de regenerare consumă în mod tipic 0,10–0,12 kW pe m³/min capacitate a uscătorului, ceea ce este semnificativ mai puțin decât pierderea de aer comprimat prin purjare de 15–25 % specifică uscătoarelor fără încălzire. Calitatea aerului la ieșire respectă standardul ISO 8573-1 Clasa 1 pentru ulei (≤0,01 mg/m³) și Clasa 2 pentru apă (punct de rouă la presiune de ≤ –40 °C).

Figură: Linie de producție pentru camere curate într-o instalație farmaceutică (cu titlu ilustrativ).

Livrare și instalare:  Proiectul a urmat un cronogramă structurată: proiectarea sistemului și desenele de inginerie au fost aprobate în termen de 4 săptămâni. Testarea de acceptare la fabrică (FAT) a uscătoarelor asamblate a fost finalizată în uzina noastră înainte de expediere. Livrarea la locul de instalare a avut loc la 3 săptămâni după FAT. Instalarea (prezentată mai jos) a durat 2 săptămâni: montare, racordare prin conducte, racordare electrică și cablare pentru sistemul de comandă.

După instalare, am efectuat o fază de punere în funcțiune și recepționare de 7 zile, inclusiv testarea de acceptare la fața locului (SAT) și documentarea calificării operaționale (OQ), conform standardelor farmaceutice. Parametrii (punctul de rouă, consumul de energie) au fost înregistrați și au demonstrat imediat conformitatea. Antrenamentul operatorilor și un raport final de acceptare au fost transmise clientului.

Rezultate/Beneficii:  Noile uscătoare fără purjare au rezolvat toate problemele. Principalele beneficii includ:

• Punct de rouă stabil:  Punctul de rouă al aerului este acum constant de –45°C la sarcină completă, iar valorile maxime rămân sub –40°C (comparativ cu –20°C anterior).
• Economii de energie:  Eliminarea purjării cu aer comprimat a redus cu ~15% energia necesară generării aerului comprimat (adică energia care ar fi fost altfel pierdută sub formă de aer de purjare). Puterea măsurată consumată de suflantă reprezintă doar ~10% din energia suplimentară consumată de un uscător fără căldură datorită pierderilor de aer de purjare. Economia estimată anuală de energie electrică este ≈¥160,000 (pe baza tarifului local industrial de energie electrică de 0,8 ¥/kWh). Pentru comparație, eliminarea pierderilor de aer de purjare permite, în mod tipic, o economie de 15–20% din energia consumată de compresor, ceea ce este semnificativ mai mare decât economia de 10–12% obținută prin metodele de recuperare a căldurii.
• Menținere redusă:  Ciclul de regenerare cu suflantă funcționează continuu, cu uzură minimă (fără supape de purjare care să comute). Durata de viață a agentului desicant este prelungită. Nu s-au înregistrat întrețineri nesolicitate sau defecțiuni în primele șase luni de funcționare continuă, 24/7, ceea ce indică o fiabilitate ridicată.
• Eliminarea contaminării:  Cu compresoare fără ulei și filtrare fină, clientul constată că zero  nu au avut loc incidente legate de ulei sau umiditate de la punerea în funcțiune. Calitatea produsului s-a îmbunătățit.

Clientul este foarte mulțumit de soluția cheie-în-mână. Metrice de performanță  au fost înregistrate pentru a dovedi rentabilitatea investiției (ROI): costul energetic a scăzut cu ~12%. În comparație cu uscătoarele anterioare fără încălzire, consumul specific de energie al noului sistem (kW pe m³/min) s-a îmbunătățit cu 50%. Sistemul s-a amortizat în mai puțin de 3 ani.

După cum a spus un inginer al uzinei: „ Noile uscătoare furnizează aer uscat extrem de stabil și reduc consumul nostru de energie electrică – exact ceea ce aveam nevoie. ”