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流化床安全性

从研发数据中,可以对工艺和要加工的成分有一些基本的了解。随着工艺规模的扩大,重要的是要描述产品在流化床单元操作中的处理方式,并且必须记录和理解该过程,以便环境健康与安全专业人员确定设备的潜在暴露途径。除了执行的任务之外,重要的是描述每个产品的特征。了解所涉及的产品,执行任务的速度,以及要处理的产品的温度,压力,气流,Kst(爆炸严重程度)值等操作条件,可以使您清楚地了解潜在操作人员暴露的影响因素。

流化床工艺处理大量空气,这种空气,在有细颗粒物存在的情况下,具有爆炸的可能性。干粉可以被静电放电产生的火花点燃,静电放电在移动的空气和粉末团块中自然发生。要发生爆炸必须具备三个条件:点火源、可燃物和氧气。爆炸时,氧气与可燃物发生反应,释放热量和气体,如果在自由空间发生粉尘爆炸,就会产生一个相当大的火球。如果粉尘爆炸发生在密闭容器内,则压力会突然上升,这主要由以下因素决定:粉尘类型、粉尘大小、粉尘/氧气比、湍流度、预压缩、温度、容器形状、火源。

当使用易燃溶剂时,这种危险可能会增加。如果引入足够的点火能量(静电荷),处理器内部可能会发生爆炸,为了控制这些粉尘或可燃溶剂引起的爆炸,流化床设计通常要承受2bar压力,这意味着设备必须在短时间内承受2bar压差。2bar流体床单元配备了防爆阀,一旦压力开始在处理器内部积聚,就可以释放压力。通常防爆阀位于过滤器外壳外部的垂直或水平部分,直接通向外部(图14.1)。这种防爆阀设计可用于低至0.06bar的压力蓄积。

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2bar通风设计面板采用垫片密封,因此正常的流化床操作不受影响。具有2bar压力冲击完整性的生产装置是公认的做法;然而,在防爆阀周围的垫圈区域的清洗总是困难的。为了避免物料被暴露在外部,使用抑制系统来遏制可能的超压锋面,防止其离开装置(图14.2)。该抑制系统由位于处理器内的低压传感器组成。一旦处理器内到达了预设的压力水平(通常为0.1 bar),这些传感器就会触发一系列的灭火器(含有磷酸铵)。使用这种系统时,外部减压阀必须被封闭,以保证压力传感器的正常工作。


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如果安装地点不具备屋顶通风或室外通风的可能性,或者过程中涉及到高活化合物,无法向室外通风以防止爆炸,则需要具有10-12bar耐压能力,因为这些化合物要求系统完全密封。

大多数制药粉尘爆炸试验表明,在爆炸速度为200时,超压达到9bar, Kst值(爆炸严重程度)不变。在一个10或12bar的装置中,爆炸是在装置内发生的。一个10-12bar的设计单元不需要任何防爆板或垫圈,这消除了垫圈和防爆板的清洁问题。

在排气管道中安装了称为爆燃阀的特殊阀门来控制爆炸(图14.3)。爆燃阀,如Ventex-ESI阀,比以前工业中使用的主动阀需要更少的维护。在火焰前面移动的爆炸力(压力波)将阀杆向前抛向阀座,从而形成气密密封,通过机械关闭装置锁定阀芯,直至手动复位。标准机械Ventex阀门的三个基本版本可提供1.5psi的设定压力和150psi的最大压力。Ventex-ESI阀门通过爆炸压力波关闭,水平或垂直操作无需外部电源。图14.4显示了Ventex阀门的关闭方式。爆炸产生的压力波将关闭装置推向密封装置。关闭时,阀门被锁定,有效防止火焰和压力波的蔓延。阀门的实际位置由位置指示器显示,并可通过开关转移到控制单元。


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对于流化床处理机中的非溶剂配方,没有必要在进气侧进行隔离,因为干燥机的流化筛网对爆燃的传播起到了机械屏障的作用。但是,需要在出风口进行隔离。对于溶剂型配方,进口和出口两侧的隔离是必要的。

1994年,欧洲议会发布了一项ATEX指令,旨在统一成员国关于在潜在爆炸性环境中使用的设备和保护系统的法律。自2006年7月起,欧盟的组织必须遵循指令,保护员工在有爆炸性环境的区域免受爆炸危险。ATEX的名字来自94/9/EC指令的法语标题: Appareils destinés à être utilisés en ATmosphères EXplosibles.雇主必须将可能发生危险爆炸性环境的区域划分出来。对某一特定区域的分类及其大小和位置取决于爆炸性大气发生的可能性以及如果发生这种情况会持续多久。必须保护被划分为0、1、2区(用于气体-蒸气-雾)和20、21、22区(用于粉尘)的区域不受有效火源的影响。用于分区区域的设备和防护系统必须符合该指令的要求。0区和20区需要1类标记设备,1区和21区需要2类标记设备,2区和22区需要3类标记设备。0区和20区是存在爆炸性环境风险最高的区域。欧洲所有流化床处理器制造商必须遵守此指令。在北美,最广泛使用的分类系统是由NFPA(国家消防协会)第70号出版物、NEC(国家电气规范)和CEC(加拿大电气规范)定义的。它们定义了空气中存在或可能存在的足以产生爆炸性或可燃性混合物的有害物质的类型。NFPA根据类别、部门和组建立了区域分类,这些因素结合在一起定义了特定区域的危险条件。当溶剂和粉末在生产区域使用时,区域分类被指定为1类,2类。有关美国法规,请参考NFPA法规和指南。地方检验机关有责任为特定区域定义分类、划分和分组。每个国家都制定了自己的系统来管理人员、财产、生产、环境以及最终影响公司声誉的风险。

02溶剂安全性

当工人暴露于有毒溶剂蒸汽和高活化合物作为空气中的粉尘时,应该引起特别的关注。在各种生产操作过程中,工人可能会接触到溶剂蒸汽和高活化合物,需要对其进行识别、评估和控制,以确保工人受到保护。工程控制是控制这些风险的首选方式,由于其固有的有效性和可靠性。封闭的工艺设备和物料处理系统防止工人接触,而局部排气通风和个人防护设备(PPE)补充了这些措施。为控制剧毒溶剂(苯、氯化碳氢化合物、酮类)和高活化合物,需要加强设施和工艺控制。当处理和加工剧毒溶剂和高活化合物时,需要正压呼吸器(动力空气净化和供应空气)和个人防护装备。特别关注的是产生高浓度溶剂蒸汽(合成、制粒和片剂包衣)和粉尘(干燥、研磨和混合)的操作。储物柜和淋浴间、去污染措施和良好的卫生措施(清洗和淋浴)是必要的,以防止或尽量减少工作场所内外的工人接触的影响。

Kulling和Simon报道了如图14.5所示的闭环系统。用于流化的惰性气体(氮气)连续循环。一个可调节的气体体积被分流通过旁路管道,在那里溶剂蒸汽被冷凝和收集。循环气体通过热交换器以保持溶剂从产品床蒸发所需的温度。在团聚和随后的干燥过程中,气体流中的溶剂负荷有所变化。旁路阀控制流向换热器和冷凝器的气体流量。通过以这种方式控制气体流,干燥动作持续进行,直到达到所需的干燥水平。尽管具有溶剂回收功能的流化床处理机的成本通常是常规单道流化床处理机的两倍,但该系统为减少爆炸危险和控制空气污染提供了有效措施。这种方法解决了潜在的爆炸危险,减少了系统可用的氧气量。尽管这是处理潜在爆炸危险的最佳方法,但进行完整制粒或干燥过程所需的氮气量成本很高。在制粒需要易燃溶剂的情况下,工艺空气和喷嘴雾化空气,被氮气等惰性气体取代,系统设计为具有溶剂回收能力的封闭循环。可以采取一些方法来处理工艺过程中的溶剂废气。表14.1总结了溶剂排放控制系统的各种方法。

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03安全预防措施

处理溶剂时,应采取适当的预防措施并进行风险评估。以下是制作粘合剂的溶剂溶液和在流化床中处理制粒步骤时要记住的一些常识。

(1)仅供使用、处理和储存的最低限度。

(2)进行风险评估,以识别和尽量减少处理和使用易燃液体时爆炸性环境的可能性。

(3)根据安全规定,在不同的区域进行生产。

(4)放置、使用或储存易燃物品的地方要有足够的通风。

(5)将所有明显的火源从存储和处理区域移除。

(6)电气设备在指定区域内使用时必须安全,或者在该区域使用时必须具有安全性。

(7)由于潜在的静电问题,不使用尼龙实验服。

(8)所有易燃液体应放在适当的有盖容器中,并储存在标记清楚的桶或橱柜中,远离其他工序和储存区域。

(9)每个人都知道在发生易燃液体重大泄漏时的应急程序——熄灭所有火焰和热源,不要打开或关闭电器,出去并待在外面。

(10)所有储罐、泵、搅拌器应接地。


翻译:IPhFs-小白
校对:工业药剂发烧友

文章来源:IPhFs工业药剂发烧友