Пылеобразование в фармацевтической промышленности — явление постоянное. Фармацевтическая пыль генерируется в ходе большинства этапов технологических процессов — от перевалки сыпучих материалов до измельчения, гранулирования, таблетирования, капсулирования, покрытия оболочкой и даже упаковки. Из-за мелкодисперсного характера фармацевтической пыли она может распространяться на большую высоту и расстояние, оседая на самых разных поверхностях и забиваясь в щели по всей площади производства.

Фармацевтическая пыль может создавать множество проблем, в том числе: проблемы с циклическим гуанозин-монофосфатом (cGMP,) перекрестное загрязнение параллельных технологических процессов, вредное воздействие на сотрудников (особенно при работе с вредной пылью) и риск дефлаграции вследствие горючести пыли. Следствиями ненадлежащего обращения с технологической пылью или предотвращения ее распространения могут быть огромные штрафы, налагаемые Управлением по технике безопасности и гигиене труда США (OSHA), простои в связи с необходимостью очистки или, что еще хуже, травмы или гибель персонала. При таких высоких рисках вам следует знать о различных способах отфильтровывания фармацевтической пыли и технологиях ее улавливания, которые повышают эффективность, поддерживают чистоту и помогают защитить ваше предприятие (см. Рисунок 1).

Эволюция конструкций корпусов пылесборников

За последние несколько десятилетий технология пылеулавливания серьезно эволюционировала, и наиболее заметные усовершенствования коснулись конструкции корпуса пылесборника. На сегодняшнем предприятии по переработке порошкообразных веществ больше нет традиционных пылесборников, которые когда-то были частью силуэта зданий. Технология пылеулавливания преобразила оборудование, уменьшив габариты некогда гигантских установок с присущей им неэффективностью восходящего потока, остановами на целый день с целью техобслуживания и в целом ограниченными возможностями для снижения эксплуатационных расходов. Основные признаки отхода от традиционных рукавных пылесборников появились в середине 1970-х годов с внедрением самого первого картриджного пылесборника и фильтра.

Производители, на чьих технологических линиях генерировалась очень мелкая или легкая пыль, получили возможность размещать картриджные пылесборники внутри своих производственных помещений. Поэтому теперь специалисты по техобслуживанию могут обслуживать пылеулавливающее оборудование, не поднимаясь на крышу или не входя внутрь пылесборника. Это усовершенствование позволило сократить продолжительность простоев, связанных с необходимостью техобслуживания, и улучшить эксплуатационные характеристики и эффективность процессов.

Но по своей конструкции первые картриджные пылесборники мало отличались от их рукавных предшественников. Картриджи подвешивались вертикально (как и рукавные фильтры), и воздух все еще подавался в корпус пылесборника снизу, вследствие чего пыль повторно попадала в поток воздуха и проявлялись другие признаки неэффективной работы, свойственные рукавным пылесборникам.

Эти ранние модели пылесборников были шагом вперед по сравнению со старой рукавной технологией, но требовали дальнейшего совершенствования. К началу 1980-х годов показатели работы пылесборников еще больше улучшились благодаря таким нововведениям, как конструкции с нисходящим потоком воздуха; для задержания содержащейся в нем пыли использовалась сила тяжести.

Конструкция с нисходящим потоком, получившая поддержку благодаря исследованиям Агентства по охране окружающей среды США (EPA) и одобрение Американской конференции государственных инспекторов по промышленной гигиене (ACGIH), была признана самой эффективной конструкцией корпусов картриджных пылесборников. Она помогла повысить эффективность пылеулавливания благодаря пониженным перепадам давления и исключению возврата пыли в поток воздуха, так как при такой конструкции твердые частицы свободно падали в бункер.

Анализ потока воздуха

Итак, каким образом конструкции корпусов или направление потока воздуха влияют на рабочие характеристики пылесборников? Разве не все дело в фильтрующих материалах? Чтобы лучше ответить на этот вопрос, давайте сравним изображения конструкций с восходящим/поперечным потоком и с нисходящим потоком. Сравнение этих двух очень разных концепций позволяет легко увидеть, что для пылесборников с нисходящим потока требуются меньшие скорости, поскольку воздух движется под действием силы тяжести с грязной стороны в чистую сторону пылесборника (см. Рисунок 2). При меньших скоростях создаются более низкие перепады давления, при которых, в свою очередь, требуется меньше энергии на прохождение потока воздуха через фильтры. Помимо более низкого энергопотребления, конструкции с нисходящим потоком лучше справляются с абразивной пылью. Это означает меньшее абразивное истирание фильтров и отсутствие потребности в обметании бункера, при котором (если оно выполняется) поднявшаяся пыль снова оседает на фильтрах. В результате снижается эффективность работы и растет энергопотребление. Поэтому ответ будет утвердительным: роль фильтров очень важна, но хорошая конструкция корпуса повысит их эффективность.

Горючая пыль

В силу своей природы технологическая пыль бывает очень легкой, поэтому она часто попадает в такие зоны предприятия, о существовании которых вы можете даже не подозревать. Чем мельче пыль, тем на большую высоту она поднимается и дольше оседает. Ну и что? Если пыль на вашем предприятии является горючей, то она может оказаться топливом, слой которого покрывает стены, светильники и воздуховоды системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). В случае дефлаграции эта пыль может подняться в воздух и стать причиной вторичного, более сильного взрыва внутри помещения.

Что представляют собой дефлаграция и взрыв? Это разные события, но происходят они одновременно. Дефлаграция — это воспламенение, при котором создается фронт горения, распространяющийся с дозвуковыми скоростями. Взрыв — это физический разрыв резервуара или контейнера вследствие воздействия избыточного давления. На промышленных объектах дефлаграция обычно вызывает взрыв внутри пылесборника или здания. При дефлаграции и/или взрыве в технологическом оборудовании предприятия вся пыль, осевшая до этого на поверхностях, поднимется в воздух. Если эта взвешенная пыль затем вступит в контакт либо с фронтом горения, образовавшимся вследствие взрыва технологического оборудования, либо с каким-то другим источником возгорания, то может произойти вторичное — и часто более разрушительное — событие, грозящее серьезным повреждением предприятия и, возможно, травмами или гибелью сотрудников.

Управление по технике безопасности и гигиене труда США (OSHA) выпустило Национальную программу повышенного внимания к горючей пыли, содержащую информацию об опасностях. Основываясь на руководящих принципах, разработанных Национальным агентством по противопожарной защите (NFPA), OSHA сосредоточено на снижении рисков горючей пыли путем устранения одного или нескольких из пяти элементов, составляющих Пентагон взрыва, см. Рисунок 4. Взрывной пятиугольник состоит из пяти ключевых элементов (горючая пыль, кислород, рассеивание пыли, запирание пыли и источник возгорания), при полном наборе которых происходит взрыв.

Лица, ответственные за осуществление технологических процессов, обязаны оценивать их на предмет рисков, связанных с горючей пылью, и выбирать надлежащую стратегию борьбы с горючей пылью, которая будет эффективно ограничивать такие риски за счет ликвидации одного или нескольких элементов взрывного пятиугольника и/или контроля и ограничения последствий взрыва. Существует большой ряд вопросов, на которые требуется ответить, чтобы определить наличие горючей пыли на предприятии. 

Локализация пыли

Во многих побочных продуктах фармацевтического производства все еще содержится вредная пыль. Эта пыль может содержать активный фармацевтический ингредиент (API), например наркотическое, гормональное, стероидное или иное соединение, при чрезмерном воздействии которого возможно нанесение вреда сотрудникам или окружающей среде.

В отличие от пассивной пыли, генерируемой в ходе стандартных технологических процессов, вредная пыль требует особого обращения с целью ограничения ее воздействия и обеспечения ее локализации, то есть нераспространения. Задача локализации такой пыли часто приобретает характер уникальной, потому что фильтрующее оборудование теперь исполняет двойную роль, действуя и как пылесборник, и как устройство локализации задержанной пыли.

Современные пылесборники в основном автономны, и часто для них можно настроить непрерывный режим работы. Опции оборудования позволяют контролировать давление в пылесборнике, регулировать поток воздуха, автоматически производить импульсную очистку фильтров и даже удалять пыль из бункера, не останавливая процесс. Но даже при высоком уровне автоматизации все еще остаются задачи, которые для обеспечения эффективной работы пылесборников необходимо выполнять вручную. Наиболее распространенной из них является замена фильтров, выработавших ресурс. Учитывая токсичную пыль, образующуюся в фармацевтическом производстве, для замены этого фильтра часто требуется процесс вставки/выгрузки (BIBO), см. Рисунок 5.

Он предусматривает использование специальных мешков и рабочих операций, которые позволяют оператору менять фильтры, не подвергаясь прямому воздействию пыли в пылесборнике. При извлечении фильтров они помещаются в пакеты, которые подсоединены к встроенным муфтам (муфты BIBO) на пылесборнике. Мешки крепятся к муфтам с помощью резиновых прокладок и хомутов с прорезиненной лентой, которые обеспечивают пыленепроницаемое уплотнение между мешком BIBO и пылесборником.

Ниже приведены пункты, которые следует учитывать при определении эффективности конкретной конструкции BIBO.

• Мешки должны поставляться компанией, специализирующей на выпуске средств локализации/герметизации, и иметь высокие показатели по предельно допустимым концентрациям в рабочей зоне (OEL). Учитывая токсичность пыли, внимательно следите за качеством мешков. Показатели не всех мешков одинаковы.
• Круглые муфты BIBO, как правило, более эффективны, чем прямоугольные, потому что они обеспечивают равномерное уплотнение без зазоров. На прямоугольных муфтах зазоры вдоль верхней, нижней и боковых сторон более вероятны.
• Если отверстия под фильтры в пылесборнике небольшие, то для замены фильтров BIBO обычно требуется только один сотрудник. Но в случае пылесборников с вертикально подвешенными фильтрами и большими прямоугольными отверстиями под них операторам часто требуется вытягивать до четырех полных пыли фильтров в один мешок. Поскольку полные фильтры могут весить до 32 кг (70 фунтов), для извлечения и утилизации фильтров и мешка потребуются усилия нескольких операторов.
• Рекомендуется применять муфты BIBO, которые обеспечивают тройное уплотнение мешка на пылесборнике.
• Планируя приобретать оборудование BIBO, лучше всего искать то, которое специально предназначенное для процедур BIBO. Не рекомендуется рассматривать те конструкции оборудования, в которых элементы BIBO считаются второстепенными.

Кто бы мог представить себе такое количество технологических и конструкционных нюансов в отношении пылеулавливания? Миссия компании Donaldson состоит в постоянном улучшении конструкций, решений по фильтрации и показателей общей эффективности для обеспечения более чистого и безопасного воздуха. Мы стремимся сохранять позиции лидера в области инноваций, совершенствуя технологии пылеулавливания и постоянно предлагая эффективные решения по фильтрации, позволяющие удовлетворить ваши меняющиеся потребности в этой сфере.