一體式折疊膜過(guò)濾器的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

摘要：現(xiàn)階段各發(fā)酵廠家使用的膜過(guò)濾主要分金屬膜過(guò)濾和折疊膜過(guò)濾兩種，其中折疊膜過(guò)濾又占據(jù)了絕大部分市場(chǎng)，已經(jīng)成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。不過(guò)，市面上的折疊膜過(guò)濾存在一定的弊端。為此，我們積極從客戶需求出發(fā)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一體式折疊膜過(guò)濾器。

關(guān)鍵詞：一體式 折疊膜 金屬膜

中圖分類號(hào)： TQ920.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

1 一體式折疊膜過(guò)濾器結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

1.1 金屬膜過(guò)濾器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

金屬膜過(guò)濾器采用主、預(yù)一體式結(jié)構(gòu)。預(yù)濾芯為折疊圓筒式，單支流量大，更換方便，主過(guò)濾芯由陣列式膜管組成。作為該室曾經(jīng)的拳頭產(chǎn)品，其優(yōu)點(diǎn)是可整體消毒，安裝占用空間小。可隨著技術(shù)的發(fā)展，逐漸顯現(xiàn)了一些缺點(diǎn)，難以適應(yīng)市場(chǎng)的需要。

圖1 金屬膜過(guò)濾器外型圖

（1）產(chǎn)品價(jià)格高：幾乎是折疊膜過(guò)濾器價(jià)格的3倍。

（2）維修更換復(fù)雜：需專業(yè)維修人員進(jìn)行。

（3）檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力：一臺(tái)金屬膜過(guò)濾器兩個(gè)人檢測(cè)更換需要10小時(shí)左右，而折疊膜過(guò)濾器一個(gè)人僅需不到1小時(shí)（以流量60m3/min過(guò)濾器為例）。

（4）成本升高，利潤(rùn)降低：生產(chǎn)金屬膜管的主要原材料鎳材的價(jià)格從每噸幾萬(wàn)元已經(jīng)漲至幾十萬(wàn)元，成本壓力巨大。

1.2 傳統(tǒng)折疊膜過(guò)濾器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

采用主、預(yù)過(guò)濾器分體式結(jié)構(gòu)。主、預(yù)過(guò)濾器結(jié)構(gòu)基本相同。預(yù)濾芯為聚丙烯材質(zhì)，主濾芯為聚四氟乙烯膜，濾芯更換方便。

圖2 折疊膜過(guò)濾器外型圖

相比金屬膜過(guò)濾器，分體式折疊膜過(guò)濾器有其優(yōu)點(diǎn)：

（1）產(chǎn)品價(jià)格低：幾乎是金屬膜過(guò)濾器價(jià)格的三分之一。

（2）檢測(cè)方便：一臺(tái)金屬膜過(guò)濾器的檢測(cè)更換需要10小時(shí)左右，而折疊膜過(guò)濾器僅需不到1小時(shí)（以流量60m3/min過(guò)濾器為例）。

（3）濾芯更換簡(jiǎn)單：不需專業(yè)維修人員進(jìn)行。

（4）降低維護(hù)成本：廠家人員可以自行更換，降低了我們的差旅費(fèi)用。

同樣分體式折疊膜過(guò)濾器也有其缺點(diǎn)：

（1）不能整體消毒：采用分體式結(jié)構(gòu)，只能對(duì)主過(guò)濾進(jìn)行消毒。

（2）占用空間：安裝占用空間是金屬膜兩倍多。

（3）增加閥門：由于不能整體消毒，需在主、預(yù)過(guò)濾器之間增加閥門。

1.3一體式折疊膜過(guò)濾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

很多原有使用我們金屬膜過(guò)濾器的廠家提出希望在保留工藝管道和原來(lái)閥門不變的情況下進(jìn)行改造。如果改造成分體式折疊膜過(guò)濾器，勢(shì)必造成進(jìn)出口管道的變動(dòng)，要保持工藝管道進(jìn)出口不動(dòng)，整體外部結(jié)構(gòu)我們還采用金屬膜過(guò)濾器的外形結(jié)構(gòu)。預(yù)過(guò)濾部分不動(dòng)，只對(duì)主過(guò)濾部分進(jìn)行改造，將內(nèi)部的金屬膜管改造為折疊精濾芯。

改造的難點(diǎn)：

（1）折疊精濾芯的數(shù)量選擇：同等流量下需要多少支折疊精濾芯。

（2）折疊精濾芯排列：主過(guò)濾部分筒體直徑是固定的，折疊精濾芯能否在管板上排列開(kāi)。

圖3 一體式折疊膜過(guò)濾器外型圖

先通過(guò)公式G=Q/Q1，來(lái)計(jì)算一下需要多少支濾芯。式中，G為折疊精濾芯數(shù)量（支）；Q為系統(tǒng)空氣流量；Q1 為折疊精濾芯設(shè)計(jì)流量。

已知系統(tǒng)空氣流量60m3/min，單支折疊精濾芯的設(shè)計(jì)流量是多少呢（受筒體高度所限，我們選取10寸折疊精濾芯），經(jīng)實(shí)驗(yàn)我們得出10寸折疊濾芯流量與壓降關(guān)系曲線圖，從圖中可以看到，當(dāng)空氣出口壓力0.3MPa（絕對(duì)壓力），壓降0.005MPa時(shí)，一支10寸折疊精濾芯的流量可達(dá)200m3/h，即流量3.3m3/min。匹配時(shí)一般按3m3/min的流量選取。

G=Q/Q1=60/3=20（支）

代入公式，可知此系統(tǒng)流量下需匹配10寸折疊精濾芯20支。

已知60m3/min金屬膜過(guò)濾器圓筒內(nèi)徑450mm，根據(jù)折疊濾芯排布情況，參考標(biāo)準(zhǔn)封頭尺寸，完全可以在管板上排列下20支濾芯。

圖4

從一體式折疊膜過(guò)濾器結(jié)構(gòu)圖上我們還可以看到，在主過(guò)濾筒體的側(cè)面，我們還加了一個(gè)排污口，過(guò)濾器經(jīng)過(guò)消毒和平時(shí)的運(yùn)行，會(huì)在筒體內(nèi)積累一些雜質(zhì)，加上排污口后，可以定期進(jìn)行排放，降低染菌風(fēng)險(xiǎn)，使一體式折疊膜過(guò)濾器的設(shè)計(jì)更加合理。

我們開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的一體式折疊膜過(guò)濾器即保留了金屬膜過(guò)濾器的優(yōu)點(diǎn)，又體現(xiàn)了分體式折疊膜過(guò)濾器的長(zhǎng)處。

2 一體式折疊過(guò)濾器的應(yīng)用

XX藥業(yè)公司是以生產(chǎn)潔霉素原料藥為主的大型綜合制藥企業(yè)，年產(chǎn)潔霉素原料藥2500噸。通過(guò)近些年的合作，該廠現(xiàn)使用我所金屬膜過(guò)濾器200余臺(tái)套，計(jì)劃逐步將金屬膜過(guò)濾器更換成折疊膜過(guò)濾器。如果被我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手改造成他們的分體式折疊膜過(guò)濾器，不僅造成市場(chǎng)的丟失，同時(shí)鑒于XX藥業(yè)公司在抗生素行業(yè)的影響力，對(duì)我們整個(gè)市場(chǎng)都將造成致命的打擊。

2.1 改造方案

我們知道，廠家原有金屬膜過(guò)濾器進(jìn)出口工藝管道已確定，安裝空間也非常有限。為此，該文研究者從廠家的實(shí)際情況出發(fā)，為廠家設(shè)計(jì)了將現(xiàn)有金屬膜過(guò)濾器改造為一體式折疊膜過(guò)濾器的方案。

設(shè)計(jì)的方案完全保持了原有的工藝管道進(jìn)出口不變，降低了系統(tǒng)染菌風(fēng)險(xiǎn)；在原有位置上進(jìn)行安裝，避免重新對(duì)占地空間布局設(shè)計(jì)；而且就使用金屬膜過(guò)濾器殼體進(jìn)行改造，避免殼體浪費(fèi)。

3.2 成本分析

以一臺(tái)60M3/min金屬過(guò)濾器改造為例，看需要多少費(fèi)用。

維持金屬膜過(guò)濾器不變，僅更換金屬膜管，需要費(fèi)用23450元；改造成分體式折疊膜過(guò)濾器，算上添加閥門的費(fèi)用，總共需要18350元；改造成一體式折疊膜過(guò)濾器，僅需費(fèi)用8200元，還不到分體式折疊膜過(guò)濾器一半的費(fèi)用。

如果該廠對(duì)全部過(guò)濾器進(jìn)行改造，粗略估算，維持金屬膜過(guò)濾器不變，需要費(fèi)用175萬(wàn)元；改造成分體式折疊膜過(guò)濾器，需要118萬(wàn)元；而改造成一體式折疊膜過(guò)濾器，僅需費(fèi)用78萬(wàn)元。相比金屬膜過(guò)濾器節(jié)省97萬(wàn)元，相比分體式折疊膜過(guò)濾器節(jié)省40萬(wàn)元，成本優(yōu)勢(shì)明顯。

最終該單位決定采用我的方案更換為一體式折疊膜過(guò)濾器。

3.3 改造效果

從09年3月第一臺(tái)60M3/min金屬膜過(guò)濾器改造成一體式折疊膜過(guò)濾器以來(lái)，經(jīng)過(guò)廠家的實(shí)際運(yùn)行，至今沒(méi)有出現(xiàn)染菌現(xiàn)象。此后，廠家又陸續(xù)改造了60M3 /min的19臺(tái)， 100M3 /min的18臺(tái)，150M3/min的10臺(tái)，全部運(yùn)行良好。

在XX藥業(yè)成功應(yīng)用一體式折疊膜過(guò)濾器的基礎(chǔ)上，又陸續(xù)在XX制藥有限公司、XX生物藥業(yè)有限公司和XX制藥有限公司等進(jìn)行了應(yīng)用，合計(jì)已應(yīng)用180余臺(tái)，效果良好，受到了廠家的好評(píng)。

3 市場(chǎng)前景分析

3.1 原有金屬膜過(guò)濾器市場(chǎng)

金屬膜過(guò)濾器還有一定的市場(chǎng)，而折疊膜過(guò)濾器已是大勢(shì)所趨。一體式折疊膜過(guò)濾器的出現(xiàn)無(wú)疑為原有金屬膜過(guò)濾器的廠家提供了更好的選擇。

3.2 新市場(chǎng)

我國(guó)的無(wú)菌空氣凈化市場(chǎng)巨大，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。在沒(méi)有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的情況下，我們必須為客戶提出更好的運(yùn)行方案，并以產(chǎn)品的差異化贏得市場(chǎng)的認(rèn)可。一體式折疊膜過(guò)濾器豐富了我們的產(chǎn)品線，價(jià)格方面同樣具有優(yōu)勢(shì)，無(wú)疑會(huì)更好地促進(jìn)銷售。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）經(jīng)廠家實(shí)際應(yīng)用，一體式折疊膜過(guò)濾器完全可以滿足無(wú)菌空氣系統(tǒng)的需要。保住并鞏固了該室原有金屬膜過(guò)濾器的陣地。

（2）一體式折疊膜過(guò)濾器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔合理，相比傳統(tǒng)分體式折疊膜過(guò)濾器更有優(yōu)勢(shì)，為發(fā)酵廠家節(jié)約了成本，從而達(dá)到雙方共贏的結(jié)果。

（3）一體式折疊膜過(guò)濾器進(jìn)一步豐富了過(guò)濾器產(chǎn)品線，從而更好地促進(jìn)銷售工作開(kāi)展。

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