朱文麗

（上海維爾工程咨詢有限公司，上海 201206）

隨著中國改革開放三十年的快速發(fā)展，國內(nèi)的精細(xì)化工行業(yè)也在不斷進(jìn)步，相應(yīng)地國家也上了許多與之相關(guān)的項(xiàng)目，而我所參與的項(xiàng)目中多辦都屬食品、醫(yī)藥類的精細(xì)化工項(xiàng)目，在這些工程項(xiàng)目中或多或少的都存在潔凈廠房，因此，潔凈管道的設(shè)計自然不可避免。

潔凈管道的設(shè)計除了需要滿足一般管道的設(shè)計要求外，還需要滿足管道在潔凈方面的特殊要求：

1 管道的材質(zhì)

1.1 管子的材質(zhì)

接觸物料的管道材質(zhì)需要能夠同時滿足介質(zhì)的生產(chǎn)操作條件、清洗條件及蒸汽條件，必須具備操作條件下的防腐性、機(jī)械穩(wěn)定性、和極好的光滑平整性。最好采用316L不銹鋼材質(zhì)或者選用對于物料介質(zhì)具有穩(wěn)定性的其他材質(zhì)。

不接觸物料的管道材質(zhì)需具備機(jī)械穩(wěn)定性、一般的光滑平整性及易于清洗性。

若采用合成材料/塑料的話，除具備化學(xué)穩(wěn)定性要求外，還應(yīng)具備最少的顆粒產(chǎn)生性，最小的微生物附著機(jī)會，以及在清洗/消毒溫度下材料的耐受性。合成材料/塑料除了需要具備防腐性外，易于清洗也是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。在潔凈廠房中，聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、高密度聚乙烯HDPE、聚碳酸酯PC、乙縮醛共聚物(Acetal Copolymer)都是通?？蛇x的材料。

若合成材料/塑料中有加固材料的話，加固材料不允許接觸物料。

1.2 墊片的材質(zhì)

墊片必須具備絕對的緊實(shí)密封功能，尤其是應(yīng)用在微生物易產(chǎn)生的場合。壓緊的墊片絕對不可產(chǎn)生額外的縫隙，其材質(zhì)必須能夠耐受化學(xué)物料。為避免縫隙的產(chǎn)生，O型圈墊片應(yīng)與槽的尺寸很好地匹配。EPDM、腈丁橡膠(nitrile butyl rubber)、硅橡膠(silicon rubber)通常被選作墊片的材料。

在安裝墊片時，壓緊力應(yīng)很好地控制，過度壓縮會導(dǎo)致墊片損壞，從而擠至物料區(qū)域而形成凹槽或縫隙。

1.3 膠粘劑材料

膠粘劑通常用于固定墊片，膠粘劑需選用食品級或設(shè)備供應(yīng)商推薦的材料，以確保其不對設(shè)備造成腐蝕。

1.4 管子的光潔度

管道系統(tǒng)的內(nèi)表面光潔度應(yīng)達(dá)到至少2.5 μm，外表面達(dá)到易于手工清洗即可。而設(shè)備內(nèi)表面應(yīng)達(dá)到至少0.8 μm。

2 管道的設(shè)計

2.1 管道的布置

管道的布置除應(yīng)考慮設(shè)備的操作與檢修這一一般管道的基本要求外，更應(yīng)充分考慮易于設(shè)備的清洗。

凹槽、縫隙、不光滑平整都是微生物滋生、侵入的潛在危險。因此，在管線設(shè)計時，盡量減少管道的連接點(diǎn)，因?yàn)?，每一個連接點(diǎn)都存在因泄漏而導(dǎo)致微生物侵入的潛在風(fēng)險。

同樣，不光滑平整的焊接是需要嚴(yán)格杜絕的，因此，設(shè)計時應(yīng)盡量減少焊接點(diǎn)，最大限度地減少不光滑平整的機(jī)會。對于小口徑管線，可以通過采用彎管的方式來替代彎頭的焊接，彎管的彎曲半徑至少應(yīng)為3倍的DN，彎管處不得出現(xiàn)彎扁或褶皺現(xiàn)象。

若管線的設(shè)計不可避免地存在袋形的話，應(yīng)設(shè)計高點(diǎn)放空、低點(diǎn)排凈。

2.2 死區(qū)的控制

死區(qū)的存在也是產(chǎn)生微生物污染的另一個原因，因此，管線的設(shè)計應(yīng)盡量避免死角，尤其是在需要蒸汽進(jìn)行殺菌消毒的管線上更應(yīng)注意。若死角無法避免，也應(yīng)讓死角朝上或至少水平，這樣可以防止積液。

對于較長管線，應(yīng)設(shè)計成能夠自排積液型，由此可將管線設(shè)計成3°的坡度。

同樣，為避免死區(qū)而產(chǎn)生微生物污染，用于接溫度計/壓力表的三通應(yīng)采用短頸型，或?qū)囟扔嬛苯釉O(shè)計在彎頭處，以便最大限度地減少死區(qū)。

2.3 法蘭的選型

在法蘭型式上，最好選用高頸焊接法蘭，高頸焊接法蘭焊接后其內(nèi)徑可達(dá)到與管子內(nèi)徑一致。這樣，就有效地避免凹槽的產(chǎn)生而導(dǎo)致生菌。

圖1 不同法蘭與管子的焊接

2.4 異徑管的設(shè)計

關(guān)于異徑管，水平管線上的異徑管應(yīng)采用低平型的偏心異徑管，頂平形的偏心異徑管只有在泵入口處才允許采用。當(dāng)異徑管裝于垂直管線上時，應(yīng)采用同心異徑管。

圖2 不同偏心異徑管的選用

3 管道的施工

3.1 管子的焊接

為避免凹槽的產(chǎn)生，管子與管子應(yīng)充分對齊后再焊接，嚴(yán)禁管子與管子之間的錯位焊接。

圖3 管子與管子之間的焊接

3.2 法蘭的安裝

法蘭與法蘭的連接應(yīng)充分對齊，不允許錯位安裝，錯位安裝同樣會產(chǎn)生凹槽而導(dǎo)致微生物污染。

3.3 管架的預(yù)制及安裝

管架的預(yù)制及安裝也應(yīng)盡可能地考慮避免積塵或積液，最好選用圓角型的SS304不銹鋼型材，其表面的粗糙度達(dá)到便于手工清潔即可。避免使用存在尖角、尖銳邊緣及裂縫的型材作管架。

3.4 管道的施工

當(dāng)管道在潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間穿越時，在管子外壁和土建之間會產(chǎn)生空隙，為確保潔凈區(qū)的潔凈度，需要對空隙采取有效的密封措施，通常采用在管子與土建開孔之間加裝不銹鋼SS環(huán)片的方式來解決：

對于安裝在吊頂內(nèi)（即非潔凈區(qū)）的保溫/保冷管線，自然要進(jìn)行常規(guī)的保溫/保冷，在此有必要提醒的是：應(yīng)關(guān)注某些可能出現(xiàn)結(jié)露的管線，這些管線也必須保溫，因?yàn)?，這些管線的保溫要求往往是工藝專業(yè)經(jīng)常疏忽的。

以上所述均是在近年與中石化上海工程公司（前身為：上海醫(yī)藥工業(yè)設(shè)計院）合作的羅氏維生素E項(xiàng)目、羅氏維生素A項(xiàng)目、羅氏食品/飼料預(yù)混粉項(xiàng)目、帝斯曼食品添加劑項(xiàng)目、帝斯曼酵母精項(xiàng)目等外資項(xiàng)目中，關(guān)于潔凈廠房管道設(shè)計與施工工作的點(diǎn)滴總結(jié)，有些內(nèi)容可以直接貫穿在管道等級里或設(shè)計里，有些則是需要在施工過程中加以關(guān)注的。

圖4 空隙的處理方法

參考資料：

[1] 管道材料等級表. Q/SPIDI 3MA06-2001. 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.

[2] 醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范. GB50457-2008. 國標(biāo).