组合式液氮／机械深冷机组在制药行业中的应用
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Ｉ 备 用 研 ◆ｈｎｅｉ 。 ｎ 装 应 与 究 ｚａｂＹｇｎＹＹｊ ｕｇｉｎ ｇｕａｉ ｙ ｕ
组合式液氮／ 机械深冷机组在制药行业中的应用
刘 东 谢德成 赵 曼 赵泊远 陈 进。 牛 王 王成林。 ｛ ０
（． 北制 药集 团华 民药 业有 限公 司 ， 北 石 家庄 ０２ ６ ；． 莱 克斯 中 国投 资有 限公 司 ， １ 华 河 ５ １５２普 上海 ２ １０） ０２４
图１ 普莱克斯基于液氮制冷系统示意
ＺａｂＹｇｎＹＹｊ 装 应 与 究 ｈｎｅｉｙｇｕａｕ 备 用 研 Ｉ ｕｇｉｎｏ ｎ◆ ｉ
的冷 量 ， 其液 氮制 冷效 率 可达 ９％， 比液氮 直 接注 ８ 相
一
１ ６℃ 内任 一深冷 温度 ，且反 应物 或溶媒 不会 冻成 ９
入 反 应 器 盘 管 或 夹 套 冷 却 ，现 代 的 液 氮 制 冷 系 统 固体 ， 其换热效率 可达９％。 ８ （ Ｏ Ｌ ＮＣ Ｏ ） ＤＣ Ｏ ／ Ｏ Ｌ 可节省３％的液 氮消耗 。 ０ 不 结霜 的 间接冷 却 液 氮制 冷系 统 （ Ｏ Ｌ （ ＮＣ Ｏ ） 如
然 后 再 由循 环 泵 送 到 反 应 器 盘 管 或 夹 套 冷 却 反 应
典 型 的不 结霜 的 直 接 接 触 冷 却 液 氮 制 冷 系 统 物 。 液氮 的加 入量 是 由Ｐ Ｃ Ｌ 来控 制调 节 的 。 该系 统具 （Ｃ Ｄ 取 决于操作温 度 ， Ｄ ＯＯ 其制 冷量可 高达２３ ｗ。 有 非 常 高 的换 热 效 率 ， 以满 足 反应 不 同 阶段 的 冷 ８ ｋ 可 系 统 由不 锈钢 、 氏合 金或其 他防腐 合金 喷嘴和Ｐ Ｃ 量 需求 。 哈 Ｌ 流 量控制 系统组成 ， 它根据 反应 釜 内热 电偶输 出信 号 需要 指 出： 设计 间接 冷却 系统 时 ， 械 深冷 制 在 机
来 自动准 确 调节液 氮注 入量 。该系 统 能快速 冷却 到 冷 受制 于反应 的最 低温 度 ，而 液氮 制冷 只受 制于 冷
图２ 不结霜的间接冷 却液氮制冷 系统 （ Ｃ Ｎ ＯＯＬ ） 表１ 低温冷媒物理表
机 电信息 ２ １ 年第 ３ 期总第 ３４期 ２ ０１ ２ １ ７
系统 。
（ Ｏ Ｌ 可 以避 免换 热表 面 结冰 ， ＮＣ Ｏ ） 并充 分利 用 液 氮
现 在 市 场 上有 两 类 超 低 温 制冷系 统供选择 。 一是液氮制冷
系统 ， 包括 以液氮 为冷源 的特殊 设计 的注射器 和热 交换器 ； 二是 双 级压 缩 或 复 叠式 机 械 制冷 系
统 。 １ 年华 ； Ｎ 药在生 产 中先 近 ０ Ｉ ｋ
后使 用过 液氮制 冷系统 、 复叠式 机械 制冷 系统 ， 发现 两者 有着不 同的制 冷 温 度 、 冷 能力 、 热 制 传 效率和 冷却能耗 ， 各有优 缺点 。
１ 液 氮制冷 系统
典型 的液氮制 冷系 统有３
２ 中国制药装备・ １ 年 ｌ 月・ ｌ 辑 ６ ２ １ １ 第 １ ０
摘
要 ： 据半合 成抗 生素生 产 的制 冷工序 要求 ， 根 分析 总结 了液氮 制冷和 机械 深冷机 组 的利 弊 ， 出了组 合式 液氮 ／ 提
机 械深冷 机组 的制冷 的设想 ， 并运用 在新 的头孢 生产线 中。实 践证 明： 合式制 冷方 式充 分发挥 了液 氮和 机械 深冷 机组 组 的长处 ， 同时也 弥补 了各 自的不 足 ， 降温速 度快 ， 却温度 低 ， 冷 运行 成本节 省 。 关键 词： 氮制 冷 ； 液 机械深 冷机组 ； 低温 制冷 超
华 北制 药是 我 国半合 成抗 生素 生产 的摇 篮 和基 种 类型 ： 氮既可 以直 接接触 冷 却 反应物 或流 体 ； 液 也 地 ，半合成 抗生 素生 产 中许 多合成 反 应涉及 超 低温 可 间接冷 却 ， 如先 冷 却冷 媒 ， 再冷 却 反 应物 ； 或直 接 制冷 ， 即在一 ０℃低温 下 进行化 学 反应 。从制冷 的角 注 入 反应器 盘管 或夹套 来 实现冷却 。过去 ， 多公 司 ５ 许 度来 看 ， 有些半 合成 抗生 素 的合 成 是特 殊 的 ， 仅 反 在 使用 液氮 直接 注入 反应 器盘 管或 夹套 冷 却 时发现 不 应需 在超 低 温 下 （５ — ０℃） 行 ， 且 需要 制冷 盘 管或夹套 换热表 面结冰 ， 给系 统的制冷 能力和 生 －０ ９ 进 而 这 机 在 瞬间加 载 ， 增大 制冷 量 ， 以应对 反应 时 热负 荷剧 产 带来不 利影响 。 也有报道 说 ， 由于 结构 的限制 ， 液氮 烈 的变化 。 这些 要求 影 响到制冷 系统 的选 择和 设计 ， 直 接注 入反 应器 盘管 或夹 套冷 却仅 仅利 用 了液氮 的 即制冷 系 统在选 型和 设计 时要 考虑 两 个 因素 ：一是 潜 热 ， 没有 利用氮 气 的显热 ， 液氮 的利用率 只有６ ％， ７
墨 备 用 研 ◆ｈｎｅ ｉ ｏ ｎ 装 应 与 究 ｚａｂ ＹｇｎＹＹ ｊ ｕｇ ｉｎ ｇｕａｉ ｙ ｕ
制冷温 度 ， 另一 个 是制冷速 度 （ 制冷 量） 制冷温 度和 现 在这种 情况 已经 改变 。 。
制冷速 度基 本确 定 了制冷 系 统 的选型 ，但 又需 要综 普 莱克斯 基于 液氮 制冷 系 统 （ １ 中 ， 图 ） 其非 结霜
合考 虑其投 资和 运行 成本 ，以最 终确 定适合 的制冷 的 直接 接 触 冷 却 （Ｃ ＯＬ 或 间 接 接 触 冷 却 装 置 Ｄ Ｏ ）
另外 ，运 动 部件 很少 是现 代液 氮制 冷 系统 的特 图２ 示） 可提 供相 同 的制冷量 。 自储罐 的液氮 ， 所 也 来
点， 其可靠 性高 ， 比复杂 的机械制冷 系统 ， 大幅节 先 在液氮 换热 器 中气化 ， 相 可 再将冷 媒冷 却 到指 定温度 ， 约 维修 费用 。
组合式液氮／ 机械深冷机组在制药行业中的应用
刘 东 谢德成 赵 曼 赵泊远 陈 进。 牛 王 王成林。 ｛ ０
（． 北制 药集 团华 民药 业有 限公 司 ， 北 石 家庄 ０２ ６ ；． 莱 克斯 中 国投 资有 限公 司 ， １ 华 河 ５ １５２普 上海 ２ １０） ０２４
图１ 普莱克斯基于液氮制冷系统示意
ＺａｂＹｇｎＹＹｊ 装 应 与 究 ｈｎｅｉｙｇｕａｕ 备 用 研 Ｉ ｕｇｉｎｏ ｎ◆ ｉ
的冷 量 ， 其液 氮制 冷效 率 可达 ９％， 比液氮 直 接注 ８ 相
一
１ ６℃ 内任 一深冷 温度 ，且反 应物 或溶媒 不会 冻成 ９
入 反 应 器 盘 管 或 夹 套 冷 却 ，现 代 的 液 氮 制 冷 系 统 固体 ， 其换热效率 可达９％。 ８ （ Ｏ Ｌ ＮＣ Ｏ ） ＤＣ Ｏ ／ Ｏ Ｌ 可节省３％的液 氮消耗 。 ０ 不 结霜 的 间接冷 却 液 氮制 冷系 统 （ Ｏ Ｌ （ ＮＣ Ｏ ） 如
然 后 再 由循 环 泵 送 到 反 应 器 盘 管 或 夹 套 冷 却 反 应
典 型 的不 结霜 的 直 接 接 触 冷 却 液 氮 制 冷 系 统 物 。 液氮 的加 入量 是 由Ｐ Ｃ Ｌ 来控 制调 节 的 。 该系 统具 （Ｃ Ｄ 取 决于操作温 度 ， Ｄ ＯＯ 其制 冷量可 高达２３ ｗ。 有 非 常 高 的换 热 效 率 ， 以满 足 反应 不 同 阶段 的 冷 ８ ｋ 可 系 统 由不 锈钢 、 氏合 金或其 他防腐 合金 喷嘴和Ｐ Ｃ 量 需求 。 哈 Ｌ 流 量控制 系统组成 ， 它根据 反应 釜 内热 电偶输 出信 号 需要 指 出： 设计 间接 冷却 系统 时 ， 械 深冷 制 在 机
来 自动准 确 调节液 氮注 入量 。该系 统 能快速 冷却 到 冷 受制 于反应 的最 低温 度 ，而 液氮 制冷 只受 制于 冷
图２ 不结霜的间接冷 却液氮制冷 系统 （ Ｃ Ｎ ＯＯＬ ） 表１ 低温冷媒物理表
机 电信息 ２ １ 年第 ３ 期总第 ３４期 ２ ０１ ２ １ ７
系统 。
（ Ｏ Ｌ 可 以避 免换 热表 面 结冰 ， ＮＣ Ｏ ） 并充 分利 用 液 氮
现 在 市 场 上有 两 类 超 低 温 制冷系 统供选择 。 一是液氮制冷
系统 ， 包括 以液氮 为冷源 的特殊 设计 的注射器 和热 交换器 ； 二是 双 级压 缩 或 复 叠式 机 械 制冷 系
统 。 １ 年华 ； Ｎ 药在生 产 中先 近 ０ Ｉ ｋ
后使 用过 液氮制 冷系统 、 复叠式 机械 制冷 系统 ， 发现 两者 有着不 同的制 冷 温 度 、 冷 能力 、 热 制 传 效率和 冷却能耗 ， 各有优 缺点 。
１ 液 氮制冷 系统
典型 的液氮制 冷系 统有３
２ 中国制药装备・ １ 年 ｌ 月・ ｌ 辑 ６ ２ １ １ 第 １ ０
摘
要 ： 据半合 成抗 生素生 产 的制 冷工序 要求 ， 根 分析 总结 了液氮 制冷和 机械 深冷机 组 的利 弊 ， 出了组 合式 液氮 ／ 提
机 械深冷 机组 的制冷 的设想 ， 并运用 在新 的头孢 生产线 中。实 践证 明： 合式制 冷方 式充 分发挥 了液 氮和 机械 深冷 机组 组 的长处 ， 同时也 弥补 了各 自的不 足 ， 降温速 度快 ， 却温度 低 ， 冷 运行 成本节 省 。 关键 词： 氮制 冷 ； 液 机械深 冷机组 ； 低温 制冷 超
华 北制 药是 我 国半合 成抗 生素 生产 的摇 篮 和基 种 类型 ： 氮既可 以直 接接触 冷 却 反应物 或流 体 ； 液 也 地 ，半合成 抗生 素生 产 中许 多合成 反 应涉及 超 低温 可 间接冷 却 ， 如先 冷 却冷 媒 ， 再冷 却 反 应物 ； 或直 接 制冷 ， 即在一 ０℃低温 下 进行化 学 反应 。从制冷 的角 注 入 反应器 盘管 或夹套 来 实现冷却 。过去 ， 多公 司 ５ 许 度来 看 ， 有些半 合成 抗生 素 的合 成 是特 殊 的 ， 仅 反 在 使用 液氮 直接 注入 反应 器盘 管或 夹套 冷 却 时发现 不 应需 在超 低 温 下 （５ — ０℃） 行 ， 且 需要 制冷 盘 管或夹套 换热表 面结冰 ， 给系 统的制冷 能力和 生 －０ ９ 进 而 这 机 在 瞬间加 载 ， 增大 制冷 量 ， 以应对 反应 时 热负 荷剧 产 带来不 利影响 。 也有报道 说 ， 由于 结构 的限制 ， 液氮 烈 的变化 。 这些 要求 影 响到制冷 系统 的选 择和 设计 ， 直 接注 入反 应器 盘管 或夹 套冷 却仅 仅利 用 了液氮 的 即制冷 系 统在选 型和 设计 时要 考虑 两 个 因素 ：一是 潜 热 ， 没有 利用氮 气 的显热 ， 液氮 的利用率 只有６ ％， ７
墨 备 用 研 ◆ｈｎｅ ｉ ｏ ｎ 装 应 与 究 ｚａｂ ＹｇｎＹＹ ｊ ｕｇ ｉｎ ｇｕａｉ ｙ ｕ
制冷温 度 ， 另一 个 是制冷速 度 （ 制冷 量） 制冷温 度和 现 在这种 情况 已经 改变 。 。
制冷速 度基 本确 定 了制冷 系 统 的选型 ，但 又需 要综 普 莱克斯 基于 液氮 制冷 系 统 （ １ 中 ， 图 ） 其非 结霜
合考 虑其投 资和 运行 成本 ，以最 终确 定适合 的制冷 的 直接 接 触 冷 却 （Ｃ ＯＬ 或 间 接 接 触 冷 却 装 置 Ｄ Ｏ ）
另外 ，运 动 部件 很少 是现 代液 氮制 冷 系统 的特 图２ 示） 可提 供相 同 的制冷量 。 自储罐 的液氮 ， 所 也 来
点， 其可靠 性高 ， 比复杂 的机械制冷 系统 ， 大幅节 先 在液氮 换热 器 中气化 ， 相 可 再将冷 媒冷 却 到指 定温度 ， 约 维修 费用 。
