制药行业气体在线监测解决方案

应用背景

药品为人的生活及健康带了安全保障,但是在制药的过程中,氧化反应是化工工艺生产过程中的一种重要反应类型,是制备许多化工原料产品及中间体必须经过的一道生产工序。氧化反应属于危险反应类型,如果在反应过程中氧含量过高,容易引起爆燃造成生产安全事故,轻则设备损毁、环境污染,重则可能造成人身伤亡安全事故。

气体类别

制药过程中产生的有害气体

制药过程中会使用大量的臭氧、甲醇、乙醇、氯气及有机化合物(如DMF、苯系物、有机胺、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、甲醇、乙醇、丁酮、乙醚、二氯乙烷、醋酸、氯仿等),这些气体容易挥发且具有刺激性对环境及人的健康有害。

执行国家标准

GB50493-2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》

GB37823—2019《制药工业大气污染物排放标准》

GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》

HJ 38-2017《固定污染源废气总烃的测定》

GB 14554-1993《恶臭污染物排放标准》

检测原理

催化燃烧原理

催化燃烧传感器是利用催化燃烧的热效应原理,由检测元件和补偿元件配对构成测量电桥,在一定温度条件下,可燃气体在检测元件载体表面及催化剂的作用下发生无焰燃烧,载体温度就升高,通过它内部的铂丝电阻也相应升高,从而使平衡电桥失去平衡,输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号,通过测量铂丝的电阻变化的大小,就知道可燃性气体的浓度。

电化学原理

电化学传感器通常由三个部分组成: 电极、电解质和半导体电极是传感器的核心部分,它是由金属或半导体材料制成的,可以与气体分子发生化学反应。电解质是一种导电液体,可以将电极与半导体连接起来,形成一个完整的电路。半导体是一种特殊的材料可以将电极和电解质之间的电流信号转换为数字信号,从而实现气体浓度的检测。

光离子原理

PID的原理是有机气体在紫外光源的激发下会产生气体的电离,PID使用了一个UV(紫外线)灯,有机物在紫外灯的激发下离子化,被离子化的“碎片”带有正负电荷,从而在两个电极之间产生了电流。检测器将电流放大,通过仪器仪表设备就可以并显示出VOCs气体的浓度。

监测区域及安装位置

反应釜/离心机区域

监测氧含量(如惰性气体保护环境需维持O₂≤0.5%)、VOCs(如乙醇、丙酮等溶剂残留)及有毒气体(如光气、氰化氢)。

无菌生产区(A/B级洁净区)

重点监测氧气(维持惰性环境)、二氧化碳(细胞培养工艺)及微生物限度。

溶剂储存与使用区

需设置VOCs固定式检测仪,监测点位于储罐呼吸阀、泵密封处等泄漏高风险点。

仓储区

对湿度敏感原料药需监测湿度(RH≤30%)及低氧环境(O₂≤2%),生物制剂储存区需额外监测氮气纯度。

废气处理设施

在RTO(蓄热燃烧)排气口。

实验室与研发区

监测剧毒气体(如砷化氢、磷化氢)及有机溶剂(苯类),便携式检测仪需覆盖通风柜、实验台等局部区域。

监测方式

在线式气体探测器

将在线式气体探测器固定在现场,连续自动检测可燃或有毒气体,气体超限自动报警,还可自动联动排风机、电磁阀等设备,可以通过RS485总线制数字信号、4-20mA三线制电流信号或4G/GPRS无线传输形式,将检测到的气体浓度数据实时传到气体报警控制器或PLC、DCS系统或监控中心,数据大屏上集中呈现。

气体报警控制器

气体报警控制器安装于监控中心,可适用于标准4~20mA电流信号以及RS485总线制信号的控制与通讯,控制器采用高性能单片机进行控制及处理,整机工作状态稳定。数据记录、报警记录、系统日志以及报警通道均可通过菜单查询,并可通过继电器输出来控制外部设备,如排风系统或其它外部设备。

监测平台

工业安全物联网平台

基于物联网、云计算理念,整合企业的可燃和有毒气体等信息,实现日常监管、在线监测、应急救援于一体的智能化管理平台。通过在一些危险源或存在有安全生产事故隐患的作业区域内安装各类报警器或监测设备,通过有线或无线形式将各仪器仪表数据采集汇总,统一由平台进行智能分析和处理,为企业的日常监管和应急处理提供信息基础和决策依据。满足企业从日常生产、在线监测、职业健康、教育训练、应急救援、知识库建设等实施一体化管理。

系统采用传感器、即时通讯、移动互联、无线通讯、GIS地图等技术于一体,通过人防、物防与技防相结合,有效提高危化企业本身的安全意识,提升企业的安全生产信息化管理。

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