CN209977709U - 利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统，属于药品二氧化碳制备技术领域。所述系统包括依次连通的槽车，原料贮槽，原料泵，提纯塔，制冷冰机，产品贮槽，气瓶汇流排，气瓶以及复核电子秤。本实用新型系统结构简单，操作方便，通过本实用新型系统可以实现利用工业二氧化碳制备药品二氧化碳，且制备得到的药品二氧化碳中各成分含量满足药品二氧化碳的需求，同时实现药品二氧化碳的灌装。

Description

利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统

技术领域

本实用新型属于药品二氧化碳制备技术领域，具体为一种利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的工艺及系统。

背景技术

工业二氧化碳通常是从较高含量的二氧化碳气源(包括天然气田气、合成氨副产气、石油炼制副产气、发酵工业副产气、焦炭及重油燃烧气等)中通过提取获得。这些二氧化碳气源中CO₂含量较大，但都要经过分离提纯才能加以利用。

分离提纯工业二氧化碳的方法有变压吸附法、低温蒸馏法、膜分离法和吸收法等。变压吸附法是基于固态吸附剂对原料混合气中的CO₂有选择性吸附作用，高压时吸附量较多，降压后被解吸出来。该法的优点是工艺过程简单、能耗低、适应力强。但是，该法的吸附容量有限、需要大量的吸附剂、吸附解吸频繁，自动化程度要求较高，而产品的纯度仅能达到99％。低温蒸馏法是基于CO₂混合气中各种不同组分具有不同沸点，CO₂在低温下从混合气中冷凝而分离出来。膜分离法和溶剂吸收法是基于CO₂混合气中各种不同组分对薄膜材料具有不同的渗透率来实现CO₂提纯，该法装置简单、寿命长、操作方便、效率高、能耗低，但很难达到高纯度的CO₂。溶剂吸收法是基于混合气中的不同组分在不同的溶剂中具有不同的溶解度，有针对性地让混合气通过各种溶剂而最终得到纯度较高的CO₂，该法的优点是溶液无腐蚀，能耗低，但是溶剂消耗量大，操作费用高。上述分离提纯工业二氧化碳的方法都难以得到较高纯度的CO₂，同时由于经济等方面原因不能用于药用二氧化碳的生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统，采用本实用新型系统可以实现药品二氧化碳的制备。

本实用新型目的通过以下技术方案来实现：

一种利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统，所述系统包括依次连通的槽车，原料贮槽，原料泵，提纯塔，制冷冰机，产品贮槽，气瓶汇流排，气瓶以及复核电子秤；所述原料泵与提纯塔顶部连通，所述制冷冰机与提纯塔底部连通，所述提纯塔上部设置有降温器，下部设置有电加热器。

进一步，所述槽车设置有车载泵，车载泵与原料贮槽连通。

进一步，所述原料贮槽和原料泵通过进液管连通，所述产品贮槽通过充装软管与气瓶汇流排连通。

进一步，所述气瓶底部还设置有气瓶充装工位。

一种利用上述系统进行工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的工艺，所述工艺包括药品二氧化碳的制备和制剂灌装：

所述药品二氧化碳的制备包括：

A、二氧化碳原料充装：通过槽车将工业液体二氧化碳原料输送至原料检验区，经取样分析并检验合格后，连通槽车和原料贮槽的气相，保持原料贮槽压力在0.8MPa以上时利用车载泵以0.75～1m³/min的流速匀速向原料贮槽充装原料；

B、药品二氧化碳的生产：提纯塔压力达到0.8Mpa以上时，打开原料贮槽排液阀，使原料二氧化碳经过进液管到达原料泵，启动原料泵增压，液体二氧化碳原料以0.2～0.5L/min的流速经原料泵增压后进入提纯塔上部，进入提纯塔的原料液体在自重作用下到达提纯塔下部，通过电加热器加热控制提纯塔下部温度，在提纯塔下部吸收了热量的液体二氧化碳开始升温，二氧化碳中的低沸点组分蒸发，并因比重较轻而随受热的二氧化碳闪蒸气一起向提纯塔的上部移动，最后从提纯塔顶部引出放空；经过提纯的二氧化碳从提纯塔的底部引出进入制冷冰机，经冰机冷却检验合格后送入产品贮槽，即得到药品二氧化碳；

所述制剂灌装包括：

C、气瓶预处理：包括初步检验、清洁、消毒、剩余压力测试以及置换；

所述清洁、消毒是指对初步检验合格的气瓶进行清洁和消毒，用干净的湿抹布及清洁剂搽拭气瓶外表面，除去肉眼可见的灰尘和污物，用75％的医用酒精对瓶嘴和瓶阀进行消毒；

所述剩余压力测试是指气瓶在充装药品二氧化碳前应测试气瓶内剩余压力，瓶内压力不足的气瓶应用洁净的二氧化碳气体补压，保持气瓶内剩余压力≥0.05MPa；

所述置换是指气瓶首次充装前和定期检验后，应先用洁净的二氧化碳气体进行置换，使瓶内保持洁净的二氧化碳气体，并保持气瓶内压力≥0.05MPa；

D、药品二氧化碳灌装：将经上述处理后的待充气瓶在气瓶充装工位就位，并连接充装软管，以700～1100L/h的流速向气瓶汇流排供液，打开气瓶汇流排供液阀向气瓶供液实施气瓶充装，实现药品二氧化碳的灌装，当气瓶重量或压力达到设定值时，关闭气瓶上的进出液阀，拆除充装软管，从充装工位上卸下气瓶，放到复核电子秤上复称其重量。

进一步，所述二氧化碳原料为以天然气为原料合成氨副产的高纯工业液体二氧化碳，其成分及含量满足下表2，且不含PH₃、H₂S、SO₂、NO₂、NH₄物质。当然，原料来源不一定限定为以天然气为原料合成氨过程副产的二氧化碳，只要满足各成分含量在药典限定的成分含量范围内，且不含PH₃、H₂S、SO₂、NO₂、NH₄的高纯工业液体二氧化碳均可。

2015年版中国《药典》对药品二氧化碳指标要求如下表1所示：

表1 2015年版中国《药典》对药品二氧化碳指标要求

组分

CO<sub>2</sub>

水分

SO<sub>2</sub>

CO

磷化氢

硫化氢

氨

碳氢化合物

含量

≥99.5％

≤67PPM

≤2PPM

≤5PPM

≤0.3PPM

≤1.0PPM

≤25PPM

≤20PPM(以甲烷计)

实用新型人通过对多种工业二氧化碳成分及含量进行分析后发现，以天然气为原料合成氨副产的高纯工业液体二氧化碳成分及含量如下表2所示：

表2以天然气为原料合成氨副产的高纯工业液体二氧化碳成分及含量

将上述表1和表2进行对比，发明人发现合成氨副产的高纯工业液体二氧化碳的成分和含量中，除了一氧化碳和碳氢化合物不能满足《药典》药品要求外，其余指标均达到《药典》要求。因此，本实用新型设计以天然气为原料合成氨副产的高纯工业液体二氧化碳为原料，脱除其中富含的CO和碳氢化合物后，可满足二氧化碳药品的指标要求。

二氧化碳中CO和碳氢化合物的脱除方法总体来说有两种：催化氧化法和吸附+低温精馏法。对于催化氧化法，二氧化碳中微量的CO和烃类不能直接发生燃烧反应，需要在贵金属钯催化剂的催化作用下，温度300℃以上，上述反应才能发生。分子量越大的碳氢化合物，越易发生催化氧化反应，甲烷最难。控制氧气过剩量和反应温度，可将重烃(以甲烷计)控制在1PPM以下。采用催化氧化法的优点是CO和烃类脱除彻底，产品质量高；原料二氧化碳选择面广。但工艺流程复杂，投资太大，消耗高，每吨二氧化碳消耗电300KW以上，操作难度高。因此，从原料的实际供应情况以及经济性综合考虑，采用改进的低温精馏法(不加吸附)获得药品二氧化碳制剂，该工艺的理论计算药品二氧化碳收率为75％。在精馏过程中，CO、总烃、NO等低沸点的轻组分杂质大部分随CO₂闪蒸气经过提纯塔顶排除，含量降到《药典》指标，而我们选择的原料为满足表2要求的不含PH₃、H₂S、SO₂、NO₂、NH₄的高纯工业液体二氧化碳，产品完全能达到《药典》指标要求。

本实用新型是以天然气为原料合成氨副产的高纯工业二氧化碳为原料经低温精馏进一步提纯获得药品级二氧化碳制剂，现在对原料进行简单分析：

以天然气为原料的合成氨厂副产二氧化碳为原料，生产的高纯工业液体二氧化碳，可确保原料二氧化碳中不含PH₃、H₂S、SO₂、NO₂、NH₄，且其它成分含量在药典限定的成分含量范围内。其中，副产二氧化碳为原料生产高纯工业液体二氧化碳的过程是本领域公知的，或者可以直接购买满足条件的高纯工业液体二氧化碳，只要满足得到的高纯工业液体二氧化碳中不含PH₃、H₂S、SO₂、NO₂、NH₄，且其它成分含量在药典限定的成分含量范围内即可。

以天然气为原料的合成氨厂，其获得二氧化碳的主要工艺为：天然气----脱毒(包括硫化物、磷化物、砷化物、氯化物、重金属的脱除)----一段蒸汽转化----二段转化(温度高于1000℃)----高温变换----低温变换----脱碳(副产出二氧化碳)。

在合成氨工艺中设置专门脱毒工序的原因是，以后的每一工序均需要使用催化剂，这些催化剂对硫化物、磷化物、砷化物、氯化物、重金属都非常敏感，极其微量的催化剂毒物均易被催化剂吸收而造成催化剂中毒而失去活性。换而言之，这些催化剂可确保二氧化碳工厂原料气中不含硫化氢、磷化氢、二氧化硫。

另外，天然气经1000℃高温转化后获得的二氧化碳原料气，其中的含氧有机物、高碳烃均已转化为简单分子化合物，易于控制二氧化碳质量。

本药品生产工艺采用的低温精馏，只能脱除沸点低于二氧化碳的烃类、NO和CO，即分子量小于CO₂的分子，故应严格控制原料二氧化碳，选择利用合成氨副产二氧化碳为原料生产的不含PH₃、H₂S、SO₂、NO₂、NH₄的高纯工业液体二氧化碳。

进一步，步骤A中，所述向原料贮槽充装原料过程中，应注意观察和控制原料贮槽压力和液位，压力不超过2.2MPa；液位到达警示线时注意放慢充装速率，不允许超过充装限制线；充装完成后关闭原料贮槽进液阀门，断开原料贮槽和槽车的气相，排净充装口管路中残液。

进一步，所述原料贮槽的二氧化碳贮存温度为-18℃～-22℃，压力为2.0～2.2Mpa；生产药品二氧化碳时，首先检查原料贮槽的温度压力是否正常，必要时可先开启原料贮槽排空阀适当降低原料贮槽压力。

进一步，步骤B中，所述低沸点组分和二氧化碳闪蒸气一起向提纯塔上部移动，经提纯塔上部换热器降温，使沸点较高的纯净二氧化碳闪蒸汽因降温液化而落入提纯塔下部。

进一步，所述提纯塔顶部换热器的能量来自于提纯塔顶部部分减压降温的二氧化碳闪蒸气，该部分低温二氧化碳闪蒸气与纯净产品二氧化碳经换热器换热后高点放空，同时将蒸发的低沸点组分杂质带走。

进一步，步骤C中，所述初步检验为操作人员按照要求对空瓶进行检查确认，包括：查验编号是否为自有产权气瓶；气瓶生产单位的制造许可证编号和监督检验标记齐全；气瓶制造钢印标记其充装气体为二氧化碳；气瓶在规定的检验期限内；气瓶外表面应无裂纹、严重腐蚀、明显变形及其他严重外部损伤缺陷；外表颜色标记与二氧化碳相符；气瓶的安全附件齐全并符合安全规范的要求；气瓶瓶阀的出口螺纹是右旋。

本实用新型中所述的气瓶，包括钢片和焊接绝热气瓶。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供一种利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统和方法，以天然气合成氨副产高纯工业液体二氧化碳为原料，经低温精馏，CO、总烃等低沸点的轻组分杂质大部分随CO₂闪蒸气经过提纯塔顶排除，含量降到《药典》指标，制备得到的药品二氧化碳中各成分含量满足《药典》要求，并通过气瓶预处理、灌装等工序实现药品二氧化碳的灌装。

附图说明

图1为利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实施例利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的工艺过程如下：

1、二氧化碳原料充装

以天然气为原料合成氨副产高纯工业液体二氧化碳为原料(原料中不含PH₃、H₂S、SO₂、NO₂、NH₄，且其它成分满足表2)，由容积不小于45M³的原料槽车运输至药品二氧化碳生产工厂，经取样并分析检验合格后，由车载泵将高纯工业液体二氧化碳原料注入原料贮槽(以≤45M³为一个批次)。

具体的操作程序为：槽车到达待充位置后，由检验员查验原料生产批号，并按SOP抽样进行检验分析，原料指标除符合GB/T 6052-2011标准要求外，还要符合GTY106.05《原料二氧化碳质量标准》，即满足表2的要求。原料检验合格后，连通槽车和原料贮槽的气相，保持原料贮槽压力在0.8MPa以上时开始以0.75～1M³/min的流速匀速向原料贮槽充装原料；充装过程中，注意观察和控制原料贮槽压力和液位，压力不超过2.2MPa；液位到达警示线(80％)时注意放慢充装速率，不允许超过充装限制线(95％)；充装完成后关闭贮槽进液阀门，断开贮槽和槽车气相，排净充装口管路中残夜；做好充装记录及原料批检验记录。

2、药品二氧化碳的生产

原料贮槽的二氧化碳贮存温度通常在-18℃～-22℃，压力为2.0～2.2Mpa；生产原料药时，首先检查原料贮槽的温度压力正常，必要时可先开启原料贮槽排空阀适当降低原料贮槽压力。连通系统气相，当提纯塔压力达到0.8Mpa以上时，打开原料贮槽排液阀，使原料二氧化碳经过进液管到达原料泵，开启在线监测系统待机、启动原料泵增压，液体二氧化碳原料以0.2～0.5L/min的流速经原料泵增压后进入提纯塔的上部，提纯塔内压力逐步达到额定压力(1.8～2.2MPa)，进入提纯塔的原料液体在自重作用下到达提纯塔下部，当提纯塔液位达到30％后启动电加热器加热，根据液体温度自动调节加热功率控制提纯塔下部温度；吸收了热量的液体二氧化碳开始升温到-8～-15℃，在该温度范围和额定压力(1.8～2.2MPa)条件下，二氧化碳中的低沸点组分甲烷、一氧化碳等杂质自动从二氧化碳中蒸发，并因比重较轻而随受热的二氧化碳闪蒸气一起向提纯塔的上部移动，经过提纯塔上部换热器的降温，使沸点较高的纯净二氧化碳闪蒸气因降温液化而落入提纯塔下部，经过提纯的二氧化碳从提纯塔的底部引出进入冰机制冷系统，经冰机冷却至-25℃以下后，经在线分析检测(测定CO≤5PPM，CH₄≤20PPM，H₂S≤1PPM)合格的原料药靠自身的压力作用被送入产品贮槽，此时控制产品贮槽的压力始终小于提纯塔的压力直至该一批次的原料药生产完成。在提纯塔顶部换热过程中，因甲烷和一氧化碳等杂质的沸点和分子量均低于二氧化碳，杂质和部分二氧化碳闪蒸汽从提纯塔顶部引出放空，该部分的体积约占原料总量的25％左右；提纯塔顶部换热器的冷量来自于提纯塔顶部部分减压降温的二氧化碳闪蒸气(闪蒸气压力由2.2MPa左右降低至0.1MPa，温度由-14℃～-25℃降低至-45℃左右)，该部分低温二氧化碳闪蒸气与纯净产品二氧化碳经换热器换热后高点放空，同时将蒸发的杂质带走。

提纯塔顶二氧化碳回流所需的冷量由部分二氧化碳闪蒸气降压换热提供。

提纯塔底加热所需的热量由电加热提供，加热温度由自动控制系统自动调节。

产品贮槽内的二氧化碳在一个批次(以一个原料贮槽的最大充装量45M³所生产的原料药，根据收率75％计算)原料药大约33.75M³生产完成，贮存在产品贮槽中的二氧化碳原料药抽样进行全项目(CO，CH₄，H₂S，PH₃，CO₂)检验，合格指标按中华人民共和国《药典》2015版的药品标准要求控制，经检验合格的产品作为原料药贮存在产品贮槽中保存，原料药保存期间贮槽的压力会缓慢自然升高，当超过贮槽的安全阀开启压力(2.44Mpa)时，安全阀自动开启泄压，使原料药贮存压力始终保持在2.0～2.44Mpa之间，产品(原料药)贮槽的二氧化碳贮存温度通常在-18℃～-22℃。

3、气瓶预处理

从外部回库的气瓶空瓶到达充装房后，充装人员按照GTY307.02《气瓶充装前(后)检查SOP》对空瓶进行检查确认，符合GTY207.04《气瓶充装管理规程》要求：查验编号是本单位自有产权气瓶；气瓶生产单位的制造许可证编号和监督检验标记齐全；气瓶制造钢印标记其充装气体为二氧化碳；气瓶在规定的检验期限内；气瓶外表面应无裂纹、严重腐蚀、明显变形及其他严重外部损伤缺陷；外表颜色标记与二氧化碳相符；气瓶的安全附件齐全并符合安全规范的要求；气瓶瓶阀的出口螺纹是右旋。

初步检验合格的气瓶应逐只按照GTY303.02《气瓶和充装设施清洁SOP》进行清洁和消毒，用干净的湿抹布及清洁剂搽拭气瓶外表面，除去肉眼可见的灰尘和污物，用75％的医用酒精对瓶嘴和瓶阀进行消毒；清洁消毒合格的气瓶分别放置到焊接绝热气瓶和钢瓶的合格空瓶区域。

气瓶在充装二氧化碳制剂前由气瓶检查员负责逐只实施检查，检查同时填写气瓶充装前检查记录：开启气瓶瓶阀，测试气瓶内剩余压力，瓶内压力不足的气瓶应用洁净的二氧化碳气体补压，保持气瓶内剩余压力应≥0.05MPa(压力表检测)；对原充装使用过的气瓶进行余气鉴别检查，余气能使火焰熄灭。

气瓶的首次充装前和定期检验后，应先用洁净的二氧化碳气体进行置换，使瓶内保持洁净的二氧化碳气体。充装人员将气瓶推入置换间，开启排放阀使瓶内的空气排净。将充装管路连接至气瓶上进液阀门的接头处，轻启进液阀，洁净二氧化碳气体进入瓶内，用检测液对其连接接头进行检测，如接头泄漏，立即关闭进液阀，检查其泄漏原因并进行相应处理，再按前面顺序开启进液阀向瓶内充入大约20L的液态二氧化碳，关闭阀门静置30分钟以上，在瓶内低温液体汽化升压。当瓶内压力达到正常工作压力后，进行系统的检漏，捡漏合格后通过开启排放阀降低瓶内压力后至≥0.05Mpa，置换完成。

清洁、置换合格后的气瓶，就可以应用到充装工位进行二氧化碳制剂的充装，对于不符合要求的气瓶，立即隔离并开具不合格品处理单传递给质量科，由质量科组织进行处理，严禁用于充装二氧化碳制剂。

4、药品二氧化碳灌装

根据待充的气瓶规格，设定汇流排处的计量秤警示(额定最大充装量的80％)线和过充限制线(铭牌规定的最大充装量)；将待充气瓶在气瓶充装工位就位，连接防错装充装软管并检查是否安装牢固，称重之前按电子秤显示器除皮按钮，连通从原料药贮槽、气瓶充装泵、汇流排直至气瓶的气相，启动气瓶充装泵，打开放空阀吹扫充装管道，吹扫2分钟后关闭放空阀，以700～1100L/h的流速向气瓶汇流排供液；打开汇流排供液阀向气瓶供液实施气瓶充装，在整个充装过程中，充装流速应稳定控制在10～15L/min，注意观察气瓶的压力变化情况。当称重黄灯(警示线)亮起，应减缓充装流速直至到达充装的总重量时，电子秤红灯(最大充装量)报警，充装人员关闭气瓶上的进出液阀、排放阀。充装量不能超过气瓶铭牌规定的最大充装量，杜绝过量充装。关闭充装管路上的截止阀，打开充装软管的排放阀，以排空充装软管中的残余液体和气体，关闭排放管。拆除充装软管和排放软管，从磅秤上卸下气瓶，推到复核电子秤上复称其重量，重量合格的制剂气瓶送到实瓶待检区待检；如果出现充装过量的气瓶，必须及时将超装液量妥善排出弃之不用，并按《不合格品管理规程》及时填写“超装介质卸载处理记录”。

一批制剂(不大于原料药批量)充装结束后，停止充装泵，关闭汇流排所有截止阀，关闭产品贮罐出液阀，打开充装管道上的残液排放阀排放管路残留液体。

充装人员在完成该批制剂首瓶灌装后及时填写送检单，送气瓶检查员对充装后的实瓶进行检查，交QC对瓶内二氧化碳按中国《药典》2015版对药品二氧化碳的要求进行抽检，每100瓶(或小于100瓶时每批)抽检2瓶。当抽检分析发现不合格瓶时，应对该批制剂每瓶取样检验，不合格的气瓶按《不合格品管理规程》的规定执行。经充装检验和抽检分析合格的实瓶由QA人员按数量发放标签和合格证，充装人员将检验合格的实瓶推入合格实瓶区，并逐瓶粘贴二氧化碳制剂合格证和标签，该批二氧化碳制剂灌装完成；在二氧化碳制剂保存和运输期间，随时间变化瓶内制剂压力会缓慢增加，当达到焊接绝热气瓶安全阀开启压力时，安全阀开启自动泄压。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统，其特征在于，所述系统包括依次连通的槽车，原料贮槽，原料泵，提纯塔，制冷冰机，产品贮槽，气瓶汇流排，气瓶以及复核电子秤；所述原料泵与提纯塔上部连通，所述制冷冰机与提纯塔底部连通，所述提纯塔上部设置有降温器，下部设置有电加热器。

2.如权利要求1所述一种利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统，其特征在于，所述槽车设置有车载泵，车载泵与原料贮槽连通。

3.如权利要求1所述一种利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统，其特征在于，所述原料贮槽和原料泵通过进液管连通，所述产品贮槽通过充装软管与气瓶汇流排连通。

4.如权利要求1所述一种利用工业二氧化碳制备、灌装药品二氧化碳的系统，其特征在于，所述气瓶底部还设置有气瓶充装工位。

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