酒精回收塔在中藥提取車間的設計探討

       中藥是中國的文化和瑰寶，有著悠久的歷史，如傳統的湯劑和酒劑等。現代中藥制劑包括口服的顆粒劑、片劑、膠囊、大蜜丸、水丸、濃縮丸等，也包括注射劑、氣霧劑和搽劑等。中藥的成份十分復雜，既含有多種有效成份，又含有無效成份及有毒成份。

中藥提取就是利用技術最大限度提取其中的有效成份，并進一步加以分離、純化，以提高中藥制劑的內在質量和臨床治療效果，使中藥的效果得以最大限度地發揮。中藥提取是中藥生產過程中的重要操作，其工藝流程、提取方法的選擇、提取及其它生產崗位設備的配置都將直接關系到中藥的質量和治療效果。而工業生產中的中藥提取車間就是通過選用特定的溶媒(多是水或者乙醇)、提取設備，通過提取、滲漉、濃縮、收膏、干燥等工序，并依照 GMP 及國家相關規范的要求，取得中藥材中的有效成分(一般為中藥浸膏、干燥后的中藥浸膏或者中藥粉)，為最終的制劑車間生產提供原料。

02廠址選擇與總圖布置

1廠址選擇

中藥提取車間是中藥生產的前端車間，一般不會單獨設立廠址，通常與后續生產的制劑車間和其他的藥品生產車間共同建設成為藥廠。根據《醫藥工業潔凈廠房設計標準》和《藥品生產質量管理規范》(GMP)的規定，藥廠的選址要符合以下要求：廠址周邊無污染、自然環境良好;遠離碼頭、鐵路及機場等重要交通要道以及污染源;當不能遠離以上污染源時，應位于這些污染源全年最小頻率風向的下風側[1]。

2總圖布置

廠區總平面布局時要考慮：廠區的四大功能區域分布合理;廠區的人流、物流組織合理，避免交叉污染[2];考慮到提取車間的特性，中藥材的運輸量較大，應將中藥材庫與提取車間就近布置，方便中藥材運輸，條件允許時，可以考慮連廊設計，將兩座建筑物相連。

對于以酒精作為溶媒進行提取的，還需考慮布置酒精儲罐。因酒精為甲類液體，車間內僅布置中間儲罐，原酒精應儲存在廠區的儲罐區。酒精罐區可以露天布置，當溶媒用量較少時，也可以采用地埋。設計地埋酒精儲罐時，采用液下泵輸送，可以減少防火間距，還可以減少泵房設施。

最后，考慮到中藥提取車間生產的特點，以及大量藥渣的產生及運輸，包括有機溶媒的使用等，污染相對較大，決定其應布置在廠區年最小頻率風向的上風側。在滿足防火間距的前提下，與提取車間配套的酒精儲罐應靠近車間布置，以縮短輸送距離。

03中藥提取車間設計中的一些要點

1泄爆

提取車間在醇提崗位、醇沉崗位、濃縮以及酒精回收等崗位都會使用到乙醇，這些崗位被定義為甲類崗位，且這些崗位面積一旦超過整層面積或所屬防火分區面積的 5%，則整個車間的生產類別為甲類。這些甲類崗位需要按照規范要求進行泄爆的設計。

泄爆區域的設置需確保泄爆面的面積大小滿足規范要求，通常選擇布置在車間拐角處，可選擇拐角的兩個面作為泄爆面，以增大泄爆面。另外，泄爆區域需設計可燃氣體濃度檢測報警系統，并與事故排風系統聯鎖，以確保甲類生產崗位出現異常時的安全。

2安全疏散

多層甲類車間內任意一點至最近安全出口的直線距離不可超過 25m，因此，甲類車間的寬度要控制在 22m 左右，疏散樓梯的位置與數量也要精確計算，確保合規且經濟。當疏散樓梯間布置在車間的中間位置時，需在建筑物的第一層考慮從該樓梯間疏散至室外的通道，并按照避難通道設計。

3防火分區的劃分

《精細化工企業工程設計防火標準》GB51283-2020 中8.1.7條說明：“非危險介質的設備與管道穿越防火分區的樓板、防火墻，視為防火分區已被貫通，當采用與樓板、防火墻相同耐火極限的防火材料封堵時可視為不同的防火分區。”通常設計中，會按樓層劃分不同的防火分區，對于甲、乙、丙類液體的設備，穿越防火分區時應采用與樓板、防火墻相同耐火極限的防火材料進行封堵，而實際工程施工中，洞口封堵的嚴密性往往不足，因此，在進行提取車間的防火分區劃分時，應將設備貫通區域劃分為一個防火分區。

4崗位的工作環境

提取車間的提取、醇沉、濃縮等崗位易產生濕熱，良好的的通風措施對于改善這些崗位的工作環境極為重要，還可以考慮通過空調送風來提高車間的舒適度。對于甲類崗位，除了要獨立設置排風系統外，還要考慮事故通風的設計，以確保該崗位出現異常時的安全。

5濃縮設備的選擇

在傳統的提取車間，濃縮主要采用單效和雙效兩種，耗能較高。隨著濃縮設備的研究與發展，各種新型濃縮設備也在各個領域的工業生產中廣泛應用，例如：MVR 蒸發器。MVR 蒸發器是利用被蒸發的料液產生的二次蒸汽，經壓縮機再壓縮,提高溫度和壓力，再作為蒸發器中的加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰和蒸發狀態，完成熱轉換后冷凝成水排出。此過程不需要補充新鮮蒸汽，只需供電就能長時間高效率運作，持續蒸發料液，排出濃縮物和蒸餾水，不需要外部的加熱和冷卻設備，能耗低，不產生二次污染。

當中藥提取的品種單一、生產規模大、能夠連續進行濃縮生產時，可以考慮使用 MVR 蒸發器替代傳統的單效、雙效或三效濃縮器，利用 MVR 的蒸發、濃縮技術，可以極大地降低生產能耗，節省成本。

6真空系統的設計

中藥提取液采用單效、雙效濃縮時，往往使用真空技術，以降低藥液沸點，減少蒸汽用量，同時，可確保熱敏物質的穩定性。真空系統設計合理與否關系到產品質量的穩定性、濃縮的效率和節能的效果。

對于醇提液的濃縮，其真空抽出的氣體中含有大量酒精，需經冷凝器對其進行冷凝，得到乙醇液體，以確保真空效果并減輕有機廢氣處理的壓力。

7循環水系統的設計

循環水系統設計的合理性關系到冷卻效果，進而關系到真空的效果。受中藥提取工藝生產的間斷性的影響，中藥提取車間的循環水冷卻系統一般采用開式循環。循環水池的大小、上塔的循環水泵的流量、涼水塔的處理能力等均影響循環水的溫度，從而影響到循環水的冷卻效果。循環水池的大小一般約為循環水量的 30%。考慮到循環水經過某些冷凝器后的溫升可能到達 8℃左右，而涼水塔的溫降一般為 5℃，所以選擇涼水塔時，其處理能力應適當放大，以確保循環水的涼水效果。當然，還要考慮當地的氣候條件，如濕球溫度等。

04工藝流程與車間布局

1前處理及提取工藝流程

中藥提取之前就需要對中藥材進行前處理，前處理工藝包括凈制、清洗、潤制、切制、干燥、炮炙、粉碎過篩等。經過不同工序后即得提取所需的凈藥材。

不同的中藥提取工藝有所不同，但大同小異，原理一致。前處理所得凈藥材進行提取、過濾、濃縮、醇沉、收膏、干燥、粉碎、混合、包裝等，得到提取產物，以供制劑車間使用。提取的工藝框圖見圖 1.

2提取車間布局

1車間的外形設計

提取車間在醇提崗位、醇沉崗位、濃縮以及酒精回收等崗位都使用到乙醇，且其崗位面積也較大，通常整個車間的生產類別為甲類。考慮到甲類崗位的泄爆，還有多層甲類車間安全疏散距離只有25m 的問題，車間一般為細長的矩形、L 型、U 型或者 E 型。為減少疏散樓梯的數量，合理安排車間布局，一般甲類車間的寬度最大約 22m，可考慮 7.5m的跨距，3 跨。

細長矩形、L 型、U 型或者 E 型的布局各有優缺點：(1)細長矩形布局結構簡單，外觀整齊，通風采光效果良好，適合中小型規模車間，其公輔設施經常布置到車間外側，總圖布置時需多加考慮。(2)L 型和 U 型布局避免了細長矩形車間的一些不足，但是公輔設施往往距離使用點相對較遠，輸送管線較長。(3)E 型布局在一定程度上擁有 L 型和 U 型布局的特點，大型車間通常采用此布局，但需要注意消防車的有效施救半徑，通常考慮在兩翼設計疏散通道以滿足消防要求[3]。

總之，在規劃廠房整體外形布局時，既要考慮生產工藝的要求，又要考慮地形條件、施工的可行性以及經濟性和合理性等。工藝、總圖專業與甲方要深入交流、綜合分析，對比不同方案，最終選定性價比高的方案。

2車間各層的布局及層高考慮

從提取的生產流程來看，目前的設計大都采用垂直流設計理念，物料的走向根據流程自上而下，實現生產的垂直化，減少物料的周轉運輸，減少人力，提高效率。以某中藥廠的設計為例進行介紹，該車間設計為四層：

(1)中藥材通過貨梯送至第四層，該層布置了中藥飲片的前處理車間，處理好的凈藥材暫存，供提取使用。此外，還布置了提取的投料崗位以及一些輔助崗位。

(2)第三層布置水提罐、醇提罐、提取液儲罐、醇沉崗位、濃縮崗位以及中藥材的中間庫。醇沉罐布置在該層的鋼操作臺上。

(3)第二層則布置提取后中藥材的出渣區;提取液濃縮后的收膏、干燥、包裝區;浸膏的冷藏存放區以及一些公輔設施。

(4)考慮到中藥飲片的粉碎過篩和混合等崗位振動比較大，所以將中藥飲片的粉碎車間設置于提取車間的第一層。同時，因粉碎的中藥材量比較大，粉碎車間設置于第一層也方便中藥材的運輸。

另外，中藥飲片提取后的出渣系統、整個車間人員的換鞋更衣系統以及車間的動力輔助崗位如泵房、制冷系統、真空系統、循環水系統等也適合布置在第一層。

提取設備以及酒精回收塔的豎向布置見圖 2.

確定提取車間每一層的層高時，需要考慮工藝設備本身的高度，安裝、維修所需高度以及儀表、閥門、管道等的影響。同時，在設計過程中，要將建筑物高度控制在 24m 內，以確保低于高層建筑的標準，從而降低項目造價。因此，依照上述各層布置，各層的高度設計規劃如下：一層約 6~6.3m，二層約7~7.5m，三層約 6~6.5m，四層約 3.6~3.9m。總高控制不超 24m，約為 23.8m[4]。提取車間每一層的布置及標高示例見圖 3~圖 6.

3垂直流設計布置的優點

將中藥飲片車間、凈藥材的存放區以及投料口設置在提取車間的第四層，藥材可水平運輸，同高度完成投料，降低了操作人員的勞動強度。區別于原來直接在提取罐口的投料，將投料崗位與其他崗位分開，并在投料口配套除塵裝置，極大地改善了操作環境，解決了粉塵污染問題。另外，第二層布置出渣車的設計，使得出渣車沿著軌道收集各提取罐的藥渣，并在擠壓藥渣中的藥液后通過排渣口將藥渣排至第一層頂部的收渣倉中，最后通過運輸車輛運走藥渣，解決了傳統出渣方式下的藥渣四濺，藥液無序流淌、隨運輸車軌跡到處滴漏的污染問題。

使用垂直流的設計理念，實現了從傳統的平面物流向豎向物流的轉變，利用物料本身的重力輸送，無需使用真空泵或者輸送泵，減少了動力設備的購買、管道的安裝以及運行費用。同時，使用垂直流的設計理念，從高度上充分利用車間空間，提高了廠區容積率，節省了土地資源，減少了購買土地的成本，達到了既節能又經濟的目的。

04提取車間自動化設計的考慮

隨著自動化技術的進步以及在醫藥領域的推廣，中藥提取車間的自動化設計也成為一些企業的選擇。相比人工控制，實現中藥提取車間的自動化控制存在諸多難點：

①很多中藥的有效成分不明確，難以將其作為控制參數;

②中藥品種多，形狀不一;

③中藥材特性復雜，有的粘性高，有的氣泡多，影響數據測量的穩定性;

④中藥提取生產工序較多，工藝復雜，多為間歇生產，難以實現自控。當然，這些都可以通過進一步研究中藥材性狀、研究產品工藝，找出實現工藝的關鍵步驟，摸清關鍵參數，來獲取正確方法，以最終實現中藥提取的自動化[5]。

中藥提取車間要實現自動化，首先，需要弄清楚自動化的要求，要以生產工藝為核心，合理進行工藝布局，梳理清楚每個崗位的自動化要求。其次，要協調好各個技術單位之間的合作，做好廠家、設計院、施工單位、監理單位等的協調工作，保證默契配合共同完成。最后，自動化的實現還要考慮車間的定位，即法規的符合性、產品質量目標、行業技術水平、公司的形象以及資金的投入等。提取車間的自動化是一項復雜的集成工作，每個企業需根據自身的具體情況，酌情選擇。

05結語

隨著中藥提取車間生產工藝的不斷改進，國家相關規范的不斷更新，提取設備推陳出新以及自動化智能控制的不斷*，對中藥提取車間的設計提出更新、更高的技術要求。本文在 2010 版GMP 要求的基礎上，結合設計案例，總結經驗教訓，提出在設計時需要考慮的問題、設計方案、遇到的實際問題及具體的解決辦法，以供同行參考和探討。