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      水處理工藝技術提供商

      制藥純水儲存分配系統的設計及選型

        純水儲存分配系統在生物化工、生物醫藥、食品加工等領域扮演著重要角色,是工藝系統中的關鍵環節,本文對純水儲存分配系統設備選型,以及系統設計進行了探討。

        純水儲存、分配系統通常布置在潔凈房間內。純化水分配系統服務于清洗機、注射水、純蒸汽制備系統等。純水儲存和分配系統主要由管線閥門、儲罐、衛生型泵、循環回路、在線儀表、自動化系統等組成。在純水分配系統運行時,用6~12℃的冷凍水,通過雙管殼式換熱器,使純化水溫度保持在25℃以下。

        當對于純水系統進行巴氏消毒時,通過使用3bar(g)蒸汽加熱雙管殼式換熱器,在2h內將純水加熱到80℃以上。巴氏消毒結束后,先用壓縮空氣吹掃換熱器殼程管路,對換熱器降溫。再用6~12℃的冷凍水通入雙管殼式換熱器,將純水的溫度降至常溫。

        純水分配系統采用衛生離心泵,輸送純化水,經過各個純水用戶后,返回到純水儲罐。在純化水流經的整個回路中,在線監測純水的回水壓力、TOC、電導率、溫度和流量。

        如果在線測出TOC、電導率不合格,則不合格的純水將通過控制閥,排出純水系統。通過純水回路上的流量傳感器,控制衛生型離心泵的轉速,并確?;芈纺┒说募兓俣仁冀K大于1m/s。

       

        純水儲存分配系統管道設計原則

        1、表面光潔度

        管道內壁應易于清洗,粗糙的管壁容易滋生微生物,風險較高。盡量采用機械焊接,并盡量減少焊口數量。ASME BPE中對管道內表面拋光度做出了要求。機械拋光表面光潔度分為三個等級,分別是SF1\SF2\SF3;電拋光表面光潔度分別為三個等級,分別為SF4\SF5\SF6。表1為ASME BPE中對管道內表面拋光度的要求。

       

      表一.png

       

        2、死角液袋

        在醫藥工程設計工作中,死角的存在將導致微生物滋生,在死角內形成生物膜,污染純水系統,因此純水管路系統內應避免死角。ASME BPE中規定,L是指“流動側主管網內壁到用點閥門中心的距離”;D是指“非流動側支路管道的內徑”,L與D的比值不能大于2,即滿足2D標準。更嚴格的管道設計中,采用T型隔膜閥,形成零死角系統。

        3、純水系統完全放凈

        在純水系統的最低點設置排凈閥門,當系統長時間不使用時,應排凈系統中的純水。工程上一般以不低于0.5%的坡度來設計純水系統水平管路。如果管路較長,管道的坡度可以設置為1%的坡度,確保整個系統全排盡。

        4、在純水系統中,管道應盡量采用對焊連接

        對于經常需要拆卸的部件,可以采用衛生型卡箍連接的方式。嚴禁在純水分配系統中采用螺紋連接的方式。另外,衛生型法蘭連接的方式,也應盡量避免。

       

        純水儲存分配系統部件的選型

        1、貯罐大小

        貯罐容積的選擇原則為:較小的貯罐容積滿足最大的工藝用水需求量。水機產水量大于工藝用水量時,水機產水多余部分需要通過貯罐進行貯存,用于調蓄水機產水富裕所需最大體積記為V1;當工藝用水量大于水機產水量時,產水不足部分需要由貯罐進行提供,用于補充水機產水不足所需最大體積記為V2;那么,為儲存純水所需要的最小貯罐容積為V1+V2。

        注意盡量滿足以下原則:

        貯罐循環周轉率:貯罐容積與輸送泵的流量之比。根據經驗,貯罐循環周轉時間宜為0.5h,即每小時周轉2~3次。

        系統置換周轉率:貯罐容積與制水設備的產能之比。根據經驗,系統置換周轉時間宜為10~12h左右。

        2、貯罐形式

        在制藥用水系統中,貯罐分為立式、臥式兩種。通常情況下,優先選用立式。因為立式貯罐的最低液位較高,方便輸送泵的設計。當儲罐的體積過大,單罐容積超過10m3時,并且制水間的屋面高度限制水罐高度時,考慮采用臥式水罐。貯罐又分為受壓貯罐和常壓貯罐。通常情況下,制藥純水系統的貯罐為常壓罐, 罐頂部設置反拱形爆破片。當貯罐采用過熱水消毒時,設計采用耐受一定負壓的罐體,防止過熱水冷凝時產生的負壓。

        3、貯罐呼吸器

        為了防止儲罐中的純水被外界污染,需要在罐頂部設置呼吸器。呼吸器由濾芯和套筒組成。濾芯的材質為聚四氟乙烯,外部套筒材質為316L不銹鋼。當純水儲罐進行巴氏消毒時,濾芯表面會有蒸汽凝液,大量的蒸汽凝液會導致濾芯堵塞,因此為了防止凝液堵塞濾芯,會在316L材質的套筒外加裝電伴熱保溫套。

        如果是采用臭氧消毒的方式,則沒有凝液堵塞濾芯的風險,不需要加裝電伴熱保溫套。濾芯長時間使用,會滋生細菌, 需要定期更換濾芯,因此純水儲罐頂部安裝2支呼吸器,一備一用,方便更換。呼吸器的通量選擇,需要滿足從貯罐流出的最大泵流量與最小回水流量之間的差值。

        4、 貯罐噴淋球

        儲罐中設置噴淋球的目的是始終保持儲罐內壁淋洗干凈和潤濕完全。純水系統中的噴淋球分為固定式噴淋球和旋轉式噴淋球。固定式噴淋球相比旋轉式噴淋球而言,所需要的純水回水量大。旋轉式噴淋球則利用回水的壓力進行旋轉,淋洗純水罐內壁。如果儲罐較大,則需要在罐內安裝多個噴淋球。

        5、換熱器

        純水系統中換熱器的作用,主要是維持系統的溫度,以及對純水系統定期進行巴氏消毒。純水分配系統選用管殼式換熱器,通常采用3bar(g)的蒸汽對換熱器中的循環純水進行巴氏消毒。巴氏消毒結束后,采用壓縮空氣對殼程吹掃降溫;最后用6~12℃的冷凍水將純水溫度降至30℃左右。

        6、水泵

        純水儲罐底部需要配置衛生型離心泵,泵的出口設計為45°排水角度,在泵底部設置排凈點,配置變頻電機。泵的前后都需要配置手動隔膜閥,方便拆泵檢修。衛生型泵的葉輪采用全開放式,此種形式的葉輪清洗方便。

        當用80℃以上的熱水對純水系統進行巴氏消毒時,要避免汽蝕現象的發生。為了防止汽蝕,要保證純水系統的實際汽蝕余量NPSHa大于必須汽蝕余量NPSHr。為防止管道內壁形成生物膜,管道內的純水應始終處于湍流狀態,所以所選的離心泵應能保證回水末段純水的流速大于1m/s。

       

        制藥純水系統的潔凈程度直接影響到藥品質量。純水系統的設計應圍繞著防止微生物污染,防止外界顆粒物進入純水系統的原則展開。只有嚴把設計質量關,才能確保制藥純水系統符合標準,生產出高質量的藥品。

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      關于潔峰

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