制药工艺用水系统-(1)课件.ppt

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1、2022-4-281工艺用水系统工艺用水系统2022-4-282v纯化水、注射用水系统工作原理概述纯化水、注射用水系统工作原理概述v纯化水、注射用水系统验证依据纯化水、注射用水系统验证依据v纯化水、注射用水系统验证纯化水、注射用水系统验证(纯蒸汽的制备过程与用蒸馏制备注射用水的过程相纯蒸汽的制备过程与用蒸馏制备注射用水的过程相同，可使用同一台多效蒸馏水机或单独的纯蒸汽同，可使用同一台多效蒸馏水机或单独的纯蒸汽发生器，故将纯蒸汽放在注射用水一起讨论。发生器，故将纯蒸汽放在注射用水一起讨论。)2022-4-283源水纯化的意义源水纯化的意义为什么要纯化为什么要纯化源源水水n虽然看起来很纯虽然看起来

2、很纯净净，它依然存在着很多可，它依然存在着很多可变因素变因素l季节的变化会对水产生影响季节的变化会对水产生影响l一些地区的水质非常差一些地区的水质非常差l必须除必须除去去水中的杂水中的杂质质以防止产品污染以防止产品污染l控制微生物以避免污染产品控制微生物以避免污染产品2022-4-284悬浮物悬浮物(TSS)死的物质死的物质活的东西活的东西无机物泥土砂字铁锈无机物泥土砂字铁锈有机物植物动物有机物植物动物病毒细菌病毒细菌Funghi真菌真菌溶解物溶解物(TDS)无机物无机物(Salts盐盐)有机物有机物(DOC)硬度硬度Ca+ Mg中性盐中性盐腐败植物腐败植物 动物热源动物热源重金属重金属CWK

3、矿物油矿物油水中需除去的物质水中需除去的物质水中杂质的组成：(悬浮物TSS/溶解物TDS)LOGO2022-4-285膜分离技术选用 0.0010.010.1110100um离子离子高聚物高聚物微粒微粒细粒细粒粗粒粗粒颗粒大小颗粒大小分离方法分离方法微微 滤滤常规过滤常规过滤超超 滤滤反渗透反渗透电渗析电渗析糖糖病毒病毒胶体物质胶体物质溶解盐溶解盐热源热源细菌细菌光学纤维观察光学纤维观察肉眼可见肉眼可见各种去除颗粒直径及对应分离工艺各种去除颗粒直径及对应分离工艺2022-4-286工艺用水的种类与法规规定工艺用水的种类与法规规定 工艺用水的种类按药典分为三类，其微生物要求： 饮用水 符合环境卫

4、生要求，无大肠杆菌， 菌落数500CFU/ml； 纯化水 既符合饮用水的要求，又符合药 典指标要求; 菌落数 100CFU/ml）； 注射用水 符合药典的要求，菌落数10CFU/100ml）；v 纯蒸汽：纯蒸汽冷凝水应符合药典注射用水标准纯蒸汽：纯蒸汽冷凝水应符合药典注射用水标准 1）需进入无菌作业区物料、容器、设备、无菌）需进入无菌作业区物料、容器、设备、无菌衣或其他物品衣或其他物品 2）培养基的湿热灭菌）培养基的湿热灭菌2022-4-287生产用水关键参数的设置Design condition设计条件设计条件Normal operating range正常运行范围正常运行范围Allowab

5、le operating range允许运行范围允许运行范围电导率电导率0.5s/cm电导率电导率1.3s/cm电导率电导率1.1s/cmAlert limit警戒限度警戒限度 Action limit纠正偏差限度2022-4-288工艺用水系统的关键参数工艺用水系统的关键参数v关键参数的关系（三个标准的比较），应注意到： 警戒和纠正偏差限度与工艺参数和产品标准的区别，警戒和纠正偏差限度只适用于工艺用水系统的运行监控； 警戒标准和纠正偏差限度只能建立在工艺和产品质量标准内范围之内； 超出警戒和纠正偏差限度不等于系统已危及产品质量。验证标准验证标准（设计条件（设计条件URS）运行标准运行标准(正

6、常操作参数正常操作参数)法定标准法定标准(最大可允许参数最大可允许参数)纠正偏差限度纠正偏差限度(Action Limit)报警条件报警条件(Alert Limit)2022-4-289v 设计范围和常规操作范围 设计参数(验证标准)： 设计者选定的参数的精度范围。如纯化水电导0.5s/cm，以水源水质特性及用水要求为依据 ，应考虑源水一年甚至数年的水质数据 。 正常操作参数(运行标准)： 选用适当的，经济的技术手段，选择生产者/操作者的实际正常运行参数。如纯化水电导1.1s/cm。 最大可允许参数(法定标准)： 生产者/操作者最大可允许的参数。如纯化水电导1.3s/cm。 同时需要建立警戒标

7、准(Action Limit)和纠偏限度标准(Alert Limit)，通常要注意： 警戒和纠正偏差限度应来源于验证的性能确认PQ工艺用水系统的工艺用水系统的关键参数关键参数2022-4-2810工艺用水系统处理流程工艺用水系统处理流程v前处理系统前处理系统：物理方法、化学方法和电化学等方物理方法、化学方法和电化学等方法；法； v脱盐系统：电渗析、反渗透、离子交换等脱盐系统：电渗析、反渗透、离子交换等 ；v后处理系统：一般包括用终端离子交换去除离后处理系统：一般包括用终端离子交换去除离子痕菌、臭氧杀菌、超过滤、微孔过滤等；子痕菌、臭氧杀菌、超过滤、微孔过滤等；v循环系统循环系统(分配系统分配系

8、统)2022-4-2811纯化水制备纯化水制备流程图流程图饮用水原水泵石英砂过滤器活性碳过滤器5um保安过滤一级RO二级RO高压泵中间水箱纯化水箱紫外杀菌除菌过滤使用点1使用点2使用点3絮凝剂阻诟剂2022-4-2812原料水必须符合国家的饮用水标准。原料水必须符合国家的饮用水标准。目的：目的：去除原水中的悬浮物、胶体、微生物；去除原水中的悬浮物、胶体、微生物；去除原水中过高的浊度和硬度。去除原水中过高的浊度和硬度。工艺工艺用水的制备用水的制备(源水预处理源水预处理)物理方法：物理方法： 澄清、沙滤、活澄清、沙滤、活性碳性碳 (除氯离子除氯离子)化学方法：化学方法： 加药杀菌、混凝、加药杀菌、

9、混凝、络合、离子交换络合、离子交换等等电化学方法：电化学方法： 电凝聚电凝聚2022-4-2813u电解质电解质 各类可溶性无机物、有机物，离子状态在水中；各类可溶性无机物、有机物，离子状态在水中； 因具有导电性，可通过测量水的电导率反映这类电解因具有导电性，可通过测量水的电导率反映这类电解质在水中的含量；质在水中的含量； 理想的纯化水（不含杂质）在理想的纯化水（不含杂质）在2525下的电阻率为下的电阻率为18.218.2兆欧兆欧. .厘米（厘米（0.055 0.055 S/cm )S/cm )； 水的电导率随温度变化，温度越高，电导率越大。水的电导率随温度变化，温度越高，电导率越大。u溶解气

10、体溶解气体 水中的溶解气体包括水中的溶解气体包括CO2CO2、COCO、H2SH2S、Cl2Cl2、O2O2、CH4CH4、N2N2等，通常用气相等，通常用气相/ /液相色谱测定其含量；液相色谱测定其含量；工艺用水的制备工艺用水的制备(源水预处理源水预处理)2022-4-2814u有机物有机物 有机酸、有机金属化合物等在水中常以阴性或中性状态有机酸、有机金属化合物等在水中常以阴性或中性状态存在，分子量大，通常用存在，分子量大，通常用总有机炭总有机炭（TOC)TOC)和化学耗氧量和化学耗氧量(COD)(COD)反映这类物质在水中相对含量；反映这类物质在水中相对含量；u悬浮颗粒悬浮颗粒 泥沙、尘埃

11、、微生物、胶化颗粒、有机物等，用颗粒计泥沙、尘埃、微生物、胶化颗粒、有机物等，用颗粒计数器反映这类杂质在水中的含量；数器反映这类杂质在水中的含量；u微生物微生物 包括细菌、浮游生物、藻类、病毒、热原等。包括细菌、浮游生物、藻类、病毒、热原等。水中的微水中的微生物具有个体非常微小、种类繁杂、分布广、繁殖快、容易生物具有个体非常微小、种类繁杂、分布广、繁殖快、容易发生变异等特点，并且条件适当时它们就会在离子交换树脂、发生变异等特点，并且条件适当时它们就会在离子交换树脂、活性炭、贮水罐以及各种阀门与管道中高速繁殖活性炭、贮水罐以及各种阀门与管道中高速繁殖。工艺用水的制备工艺用水的制备(源水预处理源水

12、预处理)2022-4-2815n原水中悬浮物含量较高的需设砂滤（多介质）；原水中悬浮物含量较高的需设砂滤（多介质）；n原水中硬度较高时，需增加软化工序；原水中硬度较高时，需增加软化工序；n原水中有机物含量较高，需增加凝聚、活性炭；原水中有机物含量较高，需增加凝聚、活性炭；n原水中氯离子较高，为防止对后工序如离子交换、原水中氯离子较高，为防止对后工序如离子交换、反渗透的影响，需加氧化还原（反渗透的影响，需加氧化还原（NaHSO3)NaHSO3)n原水中原水中CO2CO2含量高时，含量高时，需采用脱气装置需采用脱气装置 。n对含细菌多的原水需采用加氯或紫外灯或臭氧杀菌。对含细菌多的原水需采用加氯或

13、紫外灯或臭氧杀菌。 预处理系统预处理系统2022-4-2816进源水进源水水封至下水道水封至下水道水维持循环到水软化器和去离子器 预处理简明流程图预处理简明流程图筒式过滤器筒式过滤器孔径：孔径：5 微米微米活性碳过滤器活性碳过滤器喷淋器喷淋器缓冲罐缓冲罐空气隔断至地漏空气隔断至地漏离心泵离心泵空气过滤器空气过滤器浮动控制阀浮动控制阀沙滤器沙滤器去离子器的过剩水再循环去离子器的过剩水再循环预处理系统预处理系统2022-4-2817盐水罐盐水罐盐水盐水进进“硬硬”水水沸石水软化器沸石水软化器-交换交换-用钠交换用钠交换CaCa和和MgMg地漏地漏“软软” 水至渗析器水至渗析器旁路阀旁路阀 水软化器

14、水软化器 简明工作流程简明工作流程预处理系统预处理系统2022-4-2818预处理系统预处理系统v砂滤工艺砂滤工艺 源水中的固体物质进入过滤器的上层滤料形源水中的固体物质进入过滤器的上层滤料形成的微小空隙时，因受到机械阻挠和吸附作成的微小空隙时，因受到机械阻挠和吸附作用，被滤料截留在过滤层的表面。用，被滤料截留在过滤层的表面。v悬浮颗粒悬浮颗粒 泥砂、管道残渣和凝胶泥砂、管道残渣和凝胶有机物或无机物有机物或无机物 结果：堵塞结果：堵塞RO，干扰控制阀和仪表操作，干扰控制阀和仪表操作 测试：可用浊度法测试：可用浊度法2022-4-2819预处理系统预处理系统v活性炭处理活性炭处理 含有大量的微孔

15、：含有大量的微孔：2x103 2x105um 巨大的比表面积巨大的比表面积5002000m2/g 极大的物理吸附作用极大的物理吸附作用:与孔径大小有关与孔径大小有关2022-4-2820预处理系统预处理系统v活性炭过滤的作用：活性炭过滤的作用：n 去掉水中的自由氯和有机物，保去掉水中的自由氯和有机物，保护离子交换树脂和反渗透装置护离子交换树脂和反渗透装置v特点：是微生物生长的特点：是微生物生长的“温床温床”v控制措施：控制措施： 保持合适的压力和流速保持合适的压力和流速 经常反洗经常反洗 巴氏消毒巴氏消毒 定期更换定期更换2022-4-2821预处理系统v离子交换法 用离子交换树脂上的离子和水

16、中的离子进行交换而除用离子交换树脂上的离子和水中的离子进行交换而除去水中有害离子的方法。根据离子交换的深度可以制去水中有害离子的方法。根据离子交换的深度可以制取脱盐水、纯水和高纯化水。取脱盐水、纯水和高纯化水。NaCl(H2O)HOHNa+Cl-AnionResinOH-OH-OH-OH-OH-OH-OH-Cl-CationResinH+H+H+H+H+H+H+Na+H+OH-2022-4-2822阳离子柱阳离子柱阴离子柱阴离子柱卫生泵卫生泵出口或储存出口或储存.臭氧发生器臭氧发生器紫外装置紫外装置HClNaOH洗出液进行中和处理洗出液进行中和处理“漏斗漏斗”装置至下水道装置至下水道 排水管排

17、水管来自水软化器来自水软化器水必须保持循环状态 典型的去离子（交换）装置示意图典型的去离子（交换）装置示意图123456123456回到去离子装置回到去离子装置5 m过滤装置过滤装置1 m过滤装置过滤装置预处理系统2022-4-2823预处理系统预处理系统v脱盐设备的配备：脱盐设备的配备：v去离子装置应在线再生，酸、碱的装卸、贮去离子装置应在线再生，酸、碱的装卸、贮存、输送所需罐、泵、管材、阀、计量仪表需存、输送所需罐、泵、管材、阀、计量仪表需防腐；防腐；v若采用反渗透装置，其进口处需安装若采用反渗透装置，其进口处需安装35m过滤器；过滤器；v通过混床的水直接进入纯化水罐前，应设通过混床的水直

18、接进入纯化水罐前，应设35m滤器，以防止细小树脂残片进入，过滤器，以防止细小树脂残片进入，过滤器应设置压差表；滤器应设置压差表；v通过混床的纯化水可保持循环流动，使水质通过混床的纯化水可保持循环流动，使水质稳定，循环管线上应设电导仪。稳定，循环管线上应设电导仪。2022-4-2824脱盐设备预处理系统预处理系统2022-4-2825纯化系统v 工艺工艺 二级反渗透二级反渗透 一级反渗透树脂一级反渗透树脂 树脂树脂 超滤超滤 蒸馏蒸馏2022-4-2826纯化水纯化水系统流程系统流程vEDI技术：电导率技术：电导率0.1S/cm，TOC50 ppb，细菌总数细菌总数99% removalMicr

19、obiological微生物 99% removaln对于硅和其它带电物的去除率对于硅和其它带电物的去除率95%n膜容易被污染膜容易被污染 可有效地去除大部分杂质和污染物可有效地去除大部分杂质和污染物2022-4-2830反渗透阻垢剂与絮凝剂反渗透阻垢剂与絮凝剂1）絮凝剂絮凝剂：凝聚水中悬浮物有机物及胶体成较：凝聚水中悬浮物有机物及胶体成较大絮状物使其在多介质过滤器中被过滤掉大絮状物使其在多介质过滤器中被过滤掉 。（PAC又称碱式氯化铝，配药浓度又称碱式氯化铝，配药浓度1.5%,加加药浓度药浓度1-20%；PAM 即聚丙烯酰胺，作为即聚丙烯酰胺，作为助凝剂，增加凝聚效果。加入适当的助凝剂，增加

20、凝聚效果。加入适当的 PAC 和和 PAM 混合絮凝后能进行有效的接触过滤。）混合絮凝后能进行有效的接触过滤。）2）阻垢剂阻垢剂：反渗透在运行过程中，浓水中的：反渗透在运行过程中，浓水中的Ca2+、Mg2+等结垢性离子严重超标，为避等结垢性离子严重超标，为避免反渗透膜上结垢而影响使用寿命免反渗透膜上结垢而影响使用寿命 ，投加阻，投加阻垢剂。主要是分散作用，阻止晶体形成。垢剂。主要是分散作用，阻止晶体形成。（PC-191配药浓度配药浓度10%，加药浓度，加药浓度3ppm）2022-4-2831卷式膜元件结构示意图卷式膜元件结构示意图 2022-4-2832v1 1）给水）给水PHPH值值：醋酸纤

21、维素膜：醋酸纤维素膜PH=5-6PH=5-6，芳香聚，芳香聚酰胺膜酰胺膜PH=3-11PH=3-11，复合膜，复合膜PH=2-11PH=2-11。否则会加速。否则会加速膜的水解和老化，除盐能力降低直至损坏。膜的水解和老化，除盐能力降低直至损坏。v2 2）给水）给水温度温度：温度升高，水粘度降低。：温度升高，水粘度降低。11 11 升至升至25 25 产水量提高产水量提高50%50%，5-8 5-8 时渗透速率时渗透速率最低，最低，3030以上膜不稳定。卷式复合膜推荐温以上膜不稳定。卷式复合膜推荐温度度10-35(25)10-35(25)v3 3）运转）运转压力压力：渗透压力与源水含盐率和水温：

22、渗透压力与源水含盐率和水温成正比，与膜无关。复合膜工作压力成正比，与膜无关。复合膜工作压力1.47MPa1.47MPa左右。压力过高，会使膜衰老，压实变形，透左右。压力过高，会使膜衰老，压实变形，透水能力衰退；压力过低，产水量降低，盐透过水能力衰退；压力过低，产水量降低，盐透过率升高。率升高。反渗透反渗透2022-4-2833v 4）膜组件）膜组件清洗清洗：A 膜组件性能下降因素：膜组件性能下降因素：v 化学变化：化学变化：膜水解，游离氯的作用，强酸强碱使膜溶膜水解，游离氯的作用，强酸强碱使膜溶解等。解等。v 物理变化：物理变化：膜的压密化，使透水率下降，除盐率上升。膜的压密化，使透水率下降，

23、除盐率上升。膜污染如结垢，微生物或固体颗粒在膜表面或膜内污膜污染如结垢，微生物或固体颗粒在膜表面或膜内污染堵塞。染堵塞。B 膜清洗膜清洗v 给水低压清洗：给水低压清洗：用经精密过滤器过滤的二次过滤水做用经精密过滤器过滤的二次过滤水做洗净水。洗净水。v 化学清洗：化学清洗：根据污染物成分采用不同化学药品清洗。根据污染物成分采用不同化学药品清洗。反渗透反渗透2022-4-2834反渗透系统化学清洗的一般方法反渗透系统化学清洗的一般方法 清洗原则清洗原则(当下列情形之一发生时应进行当下列情形之一发生时应进行清洗清洗) :1 在正常压力下如产品水流量降至正常在正常压力下如产品水流量降至正常值的值的 1

24、0 15% 。 2 为了维持正常的产品水流量，经温度为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了校正后的给水压力增加了 10 15% 。 3 产品水质降低产品水质降低 10 15% 。盐透过率。盐透过率增加增加 10 15% 。 4 使用压力增加使用压力增加 10 15% 5 RO 各段间的压差增加明显各段间的压差增加明显 ( 也许没有也许没有仪表来监测这一迹象仪表来监测这一迹象 ) 。 2022-4-2835反渗透膜污染特征及处理方法反渗透膜污染特征及处理方法 污染物污染物一般特征一般特征处理方法处理方法钙类沉积物钙类沉积物(碳酸钙及磷酸钙类，一般发生于系碳酸钙及磷酸钙类，一般发生

25、于系统第二段统第二段)脱盐率明显下降脱盐率明显下降系统压降增加系统压降增加系统产水量稍降系统产水量稍降溶液溶液1清洗系统清洗系统氧化物氧化物(铁、镍、铜等铁、镍、铜等)脱盐率明显下降脱盐率明显下降系统压降明显升高系统压降明显升高系统产水量明显降低系统产水量明显降低溶液溶液1清洗系统清洗系统各种胶体各种胶体(铁、有机物及硅胶体铁、有机物及硅胶体)脱盐率稍有降低脱盐率稍有降低系统压降逐渐上升系统压降逐渐上升系统产水量逐渐减少系统产水量逐渐减少溶液溶液2清洗系统清洗系统硫酸钙硫酸钙(一般发生于系统第二段一般发生于系统第二段)脱盐率明显下降脱盐率明显下降系统压降稍有或适度增加系统压降稍有或适度增加系统

26、产水量稍有降低系统产水量稍有降低溶液溶液2清洗系统清洗系统污染严重时溶液污染严重时溶液3清洗清洗有机物沉积有机物沉积脱盐率可能降低脱盐率可能降低系统压降逐渐升高系统压降逐渐升高系统产水量逐渐降低系统产水量逐渐降低溶液溶液2清洗系统清洗系统污染严重时用溶液污染严重时用溶液3清洗清洗细菌污染细菌污染脱盐率可能降低脱盐率可能降低系统压降明显增加系统压降明显增加系统产水量明显降低系统产水量明显降低依据可能的污染种类依据可能的污染种类选择三种溶液中选择三种溶液中的一种清洗系统的一种清洗系统2022-4-2836电渗析（电渗析（EDED）和电再生离子交换（）和电再生离子交换（EDIEDI） v电渗析电渗析

27、是用是用静电静电及及选择性渗透膜选择性渗透膜分离浓缩分离浓缩并将离子从水流中冲洗出去。该系统效率并将离子从水流中冲洗出去。该系统效率低于低于EDIEDI，因为它不含电离子交换树脂。，因为它不含电离子交换树脂。vEDI EDI 用用离子交换树脂离子交换树脂, ,离子选择性渗透膜离子选择性渗透膜和和直流电压直流电压( (电流电流) )来连续去除离子来连续去除离子, ,并且不并且不需对树脂进行化学再生。需对树脂进行化学再生。2022-4-2837Advantages 优点优点Disadvantages 缺点缺点水中的溶解气体：CO2、O2、空气等CO2会消耗阴离子树脂的交换能力Continuous

28、purificationNo resin regenerationLow power consumptionHigh quality (Type II)树脂不需再生，耗电量少，树脂不需再生，耗电量少，产水水质较高产水水质较高CO2 and silica affect qualitySome waste as rejectCO2和硅会影响水质和硅会影响水质有一些弃水有一些弃水EDI 技术2022-4-2838EDI TechnologyMigration of Ions in Electric Field离子在电场中的运动离子在电场中的运动_Cathode阴极阴极+Anode阳极阳极Na+Cl-

29、Na Cl22022-4-2839EDI TechnologyCation Membrane阴离子膜阴离子膜CNa+Cl-Anode阳极阳极+Cathode阴极阴极_2022-4-2840EDI TechnologyAnion Membrane阳离子膜阳离子膜Anode阳极阳极+Cathode阴极阴极_ACl-Na+2022-4-2841EDI TechnologyProduct & Waste Water Flow Path产水和废水的流路产水和废水的流路ACACCathodeA - Anion MembraneC - Cation MembraneNa+Na+Na+Na+H+H+OH-OH

30、-Cl-Na+Product产水产水+_Cl-Cl-Cl-Cl-2022-4-2842EDI Technology: Ion Exchange Resins in Concentrate Channels Further Enhance Ion TransferEDI通道中的离子交换树脂可较大提高离子交换速度通道中的离子交换树脂可较大提高离子交换速度ACACCathodeA - Anion MembraneC - Cation MembraneNa+Na+Na+Na+H+H+OH-OH-Cl-Na+Product产水产水+_Cl-Cl-Cl-Cl-2022-4-2843注射用水系统注射用水系统

31、注：TOC是对水污染的监控，各种有机污染物、微生物及细菌内毒素经过氧化后变成二氧化碳，进而改变水的电导，电导数据又转换成总有机碳量，TOC控制在较低的水平上，意味着水中有机物、微生物及细菌内毒素的污染处于较好的受控状态。这也是验证中将TOC作为验证项目的重要原因。序号项 目药典对注射用水的要求蒸馏水装置典型参数中国药典CP美国药典USP欧盟药典EP1电导率N/A1.3S/cm, 251.1S/cm,200.5S/cm, 202微生物10CFU/100ml10CFU/100ml10CFU/100ml1CFU/100 ml3内毒素0.250 EU/ml0.250 EU/ml0.250 EU/ml0

32、.125 EU/ml4总 有 机 碳TOC N/A500 ppb500 ppb50ppbv药典对WFI的要求及蒸馏水机和纯蒸汽发生器水质参数表2022-4-2844多效蒸馏水机的主要结构组成多效蒸馏水机的主要结构组成v 蒸馏水机的主要部件有：蒸馏塔，冷凝器、高压水泵、蒸馏水机的主要部件有：蒸馏塔，冷凝器、高压水泵、电气控制元器件及计量显示仪器仪表加上机架等；电气控制元器件及计量显示仪器仪表加上机架等；v 1、加热室、蒸发室、分离器都安装在一个蒸馏塔内；、加热室、蒸发室、分离器都安装在一个蒸馏塔内；加热、蒸发、除沫分离热原几个工艺过程在一个腔体内加热、蒸发、除沫分离热原几个工艺过程在一个腔体内完

33、成；完成； v 2、蒸发原理：降膜蒸发与沸腾蒸发之分；、蒸发原理：降膜蒸发与沸腾蒸发之分； v 3、热原分离结构（即汽液分离结构）：热原存在于水、热原分离结构（即汽液分离结构）：热原存在于水以及蒸汽和水混合的液以及蒸汽和水混合的液(雾雾)滴中；采用滴中；采用蒸馏法蒸馏法和和汽水分汽水分离离装置除去热原；装置除去热原；v 1）重力分离：利用液滴本身的重力；）重力分离：利用液滴本身的重力；v 2）导流板撞击式分离器：当分离要求更高时；）导流板撞击式分离器：当分离要求更高时； v 3）旋风离心分离器：也是一种重要的汽液分离结构；）旋风离心分离器：也是一种重要的汽液分离结构；v 4）丝网除沫器：惯性碰

34、撞、气体吸附、截留作用以及）丝网除沫器：惯性碰撞、气体吸附、截留作用以及静电吸附。静电吸附。2022-4-2845多效蒸馏水机多效蒸馏水机v 多效蒸馏水机的多效蒸馏水机的“多效多效”主要是节能，可将主要是节能，可将热能多次合理使用。热能多次合理使用。v蒸馏水机去除热原的关键部件是汽蒸馏水机去除热原的关键部件是汽水分离器。水分离器。v对蒸馏水机的要求是：对蒸馏水机的要求是： 采用采用 316L 医药级不锈钢制的多效蒸馏水机医药级不锈钢制的多效蒸馏水机或清洁蒸汽发生器；或清洁蒸汽发生器； 电抛光电抛光(240 粒粒)并作钝化处理；并作钝化处理； 装有测量、记录和自动控制电导率的仪器，装有测量、记录

35、和自动控制电导率的仪器，当电导率超过设定值时可自动转向排水。当电导率超过设定值时可自动转向排水。2022-4-2846多效蒸馏多效蒸馏废气排放废气排放2022-4-2847多效蒸馏多效蒸馏原料水进入蒸发管后，在管内成膜状流动变成蒸气。高速蒸汽进入分离部分，先产生了180的转向，较大液滴及剩余的原料水抛入到柱底。蒸汽沿导流筒壁上升，然后进入高速螺旋汽液分离装置，使蒸气、水滴和徽粒完全分离。2022-4-2848多效蒸馏除热源原理多效蒸馏除热源原理2022-4-2849工艺工艺用水的制备用水的制备(后处理后处理)v后处理设备2022-4-2850板式换热器板式换热器一组金属波纹板片，橡胶密封垫和一

36、副框架组成。板片一组金属波纹板片，橡胶密封垫和一副框架组成。板片之间构成流道并密封垫密封。冷热流体在密封垫的引之间构成流道并密封垫密封。冷热流体在密封垫的引导下分别交替地流过各自的流道并通过板片传递热量。导下分别交替地流过各自的流道并通过板片传递热量。v 清洗：清洗：通道的阻力增加通道的阻力增加, ,换热效果下降时应清洗。换热效果下降时应清洗。v 1 1）反冲洗法：反冲洗法：当阻力较轻或阻力突然升高时当阻力较轻或阻力突然升高时, ,从流道从流道的反方向的反方向, ,用高于操作压力用高于操作压力1. 51. 5倍的工艺介质反向冲洗。倍的工艺介质反向冲洗。v 2 2）手工清洗法：手工清洗法：阻力用

37、反冲洗法无法消除阻力用反冲洗法无法消除, ,且结垢层且结垢层很薄时很薄时, ,可用软纤维刷子洗刷可用软纤维刷子洗刷, ,再用再用0. 2 MPa0. 2 MPa 的水冲刷的水冲刷干净为止。干净为止。v 3 3）化学清洗法：化学清洗法：当结垢层较厚当结垢层较厚, ,强度较高强度较高, ,一般采用一般采用10%10%的硝酸、的硝酸、2 %2 %的聚偏磷酸、的聚偏磷酸、5 %5 %的乙二胺四乙酸的混的乙二胺四乙酸的混合溶液清洗合溶液清洗, ,最后用清水冲洗干净。最后用清水冲洗干净。2022-4-2851v紫外线消毒紫外线消毒：紫外杀菌速度快、效率高、效果紫外杀菌速度快、效率高、效果好，一般经好，一般

38、经 3kW 的紫外线照射的紫外线照射 10s 后，对后，对水中大肠杆菌的去除率达水中大肠杆菌的去除率达 98左右；紫外灯左右；紫外灯激发的激发的 255nm 波长的光强与时间成反比，波长的光强与时间成反比，要求有记录时间的仪表和光强度仪表，其浸水要求有记录时间的仪表和光强度仪表，其浸水部分采用部分采用 316L 不锈钢，石英灯罩应可拆卸不锈钢，石英灯罩应可拆卸 ；为保证杀菌效果，要求其紫外线量大于为保证杀菌效果，要求其紫外线量大于 3000W s/ cm2，灯管寿命一般不短于，灯管寿命一般不短于 7000h。v臭氧消毒臭氧消毒：直接对水系统进行消毒，也可制作直接对水系统进行消毒，也可制作臭氧水

39、对储水罐等进行消毒。臭氧水对储水罐等进行消毒。水系统的消毒水系统的消毒2022-4-2852臭氧消毒流程图臭氧消毒流程图2022-4-2853纯化水纯化水/注射用水贮存及分配系统注射用水贮存及分配系统v 纯水纯水/注射用水贮存及分配系统设计的重要原则注射用水贮存及分配系统设计的重要原则v 尽量使用新鲜制备的水尽量使用新鲜制备的水:贮罐与用水量相匹配v 流水不腐流水不腐：保持循环v 储管和运输管道无死角和盲管：储管和运输管道无死角和盲管： 无盲管3D规则 无球阀 无玻璃液位计 管壁光滑-贮罐/管道宜用不锈钢材，最好用316L。 一个输送泵v 进入储罐的空气经过过滤进入储罐的空气经过过滤：贮罐须安

40、装0.22 m疏水性呼吸器v 设有消毒设有消毒/灭菌装置灭菌装置：贮罐/管道须有灭菌、消毒接口，若采用蒸汽灭菌，应设置足够的疏水器2022-4-2854循环系统(分配系统)Typical water storage and distribution schematic喷淋球喷淋球Cartridgefilter 1 mAir breakto drainOutletsHygienic pumpOptionalin-line filter0.22 mUV lightFeed Water fromDI or ROHeat ExchangerOzone GeneratorHydrophobic air

41、filter& burst disc2022-4-2855循环系统(分配系统)v贮灌贮灌v水泵水泵v热交换器热交换器v阀门阀门v管道连接设计管道连接设计v管道内表面流速管道内表面流速v能完全放空能完全放空v无过滤器无过滤器按最大使按最大使用量设计用量设计按平均使按平均使用量设计用量设计2022-4-2856v 对贮罐的总体要求是防止生物膜的形成，减少腐蚀，便对贮罐的总体要求是防止生物膜的形成，减少腐蚀，便于用化学品对贮罐消毒；贮罐要密封，内表面要光滑，于用化学品对贮罐消毒；贮罐要密封，内表面要光滑，有助于热力消毒和化学消毒并能阻止生物膜的形成。贮有助于热力消毒和化学消毒并能阻止生物膜的形成。贮

42、罐对水位的变化要作补偿，通常有两种补偿方法：一是罐对水位的变化要作补偿，通常有两种补偿方法：一是采用呼吸器；另一个办法是采用充氮气的自控系统。采用呼吸器；另一个办法是采用充氮气的自控系统。v 对贮罐的要求是：对贮罐的要求是： 采用采用 316L 不锈钢制作，内壁电抛光并作钝化处理；不锈钢制作，内壁电抛光并作钝化处理； 贮水罐上安装贮水罐上安装 0.22mm 疏水性的通气过滤器疏水性的通气过滤器(呼吸器呼吸器)，并可以加热消毒或有夹套；并可以加热消毒或有夹套； 能经受至少能经受至少 121高温蒸汽的消毒；高温蒸汽的消毒； 排水阀采用不锈钢隔膜阀；排水阀采用不锈钢隔膜阀； 若充以氮气，须装若充以氮

43、气，须装 0.22mm 的疏水性过滤器过滤。的疏水性过滤器过滤。循环系统(分配系统)2022-4-2857生物膜的形成存活于生物膜中的微生物受到生物膜的保护，一般消毒剂对它不起作用。 2022-4-2858循环系统(分配系统)v水泵水泵 离心式水泵离心式水泵 碳化硅密封件碳化硅密封件 具排泄装置，能彻底排空具排泄装置，能彻底排空 不能采用备用泵设计不能采用备用泵设计 出水应设计成出水应设计成“紊流式紊流式”，以，以阻止生物膜的形成阻止生物膜的形成 润滑剂采用纯化水或注射用水润滑剂采用纯化水或注射用水本身本身 2022-4-28592022-4-2860循环系统(分配系统)v阀门阀门 避免球阀避

44、免球阀 采用隔膜阀采用隔膜阀v管道管道 内部抛光（最低为内部抛光（最低为150150粒度，建议采用粒度，建议采用180180粒粒度或电抛光）度或电抛光） 保持一定的流速（保持一定的流速（1-31-3m/sm/s） 热熔式氩弧焊焊接热熔式氩弧焊焊接 钝化钝化 6D6D规则（规则（使用点阀门处的使用点阀门处的“盲管盲管”段长度，对于段长度，对于加热系统不得大于加热系统不得大于 6 6 倍管径，冷却系统不得大于倍管径，冷却系统不得大于 4 4 倍管径）倍管径）2022-4-28613. 3. 水通过阀门时会被污染水通过阀门时会被污染1. 禁止使用球阀禁止使用球阀2. 2. 阀门关闭时细菌会生长阀门关

45、闭时细菌会生长 滞留在阀内的水滞留在阀内的水循环系统(分配系统)2022-4-2862循环系统(分配系统)截止阀截止阀浮球阀球阀 蝶阀蝶阀罐底阀隔膜阀隔膜阀放气阀2022-4-2863q隔膜阀原理及选用隔膜阀原理及选用锻造锻造阀体阀体铸造铸造阀体阀体2022-4-2864隔膜阀的特点隔膜阀的特点 无死角、无滞留区；无死角、无滞留区； 正向关闭正、负压下均保正向关闭正、负压下均保 证密封；证密封； 可与管道形成完整的一体可与管道形成完整的一体 不锈钢材料与管道和管接不锈钢材料与管道和管接 件完全一致；件完全一致； 表面处理与管道和管接件表面处理与管道和管接件 完全一致；完全一致； 维护时无需将阀

46、门拆卸下。维护时无需将阀门拆卸下。 阀体用整体不锈钢机加工而成；阀体用整体不锈钢机加工而成； 具有很好的材料完整性；具有很好的材料完整性； 满足高标准表面处理要求。满足高标准表面处理要求。2022-4-2865疏水性呼吸器疏水性呼吸器排液阀冷凝积水防冷凝积水弯头1、呼吸器呼吸器作用：向贮罐注水水时，空气向外排出，贮罐出作用：向贮罐注水水时，空气向外排出，贮罐出水，外部空气经呼吸器进入贮罐，使其不至于成真空状水，外部空气经呼吸器进入贮罐，使其不至于成真空状态。态。2 2、疏水性材质、疏水性材质: :向外排气时，水蒸气经呼吸器会冷凝成水，向外排气时，水蒸气经呼吸器会冷凝成水，选用疏水性材质使水不易

47、附着其上，减少微生物污染的选用疏水性材质使水不易附着其上，减少微生物污染的机会。一般为机会。一般为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯。 3 3、过滤器底部结水的质量风险：、过滤器底部结水的质量风险： 微生物的生长、罐体吸扁、冷凝水倒流微生物的生长、罐体吸扁、冷凝水倒流4 4、采取的防止措施、采取的防止措施 a a 滤器顶部不易直通上端，易改用弯头；滤器顶部不易直通上端，易改用弯头； b b 滤器底部加排液阀；滤器底部加排液阀； c c 在过滤器的外壳，加一柔性加热隔热套，可以防止在过滤器的外壳，加一柔性加热隔热套，可以防止冷凝水的产生。冷凝水的产生。 d bd b与与c c结合使用结合使用2022-4-2

48、866纯化水、注射用水系统验证依据纯化水、注射用水系统验证依据v GMPGMP修订版（修订稿）修订版（修订稿） 水处理设备及其输送系统的设计、安装和维护应水处理设备及其输送系统的设计、安装和维护应能确保工艺用水达到设定的质量标准。水处理设能确保工艺用水达到设定的质量标准。水处理设备的运行不得超出其设计能力。备的运行不得超出其设计能力。 纯化水、注射用水储罐和输送管道所用材料应无纯化水、注射用水储罐和输送管道所用材料应无毒、耐腐蚀；储罐的通气口应安装不脱落纤维的毒、耐腐蚀；储罐的通气口应安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器；管道的设计和安装应避免死角、疏水性除菌滤器；管道的设计和安装应避免死角、盲管。

49、盲管。 应定期监测工艺用水的水质，并有相应的检验记应定期监测工艺用水的水质，并有相应的检验记录。录。2022-4-2867纯化水、纯化水、注射用水系统验证注射用水系统验证依据依据 纯化水、注射用水的制备、储存和分配应纯化水、注射用水的制备、储存和分配应能防止微生物的滋生和污染，如注射用水能防止微生物的滋生和污染，如注射用水可在可在7070以上保温循环。以上保温循环。 应按照书面规程消毒纯化水、注射用水管应按照书面规程消毒纯化水、注射用水管道、储罐以及其它必要的供水管道。书面道、储罐以及其它必要的供水管道。书面规程还应详细规定工艺用水微生物污染的规程还应详细规定工艺用水微生物污染的纠偏限度和应采

50、取的措施。纠偏限度和应采取的措施。2022-4-2868水系统验证方案的重要内容水系统验证方案的重要内容 v对系统详细的描述资料；对系统详细的描述资料； v合格标准合格标准(设计标准，可作为上述资料的组成设计标准，可作为上述资料的组成部分，并单独列出部分，并单独列出)；v系统流程图；系统流程图；v取样点位置及编号取样点位置及编号(在平面图上反映出来在平面图上反映出来)； v取样和监控计划；取样和监控计划； v长期监控结果及数据表；长期监控结果及数据表； v偏差处理及对系统可靠性的评估。偏差处理及对系统可靠性的评估。2022-4-2869水系统验证的阶段水系统验证的阶段 v FDA 在指南中阐述