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文檔簡介

第十一章制水設(shè)備

目錄第一節(jié)純化水生產(chǎn)設(shè)備第二節(jié)蒸餾水器全國高等學校高職高專藥品類專業(yè)衛(wèi)生部“十一五”規(guī)劃教材《生物制藥設(shè)備》學習目標【學習目的】學習注射用水生產(chǎn)設(shè)備及操作技術(shù),為進入制水車間打下技能基礎(chǔ)。【知識要求】1.了解注射用水和無菌水的概念;2.熟悉注射用水生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理;3.掌握二級反滲透、三效蒸餾水器的結(jié)構(gòu)和工作原理?!灸芰σ蟆?.學會絮凝、電滲析、反滲透、三效蒸餾器等設(shè)備的操作技術(shù);2.熟練應(yīng)用二級反滲透裝置和三效蒸餾器的操作技術(shù)制備注射用水。制藥用原水:生活用自來水。制藥工藝用水:容器洗滌、藥液配制等用水。制藥工藝用水飲用水純化水注射用水原水

飲用水

凈化水注射用水第一節(jié)純化水生產(chǎn)設(shè)備一、原水預處理設(shè)備

生活用自來水含有一定量的懸浮物、微生物、膠體、溶解氣體、有機化合物、無機化合物、金屬離子及其他雜質(zhì)。絮凝機械過濾(一)絮凝沉降法1.絮凝原理通過化學反應(yīng),使原水中重金屬離子生成的重金屬化合物沉淀,經(jīng)過濾除去沉淀物的過程?;瘜W絮凝法

在原水中加入大量陽離子或高分子聚合物,在中和了懸浮物或膠體物質(zhì)表面所帶的負電荷后,使得顆粒或膠體相互聚集聯(lián)結(jié)形成粗大的絮狀團?;驁F塊,并從懸浮體系中沉降下來的過程。物理絮凝法2.常用絮凝劑(1)無機絮凝劑:(2)高分子絮凝劑

能夠使水體中的帶電顆粒產(chǎn)生靜電引力,并相互架橋、凝聚,絮凝形成可沉降的或可過濾的絮凝物。高分子絮凝劑是含有大量活性基團的高分子有機化合物。聚合氯化鋁有機合成絮凝劑:淤泥少,沉降速度快,水質(zhì)好,成本低。有機合成絮凝劑天然高分子化合物絮凝劑天然高分子絮凝劑:有多糖類、甲殼素類及微生物絮凝劑等。機械過濾系統(tǒng)由多介質(zhì)過濾器、活性碳過濾器、除鐵過濾器等設(shè)備組成。1.機械過濾器的結(jié)構(gòu)

機械過濾器也稱為壓力式過濾器,由殼體、分布器、承重板、出水管、反沖洗進水管、反沖洗出水管、過濾介質(zhì)等部件構(gòu)成。

殼體內(nèi)用承重板分隔為上下兩層,上層填料為無煙煤或錳砂,下層填料為精制石英砂。機械過濾器及結(jié)構(gòu)常用過濾介質(zhì)果椰活性碳錳砂無煙煤石英砂2.常見的機械過濾器水處理機械過濾器結(jié)構(gòu)大同小異,主要有三種類型石英砂過濾器除鐵錳過濾器活性碳過濾器截留懸浮微粒、膠體、泥沙和鐵銹

去除鐵、錳及多種有害金屬吸附有機化合物、氯離子和重金屬離子

除鐵除錳過濾器活性碳過濾器3.精密過濾器

精密過濾器是一圓筒形過濾器,主要部件有金屬殼體、濾芯。其中,金屬殼體的外觀結(jié)構(gòu)可分為卡箍式、法蘭式、吊環(huán)式等多種形式。

過濾器過濾濾芯過濾器精密過濾器的濾芯精密過濾器結(jié)構(gòu)折疊濾芯及結(jié)構(gòu)

精密過濾器的濾芯有陶瓷濾芯、聚丙烯(PP)纖維熔噴濾芯、線繞濾芯、折疊式微孔濾芯、鈦合金過濾棒等。在制水生產(chǎn)時,精密過濾器用于攔截從活性碳過濾器脫落下來的碳顆粒。PP噴熔濾芯陶瓷濾芯濾芯內(nèi)管濾芯結(jié)構(gòu)二、純化水生產(chǎn)設(shè)備制純化水的設(shè)備有蒸餾器、電滲析儀、二級反滲透和離子交換柱等。(一)電滲析儀電滲析器由整流器、直流電極、離子膜、隔板、貯槽等部件組成。離子交換膜具有選擇性透過的功能,陽離子膜只能透過陽離子,陰離子膜只能透過陰離子。

在直流電場中,原水中的陰、陽離子分別穿過陰、陽離子交換膜進入兩側(cè)的倉室,從而降低了原水的鹽濃度成為淡水,兩側(cè)倉室的鹽濃度增加而成濃鹽水。

電滲析儀工作過程

在安裝電滲析儀時,第一張和最后一張均為陽離子交換膜,其余按照陰膜—隔板—陽膜—隔板的順序安裝即可。(二)二級反滲透設(shè)備

在高于溶液滲透壓的作用下,反滲透膜只能通過水分子而不能透過金屬離子,從而達到脫鹽的目的。

1.反滲透膜組件(1)螺旋卷式工作過程

(2)中空纖維管式中空纖維管式反滲透膜裝置

反滲透膜組件有板框式、管式、螺旋卷式等類型,其中用得最多的是中空纖維管式反滲透裝置。反滲透膜結(jié)構(gòu)按膜材料化學組成,可分為纖維素膜和非纖維素膜,膜材料物理結(jié)構(gòu),可分為非對稱膜和復合膜。其孔結(jié)構(gòu)隨深度而變化的膜,稱為各向異性膜,又稱非對稱膜

醋酸纖維素膜分為表皮層和支撐層。總厚度,表皮層的厚度,微孔直徑大約為,支撐層的小孔孔徑很大,約有幾千埃。

2.二級反滲透制水工藝

二級反滲透制水工藝流程是,原水通過增壓泵輸送到雙層石英砂過濾器、天然錳砂過濾器、活性碳過濾器、鈉離子型軟化器預處理后,再送入一級反滲透主機、二級反滲透主機進行反滲透處理,所得反滲透水經(jīng)紫外線殺菌,精密過濾器過濾后送入貯存罐貯存。一級反滲透所制得的水電導率在之間。二級反滲透制得的水,電導率≤,一般為。從二級反滲透裝置出來的水經(jīng)紫外線殺菌器殺菌,是防止純水中有活的微生物存在,有的工藝流程還在紫外線殺菌器后設(shè)計了臭氧滅菌器,旨在對純化水進行二次滅菌,以保證純化水的潔凈度。(三)離子交換制純化水工藝流程

機械過濾可以降低水中的陰陽離子濃度,但金屬陽離子和非金屬陰離子含量仍超標,工業(yè)上常采用離子交換法進一步脫鹽,將這部分離子去除,其工藝流程如圖7-6所示,所得純水離子濃度很低,電導率可達以上,稱為去離子水。第二節(jié)蒸餾水器

注射用水的一項非常重要的指標是每毫升中含內(nèi)毒素量不得超過0.5EU。熱原是細菌內(nèi)毒素,由蛋白質(zhì)與磷脂多糖組成的高分子復合物。熱源體積微小,具有耐熱性,水溶性、不揮發(fā)性、不顯電性等特征。

除去純化水的微生物和熱原,需要采用特殊設(shè)計的蒸餾器進行蒸餾。一、單級塔式蒸餾水器

單級塔式蒸餾水器由蒸發(fā)鍋、蛇管換熱器、隔沫裝置、廢氣排出器和冷凝器等部件組成。塔式蒸餾水器結(jié)構(gòu)操作規(guī)程

先開啟水汽分離器,再開啟蒸汽閥門,待放出純蒸汽后關(guān)閉水汽分離器的下部閥門。注意控制蒸發(fā)鍋中的壓力,以免有液滴進入冷凝器污染蒸餾水。日常維護在蒸餾水的生產(chǎn)過程中,要做到定時取樣檢查水質(zhì),確保水質(zhì)量,要定期將水汽分離器、補水器、廢氣排出器的管路和蒸發(fā)鍋里的殘留污水和雜質(zhì)清洗排除干凈,否則會增加能耗,且有發(fā)生事故的危險。二、多效蒸餾水器多效蒸餾水機由蒸餾塔、冷凝器、高壓水泵、控制中心等組成。蒸餾塔和冷凝器構(gòu)成單效蒸餾器,多個單效蒸餾器組合成多效蒸餾水器。(一)單元蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)多效蒸餾水器的單元蒸發(fā)器由塔體、加熱器、水分布器、蒸發(fā)室和汽液分離器等部件組成。1.加熱器有發(fā)夾式和蛇管式兩種結(jié)構(gòu),起加熱進料水的作用。2.蒸發(fā)室蒸發(fā)室由加熱器、密封殼體組成。蒸發(fā)方式有降膜蒸發(fā)與沸騰蒸發(fā),蒸發(fā)器可分為列管式、蛇管式和板式三種。列管式蒸發(fā)器屬于降膜式蒸發(fā)器,蛇管式蒸發(fā)器為沸騰式蒸發(fā)器。3.汽液分離器

單元蒸發(fā)器的汽液分離器用來分離蒸汽中的液滴,以除去液滴中的內(nèi)毒素和熱原等雜質(zhì)。旋風離心分離器、絲網(wǎng)除沫器、導流板撞擊式分離器等。同時采用重力分離、螺旋分離和導流板撞擊分離的技術(shù)。

(1)重力分離:蒸發(fā)器列管中高速流出的汽流經(jīng)閃蒸室后,其速度將降低到一定的值,汽流經(jīng)轉(zhuǎn)向向上流動,因重力作用,部分液滴從汽流中沉降下來。

(2)離心分離:

當汽流經(jīng)過分離器時將完成一系列的旋轉(zhuǎn)運動,由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力是重力的2500倍左右,可將汽流中的液滴分離出去,達到理想的分離效果。三分離技術(shù)

(3)導流板撞擊分離:當帶有液滴的汽流通過通道時,液滴會和擋板發(fā)生碰撞并殘留在上面,最后以液膜的形式經(jīng)排液管排走。

(4)絲網(wǎng)除沫:利用慣性碰撞、氣體吸附、截留作用以及靜電吸附來實現(xiàn)起液分離。對于5μm以上的液滴,絲網(wǎng)除沫器的分離效率在98%以上。4.塔體單元蒸發(fā)器的塔體呈圓筒形,分為上下兩段。上段是進水預熱室,下段是蒸發(fā)室。塔體內(nèi)壁與蒸發(fā)室外壁之間的螺旋板構(gòu)成了由下向上的螺旋通道。

將加熱器、汽液分離器、蒸發(fā)室筒體、蒸餾塔體用脹管工藝組裝在端板上,連接上蒸餾水冷卻器,即構(gòu)成多效蒸餾水器的單元蒸發(fā)器。(二)垂直串接式多效蒸餾水器

垂直串接多效蒸餾水器又稱為塔式多效蒸餾水器,加熱器為沉浸式蛇管,采用沸騰蒸發(fā)方式,其主要部件有分布器、汽液分離器等。

純化水在第一效蒸餾器中蒸發(fā)后的濃縮液流向第二效,被噴淋到加熱蛇管上升溫至120℃并大量汽化,汽化后的濃縮液進入第三效加熱室,升溫后大量汽化,汽化后的濃縮液為濃鹽水棄去。1.成品水的獲得生蒸汽進入第一效的蛇管加熱器中,對純化水加熱后冷凝成液體水排出。汽化生成的二次蒸汽進入第二效蒸餾器的加熱蛇管,在釋放潛熱后進入冷凝器冷凝為成品水,第二效產(chǎn)生的二次蒸汽,進入第三效蒸餾器的加熱蛇管中進行熱交換,在釋放潛熱后進入冷凝器冷凝為成品水。2.料液的流動(三)水平串接式多效蒸餾水器工藝流程生蒸汽在第一效加熱后經(jīng)冷卻器冷卻后排出。純化水從蒸餾塔頂進入加熱室,升溫至150℃后經(jīng)水分布器沿蒸發(fā)器列管內(nèi)壁成膜狀向下流動,受熱沸騰大量汽化,生成的二次蒸汽自列管下部排出進入狹窄的螺旋通道,從下向上高速旋轉(zhuǎn)流動,上升至螺旋通道頂端,從純蒸汽出口排出,并作為加熱蒸汽引入到下一效蒸餾器中。從第三效開始,由于純蒸汽各項指標已達到要求,上一效所得純蒸汽在下一效蒸餾器中釋放熱量后冷凝成液體,被引入冷凝器中進一步冷卻后輸入貯水罐貯存?zhèn)溆谩?/p>

在強大的離心力作用下,蒸汽中夾帶的液滴、液沫甩向塔體內(nèi)壁,形成液膜并沿內(nèi)壁環(huán)流通道向下流動,匯集于器底,與未蒸發(fā)的純化水合并后進入下一效蒸餾器中繼續(xù)蒸餾。熱原的去除優(yōu)點

在多效效蒸餾流程中,由于蒸餾塔、冷凝器各部件是用脹管工藝組裝,所以杜絕了純化水、冷卻水、濃縮液、成品水、生蒸汽、二次蒸汽之間的交叉污染,且通過螺旋離心,將微生物和熱原物質(zhì)徹底分離,保證了成品水的質(zhì)量,具有良好的可靠性。多效效蒸餾流程將水蒸氣的冷凝和純化水的預熱有機結(jié)合起來,達到了熱量綜合利用目的,降低了能源成本,經(jīng)濟指標較好。

三、氣壓式蒸餾水器

氣壓式蒸餾水器又稱熱壓式蒸餾水器,其結(jié)構(gòu)由自動進水器、熱交換器、加熱室、列管冷凝器及蒸汽壓縮機、泵等組成。

氣壓式蒸餾水器工作原理是,將純化水加熱至沸騰氣化,產(chǎn)生的二次蒸汽被蒸汽壓縮機壓縮而溫度和壓力都同時升高,被壓縮的蒸汽經(jīng)冷凝即得到成品蒸餾水。在蒸汽冷凝過程中所釋放出的潛熱可用作純化水的預熱。二次蒸汽經(jīng)過壓縮、凈化、冷凝等過程后,在高溫下已停留了約45分鐘,可以

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