制藥純水儲(chǔ)存分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及選型

　　純水儲(chǔ)存分配系統(tǒng)在生物化工、生物醫(yī)藥、食品加工等領(lǐng)域扮演著重要角色，是工藝系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文對(duì)純水儲(chǔ)存分配系統(tǒng)設(shè)備選型，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

　　純水儲(chǔ)存、分配系統(tǒng)通常布置在潔凈房間內(nèi)。純化水分配系統(tǒng)服務(wù)于清洗機(jī)、注射水、純蒸汽制備系統(tǒng)等。純水儲(chǔ)存和分配系統(tǒng)主要由管線閥門、儲(chǔ)罐、衛(wèi)生型泵、循環(huán)回路、在線儀表、自動(dòng)化系統(tǒng)等組成。在純水分配系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，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(dāng)對(duì)于純水系統(tǒng)進(jìn)行巴氏消毒時(shí)，通過使用3bar(g)蒸汽加熱雙管殼式換熱器，在2h內(nèi)將純水加熱到80℃以上。巴氏消毒結(jié)束后，先用壓縮空氣吹掃換熱器殼程管路，對(duì)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(tǒng)采用衛(wèi)生離心泵，輸送純化水，經(jīng)過各個(gè)純水用戶后，返回到純水儲(chǔ)罐。在純化水流經(jīng)的整個(gè)回路中，在線監(jiān)測(cè)純水的回水壓力、TOC、電導(dǎo)率、溫度和流量。

　　如果在線測(cè)出TOC、電導(dǎo)率不合格，則不合格的純水將通過控制閥，排出純水系統(tǒng)。通過純水回路上的流量傳感器，控制衛(wèi)生型離心泵的轉(zhuǎn)速，并確保回路末端的純化水速度始終大于1m/s。

　　純水儲(chǔ)存分配系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)原則

　　1、表面光潔度

　　管道內(nèi)壁應(yīng)易于清洗，粗糙的管壁容易滋生微生物，風(fēng)險(xiǎn)較高。盡量采用機(jī)械焊接，并盡量減少焊口數(shù)量。ASME BPE中對(duì)管道內(nèi)表面拋光度做出了要求。機(jī)械拋光表面光潔度分為三個(gè)等級(jí)，分別是SF1\SF2\SF3;電拋光表面光潔度分別為三個(gè)等級(jí)，分別為SF4\SF5\SF6。表1為ASME BPE中對(duì)管道內(nèi)表面拋光度的要求。

　　2、死角液袋

　　在醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)工作中，死角的存在將導(dǎo)致微生物滋生，在死角內(nèi)形成生物膜，污染純水系統(tǒng)，因此純水管路系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)避免死角。ASME BPE中規(guī)定，L是指“流動(dòng)側(cè)主管網(wǎng)內(nèi)壁到用點(diǎn)閥門中心的距離”;D是指“非流動(dòng)側(cè)支路管道的內(nèi)徑”，L與D的比值不能大于2，即滿足2D標(biāo)準(zhǔn)。更嚴(yán)格的管道設(shè)計(jì)中，采用T型隔膜閥，形成零死角系統(tǒng)。

　　3、純水系統(tǒng)完全放凈

　　在純水系統(tǒng)的最低點(diǎn)設(shè)置排凈閥門，當(dāng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)，應(yīng)排凈系統(tǒng)中的純水。工程上一般以不低于0.5%的坡度來設(shè)計(jì)純水系統(tǒng)水平管路。如果管路較長(zhǎng)，管道的坡度可以設(shè)置為1%的坡度，確保整個(gè)系統(tǒng)全排盡。

　　4、在純水系統(tǒng)中，管道應(yīng)盡量采用對(duì)焊連接

　　對(duì)于經(jīng)常需要拆卸的部件，可以采用衛(wèi)生型卡箍連接的方式。嚴(yán)禁在純水分配系統(tǒng)中采用螺紋連接的方式。另外，衛(wèi)生型法蘭連接的方式，也應(yīng)盡量避免。

　　純水儲(chǔ)存分配系統(tǒng)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(jī)產(chǎn)水量大于工藝用水量時(shí)，水機(jī)產(chǎn)水多余部分需要通過貯罐進(jìn)行貯存，用于調(diào)蓄水機(jī)產(chǎn)水富裕所需最大體積記為V1;當(dāng)工藝用水量大于水機(jī)產(chǎn)水量時(shí)，產(chǎn)水不足部分需要由貯罐進(jìn)行提供，用于補(bǔ)充水機(jī)產(chǎn)水不足所需最大體積記為V2;那么，為儲(chǔ)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(huán)周轉(zhuǎn)率：貯罐容積與輸送泵的流量之比。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，貯罐循環(huán)周轉(zhuǎn)時(shí)間宜為0.5h，即每小時(shí)周轉(zhuǎn)2～3次。

　　系統(tǒng)置換周轉(zhuǎn)率：貯罐容積與制水設(shè)備的產(chǎn)能之比。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)置換周轉(zhuǎn)時(shí)間宜為10～12h左右。

　　2、貯罐形式

　　在制藥用水系統(tǒng)中，貯罐分為立式、臥式兩種。通常情況下，優(yōu)先選用立式。因?yàn)榱⑹劫A罐的最低液位較高，方便輸送泵的設(shè)計(jì)。當(dāng)儲(chǔ)罐的體積過大，單罐容積超過10m3時(shí)，并且制水間的屋面高度限制水罐高度時(shí)，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(tǒng)的貯罐為常壓罐， 罐頂部設(shè)置反拱形爆破片。當(dāng)貯罐采用過熱水消毒時(shí)，設(shè)計(jì)采用耐受一定負(fù)壓的罐體，防止過熱水冷凝時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓。

　　3、貯罐呼吸器

　　為了防止儲(chǔ)罐中的純水被外界污染，需要在罐頂部設(shè)置呼吸器。呼吸器由濾芯和套筒組成。濾芯的材質(zhì)為聚四氟乙烯，外部套筒材質(zhì)為316L不銹鋼。當(dāng)純水儲(chǔ)罐進(jìn)行巴氏消毒時(shí)，濾芯表面會(huì)有蒸汽凝液，大量的蒸汽凝液會(huì)導(dǎo)致濾芯堵塞，因此為了防止凝液堵塞濾芯，會(huì)在316L材質(zhì)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(fēng)險(xiǎn)，不需要加裝電伴熱保溫套。濾芯長(zhǎng)時(shí)間使用，會(huì)滋生細(xì)菌， 需要定期更換濾芯，因此純水儲(chǔ)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(chǔ)罐中設(shè)置噴淋球的目的是始終保持儲(chǔ)罐內(nèi)壁淋洗干凈和潤(rùn)濕完全。純水系統(tǒng)中的噴淋球分為固定式噴淋球和旋轉(zhuǎn)式噴淋球。固定式噴淋球相比旋轉(zhuǎn)式噴淋球而言，所需要的純水回水量大。旋轉(zhuǎn)式噴淋球則利用回水的壓力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，淋洗純水罐內(nèi)壁。如果儲(chǔ)罐較大，則需要在罐內(nèi)安裝多個(gè)噴淋球。

　　5、換熱器

　　純水系統(tǒng)中換熱器的作用，主要是維持系統(tǒng)的溫度，以及對(duì)純水系統(tǒng)定期進(jìn)行巴氏消毒。純水分配系統(tǒng)選用管殼式換熱器，通常采用3bar(g)的蒸汽對(duì)換熱器中的循環(huán)純水進(jìn)行巴氏消毒。巴氏消毒結(jié)束后，采用壓縮空氣對(duì)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(chǔ)罐底部需要配置衛(wèi)生型離心泵，泵的出口設(shè)計(jì)為45°排水角度，在泵底部設(shè)置排凈點(diǎn)，配置變頻電機(jī)。泵的前后都需要配置手動(dòng)隔膜閥，方便拆泵檢修。衛(wèi)生型泵的葉輪采用全開放式，此種形式的葉輪清洗方便。

　　當(dāng)用80℃以上的熱水對(duì)純水系統(tǒng)進(jìn)行巴氏消毒時(shí)，要避免汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。為了防止汽蝕，要保證純水系統(tǒng)的實(shí)際汽蝕余量NPSHa大于必須汽蝕余量NPSHr。為防止管道內(nèi)壁形成生物膜，管道內(nèi)的純水應(yīng)始終處于湍流狀態(tài)，所以所選的離心泵應(yīng)能保證回水末段純水的流速大于1m/s。

　　制藥純水系統(tǒng)的潔凈程度直接影響到藥品質(zhì)量。純水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞著防止微生物污染，防止外界顆粒物進(jìn)入純水系統(tǒng)的原則展開。只有嚴(yán)把設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)，才能確保制藥純水系統(tǒng)符合標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)出高質(zhì)量的藥品。