动力辅助系统学习交流教案

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,动力车间辅助系统交流资料,2011年3月8日,纯化水注射用水系统,水制备共分两套系统：,系统1：为冻干三车间供应纯化水、注射用水。,包括纯化水10吨储罐1台、循环管线1条、循环泵1台，注射用水10吨储罐1台、5吨/小时蒸馏水机1台、注射用水循环泵2台、循环管线2条（分别供应洗瓶洗塞、和冻干机及其他用水点）。,纯化水注射用水系统,系统2：为冻干一车间、冻干二车间、水针车间、供应纯化水及注射用水。,为口服车间、动物室供应纯化水。,包括纯化水20吨储罐2台、循环管线6条（固体车间、水针车间、冻干一车间、冻干二车间、口服车间和动物室）、环泵4台、30吨/小时二级反渗透一台，注射用水储罐2台、3吨/小时蒸馏水机3台、2吨/小时蒸馏水机1台、循环管线6条（冻干洗瓶、冻干洗塞、水针1-2线、水针3线、冻干二洗塞、冻干二配剂）、2吨/小时纯蒸汽发生器1台。,其中二级反渗透机组为、系统同时供应纯化水，纯蒸汽发生器为、系统同时供应纯蒸汽,纯化水制备工艺流程,原水多介质过滤器（加入絮凝剂为1% 活性炭过滤器（2%阻垢剂）精密梯度过滤器,（10m）第一级反渗透中间水箱（5% 碱液）第二级反渗透（反渗透膜表面带正电荷）纯化水罐纯水泵紫外线杀菌器用水点,注射用水制备原理,多效蒸馏水机：多效蒸馏水机的性能取决于加热蒸汽的压力和效数。压力愈大则蒸馏水的产量愈大，效数愈多则热能的利用率愈高。多效蒸馏水机又可分为列管式和盘管式，国内常用列管式蒸馏水机。列管式多效蒸馏水机内部为传热管束与管板、壳体组成的降膜式列管蒸发器，生成的蒸汽自下部排出，再沿内胆与分离筒间的螺旋叶片旋转向上运动，蒸汽中夹带的液滴被分离，在分离筒内壁形成水层，在疏水环流至分离筒与外壳间构成疏水通道，下流汇集于器底，蒸汽继续上升至分离筒顶端，从蒸汽出口排出，进入下一效蒸发器。目前，多效列管式蒸馏水机结构上又有内螺旋与外螺旋之分。其过程原理是：进入一效蒸发器内双管板结构的顶部经预热的原料水通过薄膜蒸发管下降，蒸发器管壁上的蒸发装置很快将原料水闪蒸为蒸汽。,注射用水制备原理,在蒸发器的底部，蒸汽形成180的转向，大的水滴就被甩到了柱底，未被蒸发的过量原料水也被收集在柱底，这些水汇集流入下一效的顶部，再重复同样的运作程序。蒸汽通过蒸发器上长的中心部分以低速垂直上升，重力运动继续去除杂质，在中心部分的顶部，蒸汽通过一入口到达旋风腔，腔内蒸汽形成高速旋涡，且由于径向加速度快，水滴及杂质被强大的离心力抛到旋风腔的外缘，从底部排出。离心过程后，蒸汽就变得纯净，纯蒸汽以低速垂直上升，并通过蒸馏柱顶部出口排出前，做最后一个180转向。其最后还有一个措施，即在旋风腔的中心管上设有一个去雾器装置，作为第四级分离，以确保注射用水的质量万无一失。,纯化水水质管理,精砂过滤器及活性炭过滤器应每天反冲洗一次，并作记录。精砂过滤器的滤料每三年更换一次，活性炭过滤器的滤料每二年更换一次，并作记录。,精密梯度滤器运行6个月强制更换,当压差增至0.08Mpa时更换，并做更换记录。空气过滤器的滤芯、微孔滤器的滤芯运行累计6个月更换一次，新更换的滤芯需经完整性测试合格。做更换记录。,反渗透装置运行时须加入絮凝剂、阻垢剂、氢氧化钠溶液，应根据水质调整絮凝剂、阻垢剂、氢氧化钠溶液的加入量。,对原水、一级RO出水的电导率、二级RO出水的电导率，一级RO、二级RO膜前膜后压力和进水、产水流量等参数，开机后记录一次，连续运行时，每两小时监测一次。,纯化水系统供水时必须开启紫外灯，当运行时间累计到8000小时，更换紫外灯管并作记 录。,制水岗位每两小时对二级反渗透总出水口、总回水口、储罐进行电导率、酸碱度、氯化物检测并记录。QC室每周对制水岗位总送、总回、储罐等各取样点全检一次。 制水岗位储罐、管路大消后须对系统总送、总回、各取样点全检。,如岗位检测或检验监测出现注射用水水质不合格时，应按偏差处理管理规程上报，处理。,储罐、输出管道每半年使用2氢氧化钠溶液清洁；每月纯蒸汽灭菌一次，储罐排放口温度达到121开始计时，灭菌30分钟，管道排放口温度达到121开始计时，灭菌30分钟。,纯化水系统循环水泵应始终保持开启状态，未经生产部部长批准循环水泵不得停止运行。如车间停产超过3天以上，再次生产前须将系统内纯化水排净，进行纯蒸汽灭菌。,系统停止运行1天以上3天以内，须按纯化水储罐及管道清洁标准操作规程 进行灭菌处理，并对储罐、总送、总回、最远端用水点进行7天连续监测。系统停止运行3天以上，须按纯化水储罐及管道清洁标准操作规程 进行清洁、灭菌，并对系统重新进行三个周期的水质监测。,认真填写各项记录，作好设备日常运行分析和维护保养。,正常运行每4小时打开液位计排放阀门1次，将液位计内存水排净。,注射用水水质管理,对多效蒸馏水机进水流量、进工业蒸汽压力、温度等参数开机后记录一次，连续运行时，两小时记录一次。,呼吸过滤器、微孔滤器的滤芯每6个月更换一次并记录，更换的滤芯必须经完整性测试合格。,制水岗位操作人员每2小时对蒸馏水机出水口、储罐、总回各取样点检测一次pH值、电导率、温度，对蒸馏水机出水口每2小时检测一次氨（取注射用水50ml，加碱性碘化汞钾2ml，放置15分钟，不显色；如显色应立即送QC室检验）。QC室每周对制水岗位总送、总回、各取样点全检一次。制水岗位储罐、管路大消后须对系统总送、总回、各取样点全检，并增加杂菌检测。,除进行清洗消毒外，注射用水保持全天24小时70以上保温循环储存，未经生产部部长批准循环水泵不得停止运行。分钟,若注射用水总回的温度表显示水温72时，应加注新生产的注射用水或启动加热，当注射用水储罐水温90时停止加注射用水或加热。,如岗位检测或检验监测出现注射用水水质不合格时，应按偏差处理管理规程上报，处理。,储罐、输出管道每月纯蒸汽灭菌一次，储罐排放口温度达到121开始计时，灭菌30分钟，管道排放口温度达到121开始计时，灭菌30分钟。,如车间停产超过3天以上，再次生产前须将系统内注射用水排净，进行纯蒸汽灭菌。,系统停止运行1天以上3天以内，须按注射用水储罐及管道清洁标准操作规程进行灭菌处理，并对储罐、总送、总回、最远端用水点进行7天连续监测。系统停止运行3天以上，须按注射用水储罐及管道清洁标准操作规程进行清洁、灭菌，并对系统重新进行三个周期的水质监测。,正常运行每4小时打开液位计排放阀门1次，将液位计内存水排净。,生产工艺用水点情况和用水量标准,工艺用水系统中的用水量与采用的工艺用水设备的完善程度、药品生产的工艺方法、生产地水资源的情况等因素有关。通常，工艺用水的变化比较大。一般来说，工艺用水点越多，用水工艺设备越完善，每天中用水的不均匀性就越小。,制药用水的情况因各个工艺用水点的使用条件不同，差异很大。如前所述，工艺用水系统分单个与多个用水点、仅为高温用水点或仅为低温用水点、既有高温用水点又有低温用水点、不同水温的用水点中，既有同时使用各种水温的情况，又有分时使用不同水温的情况，等等。因此，用水点的用水情况很难简单地确定。必须在设计计算以前确定制药用水系统的贮存、分配输送方式，以确定出在此基础上的最大瞬时用水量。然后，再根据工艺过程中的最大瞬时用水量进行计算。 工艺过程中最大用水量的标准，根据药品生产的全年产量，按照具体每一天分时用水量的统计情况来确定，确定用水量的过程中应考虑所设置的工艺用水贮罐的调节能力。,管道内部的设计流速,制药用水是流体的一种类型，它具有流体的普遍特性。流体在管道中流动时，每单位时间内流经任一截面的体积称为体积流量。而管道内部流体的速度是指流体每单位时间内所流经的距离。制药用水管道内部的输送速度与系统中水的流体动力特性有密切的关系。因此，针对制药用水的特殊性，利用水的流体动力特性，恰当地选取分配输送管道内水流速度，对于工艺用水系统的设计至关重要。,管道内部的设计流速,制药用水系统管道内的水力计算与普通给水管道内水力计算的主要区别在于：制药用水系统的水力计算应仔细地考虑微生物控制对水系统中的流体动力特性的特殊要求。具体就是在制药用水系统中越来越多地采用各种消毒、灭菌设施；并且将传统的单向直流给水系统改变为串联循环方式。,这些区别给制药用水系统流体动力条件的设计与安装带来了一系列意义深刻的变化：例如，为控制管道系统内微生物的滋留，减少微生物膜生长的可能性等。,为此，美国药典对制药用水系统中的水流状态提出了明确的要求，希望工艺用水处于“湍流状态”下流动。这就需要通过对流体动力学特性的了解，来理解美国药典要求使用“湍流状态”概念的特殊意义。,管道内部的设计流速,通常，流体的速度在管道内部横断面的各个具体点上是不一样的。流体在管道内部中心处，流速最大；愈靠近管道的管壁，流速愈小；而在紧靠管壁处，由于流体质点附着于管道的内壁上，其流速等于零。工业上流体管道内部的流动速度，可供参考的有以下的经验数值：,（1）普通液体在管道内部流动时大都选用小于3 m/s的流速，对于粘性液体选用0.51.0 m/s，在一般情况可选取的流速为1.53 m/s；,（2）低压工业气体的流速一般为815m/s，较高压力的工业气体则为1525 m/s，饱和蒸汽的流速可选择2030 m/s，而过热蒸汽的流速可选择为3050 m/s。,流体运动的类型可从雷诺实验中观察到。雷诺根据以不同流体和不同管径获得的实验结果，证明了支配流体流动形式的因素，除流体的流速q外，尚有流体流过导管直径d、流体的密度和流体的黏度。流体流动的类型由dq/所决定。此数值称为雷诺准数，以Re表示。根据雷诺实验，可将流体在管道内的流动状态分为平行流（滞流）和湍流两种情况。,应注意，雷诺准数为一个纯粹数值，没有单位，因而是无因次数。在计算之中，只要采用的单位一致，对于任何单位都可得到同样的数值。例如在米千克秒制中雷诺准数的单位为：,管道内部的设计流速,dq/=（m）（m/s）（kgs2/ m4）/( kgs / m2),=(m)0(kg)0(s0),式中所有单位全可消去，所剩下的为决定流体流动类型的数值。而采用尺-磅-秒英制时也能得到同样的结果。雷诺实验表明，当Re数值小于2300时，流体为滞流状态流动。Re数值若大于2300，流体流动的状态则开始转变为湍流。但应注意，由于物质的惯性存在，从滞流状转变为湍流状态并不是突然的，而是会经过一个过渡阶段，通常将这个过渡阶段称之为过渡流，其Re数值由2300到4000左右，有时可延到10000以上。因而只有当Re等于或大于10000时，才能得到稳定的湍流。,管道内部的设计流速,由滞流变为湍流的状况称为临界状况，一般都以2300为Re的临界值。须注意，这个临界值系与许多条件有关，特别是流体的进入情况，管壁的粗糙度等。,由此可见，在制药用水系统中，如果只讲管道内部水的流动，尚不足以强调构成控制微生物污染的必要条件，只有当水流过程的雷诺数Re达到10000，真正形成了稳定的湍流时，才能够有效地造成不利于微生物生长的水流环境条件。由于微生物的分子量要比水分子量大得多，即使管壁处的流速为零，如果已经形成了稳定的湍流，水中的微生物便处在无法滞留的环境条件中。相反，如果在制药用水系统的设计和安装过程中，没有对水系统的设计及建造细节加以特别的关注，就会造成流速过低、管壁粗糙、管路上存在死水管段的结果，或者选用了结构不利于控制微生物的阀门等等，微生物就完全有可能依赖于由此造成的客观条件，在工艺用水系统管道的内壁上积累生成微生物膜，从而对制药用水系统造成微生物污染。,管道内部的设计流速,（1）滞流,流体在管道内部流动时，其每个流体质点稳定地沿着与管轴中心平行的方向有条不紊的流动。此种流动称为平行流动（层流）或粘滞流动，简称滞流。流体处于滞流状态下时，流速沿导管直径依抛物线的规律分布。此时管道中心的速度最大，沿曲线渐近管壁，则速度渐小至等于零，其平均速度为管中心速度之一半。,管道内部的设计流速,（2）湍流,流体在管道内部流动时，流体质点不按同一方向移动，而是作不规则的曲线运动，各质点的运动速度在大小和方向上都随时间发生变化，流体质点间的运动迹线极其紊乱而流线很易改变的流动称为紊流或湍状流动，简称湍流。当流体处于湍流状态时，曲线形状与抛物线相似，但顶端稍宽。由于在湍流中流体质点的相互撞碰，其流速在大小和方向上均时有变化，并趋向于一个平均值。因此，湍流的状态愈明显，其曲线的顶端愈平坦，当处于十分稳定的湍流状态时，其平均速度为管中心最大速度的0.80.9倍左右。,按照上述对流速在管道内部分布的描述可知，即使流体确为湍流，其接近管壁处仍可能存在一层滞流的边界层。这个边界层实际上包括真正的滞流层与过渡层。在真正的滞流层中，流体速度近似地成直线下降，到管壁处速度趋于零。过渡层则介乎真正滞流层与流体主体之间。边界层的厚度为Re数的函数。,因此，在流体流动中并不存在单纯的湍流，也没有纯粹的滞流。实际上，在湍流中同时有滞流层存在；而在滞流中也可能有湍流的存在，这是因为部分流体质点在滞流时有变形和旋转的现象。流体边界层的存在，对其传热和扩散过程都会产生很大的影响。,上述流速分布情况系指流体的流动已达稳定状态而言。流体在进入管道后需要流经一定距离，其稳定的状态才能真正形成。对于湍流，实验证明，其流经的直管距离达到40倍管道直径以后，稳定的状态才方可获得。,另外，流速的分布规律只有在等温状态下才是成立的，即要求流体中各点的温度是一致的、恒定不变的。,紫外线消毒,（1）紫外线杀菌的机理及规则,紫外线杀菌的原理较为复杂，一般认为它与对生物体内代谢、遗传、变异等现象起着决定性作用的核酸相关。微生物病毒、噬菌体内都含有RNA和DNA，而RNA和DNA的共同特点是具有由磷酸二酯按照嘌呤与嘧啶碱基配对的原则相连的多核苷酸链，它对紫外光具有强烈的吸收作用并在260nm有最大值吸收。在紫外光作用下，核酸的功能团发生变化，出现紫外损伤，当核酸吸收的能量达到细菌致死量而紫外光的照射又能保持一定时间时，细菌便大量死亡。,波长在200-300nm之间的紫外线有灭菌作用，其灭菌效果因波长而异，其中以254-257nm波段灭菌效果最好。这是因为细菌中的脱氧核糖核酸（DNA）核蛋白的紫外吸收峰值正好在254-257nm之间。如将该波段紫外线的灭菌能力定为100%，再同其他波长紫外线的灭菌能力作比较，其结果如表3.1所示。由表可以看出，超过或低于254-257nm的紫外线，随波长的增加或减少，灭菌效果均急剧下降。,紫外线消毒,紫外线的灭菌效果同紫外线的照射量不成线性关系，即被杀死细菌的百分数并不是与照射剂量成正比的（紫外线照射量等于紫外线的辐照度值乘以时间）。只有在照射量很低而细菌数目又很多的时候，紫外线照射量才同细菌的死亡率呈线性关系。当紫外线照射量加大后，每单位剂量的紫外线的增量，并不杀死一定数目的细菌，而是杀死当时还活着的细菌中间某一特定百分数的细菌。从这个意义上看，在紫外线杀菌过程中，微生物的死亡也遵循湿热灭菌的对数规则（参见中国药典附则）。,紫外线杀菌装置,紫外线杀菌装置结构，由外壳、低压汞灯、石英套管及电气设施等组成。外壳由铝镁合金或不锈钢等材料制成，以不锈钢制品为好。其壳筒内壁要求有很高的光洁度，要求其对紫外线的反射率达85%左右。 紫外线杀菌灯为高强度低压汞灯，可放射出波长为253.7nm的紫外线，这种紫外线的辐射能量占灯管总辐射能量的80%以上，为保证杀菌效果，要求其紫外线照射量大于3000Ws/cm2，灯管寿命一般不短于7000h。 紫外灯的灯管是石英套管，这是由于石英的污染系数小，耐高温，且石英套管对253.7nm的紫外线的透过率高达90%以上，但石英价格较贵，质脆、易破碎。 紫外线杀菌装置的电气设施包括电源显示、电压指示、灯管显示、事故报警、石英计时器及开关等。经验表明，使用紫外线灭菌时，由于长期使用紫外线，有可能使杀菌装置或其附近的非金属材料老化，使之降解，导致电阻率的改变。因此，对紫外杀菌器的质量要求主要有两点：一是高的杀灭率，一般要求大于99.9%；二是当纯水或高纯变化的水通过该装置后，电阻率降低值不得超过0.5M CM（25）。,储罐管线安装注意事项,（1） 进水管,在纯化水或蒸馏水入贮罐的进水管道上应安装适当的阀门，以便必要时隔离进水管路。进水管路至罐体边缘应留150200mm距离，以方便安装和拆卸。贮罐进水管的管径按照输送水泵的流量或工艺用水的最大设计秒流量计算。,储罐管线安装注意事项,（2） 出水管,制药用水系统由于水质优良，不必担心管道堵塞。出水管的安装应当考虑到必要时将贮罐内的水全部排空的要求，因此通常设置在贮罐的底部。出水管的管径按照工艺用水的最大设计秒流量计算。,储罐管线安装注意事项,（4） 水位指示装置 制药用水贮罐,目前有两类水位指示装置：一类为可视液位计，例如玻璃管水位计，使用这类水位计的问题是存在污染的风险，因为玻璃管水位计中的水在一定程度上说是死水，容易长菌，也不便清洁和消毒；另一类为电信号水位控制装置，对于为避免微生物污染经常需要采用密闭贮罐的制药用水系统来说，这类水位控制装置的使用越来越多。,（5） 排水管,为了放空贮罐和排出在线清洗（CIP）时使用的清洗液，贮罐需要设置排水管。排水管口可由贮罐底部接出，排水管道上应安装阀门，用于隔离贮罐内外。排水管径一般在4050mm左右。,储罐管线安装注意事项,（6）呼吸,过滤器,工艺用水过程中，为避免因贮罐内部水位变化而造成的水体污染。在贮罐的顶部需安装孔径为0.22m的除菌级疏水性过滤器。,（7）喷淋装置,为满足定期清洁的要求，贮罐顶部需设置喷淋装置（喷淋球或喷淋管），以便必要时进行在线清洁。 对于采用再循环的工艺用水系统，贮罐的设计应包括在其内部顶上设置的在线清洗用的喷淋球（立式贮罐）和横向喷淋管（卧式贮罐），以确保贮罐所有的内表面随时处于湿润状态，用以控制工艺用水系统中的微生物。为了提高清洗质量，通常卧式贮罐使用的喷淋管，在喷淋管的各个方向上设置有特殊的万向喷嘴。 注射用水的贮罐，应根据注射用的贮存方式，如保温贮存或常温贮存，决定是否给贮罐设计保温夹套或设排风扇。对需加热贮存的工艺用水贮罐，一般设夹套，夹套接锅炉蒸汽，以保持水温；有时需另设热交换器，降低贮罐中水的温度，以防止水温过高，影响输送泵的正常运行。,溴化锂机组工作原理,本机是由蒸发器、吸收器、冷凝器、第一再生器、第二再生器、热交换器、溶液泵、冷剂泵、控制系统和辅助系统等组成。其工作原理是：冷水在蒸发器内被业自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂水蒸气，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变为稀溶液。吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往低温热交换器，高温热交换器，经高温热交换器后温度升高，最后进入第一再生器，第一再生器中稀溶液被加热，浓缩成中间浓度溶液。中间浓度溶液，经高温热交换器，进入第二再生器，被来自在第一再生器内产生的冷剂蒸气加热，成为最终浓溶液。浓溶液经低温热交器，温度被降低，经布液装置直接分布到吸收器铜管表面，吸收来自蒸发器的冷剂水蒸气，成为稀溶液。另一方面，在第一再生器内，外部热源加热溴化锂溶液后产生的水蒸气，进入第二再生器，加热中间浓度溶液，自身凝结成冷剂水后，和第二再生器产生的水蒸气一起进入冷凝器被冷却，经减压节流变成低温冷剂水，进入蒸发器，喷淋在冷水管上，冷却进入蒸发器的冷水。以上循环如此反复进行最终达到制取低温冷水的目的。 3.1 启动前必须将蒸汽管道内的冷凝水排放干净，以免在高压发生器内形成液击。,溴化锂机组工作原理,因为当蒸汽管道内有冷凝水存在时，很容易对高压发生器形成液击，从而缩短机组使用寿命，所以在每次启动制冷机之前必须要将蒸汽管道内的冷凝水彻底排放干净。 3.2 制冷机在“稀释”运行时一定不能停止冷水泵及冷却水泵等辅助设备的运转，以免影响溶液的“稀释”效果 在正常情况下，当操作人员按下停机按钮后，制冷机马上会转入“稀释”运行状态（时间为15分钟）。此时虽然蒸汽阀门已经关闭，但是机组的冷剂泵和溶液泵仍然都还处于运转之中。如果此时就将冷水泵及冷却水泵等辅助设备也立即停运，那么，在高压发生器和低压发生器中产生的冷剂蒸汽就不能被冷却成冷剂水，从吸收器底部抽出的冷剂水也不能再从冷水吸收热量并变成冷剂蒸汽，从而导致吸收器中的浓溶液无法被正常“稀释”。因此，此时一定不能急于停止冷水泵及冷却水泵等辅助设备。,溴化锂机组工作原理,3.3 必须要保证蒸发器及冷凝器处于良好的真空状态，以免影响机组的制冷效果 在溴化锂吸收式制冷机内循环的二元工质中，水是制冷剂（溴化锂吸收式制冷机的制冷原理就是利用水在低温、低压条件下蒸发、汽化，从而吸收载冷剂的热负荷，产生制冷效应的）。因为水只有在真空状态下才具有较低的蒸发温度（6），从而吸收载冷剂热负荷，使之温度降低，所以，在日常的运行维护中，操作人员必须要牢固树立“真空第一”的操作指导思想，定期启动真空泵，切实保证蒸发器及冷凝器等始终处于良好的真空状态。 此外，如果机组的真空度遭到破坏，溴化锂溶液还会加大对设备的腐蚀。 3.4 应经常对冷凝水过滤器的滤网进行检查和清洗，以免影响机组的制冷效果 溴化锂吸收式制冷机是以高温蒸汽为工作动力的。实际工作中，由于蒸汽中经常会含有少量的固体杂质，所以很容易对冷凝水回热器前的冷凝水过滤器形成堵塞。由于高压发生器与冷凝水回热器处于同一流通回路，当冷凝水过滤器发生堵塞时，高温蒸汽就会因为流路不畅而不能顺利进入高压发生器。这样一来就必然会导致机组制冷能力下降。因此，在日常生产中应经常对冷凝水过滤器的滤网进行检查，发现问题要及时处理。,