热压式蒸馏水机

Aqua-Chem雾化薄膜热压式蒸馏水机
介绍
一、简介
Aqua-Chem从1947年开始为制药行业提供高纯水系统。

在过去的60年中Aqua-Chem 在全世界生物与制药领域销售了几百台制水设备。

今天全面与国际接轨的中国制药行业，亦有数十台设备每天在稳定地运行中。

Aqua-Chem雾化薄膜热压式蒸馏水机作为安全、稳定、高纯度的注射水制备系统解决方案，在制药、细胞培养、疫苗和其他相对苛刻的领域中得到了广泛的应用。

Wiptek作为Aqua-Chem亚洲合作伙伴，全面负责其在亚洲及中国市场的营销与服务。

专利技术
雾化蒸发器专利设计提供了更大的管束湿润面积，减小了设备外形尺寸，节省了清洗时间，降低了废水的排出量。

雾化蒸发系统包括在线清洗（CIP）功能。

安全、简易的维护增加了有效生产时间。

水机所有的主要部件：压缩机、泵等均安装在设备基础上，便于维护。

使用低转速压缩机实现高产水量，比高速压缩机可靠性更高，寿命更长。

相比多效蒸馏水机，蒸汽耗量节省50%，如果生产低温注射用水，节能最大可达80%。

在最简单的预处理情况下，可以得到最佳TOC与内毒素指标的注射水。

Aqua-chem水机，可以运行40年，减少350,000吨二氧化碳的排放。

独到设计
压缩机—低速直驱内部蒸汽密封的压缩机应用于产量在6吨/时以上的系统中；
蒸发器—蒸发器为卧式设计并揉合了雾化膜技术，根据型号不同采用直管或U形管设计，每个管束的使用寿命在25-30年，无需严格的日常维护要求。

去除内毒素—热压式水机内部采用网型式的隔层体，该网就像一个非常曲折的道路和类似多层的围栏。

粒子在通道中往往会击中围栏而被阻碍，最终进入围栏的即使是非常非常小的颗粒，也会被截住。

由于运用蒸汽洗涤设计和折反蒸汽方向的方法，水机具有优越的去除内毒素能力，所有内毒素挑战性测试（进水侧大于>100EU/ml时）产水内毒素几乎在不可检测范围(<0.05EU/ml)，这提供了一个超过3个log的去除能力。

出水温度—产出的WFI可以是85℃的热水也可以是32℃的冷水。

水循环系统—因为超过几倍于进水的大流量，从而确保设备内换热管表面很高的湿润度，避免产生干斑，将结垢过程降低到最小。

结构与材料—316L不锈钢为标准材料，与蒸馏水接触的管道表面的抛光度为0.635µm，蒸发器管束为镜面抛光（提供材质证明以实现可追溯性）。

卫生级部件—蒸发器使用卫生级别的阀门、仪表、泵、管道、双管板热交换器，包括管道坡度与低点排放设计。

自动化—系统全自动操作，利用注射水罐液位信号控制设备的开机与停机，PLC系统与HIM系统并存。

脱气罐—316L材质去除二氧化碳、氧气等不可凝气体。

保温—蒸发器与分离器使用玻璃纤维外附不锈钢外壳。

二、Aqua-Chem雾化压缩式蒸馏水机的结构及工作原理
蒸汽压缩式蒸馏水机设计理念与热泵或机械冷却循环相似。

系统主要部件包括蒸发器，压缩机，热交换器，脱气器及水泵。

压缩机采用离心设计，相对压力较低。

在整个蒸汽压缩系统中，压缩机是目前最重要的部件。

离开压缩机，整个系统无法工作。

因此，压缩机的可靠性是蒸馏压缩系统中用户最关心的问题。

目前业界使用的压缩机主要有两种类型，分别是高速压缩机，转速为6000‐12000转每分钟，另一种是低速压缩机，转速小于6000转每分钟。

Aqua-Chem采用的是后者。

压缩机转速的关键在于密封及轴承设计。

根据美国轴承制造商协会（ABMA）规定，滚珠轴承适用于设计转速低于6000转每分钟的压缩机，因此高速压缩机不能采用滚珠轴承。

适用于高速压缩机可靠性最好的是高强度径向轴承。

使用滚珠轴承的高速压缩机电机的平均出现故障的时间不超过3年，而使用径向轴承，高速压缩机出现故障的平均时间为7‐10年。

当低速压缩机应用在转速低于6000转每分钟时，使用滚珠轴承，根据ABMA标准得出，其预期寿命为10年。

在20世纪90年代中期，Aqua ‐Chem将低速直驱压缩机应用于蒸馏压缩水机系统。

时至今日，蒸馏水机连续运行15年来，采用滚珠轴承的低速压缩机尚未有一例故障事件。

Aqua-Chem的低速压缩机都是通过电机或传动箱直接驱动。

领先的直驱低速（<6,000 RPM)的压缩技术，压缩机腔室为316L不锈钢，精致的双相不锈钢材料的叶轮。

压缩机焊接经过去色的清洁，配有TEFC高效率电机,轴承箱和水冷却润滑油系统单个压缩机设计，配有变频器。

这种直线式配置能够消除对轴承的侧拉力。

而由皮带驱动的轴承会受其他力的影响，如果皮带过紧，会造成轴承过早磨损。

采用无皮带低速压缩机设计，可避免因皮带调整或更换而造成的宝贵的停机时汽封。

依据水机运行经验，蒸汽密封的寿命高于10年。

传统皮带驱动压缩机设计中，轴承位于连接叶轮和轴的箱室中。

在更换皮带驱动压缩机设计的蒸汽密封时，需要先将叶轮与轴拆除。

采用外部安装蒸汽密封，则无需拆卸压缩机与轴，轻易更换蒸汽密封碳环。

工艺流程如图：
进水首先分别被蒸馏水与浓水预热，然后与循环水混合被雾化喷洒到蒸发器的管束上，对整个蒸发器使用蒸气热源加热。

雾化水进行蒸发成为纯蒸汽，剩余未蒸发的水进入收集器以备以后的循环，很少一部分水被排出以保证整个系统的浓度要求。

蒸汽在蒸发器中生成并通过压缩机压缩，产生121℃的过热蒸汽，过热蒸汽进入蒸发器管束后与进水进行换热冷凝成为注射水。

制备出的注射水由泵经过换热器进入储罐。

正常操作时，变频器可以提供比正常运行速度更低的压缩机转速，可以在水机产能较低时维持水机正常运转，无需关掉蒸发器。

最小可降至最大产能的60%。

中间操作点运行采用阶越函数设计而非连续调整。

中间的行点设置可以和储罐液位连锁，可变水量的设计是为了从最大出水量降低水机的产水量，而不
是完全关停水机出水。

Aqua-chem开发了废热回收方案,利用工艺系统的废热水或低压蒸汽从而进一步降低热压式水机对蒸汽的消耗。

带废热回收的热压式蒸馏水机更大限度回收废热,比6效MED水机节能大约75%。

系统再增加一个换热器，所有不锈钢板和支架安装在进水侧，从而最大程度回收客户工厂废热，加热进水。

客户将71°C热水以40立方每小时的流量输送到换热器，热水压力为3bar（经过换热器，水压力会降至1barg）。

客户供应进水至水机的压力要求是4.5barg。

换热器需要安装在VC上，PLC和HMI设计也需要相应调整从而控制外加的换热器。

产22.7吨水时每小时耗蒸汽量将仅为650kg/hr。

此时，蒸馏水温度会提高至98度。

全球其它厂商生产的热压式水机均为立式蒸发器，只有Aqua-Chem可以生产卧式的热压式蒸馏水机，立式机与卧式机最核心的区别是立式的蒸馏水产生在列管式蒸发器的売程，而卧式蒸发器蒸馏水产生的蒸发器的管程，蒸馏水走壳程有更多的死区，不易清洁。

管程没有死角更加符合美国GMP的要求。

更重要的是卧式的蒸发器寿命高于立式的，卧式水机蒸发器液位低于水平管束，避免将管板浸泡在浓缩后的进水中，将管束和管板接缝处的腐蚀降低到最小，而所有立式蒸发器浓水都要浸没管板和换热管。

更令人难以置信的是Aqua-chem 单机产水量可以达到30吨/时。

三、Aqua-Chem雾化压缩式蒸馏水机主要优势
（1）热压式水机主要特点是出水水质好（电导率低至0.05us/cm，TOC低至2ppbc)，远高于国内水机标准，内毒素可以做挑站性试验，下降倍数远大于1000倍。

（2）2-5bar低压工业蒸汽较少的蒸汽消耗。

通过提高进水温度等措施（如采用wiptek 余热回收技术），其的蒸汽消耗量仅为同产量国产多效水机实际消耗汽量的30-40%左右。

（3）热压式水机寿命30年以上。

国内多效式水机是压力容器，连续运行使用寿命8-10年，8-10年后内壁不锈钢材料会疲劳剥落。

（4）由于操作的温度的压力都比较低（低于1.5PSIG）,蒸发器不被归类于ASME压力级容器，且装有压力安全和真空安全阀，确保了操作安全。

（5）一台水机制水能力高达30吨/时，无人匹敌。

（6）工作环境无特殊要求，方便运输和移机。

（7）原水为软化水或1效RO出水，预处理费用低。

（8）提供全套FDA验证文件。

（9）节能效果巨大，设备投资回收期较短。

(10)石家庄有专门的备件库，国内有4名技术人员负责安装与售后服务。

（11）关键部件5年质保。

四、国内用户
已采购AQUE VC机厂家数量设备型号
石家庄四药股份有限公司6台PR6000/3000
科伦集团13台
PR3000/4500/6000（22.7吨/时）
山东齐都药业3台PR6000
国药新疆制药1台PR3000（11.3吨/时）
海南皇隆药业1台PR3000
河南辅仁药业1台PR3000
广州百特3台PR3000
山东华仁太医药1台PR3000
石家庄沃德思源1台PR3000
五、产品规格
Model
Capacity Dimensions(Inches) GPH（加仑/时）GPM（千克/分）LPH(升/时）Width Length Height PR30030051,1007213879 PR600600102,2007213879 PR800800133,0008718885 PR10001,000173,8008718885 PR12001,200204,5008718885 PR16001,600266,100120202118 PR20002,000337,60012021697 PR25002,500429,500132216127
PR30003,0005011,400132216127 PR30003,0005011,400132216127 PR36003,6006013,600132216127 PR45004,5007517,000120216131 PR60006,00010022,700224240148 PR72007,20012027,300224300148
六、10吨水机使用成本对比
每年大约节省能源1800000元
投资回报率大约1.3年
Aqua-chem水机可以运行40年，节省能耗72000000元，减少350,000吨二氧化碳的排放。

下图是与多效蒸馏水机使用成本的对比。