对于制药行业来讲，制药用水系统工作之所以如此的重要，不仅仅是制药行业法规与产品质量的要求，更是科学和技术发展的必然，是人们对药品质量改进和风险控制规律认识的结果。
——《制药用水系统》
上期我们介绍了多效蒸馏水机的优点、每效所包含的装置及双胀接技术。本期我们介绍多效蒸馏水机的工作原理。
典型多效蒸馏水机的工作原理(如下图5.4所示)，
从左往右分别为一效、二校、三效、四效。
原水在二效冷凝器被含纯蒸汽及蒸馏水的汽-液混合体加热，进入各效预热器被二次蒸汽及蒸馏水加热，然后在第一效柱蒸发器顶部经分配装置并去除不凝性气体，（原水）均匀地分布进入蒸发列管，在蒸发列管内形成均匀的液膜，同列管外壁流动的工业蒸汽进行热交换，迅速蒸发成为蒸汽，在压力差的作用下往柱体下部运动，未被蒸发的原水被输送到下一效，作为次效蒸发器的原水，以后各效与此类似，未被蒸发的进入下一效，直到最后一效仍未被蒸发的液体将作为废水排放。
原水被蒸发为纯蒸汽，继续在蒸发器底部的汽-液分离装置进入纯蒸汽管路作为下一效的热源，蒸汽在下一效被吸收热量后凝结成注射用水，各效过程与此相似。一效列管内产生的蒸汽加热二效内的进料水的同时，蒸汽被冷却，成为注射用水。
从能量的综合利用来看，第一效蒸发柱产生的蒸汽热能用于加热下一效蒸发柱，这种热能的重复利用显著减少了能量消耗，第一柱中没有蒸发的进料水用作下一柱的经预热的进料水。最后柱产生的蒸汽主要被进料水的冷却作用所冷凝，因而只需要很少量的冷却水。
注射用水和纯蒸汽混合物经过第二级冷却(纯化水为冷介质)和第一级冷却(冷却水为冷介质)后，成为设定温度的注射用水，经电导率仪在线检测合格的蒸馏水作为注射用水输出，不合格的蒸馏水将被自动排放。
进料水在各蒸发柱之间的预热器被逐步预热，从而减少了能耗。多效蒸馏水机的效率取决于加热蒸汽的压力和蒸馏水机的效数。工业蒸汽的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，图5.5为多效蒸馏水机的典型性能曲线，该曲线的信息基于15℃的进料水和冷却水，8bar工业蒸汽供给及99℃的注射用水产水。
从图中可以看出，增加效数可以降低公用工程及冷却水的消耗量，一般建议产量较大的多效蒸馏水机使用更多的效柱来降低公用工程的日常运行费用。
液体成膜技术是多效蒸馏水机的一个关键技术。多效蒸馏水机中列管内液体成膜的质量对于增强换热的效果、节约能耗和提高蒸汽的质量非常重要。
以第一效蒸发柱为例，纯化水由加热室顶部加入，经管端的液体分布器均匀地流入加热管内，在溶液自身的重力作用下，溶液沿管内壁呈膜状下流并进行蒸发。为了使纯化水能够在壁上均匀成膜，加热器顶部必须设置良好的液体分布器，从而使液膜均匀、提高蒸发效率并降低雾沫夹带。
汽-液分离技术是多效蒸馏水机的另一个关键技术。蒸馏法对原水中不挥发性的有机物、无机物，包括悬浮物、胶体、细菌、病毒、热原等杂质有很好的去除作用。
目前，多效蒸馏水机主要的分离技术有重力分离、导流板撞击式分离与螺旋分离等。主要分离液滴和蒸汽。
(1)重力分离——重力分离是利用液滴本身的重力来实现汽-液分离的措施。从列管中高速流出的汽流经闪蒸室后，其速度将降低到一定的值，汽流经过°转向向上，这时候就会有一定部分液滴从汽流中分离并沉降下来。重力分离可使汽流中液滴的残留量小于3%，但重力沉降只适用于那些颗粒直径大于50μm的液滴。
(2)导流板撞击式分离——导流板撞击式分离是一种分离效果更好的分离技术。当带有液滴的汽流通过这种通道时，液滴会和挡板发生碰撞并留在上面，最后以液膜的形式经排液管排走。导流板撞击式分离器的蒸汽运行阻力大，由于该技术较为落后且质量风险较大，目前已很少在多效蒸馏水机中使用。
(3)螺旋分离——螺旋分离属于物理分离法，它可有效实现汽-液分离。热原具有水溶性，仅存在于水以及蒸汽/水混合液滴中。由于液滴与蒸汽的密度差，在沿着螺旋轨道高速运动时，液滴和蒸汽的离心力存在非常大的差异，从而可以实现汽-液分离。
基于螺旋轨道半径及可实现的离心力的差异，螺旋分离可分为内螺旋分离和外螺旋分离两种方式。
A.内螺旋分离：内螺旋分离方式受其结构限制，离心加速度低于外螺旋分离方式，除沫效率不足，所以一般需增加丝网除沫器进行再次分离。丝网除沫器利用惯性碰撞、气体吸附、截留作用以及静电吸附等原理来实现分离的目的。对于5μm以上的液滴，丝网除沫器的分离效率在98%以上。因蒸汽运行阻力较大，丝网除沫器的热能损失相对较多，同时，为保证丝网除沫器的除沫效果，必须保证有足够气流通量，因而换热柱体积也会相对更大。
B.外螺旋是一种更为先进有效的汽-液分离结构装置。当汽流经过分离器后，旋转汽流对液滴产生的离心力非常大，足够将液滴分离出去，达到非常理想的分离效果。
目前，世界上最先进的多效蒸馏水机主要是通过降膜闪蒸分离、°折返重力分离和外螺旋离心分离技术组合的方式制备注射用水，其产水内毒素含量小于0.01EU/ml且非常稳定，有效保证了注射用水水质的质量标准。
小编总结：本期我们介绍了多效蒸馏水机的原理，及一些先进的相关技术。如果深究的话，还会出现很多话题，有兴趣的读者可以留言继续聊一聊。液体分布器的花洒图片只是形象的说明，真正的液体分布器小编也没见过，查了一下百度图片，主要有两种，由于马赛克logo太多也就不截图上传了。下期我们介绍热压式蒸馏水机。
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