So stellen Sie Wasser für Injektionszwecke wirtschaftlich her

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Auswahl des richtigen Verfahrens

Bei einstufigen Destillationsanlagen werden, von der einfachen Speisewasservorwärmung und Isolierung abgesehen, keine Energiesparmaßnahmen angewandt und deshalb für industrielle Maßstäbe kaum eingesetzt. Der Einsatz beschränkt sich im Wesentlichen auf kleine Bedarfsmengen von WFI in Laboratorien, Technika und Apotheken. In den meisten Fällen werden diese Kleinanlagen elektrisch beheizt, was zu vierfach höheren Energiekosten führt als bei einer dampfbeheizten Anlage. Der Kühlwasserbedarf ist ebenfalls unverhältnismäßig hoch.

Mehrstufendruckkolonnenanlagen dagegen haben im pharmazeutischen Betrieb die größte Verbreitung erreicht. Sie werden mit Heizdampf zwischen drei und acht bar betrieben und mit minimal drei bis maximal zehn Kolonnen ausgelegt. Der Wirkungsgrad der Anlagen steigt mit der Anzahl der Kolonnen bei gleich bleibender Produktionsleistung. Je mehr Wärmeübertragerfläche installiert wird, desto weniger Energie ist erforderlich. Mit steigendem Heizdampfdruck in der ersten Kolonne (jederzeit veränderbar zwischen drei und acht bar) und damit höherer Temperatur erhöht sich die Leistung der Anlage, da eine höhere aufteilbare Temperaturdifferenz vorhanden ist.

Das erzeugte WFI verlässt die Anlage bei einer Temperatur zwischen 85 und 95 °C drucklos. Dabei ist bei Anlagen bis sechs Stufen Kühlwasser notwendig. Bei Anlagen ab sieben Stufen ist kein Kühlwasser mehr erforderlich. Spezifische Merkmale des „Fall-Film-Prinzips“ sind die geringen Volumina an Wasser, welche während des Prozesses in der Anlage vorhanden sind und nach dem Abschalten automatisch entleert werden. Die Anlagen sind dann aus kaltem Zustand innerhalb von zehn Minuten wieder in Produktion und ersparen damit Stand-by-Kosten. Diese können für eine Anlage mit einer WFI-Leistung von 1000 l/h und über eine Betriebszeit von 15 Jahren gerechnet um 40 000 Euro betragen.

Das Pharmastill „Fall-Film-Verfahren“ nutzt die Energie besonders effizient, da das zu kühlende flüssige WFI mit dem Speisewasser optimal verschaltet ist. Zur Herstellung von heißem WFI sind Mehrstufenanlagen mit mehr als sechs Kolonnen im Wirkungsgrad (Kilogramm Heizdampf pro erzeugter Menge WFI) vergleichbar mit den Thermokompressionsanlagen. Das Thermokompressionsverfahren ist die wirtschaftlichste Herstellmethode für kaltes Destillat und wahlweise auch heißes Destillat. Die wesentliche Komponente des Verfahrens ist ein Turbinenverdichter (Wärmepumpe), welcher die Brüden des erhitzten Speisewassers verdichtet und die Temperatur von 100 °C auf ca. 140 °C erhöht. Die bei Kondensation des verdichteten Dampfes verfügbare Energie wird an das Speisewasser zur Erhitzung und Verdampfung abgegeben.

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