Wirksame Anti-Rouging-Konzepte für Pharmawasser- und Pharmadampfanlagen

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Rouging in Erzeugeranlagen

Beim Rouging-Workshop der ISPE (International Society For Pharmaceutical Engineering) nannten 50 Fachleute im September 2006 Faktoren für Rouging: CO2, Temperatur, Stickstoff, Sauerstoff, Partikelverschleppung, Ozon, Speisewasser, Materialauswahl sowie das Sanitisierungsverfahren.

Der Autor macht mit etwa 300 Destillationsanlagen und Reinstdampferzeugern die Erfahrung, dass die Faktoren CO2 und Temperatur sehr großen Einfluss in den Erzeugeranlagen haben. Da bei einer Stickstoffüberlagerung im WFI-Ringleitungsnetz kein Sauerstoff für den Erhalt der Passivschicht zur Verfügung steht, sind solche Systeme in aller Regel besonders stark betroffen.

Kohlensäure ist trotz einer CO2-Falle auf dem Speichertank und weiterer entsprechender Maßnahmen im gereinigten Wasser in Spuren enthalten und verursacht eine weitere pH-Wert-Absenkung. Sie führt so zu einer weiteren Depassivierung und erhöht die Metalllöslichkeit.

Höhere Temperaturen beschleunigen die Diffusion von Eisen in Richtung Passivschicht, Wasser wirkt mit zunehmender Temperatur immer mehr als Säure. Das Rouging und die Gefahr anderer Korrosionserscheinungen nimmt in Abhängigkeit von der Temperatur zu. In Destillationsanlagen ist die erste Stufe, aufgrund der Temperatur von bis zu 180 °C, immer am stärksten betroffen. Die letzte Stufe sieht immer besser aus, hier betragen die Temperaturen 100 bis 105 °C.

Wichtige Gegenmaßnahmen

Zunächst müssen eisenhaltige oder andere korrosionsfördernde Verunreinigungen ausgeschlossen sein, denn sie sind lokale Schwachstellen. Ebenfalls entscheidend ist der Einsatz der richtigen Werkstoffe, fachmännisch ausgeführte Schweißnähte und die gründliche Reinigung.

Beim Schweißen wandert Eisen im Schmelzbad bei Temperaturen von 1200 °C an die Oberfläche. Das richtige Ausgangsmaterial, die Auswahl des Schweißgases und die Temperaturführung des Schweißgerätes können hohe Delta-Ferrit-Werte verhindern. Schweißnähte sollten einen Delta-Ferrit-Wert kleiner drei Prozent haben.

Oberflächen von Naturumlauf-Verdampfern zeigen weniger Ablagerungen als Fallfilm-Verdampfer. Deren Wärmetauscherflächen stehen ständig unter dem Flüssigkeitsspiegel, sodass die Inhaltsstoffe im Spurenbereich gleichmäßig im Speisewasser verteilt sind. Dagegen stehen Fallfilm-Verdampfer in der Stillstandzeit trocken. So werden Spuren im Wasserfilm in die Oberfläche gebrannt.

Demister werden bei manchen Herstellern zur Tröpfchenabscheidung eingesetzt, obwohl die FDA seit Jahren deren Einsatz kritisiert. Spuren der Inhaltsstoffe des Wassertropfens bleiben im Demister zurück. Über Monate und Jahre reichern sich die Ionen hier an und bilden ein Korrosionspotenzial.

Darüber hinaus gibt es weitere Maßnahmen, mit deren Hilfe sich das Rouging reduzieren lässt. Dazu zählt:

Die Reduzierung der Verdampfertemperatur auf der ersten Kolonne (Destillationsanlagen mit maximal 145 °C statt 180 °C, Reinstdampferzeuger mit maximal 125 °C bis 135 °C statt 150 °C). Anmerkung: Die Anlagen werden größer, um die gleiche Leistung zu erzielen.

Die quantitative Entfernung von Kohlendioxid-Spuren vor der ersten Verdampferstufe. Das bedeutet die thermische Entgasung vor der Einspeisung in den Reinstdampferzeuger bzw. vor der Einspeisung in die erste Kolonne der Destillationsanlage. Anmerkung: Die thermische Entgasung ist einer Membranentgasung vorzuziehen. Bei der thermischen Entgasung fallen keine zusätzlichen Betriebskosten an. Testanlagen basierend auf Membranentgasung zeigen keine ausreichende Effektivität.

Der Verzicht auf Stickstoff-Überlagerung im WFI-Verteilsystem und Ozon im Speisewasser sowie die

Speisewasseraufbereitung durch Umkehrosmose- und Elektrodeionisationsanlagen mit hoher Rückhalterate, auch für kolloidales Eisen und Mangan.

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