一种医疗注射用水制备系统

技术领域

本发明涉及医疗注射用水生产设备技术领域，具体涉及一种医疗注射用水制备系统。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

注射用水主要是指用于药剂的生产和机械清洗的用水。一般常水中含有大量的悬浮物,盐类,有机物,细菌及热原等杂质,不能直接用来制造注射水剂,必须将它通过一定的净化流程,首先得到纯化水，再通过蒸馏制水，再次除去杂质,才能得到注射用水。制取注射用水的方法,我国药典有明确的规定，用蒸馏法制备注射用水,是应用较广的传统方法。

虽然技术的不断发展和创新，目前的医疗注射用水制机普遍采用多效串联设置的竖管降膜蒸发制备方法，制造设备主要竖管降膜蒸发器、预热器、冷凝器和电控系统等，主要原理是：合格的原料水由泵增压后经进入冷凝器进行热交换，再依次进入各效预热器，经热交换后温度可达比各效蒸发器加热蒸汽低，然后进入第一效蒸发器经料水分配器喷射在加热管内壁，使料水在管内成膜状流动，被来自锅炉等热源蒸汽加热汽化，产生的夹带水滴的二次蒸汽从加热管下端进入汽水分离装置，被分离的纯蒸汽进入下一效作为加热蒸汽，未被蒸发的原料水进入下一效，重复上述过程。其中，第一效蒸发器的加热蒸汽是来自锅炉等工业蒸汽，为防止水质污染，一般将其排放或作它用，其余各效的冷凝水是由纯蒸汽冷凝，可成为合格蒸馏水。

发明人发现，由于该系统采用竖管降膜蒸发器，传热系数较差，导致蒸发效率较低，热源利用率低下(排出的首效凝结废水温度甚至超过100℃)，进而造成设备占地面积大，制水成本较高。且由于系统控制系统不成熟，当热源输入不稳定时，由于热源决定第一效蒸发器的蒸汽量，从而影响第二效蒸发器，进而造成系统制水效率大幅下降，且可能会造成原水蒸发量不足，造成原水液滴进入下一效蒸发器，随蒸发器冷凝水进入产品水，从而造成水质污染。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种医疗注射用水制备系统，热源相对稳定，利用效率高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种医疗注射用水制备系统，包括：

蒸汽热压缩器：包括相互连通的混合部和排出部；

热源系统：包括第一蒸发器，第一蒸发器的蒸汽出口与混合部连接，第一蒸发器的进液口能够与原料纯水源连接，气体进口能够与蒸汽热源连接；

蒸发系统：包括多效串联设置的第二蒸发器，首效的第二蒸发器的进液口与原料水进水系统连接，首效的第二蒸发器的蒸汽进口与排出部连接，末效的第二蒸发器的蒸汽出口与混合部连接，第二蒸发器的冷凝水排管与产品排管连通。

可选的，所述第二蒸发器均采用横管降膜蒸发器，首效第二蒸发器的横管与排出部连接，其进液口与原料水进水系统连接，相邻两个第二蒸发器中，后方的第二蒸发器的横管与前方的第二蒸发器的蒸汽室连接，第二蒸发器的冷凝水室与横管连通，且连通冷凝水排管，第二蒸发器的冷凝水排管与产品排管连通。

可选的，相邻第二蒸发器通过蒸剩水管道连接，前方的第二蒸发器的蒸剩水能够通过蒸剩水管道进入后方的第二蒸发器中。

可选的，所述混合部连接有喷嘴和入口管，相应的，喷嘴与第一蒸发器的蒸汽出口连接，所述入口管与末效的第二蒸发器的蒸汽出口连接。

可选的，所述喷嘴包括依次设置的渐缩段、等直径段和扩张段，所述减缩段与第一蒸发器的蒸汽出口连接。

可选的，所述排出部包括等压段、直管段及扩散段，所述等压段及扩散段均采用变径管，其直径较大的端部与混合部连接，直径较小的端部与直管段的一端连接，直管段的另一端与扩散段的直径较小的端部连接。

可选的，所述原料水进水系统包括依次设置的冷凝器和第一预热器，所述冷凝器的高温介质入口与第二蒸发器的冷凝水排管连接，冷凝器的低温介质入口能够与原料纯水源连接，冷凝器的低温介质出口与第一预热器的低温介质进口连接，第一预热器的出口与首效第二蒸发器的进液口连接，冷凝器的高温介质出口与产品排管连接。

可选的，所述第一预热器的高温介质入口与第一蒸发器的冷凝水出口连接，第一蒸发器流出的冷凝水作为第一预热器的热源。

可选的，所述产品排管包括总排管，所述总排管安装有水质检测件，所述总排管的末端分为第一支管和第二支管，第一支管和第二支管均安装有阀门。

可选的，所述第一蒸发器的进液口与原料纯水源之间的连接管路上设置有原料泵和第二预热器，所述第一蒸发器的蒸剩水管道与第二预热器连接。

本发明的有益效果：

1.本发明的医疗注射用水制备系统，混合部与第一蒸发器的蒸汽出口和末效第二蒸发器的蒸汽出口连接，能够将第一蒸发器排出的依次流蒸汽引射末效第二蒸发器产生的二次蒸汽，一次流蒸汽引射二次流蒸汽后在蒸汽热压缩器混合段完成混合，并通过扩散段进一步降压，达到第一效第二蒸发器需求，并作为第一效第二蒸发器横贯内热源，充分利用热源，将末效蒸汽再次引射利用，降低热源的用量，提高造水比，与第一效第二蒸发器直接利用锅炉等工业蒸汽相比，热源输入更加稳定，避免了热源不稳定造成的原水蒸发量不足，避免了原水液滴进入下一效蒸发器，随蒸发器冷凝水进入产品水，从而造成水质污染。

2.本发明的医疗注射用水制备系统，第二蒸发器采用横管降膜蒸发器，与传统的采用竖管降膜蒸发器相比，传热系数好，蒸发效率高，热源利用率高，且设备占地面积小，易于维护，设备寿命长，降低了制水成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1整体结构示意图；

图2为本发明实施例1蒸汽热压缩器结构示意图；

图3为本发明实施例1横管降膜蒸发器结构示意图；

其中，1.竖管降膜蒸发器，2.原料泵，3.第二预热器，4.蒸汽热压缩器，4-1.混合部，4-2.渐缩段，4-3.等直径段，4-4.扩张段，4-5.等压段，4-6.直管段，4-7.扩散段，4-8.入口管，5.首效横管降膜蒸发器，5-1.喷淋管，5-2.横管，5-3.捕沫网，5-4.蒸汽室，5-5.冷凝水室，5-6.管板，6.第二效横管降膜蒸发器，7.第三效横管降膜蒸发器，8.末效横管降膜蒸发器，9.蒸剩水管，10.蒸汽管道，11.冷凝器，12.第一预热器，13.总排管，14.第一支管，15.第二支管，16.水质检测件，17.产品水泵，18.第一阀门，19.第二阀门，20.控制系统，21.进水泵。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种医疗注射用水制备系统，如图1所示，包括蒸汽热压缩器、热源系统及蒸发系统。

所述热源系统包括第一蒸发器，本实施例中，所述第一蒸发器采用现有的竖管降膜蒸发器1。

所述竖管降膜蒸发器的进液口能够通过管路与原料纯水源连接，原料纯水源的原料纯水能够通过进液口进入竖管降膜蒸发器。

进一步的，所述竖管降膜蒸发器的进液口与原料纯水源之间的管路上安装有原料泵2和第二预热器3，所述原料泵能够驱动原料纯水进入竖管降膜蒸发器，所述第二预热器用于对原料纯水进行预热。所述第二预热器的低温介质进口与原料泵连接，低温介质出口与竖管降膜蒸发器的进液口连接。

所述竖管降膜蒸发器内的竖管通过管路能够与蒸汽热源连接，优选的，所述蒸汽热源可采用工业锅炉的高温蒸汽。

原料纯水经过进液口进入竖管降膜蒸发器，并喷淋到竖管上，所述竖管内通入高温蒸汽，竖管降膜蒸发器内的原料纯水在高温蒸汽的加热作用下，蒸发汽化。

所述竖管降膜蒸发器的顶部设有蒸汽出口，所述蒸汽出口通过管路与蒸汽热压缩器4连接。竖管降膜蒸发器内产生的蒸汽能够通过蒸汽出口排出并进入蒸汽热压缩器。

所述竖管降膜蒸发器的底部设有蒸剩水管，所述蒸剩水管与第二预热器的高温介质进口连接，能够对流入第二预热器的原料纯水进行预热，提高了热效率。第二预热器的高温介质出口用于排出输管降膜蒸发器内的蒸剩水。

进一步的，如图2所示，所述蒸汽热压缩器包括混合部4-1和排出部，所述混合部内具有混合空腔，所述排出部采用变径管，并与混合空腔相连通。

进一步的，所述混合部连接有喷嘴和入口管4-8，所述喷嘴和入口管均与混合部内的混合空腔相连通。

优选的，所述喷嘴包括依次设置的渐缩段4-2、等直径段4-3和扩张段4-4，所述渐缩段面积较小的端部与等直径段的一端连接，等直径段的另一端与扩张段面积较小的端部连接，所述等直径段采用直管。

所述喷嘴渐缩段面积较大的端部通过管路与竖管降膜蒸发器的蒸汽出口连接，竖管降膜蒸发器蒸汽出口排出的蒸汽即一次流蒸汽能够通过喷嘴进入混合部，一次蒸汽经过喷嘴后，喷嘴先收缩后扩张，能够实现加速，在混合部内的喷嘴外周形成低压区域。

优选的，所述排出部包括等压段4-5、直管段4-6及扩散段4-7，所述等压段及扩散段均采用变径管，其直径较大的端部与混合部连接，直径较小的端部与直管段的一端连接，直管段的另一端与扩散段的直径较小的端部连接。

通过扩散段能够进行降压，使得排出部排出的蒸汽压力满足设定的压力需求。

所述蒸发系统包括多个依次串联设置的第二蒸发器，本实施例中，所述第二蒸发器采用现有的外壳为近似椭球状的横管降膜蒸发器。

横管降膜蒸发器具有蒸发效率高、占地面积小、易于维护、设备寿命长的优点，体现在横管降膜设备传热系数普遍高于竖管降膜或竖管升膜蒸发设备，甚至传热系数能达到其两倍。同时，因为换热效率更高，设备制造材料和占地更少。蒸发器设计为近似椭球状，无卫生清洁死角，可有效防止细菌滋生，更便于维护。

本实施例中，设置四效横管降膜蒸发器，依次为首效横管降膜蒸发器5、第二效横管降膜蒸发器6、第三效横管降膜蒸发器7及末效横管降膜蒸发器8。

如图3所示，所述横管降膜蒸发器内均设置有喷淋管5-1、横管5-2、捕沫网5-3、蒸汽室5-4、冷凝水室5-5等元件，蒸汽室和冷凝水室通过管板5-6隔离而成，所述横管与冷凝水室连通，原料水落在横管上产生的蒸汽能够通过管板进入蒸汽室。蒸汽室和冷凝水室内均设置有捕沫网。

相邻横管降膜蒸发器之间设置有蒸剩水管9，前方横管降膜蒸发器内的蒸剩水能够通过蒸剩水管进入后方的横管降膜蒸发器的喷淋管，蒸剩水管一端与前方横管降膜蒸发器的底部连接，另一端与后方横管降膜蒸发器的喷淋管连接。

首效横管降膜蒸发器的横管与蒸汽热压缩器的扩散段连接，蒸汽热压缩器排出的高温蒸汽能够进入首效横管降膜蒸发器的横管内部，所述首效横管降膜蒸发器的蒸汽室通过蒸汽管道10与第二效横管降膜蒸发器的横管连接，第二效横管降膜蒸发器的蒸汽室通过蒸汽管道与第三效横管降膜蒸发器的横管连接，第三效横管降膜蒸发器的蒸汽室通过蒸汽管道与末效横管降膜蒸发器的横管连接。

所述首效横管降膜蒸发器的进液口即喷淋管进口与原料水进水系统连接，原料水进水系统能够将原料水送入首效横管降膜蒸发器。

本实施例中，进入首效横管降膜蒸发器的原料纯水在喷淋管的作用下喷淋至横管上，由于横管通入了蒸汽热压缩器排出的高温蒸汽，因此横管上的原料纯水加热蒸发，产生蒸汽，产生的蒸汽进入蒸汽室，同时横管内的蒸汽冷凝产生的冷凝水进入冷凝水室，蒸汽室内的蒸汽通过蒸汽管道进入第二效横管降膜蒸发器的横管，同时首效横管降膜蒸发器的蒸剩水通过蒸剩水管道进入第二效横管降膜蒸发器，在横管高温蒸汽的作用下蒸发，产生的蒸汽进入蒸汽室，同时横管内的冷凝水进入第二效横管降膜蒸发器的冷凝水室。

采用相同的原理，第二效横管降膜蒸发器产生的蒸汽进入第三效横管降膜蒸发器的横管，蒸剩水进入第三效横管降膜蒸发器进一步蒸发，横管内的冷凝水排入冷凝水室。蒸汽室内的蒸汽进入末效横管降膜蒸发器，第三效横管降膜蒸发器内的蒸剩水进入末效横管将膜蒸发器进一步蒸发，末效横管降膜蒸发器横管内的冷凝水排入冷凝水室。末效横管降膜蒸发器的蒸剩水通过蒸剩水管道排出。

所述横管降膜蒸发器的冷凝水室通过冷凝水排管与产品排管连接，由于横管降膜蒸发器内的冷凝水由原料纯水的蒸汽冷凝而成，去除了杂质，因此可以作为产品水排出。

所述原料水进水系统包括依次设置的冷凝器11及第一预热器12，所述冷凝器的低温介质入口能够通过管路与原料纯水源连接，且冷凝其低温介质入口与原料纯水源之间的管路上安装有进水泵21，进水泵能够驱动原料纯水进入冷凝器，所述冷凝器的高温介质入口与横管降膜蒸发器的蒸汽室通过冷凝水排管连接，各个横管降膜蒸发器横管内产生的冷凝水能够作为进入冷凝器的高温介质，而原料纯水则作为冷凝器的冷源，利用冷凝水进行预热，提高了热效率，所述冷凝器的高温介质出口与产品排管连接。

所述冷凝器的低温介质出口通过管路与第一预热器的低温介质进口连接，第一预热器的低温介质出口与首效横管降膜蒸发器的进液口即喷淋管进口连接。所述第一预热器的高温介质进口与竖管降膜蒸发器的竖管所连接的冷凝水排管连接，竖管降膜蒸发器竖管内的冷凝水作为第一预热器的热源对流入第一预热器的原料纯水进行预热。

所述第一预热器高温介质管内的冷凝水排出。

所述末效横管降膜蒸发器的蒸汽室通过蒸汽管道与混合部的入口管连接，当喷嘴外周形成负压时，能够引射末效横管降膜蒸发器蒸发室内的蒸汽即二次流蒸汽进入混合部，与竖管降膜蒸发器排出的蒸汽混合，进入首效横管降膜蒸发器的横管内部。

一次流蒸汽引射二次流蒸汽后在热蒸汽蒸汽热压缩器混合段完成混合，并通过扩散段进一步降压，达到第一效横管降膜蒸发器需求，并作为第一效横管降膜蒸发器横贯内热源。充分利用热源，将末效横管降膜蒸发器的蒸汽再次引射利用，降低热源的用量，提高造水比，同时与与第一效第二蒸发器直接利用锅炉等工业蒸汽相比，热源输入更加稳定，避免了热源不稳定造成的原水蒸发量不足，避免了原水液滴进入下一效蒸发器，随蒸发器冷凝水进入产品水，从而造成水质污染。

本实施例中，所述产品排管包括总排管13，所述总排管一端与冷凝器的高温介质出口连接，另一端连接第一支管14和第二支管15，所述总排管上安装有水质检测件16及产品水泵17，产品水泵能够驱动冷凝器内的冷凝水作为产品水通过产品排管排出，所述水质检测件采用现有的水质仪表即可，用于检测水质。

所述第一支管上安装有第一阀门18，所述第二支管上安装有第二阀门19，优选的，所述第一阀门和第二阀门均采用电磁阀，当水质仪表检测得到水质合格时，打开第一阀门，关闭第二阀门，合格的产品水能够通过第一支管排出，当水质仪表检测得到水质不合格时，打开第二阀门、关闭第一阀门，不合格的产品水能够通过第二支管排出。

本实施例中，首效横管降膜蒸发器和末效横管降膜蒸发器安装有压力传感器和温度传感器，用于检测其内部的蒸汽压力和温度，所述蒸汽热压缩器喷嘴与竖管降膜蒸发器之间的管路上安装有温度传感器和压力传感器，用于检测进入喷嘴的蒸汽和压力温度信息，所述蒸汽热压缩器的入口管与末效横管降膜蒸发器之间的管路上安装有压力和温度传感器，用于检测二次流蒸汽的压力和温度信息，所述排出部与首效横管降膜蒸发器之间的管路上安装有温度传感器和压力传感器，用于检测进入首效横管降膜蒸发器横管的蒸汽的压力和温度信息。

所述温度传感器和压力传感器均与控制系统连接，能够将采集的数据信息传输给控制系统。

本实施例中，所述原料泵和进水泵通过变频控制器与控制系统连接，能够在控制系统的控制下工作。

进一步的，水质仪表、第一阀门及第二阀门均与控制系统20连接，水质仪表能够将检测得到的水质信息传输给控制系统，控制系统控制第一阀门和第二阀门的打开和关闭状态。

本实施例的医疗注射用水制备系统，工业锅炉的高温蒸汽进入竖管降膜蒸发器的竖管，原料纯水进入竖管降膜蒸发器，高温蒸汽对原料纯水进行加热蒸发，产生的高温蒸汽通过喷嘴进入混合部，并形成负压，然后经过排出部进入首效横管降膜蒸发器的横管。

原料纯水经过冷凝器和第一预热器进行二次预热后进入首效横管降膜蒸发器，并经过喷淋管喷淋到横管上，在高温蒸汽的作用下，产生蒸汽，并经过横管进入蒸汽室，通过蒸汽室流入第二效横管降膜蒸发器的横管，同时横管产生的冷凝水进入冷凝器，对进入冷凝器的原料纯水进行第一次预热后，经过产品排管排出。

采用相同的原理，第二效横管降膜蒸发器产生的蒸汽进入第三效横管降膜蒸发器的横管，冷凝水经过蒸汽室进入冷凝器。

第三效横管降膜蒸发器产生的蒸汽进入末效横管降膜蒸发器的横管，冷凝水经过蒸汽室进入冷凝器。

末效横管降膜蒸发器产生的蒸汽通过入口管在负压的作用下进入混合部，作为首效横管降膜蒸发器的驱动热源。其蒸汽室内的冷凝水进入冷凝器。

进入冷凝器内的冷凝水对原料纯水进行预热后经过产品排管排出。

本实施例中，系统通过检测各温度和压力传感器，调节变频器实现原料泵电机转速调整，从而控制竖管降膜蒸发器的进料量和蒸汽产生量，同时，协同调整进水泵的转速，实现第一效横管降膜蒸发器的蒸汽量与热源蒸汽相匹配，保证一效蒸发温度，并逐渐实现第二、三效的蒸汽量和蒸发温度；系统高频辅助调节产品水泵转速，确保第四效横管降膜蒸发器的冷凝温度，从而实现系统稳定运行；运行期间，水质仪表实时检测产品水的TVOC、PH和电导率等参数，当水质仪表检测得到水质合格时，打开第一阀门，关闭第二阀门，合格的产品水能够通过第一支管排出，当水质仪表检测得到水质不合格时，打开第二阀门、关闭第一阀门，不合格的产品水能够通过第二支管排出。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。