IT202000025609A1 - Distillatore per termocompressione per acqua distillata per iniettabili (wfi) - Google Patents

Distillatore per termocompressione per acqua distillata per iniettabili (wfi) Download PDF

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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/28Evaporating with vapour compression
    • B01D1/284Special features relating to the compressed vapour
    • B01D1/2856The compressed vapour is used for heating a reboiler or a heat exchanger outside an evaporator
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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Description

DESCRIZIONE
Forma oggetto della presente invenzione un distillatore a termocompressione del vapore per la produzione di acqua distillata per preparazioni iniettabili farmaceutiche (WFI).
L?acqua da utilizzare per le preparazioni farmaceutiche (Water for Injection ? WFI) richiede alti livelli di purezza chimica e batteriologica. Pertanto, in tale settore si utilizza la tecnica di distillazione ad alta temperatura, in conformit? a rigidi valori chimicofisici e batteriologici previsti dai regolamenti Europei. In particolare, i processi normalmente utilizzati per la preparazione dell?acqua per uso farmaceutico sono la distillazione a multiplo effetto e la distillazione per termocompressione.
Il processo del distillatore a termocompressione si basa sull?evaporazione di un liquido in ebollizione a una temperatura di circa 102/104?C e nell?innalzamento della temperatura del vapore prodotto fino a 130/140?C, mediante l?azione meccanica di un aspiratore/compressore. Il vapore compresso, spinto in un ambiente a temperatura inferiore alla propria, si condensa cedendo le calorie di vaporizzazione al liquido contenuto in caldaia. Questo evapora in una quantit? uguale a quella del vapore che si condensa; in questo modo si realizza il recupero del calore latente come fonte di riscaldamento per un altro liquido prossimo all?ebollizione.
Questi distillatori sono in grado di fornire acqua per iniettabili ad altissimo grado di purezza chimica e biologica che pu? essere quindi utilizzata per la preparazione di soluzioni iniettabili.
Per garantire tali livelli di purezza, tutti componenti del distillatore in cui scorre il vapore e l?acqua devono essere completamente costruiti in acciaio inossidabile AISI 316 con superficie decapata e passivata, con saldature in TIG (Tungsten Inert Gas) e le tenute in PTFE. Un componente critico dei distillatori a termocompressione noti ? rappresentato dall?elemento aspiratore/compressore. Tale componente infatti, oltre a richiedere una manutenzione continua, ? costruito con materiali (generalmente in alluminio), non completamente accettati dai requisiti di costruzione della farmacopea per impianti di produzione di WFI.
Inoltre il compressore, per poter funzionare, necessita di un motore e quindi di organi di trasmissione del movimento, sia che si tratti di trasmissione diretta tramite giunti oppure di trasmissione a cinghie. In entrambi i casi, tali organi di movimento devono essere opportunamente isolati.
Nel settore dei distillatori per termocompressione per la produzione di acqua distillata per preparazioni iniettabili farmaceutiche (WFI) ? quindi particolarmente sentita l?esigenza di migliorare l?elemento aspiratore/compressore in quanto componente critico dell?intero impianto.
Scopo della presente invenzione ? quello di risolvere i problemi dell?arte nota tenendo conto delle necessit? del settore.
In particolare, scopo della presente invenzione ? quello di fornire un distillatore per termocompressione per la produzione di acqua distillata per preparazioni iniettabili farmaceutiche (WFI) che risolva completamente i problemi collegati all?elemento aspiratore/compressore.
Tale scopo ? raggiunto da un distillatore per termocompressione per la produzione di acqua distillata per preparazioni iniettabili farmaceutiche (WFI) privo di elemento aspiratore/compressore.
Tale scopo ? raggiunto da un distillatore per termocompressione per la produzione di acqua distillata per preparazioni iniettabili farmaceutiche (WFI) in accordo con la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite dell?invenzione.
Le caratteristiche ed i vantaggi del distillatore per termocompressione secondo la presente invenzione saranno evidenti dalla descrizione di seguito riportata, data a titolo esemplificativo e non limitativo in accordo con le figure allegate, in cui: - la figura 1 mostra una vista frontale di un distillatore per termocompressione in accordo con la presente invenzione;
- la figura 2 mostra una vista dall?alto del distillatore di figura 1;
- le figure 3 e 4 mostrano una vista assonometrica frontale ed una vista assonometrica posteriore del distillatore di figura 1 in cui ? stata rimossa parte della copertura;
- la figura 5 mostra una vista dall?alto del distillatore di figura 1 in cui ? stata rimossa parte della copertura.
Con riferimento alle figure allegate, ? rappresentato un distillatore 1 per termocompressione per la produzione di acqua distillata per preparazioni iniettabili farmaceutiche (WFI) privo di elemento aspiratore/compressore, in accordo con la presente invenzione.
Come illustrato in figura 1, il distillatore 1 comprende una colonna di distillazione 12, preferibilmente dotata di uno stato isolante, ed una coppia di calotte terminali opposte, ovvero una callotta inferiore 14 ed una calotta superiore 16.
La colonna di distillazione 12 ? preferibilmente un contenitore di forma cilindrica.
Le calotte terminali opposte 14 e 16 che chiudono il contenitore 12 sono preferibilmente di forma sferica, a cupola.
Preferibilmente, la calotta terminale inferiore 14 prevede, in corrispondenza del fondo, uno scarico 141 verso un condotto scarico 142.
All'interno della colonna di distillazione 12 ? disposta una pluralit? di tubi verticali 18, affiancati, che fungono da scambiatori di calore. Tali tubi 18 sono mantenuti saldamente in posizione verticale da apposite piastre, ovvero da una piastra inferiore 20 e da una piastra superiore 22 che definiscono tra loro una camera di condensazione 26. I tubi 18 attraverso le piastre 20,22 in modo tale che le estremit? superiori dei tubi 18 si aprano nella camera di evaporazione 30.
Una camera di evaporazione 30 ? definita all'interno della colonna di distillazione 12, tra la piastra superiore 22 e la calotta superiore 16.
Il condotto vapore puro 31 mette in comunicazione la camera di evaporazione 30 con la camera di condensazione 26.
Il passaggio di vapore puro tra la camera di evaporazione 30 e la camera di condensazione 26 ? ottenuto tramite mezzi di spinta e compressione del vapore, collegati al condotto vapore puro 31 e descritti successivamente. Vantaggiosamente, a differenza dei distillatori per termocompressione noti, nella soluzione secondo la presente invenzione il mezzo di spinta vapore non ? un mezzo meccanico di spinta, come un compressore o una girante.
Per fornire calore per il processo secondo la presente invenzione, la colonna di distillazione 12 ? dotata di un mezzo di riscaldamento, disposto all?interno della calotta inferiore 14. Ad esempio, il mezzo di riscaldamento ? un serpentino alimentato a vapore industriale tramite un ingresso vapore industriale 34, collegato ad un condotto vapore industriale 131.
Per fornire una carica di alimentazione liquida per il processo secondo la presente invenzione, la colonna di distillazione 12 ? dotata di un ingresso acqua 36 (purificata oppure addolcita) al di sotto dei tubi 18, preferibilmente in corrispondenza della calotta inferiore 14. L?acqua viene preriscaldata tramite uno scambiatore di calore 7. Come illustrato in figura 4, il distillatore 1 comprende quindi anche uno scambiatore di calore 7 preriscaldare l?acqua in ingresso alla colonna di distillazione 12.
Il liquido entra nella colonna di distillazione 12, raggiunge la piastra inferiore 20 e sale attraverso ciascuno dei tubi verticali 18. Il liquido viene lasciato salire attraverso i tubi 18 e nella camera di evaporazione 30. ? preferibile che il livello del liquido sia vicino alla piastra superiore 22 in modo da riempire le estremit? superiori dei tubi 18. ? quindi possibile applicare calore per far bollire ed evaporare parte del liquido.
L'ebollizione del liquido provoca l'evaporazione e crea vapore puro all'interno della camera di evaporazione 30 che sale verso la calotta superiore 16, esce dall?uscita vapore puro 161 ed entra nel condotto vapore puro 31. Il vapore puro all?interno del condotto 31 viene aspirato, ricompresso e spinto tramite mezzi di spinta e compressione direttamente nella camera di condensazione 26 della colonna di distillazione 12 attraverso l?ingresso 162. L?ingresso 162 del vapore ricompresso ? immediatamente al di sotto della piastra superiore 22 e facilita l'ebollizione del liquido mantenuto al di sopra della piastra superiore 22 e nelle estremit? superiori dei tubi 18.
Quando il vapore ricompresso passa attraverso la camera di condensazione 26 si raffredda in modo significativo e viene condensato come distillato circondando e cedendo il suo calore ai tubi 18, alimentanti dall?acqua.
L?acqua distillata viene quindi raccolta sul fondo della camera di condensazione 26 e scaricata attraverso il passaggio di uscita 46. L?acqua distillata, tramite un condotto di uscita acqua distillata 461, viene raccolta in una tanica di raccolta 463 collegata ad una pompa di mandata 464. Come illustrato in figura 3, il distillatore 1 comprende quindi anche una tanica di raccolta 463 dell?acqua distillata.
? inoltre previsto, collegato alla tanica di raccolta 463, un condotto di mandata 465 dell?acqua distillata. Preferibilmente, i gas caldi fuoriuscenti dalla tanica di raccolta 463 sono utilizzati come mezzo di riscaldamento dello scambiatore di calore 7 per preriscaldare l?acqua in ingresso alla colonna di distillazione 12.
Preferibilmente, per facilitare il flusso continuo di liquido attraverso la colonna di distillazione 12 ? previsto un passaggio di ricircolo 48 che consente il deflusso di liquido da sopra la piastra superiore 22 fino alla calotta inferiore 14. Preferibilmente, la colonna di distillazione 12 ? dotata di pi? passaggi di ricircolo 48 uniformemente distribuiti lungo la circonferenza.
Il distillatore 1 ? inoltre dotato di un pannello di controllo 33 per il controllo e la gestione dei parametri e del processo di distillazione a compressione di vapore.
Preferibilmente, la colonna di distillazione 12 lavora a temperatura di ebollizione, ad esempio circa 101?C. Come sopra anticipato, innovativamente nel distillatore 1 per termocompressione in accordo con la presente invenzione il passaggio di vapore puro tra la camera di evaporazione 30 e la camera di condensazione 26 ? ottenuto tramite mezzi di spinta e compressione non meccanici, ovvero diversi da un tradizionale compressore o girante o soffiante.
Nel distillatore 1 per termocompressione in accordo con la presente invenzione il mezzo di spinta vapore ? un iniettore di vapore 61, usato in combinazione con un tubo di Venturi 66.
L?iniettore di vapore 61 comprende una colonna di generazione vapore puro 63 dotata inferiormente di un ingresso acqua 64 (purificata oppure addolcita), la medesima utilizzata nella colonna di distillazione 12, e superiormente di un?uscita vapore puro 62 in pressione.
Il tubo di Venturi 66 comprende un condotto circolare avente una porzione di ingresso 661 ed una porzione di uscita 662 disposte assialmente, ed una porzione di ingresso trasversale 663.
La porzione di ingresso 661 del tubo di Venturi 66 ? collegata all?uscita vapore puro 62 della colonna di generazione vapore puro 63.
La porzione di uscita 662 del tubo di Venturi 66 ? collegata all?ingresso 162 della camera di condensazione 26 della colonna di distillazione 12.
La porzione di ingresso trasversale 663 del tubo di Venturi 66 ? collegata al condotto vapore puro 31 uscente dalla camera di evaporazione 30 della colonna di distillazione 12.
La sezione del tubo di Venturi 66 ? inferiore alla sezione del condotto vapore 31, e la velocit? del vapore puro che scorre nel tubo di Venturi 66 (iniettato attraverso l?iniettore di vapore 61) ? maggiore della velocit? del vapore puro che scorre nel condotto vapore 31. Pertanto, la pressione nel tubo di Venturi 66 ? inferiore alla pressione nel condotto vapore 31, e ci? genera un effetto risucchio del vapore puro che dal condotto vapore 31 viene risucchiato, attraverso la porzione di ingresso trasversale 663, all?interno del tubo di Venturi 66 e spinto, insieme al vapore iniettato attraverso l?iniettore di vapore 61, verso l?ingresso 162 della camera di condensazione 26 della colonna di distillazione 12.
Si noti che l?iniettore di vapore 61, alimentato con la stessa acqua utilizzata per alimentare la colonna di distillazione 12, genera vapore puro che pu? essere miscelato al vapore puro uscente dalla camera di evaporazione 30 ed essere inviato insieme ad esso nella camera di condensazione 26 per ottenere acqua distillata.
Preferibilmente, il tubo di Venturi 66 comprende un tratto posteriore 665 avente sezione maggiore di un tratto anteriore 667, entrambi circolari. Preferibilmente, tra il tratto posteriore 665 ed il tratto anteriore 667 ? disposto un tratto di raccordo 666. La sezione del tratto anteriore 667 ? inferiore alla sezione del tratto posteriore 665, e quindi anche la pressione. Ci? genera un ulteriore effetto risucchio del vapore puro verso l?ingresso 162 della camera di condensazione 26 della colonna di distillazione 12.
Vantaggiosamente, il mezzo di spinta vapore, e quindi sia l?iniettore di vapore 61 che il tubo di Venturi 66, sono completamente costruiti in acciaio inossidabile AISI 316 con superficie decapata e passivata, saldature in TIG (Tungsten Inert Gas) e tenute in PTFE.
Preferibilmente, la colonna di generazione vapore puro 63 dell?iniettore di vapore 61 lavora ad alta temperatura, ad esempio compresa tra 140?C e 150?C, e ad alta pressione, ad esempio tra 2bar e 4bar, preferibilmente a 3bar.
Preferibilmente, il mezzo di spinta vapore (e quindi l?iniettore di vapore 61 ed il tubo di Venturi 66) e/o lo scambiatore di calore 7 sono disposti all?interno di una cabina 9, mostrata in figura 1. Nelle figure da 3 a 5 ? visibile solo il telaio 91 della cabina 9, mentre i pannelli di copertura 92 sono stati rimossi per mostrare gli elementi alloggiati all?interno della cabina stessa.
Preferibilmente, il distillatore 1 per termocompressione ? dotato di un basamento 93 al di sopra del quale sono disposti tutti gli elementi sopra descritti.
Innovativamente, nel distillatore 1 per termocompressione in accordo con la presente invenzione il passaggio di vapore puro tra la camera di evaporazione 30 e la camera di condensazione 26 ? ottenuto tramite mezzi di spinta e compressione non meccanici, ovvero diversi da un tradizionale compressore o girante o soffiante.
Vantaggiosamente, nel distillatore 1 per termocompressione in accordo con la presente invenzione il mezzo di spinta vapore ? un iniettore di vapore 61, usato in combinazione con un tubo di Venturi 66.
Vantaggiosamente, nel distillatore 1 per termocompressione in accordo con la presente invenzione l?iniettore di vapore 61 ? alimentato dal vapore puro creato dalla colonna di generazione di vapore puro 63 che a sua volta ? alimentato ad acqua purificata o acqua addolcita. Pertanto, il vapore puro da esso generato ? miscelato al vapore puro uscente dalla camera di evaporazione 30 ed inviato con questo nella camera di condensazione 26 per ottenere acqua distillata.
Vantaggiosamente, nel distillatore 1 per termocompressione in accordo con la presente invenzione tutti i componenti a contatto con il vapore puro sono costruiti con materiali idonei (acciaio inossidabile AISI 316 con superficie decapata e passivata, saldature in TIG (Tungsten Inert Gas) e tenute in PTFE).
Vantaggiosamente, il distillatore 1 per termocompressione in accordo con la presente invenzione essendo privo di organi di trasmissione del movimento, ha permesso l?eliminazione della manutenzione collegata a tali elementi e la diminuzione del consumo elettrico. ? chiaro che un tecnico del settore potrebbe apportare modifiche al prodotto sopra descritto, tutte contenute nell'ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni seguenti.

Claims (12)

RIVENDICAZIONI
1. Distillatore a termocompressione del vapore per la produzione di acqua distillata per preparazioni iniettabili farmaceutiche (WFI), comprendente:
- una colonna di distillazione (12) alimentata da un ingresso liquido di alimentazione (36) e dotata di un mezzo di riscaldamento per riscaldare detto liquido di alimentazione, e comprendente:
una camera di evaporazione (30) dotata di un?uscita vapore puro (161);
una camera di condensazione (26) dotata di un ingresso vapore puro ricompresso (162) e di un?uscita acqua distillata (46),
- un condotto vapore puro (31) che collega l?uscita vapore puro (161) della camera di evaporazione (30) con l?ingresso vapore puro ricompresso (161) della camera di condensazione (26);
- mezzi di spinta e compressione del vapore, collegati al condotto vapore puro (31), per consentire il passaggio di vapore puro tra la camera di evaporazione (30) e la camera di condensazione (26);
caratterizzato dal fatto che i mezzi di spinta e compressione del vapore comprendono almeno un iniettore di vapore (61).
2. Distillatore a termocompressione in accordo con la rivendicazione 1, in cui detto iniettore di vapore (61) comprende una colonna di generazione vapore puro in pressione (63), alimentata da un ingresso liquido di alimentazione (64) e dotata di un?uscita vapore puro in pressione (62) collegata al condotto vapore puro (31).
3. Distillatore a termocompressione in accordo con la rivendicazione 2, in cui il liquido di alimentazione della colonna di generazione vapore puro in pressione (63) ? il medesimo utilizzato per la colonna di distillazione (12), preferibilmente acqua purificata oppure acqua addolcita.
4. Distillatore a termocompressione in accordo con la rivendicazione 2 o 3, in cui la colonna di generazione vapore puro in pressione (63) lavora ad alta temperatura, ad esempio tra 140?C e 150?C, e ad alta pressione, ad esempio tra 2bar e 4bar.
5. Distillatore a termocompressione in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di spinta e compressione del vapore comprendono anche un tubo di Venturi (66) dotato di:
- una porzione di ingresso (661) collegata all?iniettore di vapore (61);
- una porzione di uscita (662), sostanzialmente allineata con la porzione di ingresso (661), collegata all?ingresso vapore puro ricompresso (162) della camera di condensazione (26) della colonna di distillazione (12);
- una porzione di ingresso trasversale (663), sostanzialmente trasversale alle porzioni di ingresso (661) e di uscita (662), collegata, tramite il condotto vapore puro (31), all?uscita vapore puro (161) della camera di evaporazione (30) della colonna di distillazione (12).
6. Distillatore a termocompressione in accordo con la rivendicazione 5, in cui la sezione del tubo di Venturi (66) ? inferiore alla sezione del condotto vapore (31) e/o la pressione nel tubo di Venturi (66) ? inferiore alla pressione nel condotto vapore (31).
7. Distillatore a termocompressione in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la camera di condensazione (26) della colonna di distillazione (12) alloggia al suo interno una pluralit? di tubi verticali (18) che fungono da scambiatori di calore, alimentati inferiormente dall?ingresso liquido di alimentazione (36), e in cui estremit? superiori di detti tubi (18) si aprono nella camera di evaporazione (30).
8. Distillatore a termocompressione in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il mezzo di riscaldamento della colonna di distillazione (12) ? un serpentino alimentato a vapore industriale tramite un ingresso vapore industriale (34).
9. Distillatore a termocompressione in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente uno scambiatore di calore (7), e in cui il liquido di alimentazione della colonna di distillazione (12) ? preriscaldato tramite detto scambiatore di calore (7).
10. Distillatore a termocompressione in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente anche una tanica di raccolta acqua distillata (463) collegata all?uscita acqua distillata (46) della camera di condensazione (26) della colonna di distillazione (12).
11. Distillatore a termocompressione in accordo la rivendicazione 10, in cui gas caldi fuoriuscenti dalla tanica di raccolta (463) sono utilizzati come mezzo di riscaldamento dello scambiatore di calore (7).
12. Distillatore a termocompressione in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la colonna di distillazione (12) comprende almeno un passaggio di ricircolo (48) del liquido di alimentazione da una calotta superiore (16) ad una calotta inferiore (14).
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