ДИСТИЛЛЯЦИЯ: Термокомпрессионные дистилляторы как устойчивое конкурентное преимущество bwt

Оглавление

• Дистилляция: Определение и история
• Дистилляция в фармацевтической промышленности
• Термокомпрессионные дистилляторы
• GDN BWT Pharma & Biotech
• Заключение

1. Дистилляция: Определение и история

Слово "дистилляция" происходит от латинского термина "дистиллят", что означает "капать" или "просачиваться вниз". Это латинское слово позже было адаптировано в среднеанглийский термин "дистиллированный" и в конечном итоге превратилось в современный английский термин "дистилляция". Этот термин отражает процесс разделения компонентов в жидкой смеси путем нагревания и конденсации, при котором испаренные вещества стекают вниз и собираются в виде капель или жидкости. Этот термин веками использовался для описания фундаментального процесса дистилляции.

Рисунок 1: Установка BWT.

История дистилляции насчитывает тысячи лет: методы дистилляции были разработаны в древних цивилизациях, таких как Месопотамия, Египет и Китай. Ранние методы дистилляции были сосредоточены на производстве алкогольных напитков. Древние цивилизации использовали простые перегонные кубы, которые состояли из горшков или сосудов, нагреваемых на огне. Они обнаружили, что, нагревая ферментированную жидкость, такую как вино или пиво, они могут собирать выпаренный спирт и конденсировать его в более крепкий спирт. Знания о дистилляции распространились по разным регионам. В Средние века арабские алхимики добились значительных успехов в технике дистилляции, исследуя различные области применения. Они разработали более сложные конструкции перегонных кубов, улучшили контроль температуры и расширили ассортимент веществ, которые можно было перегонять. В эпоху Возрождения дистилляция стала широко распространенной практикой в Европе. Она была в дальнейшем развита такими учеными и алхимиками, как Гебер, Альберт Великий и Парацельс. Дистилляция использовалась в медицинских целях, для производства эфирных масел и извлечения химических веществ для алхимических экспериментов.

В 17-м и 18-м веках технологии дистилляции значительно продвинулись вперед. Роберт Бойл и другие внесли вклад в понимание давления паров и взаимосвязи между температурой и точками кипения. Это привело к более эффективным и точным процессам дистилляции.

Промышленная революция принесла дальнейший прогресс в дистилляции. С появлением промышленного производства были разработаны новые технологии и оборудование. Была введена фракционная дистилляция, которая позволяет разделять компоненты с более близкими температурами кипения, что позволяет разделять сложные смеси на более чистые вещества. История дистилляции насчитывает столетия исследований, экспериментов и усовершенствования, в которые внесли свой вклад представители различных культур и научных дисциплин. Она превратилась в фундаментальный метод разделения, который продолжает формировать производство и вносить вклад в научные достижения, которые привели к созданию более сложных методов дистилляции, автоматизации и повышению эффективности.

В наше время дистилляция играет решающую роль в различных отраслях промышленности, включая нефтепереработку, химическое производство, фармацевтику, производство напитков и продуктов питания, а также в области охраны окружающей среды (переработка отходов) и исследований и разработок (лабораторное применение). Дистилляция является наиболее надежным естественным процессом очистки и используется в самых ответственных технологиях.

2. Дистилляция в фармацевтической промышленности

Дистилляция является важным процессом в фармацевтической промышленности для очистки, разделения и извлечения соединений, обеспечивающим производство безопасных и высококачественных фармацевтических продуктов.

Таблица 1: Основные области применения дистилляции в фармацевтической промышленности

Настоящая статья привлекает внимание к исключительной специализации BWT в производстве воды для инъекций в фармацевтической промышленности. Уделяя неизменное внимание этому важнейшему аспекту, компания BWT зарекомендовала себя как ведущий производитель высококачественных водных растворов, специально разработанных для удовлетворения строгих требований фармацевтической промышленности. Таблица 2 иллюстрирует последовательные этапы, участвующие в тщательном процессе получения воды для инъекций. Представляя всесторонний обзор этих важнейших этапов, таблица дает четкое визуальное представление о сложном пути, предпринятом для обеспечения производства высококачественной воды, пригодной для инъекций.

Рисунок 2: BWT Вода для инъекций (WFI), bwt.com (2023).

Существует три основных типа конструкций фармацевтической дистилляции, включая дистилляцию с падающей пленкой, дистилляцию с естественной циркуляцией и термокомпрессионную дистилляцию. BWT производит все три типа дистилляционного оборудования, поскольку каждый из них находит свое применение в разных случаях.

• Дистилляция с падающей пленкой включает в себя вертикально ориентированную трубу или колонну, в которой тонкая пленка жидкости стекает вниз под действием силы тяжести. Жидкость нагревается в верхней части колонны, и по мере того, как она стекает вниз, она испаряется в паровую фазу из-за температурного градиента. Затем пар собирается отдельно от жидкой фазы. Дистилляция с падающей пленкой обладает такими преимуществами, как высокая скорость теплопередачи, короткое время выдержки и пригодность для термочувствительных фармацевтических соединений.

  

  Рисунок 3: Схема дистиллятора с падающей пленкой BWT Multistill.

• Дистилляция с естественной циркуляцией основана на разнице плотностей между жидкой и паровой фазами, что облегчает перемещение жидкости по системе без необходимости в механических насосах. Он включает в себя вертикальную колонну, к нижней части которой подводится тепло. Когда жидкость нагревается, она претерпевает фазовый переход: пар поднимается, а жидкость опускается в режиме непрерывной циркуляции. Дистилляция с естественной циркуляцией известна своей простотой, энергоэффективностью и пригодностью для крупномасштабного производства.

  

  Рисунок 4: BWT Колонна дистиллятора с естественной циркуляцией с «плавающим теплообменником» BWT Multitron.

• Термокомпрессионная дистилляция использует принцип сжатия паровой фазы для повышения ее температуры и давления, что обеспечивает более высокую эффективность разделения. В этом процессе пар, образующийся в ректификационной колонне, сжимается, а затем конденсируется. Затем конденсированный пар расширяется, что приводит к падению температуры и давления, что приводит к разделению на жидкую и паровую фазы. Термокомпрессионная дистилляция особенно полезна при работе с термочувствительными соединениями или для достижения высокочистого разделения.

  	Дистилляция с падающей пленкой	Дистилляция с естественной циркуляцией	Термокомпрессионная дистилляция
  Удаление CO2	Очень хорошо	Хорошо	Хорошо
  WFI conductivity	Очень хорошо	Хорошо	Хорошо
  Габариты	Компактный	Компактный	Компактный
  Высота	Средняя	Средняя	Низкая
  Производительность	До 15 м3/ч	До 15 м3/ч	Более 15 м3/ч
  Возможность про-ва WFI холодным методом	Нет	Нет	Да
  Стоимость	Средняя	Высокая	Средняя
  Эксплуатационные расходы	Средняя	Средняя	Низкая
  Возможность установки с электрическим приводом	Только для небольших помещений	Только для небольших помещений	Возможно
  WFI давление	Только атмосферное	Может находится под давлением	Может находится под давлением

  Таблица 3: Сравнительный анализ типов дистилляторов

Важно отметить, что, хотя дистилляция является эффективным методом очистки воды, она может быть энергоемкой из-за необходимого нагрева. Поэтому это не всегда может быть наиболее экономичным или практичным вариантом, особенно для крупномасштабной очистки воды. Другие методы очистки воды, такие как обратный осмос, фильтрация или обеззараживание, часто используются в сочетании с дистилляцией или в качестве альтернативы ей, в зависимости от конкретных требований и загрязняющих веществ, присутствующих в источнике воды.

Рисунок 5: BWT Pharma & Biotech (bwt.com, 2023)

Несмотря на то, что BWT является известной компанией в области водоподготовки, компания специализируется на различных технологиях водоподготовки, таких как фильтрация, умягчение, дезинфекция и кондиционирование. BWT предлагает широкий спектр продуктов и услуг, которые дополняют процессы дистилляции или предоставляют решения для конкретных нужд очистки воды. Например, BWT предлагает системы предварительной очистки, которые удаляют твердые частицы, осадок или определенные загрязняющие вещества из воды перед ее дистилляцией. Этот этап предварительной обработки помогает оптимизировать процесс дистилляции, снижая вероятность образования отложений на дистилляционном оборудовании.

Это может включать такие технологии, как угольная фильтрация или ультрафиолетовая дезинфекция, которые устраняют любые оставшиеся примеси или микроорганизмы в дистиллированной воде. BWT может предложить комплексные решения для очистки воды, которые охватывают множество технологий и процессов для удовлетворения конкретных потребностей своих клиентов. Рекомендуется проконсультироваться непосредственно с BWT или посетить их официальный веб- сайт, чтобы ознакомиться с их конкретными предложениями и возможностями, связанными с дистилляцией или другими методами очистки воды.

3. Термокомпрессионные дистилляторы

В термокомпрессионном дистилляторе процесс начинается с нагревания соленой воды для получения пара. Затем этот пар сжимается с помощью механического компрессора, повышая его температуру и давление. Пар высокого давления смешивается с поступающей соленой водой, что также приводит к повышению температуры и давления питательной воды. Смесь пара высокого давления и питательной воды поступает в сепаратор, где пар конденсируется, образуя пресную воду, и отделяется концентрированный рассол. Полученная пресная вода собирается, в то время как оставшийся рассол обычно сливается или подвергается дальнейшей обработке.

Термокомпрессионные дистилляторы работают по принципу использования скрытой теплоты конденсации. При сжатии пара температура и давление пара повышаются, что способствует выделению скрытого тепла во время конденсации. Эта дополнительная тепловая энергия затем передается поступающей соленой воде, обеспечивая процесс дистилляции. Термокомпрессионные дистилляторы также можно комбинировать с другими технологиями опреснения для создания гибридных систем. Например, они могут быть интегрированы с системами обратного осмоса (RO), где концентрированный рассол, полученный в процессе RO, подается в термокомпрессионный дистиллятор для дальнейшего концентрирования и извлечения пресной воды. Такой гибридный подход позволяет оптимизировать потребление энергии и улучшить общий процесс опреснения. Термокомпрессионные дистилляторы обычно используются на крупномасштабных опреснительных установках, которым требуются высокие мощности по производству пресной воды. Они часто развертываются в прибрежных районах с доступом к морской воде, где нехватка пресной воды является насущной проблемой. Кроме того, эти дистилляторы могут использоваться в промышленности, где требуется вода высокой чистоты, например, на электростанциях, в фармацевтическом производстве и производстве электроники.

Ключевым преимуществом термокомпрессионных дистилляторов является использование механической энергии, вырабатываемой компрессором, для повышения давления и температуры пара. Это обеспечивает более высокую эффективность по сравнению с традиционными методами дистилляции, поскольку снижает потребность во внешних источниках энергии, таких как тепло или электричество. Этот процесс часто используется на крупномасштабных опреснительных установках для решения проблемы дефицита воды в прибрежных регионах, где морская вода в изобилии. Кроме того, термокомпрессионные дистилляторы известны своей высокой энергоэффективностью. Используя механическую энергию компрессора для повышения давления и температуры пара, они могут добиться значительного снижения энергопотребления по сравнению с другими методами дистилляции. Такая эффективность особенно выгодна для крупномасштабных опреснительных установок, которым требуется значительное количество энергии для очистки воды. Кроме того, в отличие от других процессов дистилляции, которые зависят от внешних источников нагрева, термокомпрессионные дистилляторы используют скрытую теплоту конденсации для управления процессом дистилляции. Это означает, что они меньше зависят от внешних источников энергии, таких как ископаемое топливо или электричество. Механическая энергия компрессора в основном используется для сжатия пара, что приводит к экономии энергии. Кроме того, термокомпрессионные дистилляторы могут быть расширены для обеспечения больших мощностей по очистке воды. Это делает их подходящими для решения проблем нехватки воды в прибрежных районах или регионах, где существует потребность в значительном производстве пресной воды. Модульная конструкция систем термокомпрессионной дистилляции обеспечивает гибкое и эффективное расширение по мере увеличения потребности в воде. Термокомпрессионные дистилляторы обычно обеспечивают высокую степень извлечения воды. Энергоэффективный процесс сжатия позволяет преобразовать большую часть поступающей соленой воды в пресную, сводя к минимуму потери воды. Такая высокая скорость извлечения воды имеет решающее значение для максимального производства пресной воды и минимизации объема концентрированного рассола, который требует утилизации или дальнейшей обработки. Использование термокомпрессоров, работающих на электричестве, имеет первостепенное значение не только из-за их эффективности, но и из-за их положительного воздействия на окружающую среду. Полагаясь на электричество в качестве источника энергии, термокомпрессоры способствуют экологичности и устойчивому развитию, используя энергию из возобновляемых источников. Этот добросовестный подход согласуется с глобальными усилиями по сокращению выбросов углекислого газа и внедрению устойчивых практик. Следовательно, использование термокомпрессоров с электрическим приводом становится решающим шагом на пути к достижению более экологичного и устойчиво работающего будущего.

Рисунок 6: Термокомпрессор с электрическим приводом (GDN BWT Pharma & Biotech, 2023)

4. GDN BWT Pharma & Biotech

BWT объединяет уважаемых лидеров отрасли, каждый из которых привносит в компанию свои уникальные знания и профессиональный опыт. В 2022 году мы с большой гордостью представляем ценное дополнение к семейству BWT — GDN, специализированную компанию, специализирующуюся на технологии термокомпрессии. Эта интеграция значительно расширяет ассортимент продукции BWT, позволяя нам использовать последние достижения в области термокомпрессии и предлагать новаторские решения для удовлетворения постоянно меняющихся требований наших клиентов. Компания BWT Pharma & Biotech, известная своим превосходством в области решений для очистки воды, разделяет нашу непоколебимую приверженность инновациям и качеству. Благодаря этому сотрудничеству мы расширили наши коллективные знания и опыт, что позволило нам предоставлять широкий спектр самых современных продуктов и услуг, удовлетворяющих динамичным потребностям фармацевтической и биотехнологической промышленности. Вместе мы располагаем уникальными возможностями для реализации комплексных проектов "под ключ", начиная от установок для очистки воды и заканчивая оптимизацией технологических процессов, удовлетворяя разнообразные требования на протяжении всего цикла фармацевтического производства. Этот стратегический альянс с GDN еще больше укрепляет наши позиции на рынке, объединяя наш опыт, ресурсы и возможности для обеспечения еще большей ценности для наших клиентов. Наша объединенная сила гарантирует, что мы остаемся на переднем крае достижений в области очистки воды и продолжаем предлагать инновационные решения, которые повышают эффективность, экологичность и надежность в фармацевтическом и биотехнологическом секторах. Опыт GDN заключается в предоставлении решений "под ключ" для производства, хранения и распределения очищенной воды (PW), воды для инъекций (WFI) и чистого пара (PS), а также очистки на месте/стерилизации на месте (CIP/SIP) и системы подготовки. Обладая выдающейся историей, насчитывающей более 51 года, GDN очень гордится тем, что является непревзойденным мастером термокомпрессионной дистилляции. Эта передовая технология дистилляции, впервые разработанная дальновидным Альфредо Понзини, произвела революцию в отрасли и стала краеугольным камнем успеха. Стремление компании к инновациям и непоколебимая приверженность качеству очевидны в нашем логотипе, на котором выделено имя Альфредо Понзини, навсегда вписанное в богатое наследие GDN. Первоначально разработанный Понзини в 1926 году, термокомпрессор является прародителем современного дистиллятора. В последние годы его внедрение пошло на убыль, поскольку фармацевтические компании искали экономически эффективные решения, часто идя на компромисс с операционными расходами. Однако с тех пор мир изменился, и взыскательные потребители теперь требуют дистилляторов, которые не только эффективны, но и способны снизить потребление ресурсов, особенно черного пара.

В GDN BWT Pharma & Biotech мы справились с этой задачей. Ассортимент дистилляторов фирмы охватывает впечатляющий спектр мощностей, рассчитанный на объемы производства от 50 до 24 000 литров в час. Благодаря нашей передовой технологии мы можем одновременно производить как горячий, так и холодный WFI, обеспечивая оптимальную гибкость для наших клиентов. Кроме того, наше экологичное оборудование оснащено электрическим обогревом, предлагая экологически чистые решения, которые позволяют достигать производительности до 6000 литров в час. В соответствии с непоколебимой приверженностью компании высочайшим стандартам гигиены, дистилляторы GDN могут похвастаться нулевым количеством мертвых ножек, что обеспечивает 100%-ную санитарную эксплуатацию. Эта конструктивная особенность исключает риск загрязнения, гарантируя чистоту конечного продукта. Кроме того, наши дистилляционные системы славятся своей исключительной эффективностью, позволяя нашим клиентам максимизировать производительность и минимизировать отходы.

Поскольку отрасль продолжает развиваться, GDN BWT Pharma & Biotech остается на переднем крае инноваций, стремясь предлагать непревзойденные решения, которые превосходят ожидания наших клиентов. Благодаря нашему опыту в области термокомпрессионной дистилляции и непоколебимой приверженности качеству, мы готовы формировать будущее водоподготовки в фармацевтическом и биотехнологическом секторах. Компания GDN BWT Pharma & Biotech в очередной раз вошла в историю, успешно разработав и внедрив первую в Европе 100% электрическую установку для очистки воды. Это новаторское достижение демонстрирует нашу приверженность инновациям и устойчивому развитию. Устраняя необходимость в традиционных способах обогрева на основе топлива, наш электрический агрегат обеспечивает значительные преимущества с точки зрения энергоэффективности и воздействия на окружающую среду. Это новаторское решение является примером нашей приверженности предоставлению передовых, экологически чистых технологий, отвечающих меняющимся потребностям фармацевтической и биотехнологической промышленности. Являясь лидерами в этой области, мы продолжаем расширять границы и формировать будущее водоочистки с помощью наших революционных достижений.

После своей интеграции в группу GDN BWT Pharma & Biotech достигла нового уровня синергии, производя оборудование для различных бизнес-подразделений (BUs) по всей Европе. В настоящее время наша деятельность охватывает множество стран, включая Испанию, Францию, Швецию, Германию, Россию, Ирландию и Бельгию. Это расширенное присутствие позволяет нам обслуживать более широкую клиентскую базу и поставлять наши передовые решения для очистки воды на различные рынки. Используя наши интегрированные возможности и опыт, мы располагаем хорошими возможностями для удовлетворения конкретных потребностей каждого региона и вносим свой вклад в успех всей группы.

Используя синергию между нашими двумя компаниями, мы стремимся предоставлять нашим клиентам непревзойденную поддержку, индивидуальные решения и безупречный сервис. Наше общее видение устойчивого развития и эффективности побуждает нас разрабатывать экологически чистые технологии, которые не только отвечают нормативным требованиям, но и способствуют более экологичному будущему. Вступая в эту новую главу, GDN BWT Pharma & Biotech по-прежнему стремится расширять границы инноваций и устанавливать новые отраслевые стандарты. При поддержке BWT Pharma & Biotech и нашем непоколебимом стремлении к совершенству мы готовы продолжить наш путь в качестве ведущей силы в области очистки воды для фармацевтического и биотехнологического секторов.

5. Заключение

Настоящая статья служит исчерпывающим ресурсом для всех, кто ищет информацию о решениях для очистки воды в фармацевтической промышленности. Это дает представление о возможностях, опыте и приверженности BWT удовлетворенности клиентов и устойчивому развитию. Независимо от того, являетесь ли вы специалистом в области фармацевтики или биотехнологий, специалистом по очистке воды или человеком, заботящимся об окружающей среде, эта статья предоставляет ценные знания и перспективы о важности очистки воды и решениях, предлагаемых BWT. Исследуя взаимодействие между дистилляцией, термокомпрессионными дистиллятами и фармацевтической промышленностью, эта статья продемонстрировала важность этих технологий для обеспечения высокого качества воды и содействия экологичности фармацевтических процессов. Предоставленная информация может помочь заинтересованным сторонам в фармацевтическом секторе и секторе водных технологий принимать обоснованные решения относительно методов очистки воды.

Рисунок 7: Водоподготовка для фармацевтической промышленности, bwt.com (2023)

В основе философии BWT лежит клиентоориентированный подход, гарантирующий, что их решения адаптированы к конкретным потребностям их клиентов. Хотя термокомпрессоры являются заметной технологией в портфолио BWT, важно подчеркнуть, что они предлагают также ряд других передовых технологий. BWT демонстрирует свой опыт и универсальность в решении разнообразных задач по очистке воды. Этот обширный ассортимент продукции позволяет BWT предлагать индивидуальные решения, соответствующие уникальным требованиям их клиентов, обеспечивая оптимальную эффективность и результативность процессов очистки воды.