制藥潔凈車間不銹鋼管道內壁循環酸洗技術

田亞斌，吳 忠，姚 勇，楊漢林，胡安杰

(1.西南科技大學土木工程與建筑學院，四川綿陽 621010;2.中國五冶集團有限公司，四川成都 610063)

在醫藥、電子、食品、輕紡、冶金、化工等工業生產領域中，由于生產工藝的要求，常用潔凈管道輸送各種介質來保證產品質量[1]。到目前為止，國內外所使用的潔凈管道的材質主要為SS304和SS316L內、外壁拋光不銹鋼管及管件，由于這些管道在生產和安裝過程中，不可避免地會受到污染。為滿足工藝和各行業標準及產品質量要求，在管道安裝試壓完成后，必須對管道內壁進行徹底清洗[2-3]。由于工藝管道使用的材質不同，清洗時對清洗方式及清洗劑的選擇尤為重要[4-5]。在潔凈管道系統中，大多采用奧氏體不銹鋼作為潔凈系統管道，在制藥工程中所用的物料管道、注射水管道、純化水管道、純蒸汽管道等更是如此。研究制藥工程中潔凈管道的循環酸洗鈍化方法，形成了一套成熟且能滿足各種生產工藝要求的施工技術，即潔凈不銹鋼管道內壁循環酸洗技術，對實際工程非常必要。

1 酸洗及鈍化原理

不銹鋼管道內壁油脂的主要成分為油酸，根據油酸與堿起皂化反應生成可溶性皂而將油脂除去。皂化反應終點判定主要根據清洗液中的OH-離子濃度來確定。主要反應式為：

不銹鋼在稀硝酸的作用下會形成一層致密保護膜。潔凈不銹鋼管內壁堿洗脫脂后，當不銹鋼管內壁材質處于活性狀態時，用8 %稀硝酸溶液進行循環酸洗使不銹鋼管內壁形成一種致密且光滑的保護膜即鈍化。這樣既可以保護潔凈不銹鋼管內壁被腐蝕又可以減少微生物在管壁上的附著，滿足規范及GMP要求。

2 施工工藝流程

潔凈管道內壁循環酸洗工作量較小，但清洗劑腐蝕性強工序繁多，時間要求嚴格，一環緊扣一環，因此在施工過程中，必須建立一套嚴密的施工程序見圖1。

圖1 酸洗鈍化施工工藝流程

3 準備工作

3.1 清洗方式的選擇

工業清洗方式很多，有的采用相似相溶原理進行清洗、有的采用機械原理進行清洗、有的采用化學反應原理進行清洗，有的采用以上兩種或兩種以上原理進行聯合清洗，這些清洗方式的選擇應根據具體情況而定。潔凈廠房內潔凈管道種類多，管路復雜，管線較長且主要為供回組合的閉合回路，因此，潔凈管道內壁清洗宜采用循環化學清洗。循環化學清洗的清洗液具有一定的流速和壓力，使清洗液混合均勻一致，被清洗物表面能被充分浸潤，反應更充分，清洗更徹底，能較好地保證清洗質量。

潔凈管道系統中往往安裝有貴重的儀器、儀表，這些部件在化學清洗前必須拆除，以免在化學清洗時被清洗劑腐蝕，對于這些部件應采用四氯化碳浸泡清洗(相似相溶原理)。

3.2 清洗站的建立

根據酸洗鈍化施工工藝流程建立清洗站如圖2所示。

圖2 酸洗鈍化清洗站

清洗站與耐酸泵連接時用衛生級耐酸耐壓管，耐酸泵與管路及管路與清洗箱連接用衛生級耐酸耐壓膠管。純化水或注射用水、無油自來水等與清洗箱連接用衛生級塑料軟管，中和箱排污管用普通耐酸塑料軟管。閥門及管件選用SS316L衛生級不銹鋼球閥及管件，采用卡盤卡箍式連接。

3.3 0.1 NHCL溶液和1.0 NNaOH溶液的配制：

施工過程中需要判定酸洗、堿洗的終點，分別用0.1NHCL和1.0NNaOH標準溶液來滴定清洗時的堿洗溶液的OH-變化情況、酸洗溶液的H+變化情況來判定終點。

0.1 NHCL溶液的配制，通過N1V1=N2V2(式中N1=0.1N，N2=12N，V1=1000ml，V2為所需濃鹽酸的體積數)計算求出配制1 000 mL 0.1 NHCL溶液所需濃鹽酸(相對體積質量1.19，約12 N)的毫升數。然后用小量筒量取此毫升數的濃鹽酸，加入純化水中，并稀釋成1 000 mL，貯于玻塞細口瓶中，充分搖勻，并貼上標簽，注明試劑名稱，配制日期，待用。

1.0 N NaOH溶液的配制：通過NV=W/M×1000(式中N=1.0N，V=1000ml，M=40g(NaOH的摩爾質量)，W為配制1000 ml 10 N的NaOH溶液所需的NaOH克數)，計算求出配制1000 ml 1.0 NNaOH溶液所需的NaOH的克數，在天平秤上迅速稱出所需的粒狀NaOH，置于燒杯中，立即用1000 ml純化水溶解，配制成溶液，貯于具有橡皮塞的細口瓶中，充分搖勻，并貼上標簽，注明試劑名稱，配制日期，待用。

3.4 管路連接

根據管路中儀表、儀器、重要設備與管道連接的方式，分別制作替換管或堵頭(材質為SS304或SS316L)，然后將管路中所有的儀表、儀器、重要設備拆除并用替換管或堵頭連接上。一般來說，潔凈管道都是閉合回路，只需將管路中的入口處用衛生級耐酸管連接，并接到耐酸泵的出口上，管路回液管接到清洗箱即可。根據生產時潔凈管道內輸送的介質來選擇凈化水(純化水或注射水)的類別，并用衛生級膠管接到清洗箱。由于酸洗循環過程需要水沖洗工序，故需將無油自來水接到清洗站。

4 循環酸洗

4.1 無油自來水沖洗

首先用無油自來水將整個管路充滿，檢查整個系統是否有滴漏現象，若有應立即處理。同時檢查各用戶點是否充滿水，若無應立即查明原因，并使其與管路系統形成通路。當管路系統積滿水后，將無油自來水轉換到清洗箱內，并向清洗箱內加水，當水加至箱體的2/3時，關閉自來水閥門，啟動耐酸泵，使自來水在管路中循環，再檢查管路系統是否有滴漏現象，若有便立即停泵處理，處理完畢再向管路系統補水，補水完成后再進行循環沖洗，沖洗時間為30 min。

4.2 堿洗

循環堿洗開始時，應將所有用戶點的自來水排放一次，在清洗過程中再排放一次。循環堿洗過程中，每隔5 min用0.1 N HCL標準溶液(從取樣點取樣)進行測定一次。當連續3次0.1 N HCL用量無變化時，則表明堿洗達到終點。當堿洗達到終點時，將管路回液管移至中和箱內，并向清洗箱內注入純化水或注射水。當中和箱內堿液液位降至1/3時，開始緩慢地向中和箱內加入少量濃鹽酸，并用pH試紙檢測，取樣溶液呈中性時，打開排污閥進行排放。當管路中液體呈中性后，再把所有用戶點的閥門打開，將用戶點盲管中所有的堿液排盡，然后將閥門關閉。

4.3 酸洗、鈍化

將所需用量的濃硝酸準備好，在管路循環過程中向清洗箱內緩慢加入濃硝酸，直至硝酸溶液濃度為8 %時，開始計時，進行循環酸洗。循環清洗過程中，應將管路中所有用戶點閥門打開把用戶點盲管內的純化水或注射用水排放掉，使盲管內充滿酸洗液。循環酸洗過程中，每隔5 min打開所有用戶點的閥門一次，讓管路中所有點基本保持動態清洗。當酸洗、鈍化進行30 min后，每隔5 min需測定管路中的酸濃度，當最后三次酸濃度基本保持一致時，循環酸洗即達到終點。當酸洗、鈍化達到終點后，便向清洗箱內注入純化水或注射水，并將管路中回液管轉換到中和箱內，同時向中和箱內緩慢加入NaOH顆粒中和清洗液，并用pH試紙測定中和箱內的pH值，當達到中性時即可排放。用pH試紙測定清洗箱內液體pH值，當達到中性，便可停止排放清洗液，同時讓管內液體繼續循環0.5 h以上，然后將管內液體排放完畢。

4.4 儀表、儀器、設備清洗

當管路中的儀表、儀器等部件拆除后，用四氯化碳進行浸泡式清洗，清洗后用密封膠封存所有管口，待用。

4.5 后續工作

管路循環清洗完畢且管內液體排盡后，將純蒸汽(將普通蒸汽經過純蒸汽發生器處理后的蒸汽)換到管路系統中進行消毒處理。消毒結束后，將管路系統中的替換管、堵頭拆除，并立即恢復管路系統。當管路恢復后，根據管路系統輸送介質的類別，選擇經水處理后的純化水或注射用水注入管路系統，并模擬生產狀態進行循環沖洗，每隔1 h進行取樣，測其電導率并與工藝及GMP要求進行對比，看其是否達到標準。若未達到標準，則重復上述清洗過程進行重復清洗，直至達到要求為止。

5 結束語

該技術屬于化學清洗范疇，利用化學反應能力除去污物。酸洗鈍化液體流動性好，滲透力強，易均勻分布到所有清洗物表面，使被清洗物表面不易產生“死角”。酸洗鈍化時采用封閉循環流動管路方式，不需將管路中的設備解體清洗，只需通過檢測流體化學成分即可了解和控制酸洗鈍化過程。該技術操作方便，酸洗鈍化時間安排緊湊。在作業時，每道工序都必須徹底，以保證最終質量。鈍化后，酸洗鈍化廢液必須進行處理，避免造成環境污染。