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无论是哪种类型的工厂，例如制药、食品、饮料或者精细化工等等，都存在大量就地清洗（clean-in-place，简称CIP）的问题。在清洗工艺设施的概念设计阶段，如何解决好这些问题将决定CIP系统的安装是否成功，“成功”的标准包括安装是否经济有效、是否按计划完成，这将直接影响到设备清洗的可靠性。 洁净网 一次通过式和循环式CIP清洗组件 洁净网 一次通过式CIP组件在规定的浓度、温度和流动速度下产生冲洗、洗涤和漂洗溶液，并且把这些溶液输送给要清洁的设备。图1说明，在经过工艺设备后，已经失效的CIP溶液要么在设备处就地排放废水，要么进入CIP 的回流管路，到达CIP组件处排放废水。循环式CIP组件（图2）在严格控制的条件下产生相同的溶液，然后把它们送入清洁循环。在使用循环式CIP组件时，冲洗阶段的溶液回流到CIP组件，在控制和监视下进入排水管。在化学洗涤阶段，生产出充足的清洗液、注入循环，并且符合关键的控制参数的要求，然后再循环通过CIP组件，再把它们导入清洁循环。使用循环式CIP组件的优点在于减少了化学制剂、水和用电量，需要处理的废水会比较少。 图1. 一次通过式CIP循环。 针对特定的项目，例如需要清除的污物的特性，考虑是选择一次通过式还是用循环式CIP组件。 如果处理过程中包含大分子、不可溶解的蛋白质或者粘性很强的矿物质，由于需要使用大范围CIP化学冲洗程序，使用更高的化学溶度、更长的冲洗时间、更高的清洗温度来清除污物，所以一般更倾向于选择循环式清洗系统。在这些条件下，由于管路系统中的负载不断增加、化学药剂的溶度和废水处理成本越来越高，一次通过式CIP就不太适用。 特别需要注意的是，如果在要处理的污物中含有不可溶解的粒子，它们会悬浮在水中、进入CIP系统。如果无法把不可溶解的微粒从CIP回流液中清洗掉，那么就只能使用一次通过式CIP的清洗办法，以保证微粒不会通过循环散布到整个工厂。图2. 可循环CIP循环。图3. 使用洁净室转移面板安装CIP系统。 对管路系统和废水处理容量的影响 为了达到清洁的目的，没有什么东西能够比一次通过式清洗对管路系统的容量要求更高的了。不过，要想得到正确评价结果，不仅要考虑要清洁的CIP循环的数量和类型，而且还要考虑预定的清洗计划。 洁净网 首先，必须按照最初的方法制定CIP程序，确定漂洗和化学冲洗阶段的数量，对于特殊的污物，则要根据最初的清洗试验，估算出各个阶段所需要的时间。利用这方面的知识再结合每个循环的CIP流速，完成规划，并且测算出水、能源和化学制剂的使用量。得到（a）各个CIP循环、（b）以24小时的时间周期内最多的清洗负荷和（c）最大的瞬时需求。这些数据还提供了在不同条件下产生的CIP废水的准确的规划。 洁净网 在一次通过的模式下，在生产化学清洗剂时，把清洗剂混合起来达到特定的浓度和冲洗温度，需要增加化学品和能量成本。如果必须把CIP溶液加热或者冷却至CIP设置点的供应温度，热交换容量以及用来完成这项工作的设备的成本和尺寸也会同时增加。因为这些因素可能会影响设备的布置、预算的预估和化学药品进料系统的设计，所以在设计过程中必须把这些因素纳入考虑范围。 通过对一次通过式清洗技术和循环式清洗技术进行比较分析发现，它们在水、化学药品和能耗方面的差距大约是五倍到十倍。在概念设计阶段就必须对这些数字做出准确的判断，然后在详细设计阶段再次进行确认，保证管路系统和废水的处理容量合乎要求，以及化学药品进料系统满足清洗要求。 CIP程序定义对项目预算的影响 如果用一次通过式清洗系统来替代循环式清洗系统，用水量和废水的处理能力需要增加五到十倍。如果选择反渗透去离子水或者注射用水作为清洁用水，可能对过滤系统的数量有要求，或者仍然需要提供与一次通过式清洗相当的供水量。如果在详细设计甚至在详细设计完成之后都没有确定CIP程序，那么一般而言，工厂设备提供的完成清洗所需要的溶液都会不足。如果在概念设计阶段没有考虑到这些问题，由于建筑平面图或者预算已经确定，不可能通过扩大工厂面积、增加预算来满足有效清洗的要求。 类似地，在设计阶段，如果漂洗一次的时间分别是五分钟和十分钟，它们在时间上的差别就非常明显，但是如果每个循环只需要三到四分钟的漂洗时间，每天漂洗十次到二十次，对用水的需求量和废水处理系统的要求就不会太高。 工艺设备清洁能力的影响 如果根据就地清洗的要求，预先指定和安装工艺设备、管线和器件，不管是循环式CIP还是一次通过式CIP，都能满足要求。如果在设计时没有考虑设备的可清洗性，而且这个设施要生产多种产品，一旦采用CIP程序，污物可能会残留在设备上，而且不同产品造成交叉污染可能因此遍布整个系统。正因为存在这样的风险，在这种情况下就不能考虑使用循环式CIP清洁组件。如果是出于污物的粘着性和管路系统的限制而决定使用循环式清洗，那么在CIP清洗完成后还必须进行人工清洗。此外，还必须清洗CIP组件，减少出现交叉污染的机会。在这些例子中，还可以考虑使用包含有CIP供应管路和回流管路的CIP循环，自动清洗CIP系统，减少出现交叉污染的机会。 图4. 使用机械空间阀门组安装CIP系统。 洁净网 工厂布置对组件的选择和性能影响 洁净网 应当把CIP组件安装在距离水源和化学药品供应附近、离废水排放的目的地近的地方，以降低安装和运作的成本。对大部分CIP组件来说，图3和图4是最理想的情况，把组件安装在清洁流程的最下面，一般是在清洁工艺设备下面，它充分利用了设备排水能力的自流作用，改善了CIP的回流并且减少了排放的时间。只要按照这个办法安装，就不需要使用CIP抽水泵、排水阀和排水管，进一步降低安装和自动化的成本。 洁净网 如果一次通过式CIP组件或者循环式CIP组件安装在与清洁工艺装置同一高度上，就需要使用CIP抽水泵。自吸型CIP抽水泵可以抽取空气和水的混合物，在同样的条件下，这是实现有效CIP回流最佳办法。 在考虑使用一次通过式CIP系统时，唯一的办法是把CIP组件安装在要清洗的设备的上方，清洗剂至上而下地冲洗要清洗的设备并且源源不断地流入下面的废水处理系统中。把CIP回流抽取到上面的CIP组件会降低它的排放能力而且还会使在化学制剂冲洗和漂洗之间的转变中缺少透明度，往往需要增加漂洗的用水量和CIP循环的工作时间。 洁净网 把CIP系统纳入洁净室安装之中 图3和图4是两种不同的CIP系统安装办法。图中选择了最理想的CIP组件安装位置，靠近管线并且增强CIP系统的自流。如图3所示，CIP供水系统垂直提升到机械室内、达到与工艺操作相同的位置高度。CIP分流和收集系统进入机械空间，并且用转移面板把CIP溶液注入洁净室。 图4是一种自动化程度更高的办法，在洁净室中不需要通过人工干预把工艺和CIP管线相互连接起来。这个办法是将所有机械空间设在工艺层下面，而不需要使用在工艺层上的过渡机械室。CIP供水管垂直上升至在低处的机械空间中处于高位的CIP分流阀组。CIP分流和收集管线从下面或者工艺层套管进入洁净室。CIP回水管路与供水管路属于镜像安装，其CIP回水阀组同样位于组件的上方，将CIP溶液输送回到组件中或者废水中。这个阀门组和管线是专门用来保证阶梯跌流，且没有管道低点或者死角，而且可设监视设备。这些办法再一次保证了所有自动设备布置在机械室内，减少了洁净室组件。 洁净网 解决与CIP有关的污染问题 最重要的问题是如何在CIP清洗结束之前把所有处理的污物和残留的化学药品从工艺中除尽。被污染的水或者化学药品可能会造成工艺污染，但这个问题不严重。按照水和化学品的净化验收标准，这些问题可以通过原材料的质量监视措施来弥补。 尽管CIP不会配备0.2-μm通风过滤器，但是最终的污染问题与CIP槽的通风情况有关。当CIP开始工作时，CIP槽“呼吸”机械室中的空气，空气中可能包含微粒。把CIP组件安装在机械空间内，CIP通风配有伴热0.2-μm通风过滤器来防止微粒污染进入CIP组件。 洁净网 取得CIP项目成功的建议 洁净网 在概念设计阶段尽可能早地评价CIP系统要求，以确定关键点： 确定 CIP组件以及CIP程序和关键的清洁参数。 准确估算出需要使用什么样的管线才能满足清洗的要求，并且把它明白无误地传达给负责工厂基础设施规划的负责人。 洁净网 确定CIP系统和洁净室工艺运作很好地结合起来的位置和方法。 尽早确定CIP系统真正的“主人”可能会对项目的成功起到巨大的影响。这在整个项目中起到核心作用，通过试运行，保证各种CIP问题从概念上得到解决，从而保证平稳地过渡到生产运作。 洁净网 (责任编辑：admin) |
