路洪濤 ,趙紅梅 ,李 燕

(1.德州市環(huán)境監(jiān)控中心,山東 德州 253076 ;2.德州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所有限公司,山東 德州 253034)

化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目有機(jī)廢氣治理工藝分析與研究

路洪濤1,趙紅梅2,李 燕2

(1.德州市環(huán)境監(jiān)控中心,山東 德州 253076 ;2.德州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所有限公司,山東 德州 253034)

化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目廢氣產(chǎn)生環(huán)節(jié)多，特征污染物多，排放量較大，環(huán)境影響較大。本文以化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目有機(jī)廢氣產(chǎn)生的的特點(diǎn)出發(fā)，介紹了幾種常用的處理工藝及工藝選型條件，以期為該類項(xiàng)目有機(jī)廢氣處理提供參考。

化學(xué)合成制藥 ; 有機(jī)廢氣; 治理工藝

近年來(lái)化學(xué)合成藥快速發(fā)展，企業(yè)數(shù)量和產(chǎn)品品種不斷增加，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大?；瘜W(xué)合成類制藥項(xiàng)目一般具有工藝流程長(zhǎng)、原輔材料種類多、產(chǎn)品品種多、消耗多而產(chǎn)出少等特點(diǎn)，也造成廢氣產(chǎn)生環(huán)節(jié)多、污染物種類多、排放量大[1]。必須仔細(xì)、全面查找產(chǎn)物環(huán)節(jié)，確定污染物種類，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合各種治理工藝技術(shù)特點(diǎn)，準(zhǔn)確、科學(xué)、合理的確定廢氣污染防治措施，才能滿足達(dá)標(biāo)排放要求。

1 化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目有機(jī)廢氣產(chǎn)生特點(diǎn)

1.1 產(chǎn)生位置

化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目有機(jī)廢氣一般包括上料廢氣、反應(yīng)廢氣、離心干燥廢氣、精制廢氣、溶劑冷凝回收廢氣、儲(chǔ)罐呼吸廢氣、污水處理站廢氣等。

1.2 污染因子

化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目有機(jī)廢氣污染物主要有兩大類，一類是有機(jī)溶劑，化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目在反應(yīng)體系溶解、分離提純等過(guò)程廣泛使用二氯甲烷、二氯乙烷、丙酮、甲醇等有機(jī)溶劑，其中部分有機(jī)溶劑已經(jīng)被列入“三致物質(zhì)”名錄[1]。這些有機(jī)溶劑大多容易揮發(fā)，是有機(jī)廢氣的主要組成成分之一。一類是反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的污染物，主要包括原料、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品，還有氨、氯化氫、二氧化硫、氟化氫等無(wú)機(jī)氣體。大部分無(wú)機(jī)組分都是與有機(jī)廢氣混合排放，無(wú)法分開(kāi)處理的，在對(duì)化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目有機(jī)廢氣進(jìn)行治理是應(yīng)特別注意對(duì)無(wú)機(jī)氣體進(jìn)行前處理。

2 有機(jī)廢氣處理工藝

2.1 冷凝工藝

冷凝是廢氣最簡(jiǎn)單的回收技術(shù)主要針對(duì)沸點(diǎn)較高的有機(jī)溶劑的廢氣?！吨扑幑I(yè)污染防治技術(shù)政策》中要求：有機(jī)溶劑廢氣優(yōu)先采用冷凝、吸附-冷凝、離子液吸收等工藝進(jìn)行回收，不能回收的應(yīng)采用燃燒法等進(jìn)行處理。

化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目采用大量溶劑循環(huán)使用，一般均設(shè)有冷凝回收車間，冷凝效率決定了廢氣排放量。工藝設(shè)計(jì)中一般采用一級(jí)水冷+一級(jí)深冷(鹽水冷或者乙二醇溶液冷等)，在冷凝設(shè)計(jì)中首先應(yīng)保證水冷溫度(一般不高于20℃)和深冷溫度(-5～-10℃)，其次要保證冷凝時(shí)間，在設(shè)計(jì)滿足條件下，盡可能提高冷凝回收效率，一般要求冷凝效率在95%～98%。

本方法一般無(wú)法達(dá)標(biāo)排放，需要與其他處理工藝聯(lián)合使用。

2.2 溶液洗滌工藝

一般采用堿洗，一是因?yàn)榛瘜W(xué)合成藥中生產(chǎn)HCl、SO2等酸性氣體較多，采用堿洗可以中和酸性氣體，二是有些溶劑水溶性較好，采用洗滌工藝可以部分去除這部分有機(jī)物。

有些溶劑雖然不溶于水，但溶于其他溶劑，理論上可以采用溶劑吸收溶劑，但尚無(wú)成功案例，因?yàn)榻^大多數(shù)溶劑都具有揮發(fā)性，在噴淋吸收過(guò)程中揮發(fā)的更多，導(dǎo)致廢氣中污染物量反而增加。

采用洗滌工藝一定要設(shè)計(jì)高效噴淋吸收塔，一般情況下，廢氣處理設(shè)計(jì)風(fēng)量較大，造成氣體濃度較低，采用普通噴淋塔吸收去除效率較低。

2.3 吸附工藝

利用活性炭、沸石分子篩等吸附劑的多孔結(jié)構(gòu)，捕獲去除廢氣中的有機(jī)組分。最常用吸附劑是活性炭。若經(jīng)濟(jì)合算，優(yōu)先選用回收工藝[2]。

采用活性炭吸附需要考慮廢氣污染物性質(zhì)?；钚蕴繛榉菢O性物質(zhì)，對(duì)于非極性氣體污染物有較好的吸附效果，一般用于處理一般認(rèn)為，沸點(diǎn)低、飽和蒸氣壓高的物質(zhì)活性炭吸附效果較差，高分子量的物質(zhì)容易被吸附。采用吸附工藝吸附效率應(yīng)不低于90%[2]。

炭吸附技術(shù)的使用也有限制，因?yàn)榛钚蕴繒?huì)吸附誰(shuí)，當(dāng)廢氣的相對(duì)濕度超過(guò) 50 %時(shí)，吸附床對(duì)有機(jī)物的吸附效率會(huì)降低；對(duì)炭纖維和沸石，相對(duì)濕度可以高一些；一些顆粒物也會(huì)堵塞碳孔，降低系統(tǒng)性能；再有就是炭吸附必須在溫度不大于 40℃下的情況下使用[3]。

2.4 等離子工藝

等離子工藝?yán)酶邏悍烹姰a(chǎn)生等離子體，等離子體又成為電漿，是由部分電子被剝奪后的原子及原子團(tuán)被電離后產(chǎn)生的正負(fù)離子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)。等離子體去除污染物是利用高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，將有機(jī)分子氧化分解成為二氧化碳和水，達(dá)到降解污染物的目的[4]。

王玲玲等人在山東某制藥公司采用等離子工藝處理污水站廢氣，除臭效率大于99%[4]。說(shuō)明等離子工藝除臭效果非常好。

等離子工藝的使用也有局限性，一是對(duì)于部分有機(jī)物質(zhì)分解效率低，特別是環(huán)狀物質(zhì)，長(zhǎng)鏈或者帶有支鏈的有機(jī)物只能做到斷鏈。二是分解鹵代烴產(chǎn)生腐蝕性酸性氣體。三是容易發(fā)生爆炸意外事故，需要設(shè)計(jì)防爆裝置。在實(shí)際運(yùn)行中，由于操作失誤和管理不當(dāng)，可能會(huì)發(fā)生有機(jī)溶劑等物料泄露，導(dǎo)致有機(jī)氣體濃度驟然升高，超過(guò)爆炸極限下限引起爆炸事故。即使等離子裝置前設(shè)置了濃度超標(biāo)報(bào)警和自動(dòng)斷電設(shè)施，由于一般設(shè)計(jì)氣體流速較快，而報(bào)警和切斷需要時(shí)間，難以起到安全保護(hù)作用。

2.5 光催化氧化工藝

光催化氧化工藝一般又稱為UV光解工藝，作為一種高級(jí)氧化技術(shù)能在常溫常壓下有效地降解氣/液相中的多種難降解有機(jī)物并部分轉(zhuǎn)化為水溶性好、易生物降解的物質(zhì)[5-6]。因此，這種工藝可以破壞、分解高分子有機(jī)氣體，有時(shí)可以將小分子有機(jī)物完全分解氧化為無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)，但對(duì)于大分子、長(zhǎng)鏈分子、帶環(huán)分子難以徹底氧化，有時(shí)只能起到破壞作用，難以單獨(dú)解決VOC問(wèn)題，一般用作除臭，或者作為溶液吸收、生物降解等工藝的預(yù)處理工藝，提高處理效率。

2.6 燃燒工藝

主要有直接燃燒和催化燃燒兩種。高濃度有機(jī)廢氣可以直接燃燒并回收熱量，中濃度氣體只能進(jìn)行催化燃燒，如果有機(jī)氣體濃度較低，可以采用吸附+解吸工藝提高濃度后再進(jìn)行催化燃燒。

《制藥工業(yè)污染防治技術(shù)政策》中要求：有機(jī)溶劑廢氣優(yōu)先采用回收工藝，不能回收的應(yīng)采用燃燒法等進(jìn)行處理。事實(shí)上，制藥工業(yè)有機(jī)廢氣難以直接采用燃燒工藝處理，主要是因?yàn)橛袡C(jī)廢氣濃度低、產(chǎn)生量相對(duì)較少。含氯元素污染物會(huì)在高溫焚燒或者燃燒時(shí)產(chǎn)生二噁英，直接加大了二次污染物處理難度?！稉]發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》含有機(jī)氯素成分VOCs的廢氣，宜采用非焚燒技術(shù)處理。因此，含鹵代烴廢氣的處理工藝選擇應(yīng)進(jìn)行充分考慮。

2.7 生物凈化工藝

生物凈化是一種微生物的氧化分解過(guò)程，凈化填料上的微生物一廢氣中的有機(jī)污染物作為能源或者營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)其自身代謝過(guò)程，將其分解成為無(wú)機(jī)物或者自身一部分，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。一般分為傳質(zhì)和降解兩個(gè)過(guò)程。目前常用的生物凈化工藝主要有生物濾池、生物洗滌和生物滴濾三種。

生物處理工藝具有成本低、安全、二次污染少等特點(diǎn)，適用于大氣量、低濃度氣體處理，但生物凈化工藝的限制條件也比較明確：對(duì)于難以生物降解的污染物處理效率低、占地面積大。

謝國(guó)建等用生物滴濾塔處理浙江某醫(yī)藥化工有限公司以甲苯為主的有機(jī)廢氣，其有機(jī)廢氣去除率保持在90%左右，對(duì)甲苯的去除率保持在87%左右，廢氣達(dá)標(biāo)排放[7]。

2.8 聯(lián)合工藝

在化學(xué)合成制藥工藝中，廢氣污染治理很難采用一種工藝實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放要求，更多的是在有效降低溶劑類污染物產(chǎn)生量前提下，根據(jù)廢氣污染物種類、特點(diǎn)，采用兩種及以上聯(lián)合工藝才能滿足治理達(dá)標(biāo)排放要求，比較常見(jiàn)的由活性炭吸附解吸+焚燒工藝，溶液吸收+等離子(或者光催化氧化)+溶液吸收工藝，堿液吸收+生物凈化工藝，UV光解+生物氧化[8]等。

3 總結(jié)

化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目有機(jī)廢氣產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)多、污染物種類多、產(chǎn)生量大、有毒有害難處理，對(duì)周圍環(huán)境影響也大，按照國(guó)家VOCs控制要求，必須對(duì)各種有機(jī)廢氣進(jìn)行治理。有機(jī)廢氣的處理應(yīng)嚴(yán)格控制源頭，提高冷凝回收效率，減少產(chǎn)生量，準(zhǔn)確找到廢氣污染物的種類、合算其產(chǎn)生濃度和產(chǎn)生量，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)合理選擇治理工藝，確保廢氣污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

[1] 賈曉東，金錫鵬.我國(guó)有機(jī)溶劑危害的現(xiàn)狀和預(yù)防[J].中華勞動(dòng)衛(wèi)生職業(yè)病雜志,2000,18(2):65-67.

[2] 環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司.HJ 2026-2013,吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2013.

[3] 閻 勇.從工業(yè)廢氣中回收有機(jī)溶劑的技術(shù)[J].現(xiàn)代化工,1999,19(12):45-49.

[4] 王玲玲,張建平.低溫等離子體在廢氣處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),2013 (1):35-37.

[5] 成卓韋,林雯雯,蔣軼鋒,等.利用紫外預(yù)處理加強(qiáng)氯苯的生物滴濾凈化[J]環(huán)境科學(xué).2010,31(5):1160-1166.

[6] Moussavi G, Mohseni M. Using UV pretreatment to enhance biofiltration of mixtures of aromatic VOCs [J]. Journal of Hazardous Materials, 2007,144(1-2):59-66.

[7] 謝國(guó)建,徐 佳,倪建國(guó),等.用生物滴濾塔凈化有機(jī)廢氣研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2015,40(7):77-79.

[8] 沙昊雷,楊國(guó)靖,夏靜芬,等.UV-生物過(guò)濾聯(lián)合降解苯乙烯廢氣的研究[J].環(huán)境科學(xué),2013,34(12):4701-4705.

(本文文獻(xiàn)格式：路洪濤,趙紅梅 ,李 燕.化學(xué)合成類制藥項(xiàng)目有機(jī)廢氣治理工藝分析與研究[J].山東化工，2016，45(20)：73-74.)

2016-08-30

路洪濤(1970—)，山東德州人，大學(xué)本科，主要從事環(huán)境科研工作。

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