工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）全過程污染控制分析
——以醫(yī)藥中間體4-AA生產(chǎn)為例

邵玉敏 孫 倩

（鄭州大學(xué)環(huán)境技術(shù)咨詢工程公司，河南 鄭州 450002）

工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）全過程污染控制分析
——以醫(yī)藥中間體4-AA生產(chǎn)為例

邵玉敏 孫 倩

（鄭州大學(xué)環(huán)境技術(shù)咨詢工程公司，河南 鄭州 450002）

以醫(yī)藥中間體4-AA生產(chǎn)為例，對(duì)醫(yī)藥中間體行業(yè)生產(chǎn)過程中VOCs主要產(chǎn)排過程進(jìn)行了分析。從企業(yè)層面提出了VOCs全過程污染控制思路：嚴(yán)格控制工藝廢氣VOCs排放、生產(chǎn)設(shè)備密封點(diǎn)泄漏、儲(chǔ)罐和裝卸過程揮發(fā)損失、廢水廢液廢渣系統(tǒng)逸散等環(huán)節(jié)及非正常工況排污。通過采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、實(shí)施工藝改進(jìn)，做好生產(chǎn)環(huán)節(jié)和廢水廢液廢渣系統(tǒng)密閉處理，采用先進(jìn)的罐型和裝卸方式等措施，從源頭減少VOCs的泄漏排放；對(duì)具有回收價(jià)值的工藝廢氣、儲(chǔ)罐呼吸氣和裝卸廢氣進(jìn)行回收利用；對(duì)難以回收利用的廢氣按照相關(guān)要求處理。

醫(yī)藥中間體；4-AA；揮發(fā)性有機(jī)物；污染控制

目前，我國(guó)大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻，區(qū)域性大氣問題日益突出，VOCs污染越來越受到關(guān)注。VOCs是我國(guó)大氣關(guān)鍵污染物O3和PM2.5的重要前體物，控制VOCs的排放將有利于降低O3和PM2.5的濃度，減少污染事件的發(fā)生[3-6]。2013年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，已將“推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理”列為大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃重要內(nèi)容之一。

4-乙酰氧基氮雜環(huán)丁酮（簡(jiǎn)稱4-AA）是所有碳青霉烯培南類抗生素產(chǎn)品的關(guān)鍵共同中間體，具有一定的行業(yè)代表性。本文以某醫(yī)藥中間體4-AA生產(chǎn)企業(yè)為例，分析其VOCs全過程污染控制，旨在從工業(yè)企業(yè)層面控制VOCs產(chǎn)排，對(duì)環(huán)保部門管理及區(qū)域?qū)用鎂OCs減排具有一定參考意義。

1 基本情況介紹

河南某藥業(yè)有限公司年產(chǎn)100t/a醫(yī)藥中間體4-AA，以L-蘇氨酸經(jīng)重氮化環(huán)合反應(yīng)、氨基?；磻?yīng)、環(huán)合反應(yīng)、硅醚化反應(yīng)、Bayer-Village反應(yīng)、臭氧脫保護(hù)反應(yīng)制得產(chǎn)品。生產(chǎn)中使用的主要有機(jī)溶媒有氯仿、甲醇、三乙胺、乙酸乙酯、丁胺等。

2 VOCs全過程污染控制思路

2.1 4-AA生產(chǎn)過程及VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)

4-AA生產(chǎn)過程見圖1。VOCs主要產(chǎn)生環(huán)節(jié)有：工藝廢氣VOCs排放、生產(chǎn)設(shè)備密封點(diǎn)泄漏、儲(chǔ)罐和裝卸過程揮發(fā)損失、廢水廢液廢渣系統(tǒng)逸散等環(huán)節(jié)及非正常工況排污。

圖1 4-AA生產(chǎn)中VOCs的產(chǎn)生過程

2.2 VOCs全過程污染控制思路

嚴(yán)格控制工藝廢氣VOCs排放、生產(chǎn)設(shè)備密封點(diǎn)泄漏、儲(chǔ)罐和裝卸過程揮發(fā)損失、廢水廢液廢渣系統(tǒng)逸散等環(huán)節(jié)及非正常工況排污。具體思路：通過采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，做好生產(chǎn)環(huán)節(jié)和廢水廢液廢渣系統(tǒng)密閉處理，采用先進(jìn)的罐型和裝卸方式等措施，從源頭減少VOCs的泄漏排放；對(duì)具有回收價(jià)值的工藝廢氣、儲(chǔ)罐呼吸氣和裝卸廢氣進(jìn)行回收利用；對(duì)難以回收利用的廢氣按照相關(guān)要求處理。

3 VOCs全過程污染控制措施

3.1 大力推行清潔生產(chǎn)

3.1.1 優(yōu)先選用低揮發(fā)性原輔材料、先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。本文4-AA生產(chǎn)企業(yè)采用了國(guó)內(nèi)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)中選用符合清潔生產(chǎn)要求的原輔材料，生產(chǎn)涉及使用的有機(jī)溶劑氯仿、甲醇、三乙胺、乙酸乙酯、丁胺等均進(jìn)行溶劑回收利用。

目前，國(guó)內(nèi)先進(jìn)的4-AA生產(chǎn)企業(yè)浙江九州、浙江海翔，工藝路線均在典型生產(chǎn)工藝路線基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，由于商業(yè)和技術(shù)保密的原因，詳細(xì)的工藝路線無法詳細(xì)敘述。本文4-AA生產(chǎn)企業(yè)主體工藝路線為：以蘇氨酸經(jīng)重氮化環(huán)合反應(yīng)、氨基酰基化反應(yīng)、環(huán)合反應(yīng)、硅醚化反應(yīng)、Bayer-Village反應(yīng)、臭氧脫保護(hù)反應(yīng)制得產(chǎn)品，與浙江九州、浙江海翔主體工藝路線基本相同，生產(chǎn)工藝較為先進(jìn)。

3.1.2 強(qiáng)化生產(chǎn)、輸送、進(jìn)出料、干燥以及采樣等易泄漏環(huán)節(jié)的密閉性，加強(qiáng)無組織廢氣的收集和有效處理。無組織廢氣的主要產(chǎn)生點(diǎn)有反應(yīng)釜、離心機(jī)、真空泵等設(shè)備及物料輸送管線等。本文4-AA生產(chǎn)企業(yè)各生產(chǎn)設(shè)備與各廢氣收集管道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)接，通過管道輸送至廢氣處理裝置進(jìn)行處理，最大限度地減少了車間無組織廢氣。生產(chǎn)車間反應(yīng)生成氣/置換氣體、干燥尾氣及不凝氣雖然經(jīng)過與各廢氣收集管道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)接，通過管道輸送至廢氣處理裝置進(jìn)行處理。生產(chǎn)過程中由于設(shè)備密封不嚴(yán)、管線泄漏等原因，仍會(huì)產(chǎn)生少量無組織揮發(fā)廢氣。工程擬通過設(shè)備選型（選擇密閉加料設(shè)備、密閉離心機(jī)等）、加強(qiáng)溶劑回收不凝氣的收集、加強(qiáng)設(shè)備檢修維護(hù)等措施，盡可能減少廢氣無組織排放。

3.2 加強(qiáng)有組織工藝廢氣治理

本文4-AA生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)分別設(shè)置蒸餾塔、精餾塔等回收利用裝置，對(duì)4-AA生產(chǎn)中氯仿、甲醇、三乙胺、乙酸乙酯、丁胺等有機(jī)溶媒進(jìn)行回收再利用。生產(chǎn)過程中有組織工藝廢氣有反應(yīng)生成/置換氣、干燥尾氣及不凝氣。企業(yè)對(duì)有組織工藝廢氣經(jīng)各收集管道收集后經(jīng)“低溫冷凝+活性炭吸附+15m排氣筒”后達(dá)標(biāo)排放。

3.3 嚴(yán)格控制儲(chǔ)存、裝卸損失

企業(yè)有機(jī)溶媒年用量約為：氯仿500t/a、甲醇50t/a、三乙胺60t/a、乙酸乙酯65t/a、丁胺10t/a。在符合安全等相關(guān)規(guī)范的前提下，企業(yè)氯仿儲(chǔ)存采用高效密封的浮頂罐（不銹鋼），甲醇、三乙胺、乙酸乙酯、丁胺采用內(nèi)塑鐵桶包裝儲(chǔ)存。液體有機(jī)溶媒裝卸均采取全密閉、液下裝載等方式。

3.4 強(qiáng)化廢水廢液廢渣系統(tǒng)逸散廢氣治理

企業(yè)廢水廢液廢渣收集、儲(chǔ)存、處理處置環(huán)節(jié)主要包括：廢水廢液收集池、輸送管道、廠廢水處理站，廢渣收集、臨時(shí)貯存間，高鹽廢水及危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)等。在廢水廢液廢渣收集、儲(chǔ)存、處理處置過程中，對(duì)逸散VOCs和產(chǎn)生異味的主要環(huán)節(jié)采取“密閉收集+活性炭吸附+15m排氣筒”后達(dá)標(biāo)排放。

3.5 加強(qiáng)非正常工況污染控制

非正常工況是指項(xiàng)目生產(chǎn)運(yùn)行階段的開車、停車、檢修等工況。根據(jù)企業(yè)工藝流程，4-AA生產(chǎn)過程為批量間歇生產(chǎn)，每批均進(jìn)行開車、停車、檢修。因此，要對(duì)生產(chǎn)過程事故排放、非計(jì)劃性操作進(jìn)行嚴(yán)格控制。非計(jì)劃性操作應(yīng)嚴(yán)格控制污染，杜絕事故性排放，事后及時(shí)評(píng)估并向環(huán)境保護(hù)主管部門報(bào)告。企業(yè)及時(shí)向社會(huì)公開非正常工況相關(guān)環(huán)境信息，接受社會(huì)監(jiān)督。

4 結(jié)論

（1）醫(yī)藥中間體行業(yè)橫跨化工與醫(yī)藥兩大行業(yè)，屬于高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)。醫(yī)藥中間體生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs，對(duì)大氣環(huán)境、人體健康都會(huì)產(chǎn)生不利影響。

（2）工業(yè)企業(yè)層面控制VOCs產(chǎn)排，是區(qū)域?qū)用鎂OCs污染控制的基礎(chǔ)，做好醫(yī)藥中間體生產(chǎn)VOCs全過程污染控制是解決該行業(yè)環(huán)境空氣污染影響的當(dāng)務(wù)之急。

（3）醫(yī)藥中間體行業(yè)企業(yè)層面VOCs全過程污染控制的思路為：嚴(yán)格控制工藝廢氣VOCs排放、生產(chǎn)設(shè)備密封點(diǎn)泄漏、儲(chǔ)罐和裝卸過程揮發(fā)損失、廢水廢液廢渣系統(tǒng)逸散等環(huán)節(jié)及非正常工況排污。通過采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、實(shí)施工藝改進(jìn)，做好生產(chǎn)環(huán)節(jié)和廢水廢液廢渣系統(tǒng)密閉處理，采用先進(jìn)的罐型和裝卸方式等措施，從源頭減少VOCs的泄漏排放；對(duì)具有回收價(jià)值的工藝廢氣、儲(chǔ)罐呼吸氣和裝卸廢氣進(jìn)行回收利用；對(duì)難以回收利用的廢氣按照相關(guān)要求處理。

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［欄目責(zé)任編輯 席曉劍］

Analysison theW hole Processof Pollution Controlon VolatileOrganic Com pounds(VOCs)of Industrial Enterprise——A Case Study on Manufacture of Pharmaceutical Intermediate4-AA

Shao Yumin Sun Qian
（Environmental Technology Consulting EngineeringCompany,Zhengzhou University,Zhengzhou Henan 450002）

Based on manufacture of pharmaceutical intermediate 4-AA,the main production and emission processes of volatile organic compounds(VOCs)were analyzed in this paper.A route of whole process of VOCs pollution control at the enterprise level was proposed.Strict control of emissions of waste gas VOCs, production equipment seal leakage,Storage air loss,loading and unloading process air loss,Wastewater ef?fluent waste residue system loss,and emissions at abnormal operation condition.Use advanced production technology,implement process improvements.Intensify sealed treatment on production processes and wastewa?tereffluent waste residue system.Use advanced tank type and loading-unloading process.Reduce VOCsemis?sion from the source.Recycle valuable material from process exhaust,tank breathing,and loading-unload?ing exhaust.Processwaste gas difficult to recycle according to relevant requirements.

pharmaceutical intermediate；4-AA；volatile organic compounds；pollution control

X831

A

1003-5168（2015）05-0144-3

醫(yī)藥中間體行業(yè)經(jīng)過近30年的發(fā)展，已經(jīng)成為產(chǎn)值數(shù)十億元的新興行業(yè)，為社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，作為醫(yī)藥化工原料至原料藥和藥品這一產(chǎn)品鏈中的重要環(huán)節(jié)，醫(yī)藥中間體行業(yè)橫跨化工與醫(yī)藥兩大行業(yè)，屬于高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，尤其是醫(yī)藥中間體生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物（簡(jiǎn)稱VOCs），對(duì)大氣環(huán)境、人體健康都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重危害。根據(jù)《大氣揮發(fā)性有機(jī)物源排放清單編制技術(shù)指南（試行）》，VOCs是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下飽和蒸氣壓較高（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大于13.33Pa）、沸點(diǎn)較低、分子量小、常溫狀態(tài)下易揮發(fā)的有機(jī)化合物。VOCs包括烷烴、烯烴、芳香烴、炔烴的C2～C12非甲烷碳?xì)浠衔铮∟MHCs），醛、酮、醇、醚、酯、酚等C1～C10含氧有機(jī)物（OVOCs），鹵代烴，含氮有機(jī)化合物，含硫有機(jī)化合物等幾類152種化合物。多數(shù)VOCs有毒、有惡臭氣味，部分有致癌性，特別是苯、甲苯及甲醛會(huì)對(duì)人體造成很大危害[1-2]；其次，一些VOCs也有易燃易爆性，存在安全隱患；VOCs中的鹵代烴還可破壞臭氧層。

2015-4-6

邵玉敏（1986-），男，碩士研究生，工程師，研究方向：環(huán)境影響評(píng)價(jià)及污染治理。