醫(yī)藥化工生產(chǎn)項(xiàng)目廢氣處理工藝及可行性評(píng)價(jià)

林曉洋

（杭州能化科技有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引言

隨著醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域研究的不斷深入，醫(yī)藥化工生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)量也在進(jìn)一步增長[1]。我國作為全球最大的原料藥和中間體的生產(chǎn)國，在醫(yī)藥生產(chǎn)過程中會(huì)有大量有毒有害的有機(jī)廢氣污染物產(chǎn)生[2]。廢氣污染物主要來源于生產(chǎn)車間，包括苯類、酮類、醚類、鹵代烴類等，這些廢氣污染物嚴(yán)重危害人體健康、破壞生態(tài)環(huán)境[3]。由于廢氣污染物成分復(fù)雜，采用單一技術(shù)處理很難達(dá)到理想效果，而采用組合工藝進(jìn)行處理，是廢氣凈化的關(guān)鍵。因此，對(duì)醫(yī)藥化工生產(chǎn)企業(yè)廢氣的特征和處理工藝進(jìn)行研究，可以為醫(yī)藥化工生產(chǎn)企業(yè)制定合理的廢氣污染防治措施提供指導(dǎo)和支持[4]。

1 企業(yè)概況

1.1 生產(chǎn)概況

為了適應(yīng)我國醫(yī)學(xué)化工原料藥行業(yè)發(fā)展的趨勢，河北某公司經(jīng)過細(xì)致的市場調(diào)研，決定投資15 000萬元，建設(shè)年產(chǎn)800 kg 的醫(yī)藥原料藥、醫(yī)藥中間體項(xiàng)目。該項(xiàng)目生產(chǎn)的原料藥有利伐沙班、苯環(huán)喹溴銨和鹽酸氮卓斯汀3 種，項(xiàng)目產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模見表1 所示。生產(chǎn)所需原輔料均外購，原料藥生產(chǎn)過程中制備的中間體不外售，全部用于生產(chǎn)原料藥。

表1 產(chǎn)品規(guī)模一覽表

1.2 廢氣來源

本項(xiàng)目廢氣主要來源于原料藥車間產(chǎn)生的工藝廢氣和污水處理站揮發(fā)的廢氣惡臭。其中，原料藥車間在生產(chǎn)利伐沙班、苯環(huán)喹溴銨和鹽酸氮卓斯汀過程中，會(huì)產(chǎn)生甲醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、乙腈、氯化氫、二氧化硫、二氯甲烷、四氫呋喃、甲胺、二氯亞砜、三乙胺、乙酸、非甲烷總烴等廢氣，污水處理站產(chǎn)生氨、硫化氫、臭氣濃度等廢氣，呈現(xiàn)出有組織和無組織排放特點(diǎn)。由于廢氣能增強(qiáng)溫室效應(yīng)，并對(duì)人體有較大的危害，因此，必須采取有效的污染控制措施，避免廢氣對(duì)空氣環(huán)境造成污染。

2 廢氣處理工藝

2.1 廢氣處理技術(shù)

目前，醫(yī)藥化工廢氣常用的處理技術(shù)有冷凝法、吸收法、吸附法、氧化法、燃燒法等，每種技術(shù)的特點(diǎn)不盡相同[5]，見表2 所示。近年來，除上述常用的處理技術(shù)之外，一些新技術(shù)、新工藝也不斷被應(yīng)用，如膜分離技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)、生物技術(shù)等，極大提升了醫(yī)藥化工廢氣的處理效果，使醫(yī)藥化工項(xiàng)目對(duì)空氣環(huán)境的影響在可接受范圍內(nèi)。

表2 有組織廢氣常用處理技術(shù)比較

2.2 工藝選擇

通過對(duì)該醫(yī)藥項(xiàng)目產(chǎn)生廢氣的組成和性質(zhì)進(jìn)行分析，廢氣產(chǎn)生濃度較低，并且成分復(fù)雜，主要有甲醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、乙腈、氯化氫、二氧化硫、二氯甲烷、四氫呋喃、甲胺、二氯亞砜、三乙胺、乙酸、非甲烷總烴等物質(zhì)。由上節(jié)得知，很難采用單一技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢氣的合理處理，因此，要聯(lián)合兩種或以上處理技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)廢氣達(dá)標(biāo)排放。

2.2.1 原料藥車間廢氣處理工藝

原料藥車間反應(yīng)罐、冷凝器、一體化設(shè)備產(chǎn)生的廢氣與收集裝置采用法蘭連接，收集效率為100%。配液過程、離心機(jī)卸料位于密閉間，上方安裝集氣罩收集，集氣罩收集效率為90%。收集到的廢氣中含有易溶于水廢氣、難溶于水廢氣和含酸性氣體，因此，要針對(duì)不同性質(zhì)的氣體進(jìn)行不同技術(shù)處理，該廢氣處理工藝為：堿噴淋吸收+水噴淋吸收+活性炭吸附聯(lián)合處理。氣體中的酸性廢氣、易溶于水廢氣先被堿液吸收和水吸收處理，然后含有難溶于水廢氣的尾氣經(jīng)過活性炭纖維吸附處理，凈化后尾氣經(jīng)1 根20 m 排氣筒排放，如圖1 所示。

圖1 廢氣處理工藝流程圖

1）堿液吸收。它是一種兩相逆向流吸收塔，當(dāng)氣體從塔體下方進(jìn)氣口沿切向進(jìn)入塔，在通風(fēng)機(jī)的動(dòng)力作用下，迅速充滿進(jìn)氣空間，塔內(nèi)特有的布液裝置使吸收液均勻向下噴淋。廢氣在一定的溫度和壓力下，與高壓霧化狀態(tài)堿液接觸，氣液相開始組分的溶解和吸收，直到氣液相之間達(dá)到平衡。

2）水吸收。其設(shè)備結(jié)構(gòu)為填料塔，通過內(nèi)置填料增大氣液接觸面積，主要原理是液相介質(zhì)凈化氣體的工藝，通過液體直接對(duì)凈化氣體進(jìn)行捕捉和吸收。

3）活性炭吸附。在活性炭吸附裝置入口安裝過濾器，然后兩個(gè)吸附器串聯(lián)，廢氣經(jīng)閥門、過濾器，進(jìn)入活性炭吸附裝置進(jìn)行二級(jí)吸附，吸附后的廢氣由吸附器頂部潔凈排放。在吸附過程中，有物理吸附和化學(xué)吸附發(fā)生。物理吸附是依靠活性炭的多孔結(jié)構(gòu)，將介質(zhì)中的雜質(zhì)吸引到孔徑中?；瘜W(xué)吸附是利用活性炭表面的化學(xué)結(jié)合、功能團(tuán)形式的氧和氫的作用，使廢氣與其表面的氧化物或絡(luò)合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合聚集到活性炭的表面。

2.2.2 污水處理站廢氣處理工藝

污水處理站廢氣成分主要包括氨、硫化氫、臭氣濃度，針對(duì)排放源特點(diǎn)分別采取加蓋密封且預(yù)留出口、安裝集氣罩措施，廢氣收集效率90%，收集后的有組織廢氣再用引風(fēng)機(jī)抽出，送至堿噴淋吸收+水噴淋吸收聯(lián)合處理，凈化后尾氣經(jīng)15 m 排氣筒排放。

3 廢氣處理效果及可行性評(píng)價(jià)

3.1 廢氣處理效果

3.1.1 原料藥車間廢氣處理效果

經(jīng)物料衡算，廢氣各污染物成分的產(chǎn)生速率分別為：甲醇2.808 kg/h、乙酸乙酯3.618 kg/h、丙酮0.13 kg/h、乙醇9 kg/h、乙腈2.96 kg/h、氯化氫0.803 kg/h、二氧化硫0.213 kg/h、二氯甲烷4.085 kg/h、四氫呋喃3.26 kg/h、甲胺0.068 kg/h、二氯亞砜0.233 kg/h、三乙胺0.02 kg/h、乙酸1.975 kg/h、非甲烷總烴45.281 kg/h。

經(jīng)過堿噴淋吸收+水噴淋吸收+活性炭吸附聯(lián)合處理后，各污染物的排放速率分別為：甲醇0.028 08 kg/h、乙酸乙酯0.036 18 kg/h、丙酮0.001 3 kg/h、乙醇0.09 kg/h、乙腈0.029 6 kg/h、氯化氫0.008 03 kg/h、二氧化硫0.002 13 kg/h、二氯甲烷0.408 5 kg/h、四氫呋喃0.032 6 kg/h、甲胺0.000 68 kg/h、二氯亞砜0.002 33 kg/h、三乙胺0.000 2 kg/h、乙酸0.019 75 kg/h、非甲烷總烴0.452 81 kg/h。

凈化后尾氣經(jīng)20 m 排氣筒排放，排風(fēng)量為13 000 m3/h，污染物排放質(zhì)量濃度分別為：甲醇2.16 mg/m3、乙酸乙酯2.783 mg/m3、丙酮0.1 mg/m3、乙醇6.923mg/m3、乙腈2.277 mg/m3、氯化氫0.618 mg/m3、二氧化硫0.164 mg/m3、二氯甲烷3.142 mg/m3、四氫呋喃2.507 mg/m3、甲胺0.052 mg/m3、二氯亞砜0.179 mg/m3、三乙胺0.015 mg/m3、乙酸1.519 mg/m3、非甲烷總烴34.831 mg/m3。

3.1.2 污水處理站廢氣處理效果

經(jīng)物料衡算，污水處理站廢氣各污染物成分的產(chǎn)生速率分別為：氨0.001 0 kg/h、硫化氫0.000 07 kg/h。

經(jīng)過堿噴淋吸收+水噴淋吸收聯(lián)合處理后，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量3 000 m3/h，廢氣各污染物的排放速率分別為：氨0.000 1 kg/h、硫化氫0.000 007 kg/h。

凈化后尾氣經(jīng)10 m 排氣筒排放，廢氣各污染物排放質(zhì)量濃度分別為：氨0.03 mg/m3、硫化氫0.002 mg/m3，臭氣濃度排放量為150，無量綱。

3.2 廢氣處理可行性評(píng)價(jià)

氯化氫、甲醇、非甲烷總烴滿足《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37823—2019）標(biāo)準(zhǔn)要求；四氫呋喃滿足《化學(xué)合成類制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 33/2015—2016）標(biāo)準(zhǔn)要求；乙酸乙酯、丙酮、乙腈、二氯甲烷滿足《化學(xué)工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 32/3151—2016）標(biāo)準(zhǔn)要求；氨、硫化氫、臭氣濃度滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—93）標(biāo)準(zhǔn)要求[6]。綜上所述，本項(xiàng)目采取的工藝廢氣處理措施可行。另外，由于采用集氣罩收集的廢氣，會(huì)產(chǎn)生廢氣無組織排放，但此部分廢氣對(duì)廠區(qū)周圍大氣環(huán)境影響較輕。因此，本項(xiàng)目采取的無組織防治措施可行。

4 結(jié)論

醫(yī)藥生產(chǎn)項(xiàng)目屬于基礎(chǔ)化工行業(yè)，在其生產(chǎn)過程中勢必產(chǎn)生有機(jī)廢氣，并且成分復(fù)雜，危害嚴(yán)重。因此，需進(jìn)一步加強(qiáng)醫(yī)藥化工生產(chǎn)項(xiàng)目有機(jī)廢氣的處理力度，使廢氣達(dá)標(biāo)排放。在廢氣處理過程中，應(yīng)結(jié)合其具體來源和特性，選擇適合的處理工藝。結(jié)合河北某醫(yī)藥原料藥、醫(yī)藥中間體建設(shè)項(xiàng)目，采取了組合工藝對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行處理，處理后的廢氣滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，處理工藝可行，同步實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。