工业企业挥发性有机物（VOCs）全过程污染控制分析——以医药中间体4-AA生产为例

邵玉敏 孙 倩

（郑州大学环境技术咨询工程公司，河南 郑州 450002）

工业企业挥发性有机物（VOCs）全过程污染控制分析
——以医药中间体4-AA生产为例

邵玉敏 孙 倩

（郑州大学环境技术咨询工程公司，河南 郑州 450002）

以医药中间体4-AA生产为例，对医药中间体行业生产过程中VOCs主要产排过程进行了分析。从企业层面提出了VOCs全过程污染控制思路：严格控制工艺废气VOCs排放、生产设备密封点泄漏、储罐和装卸过程挥发损失、废水废液废渣系统逸散等环节及非正常工况排污。通过采用先进的生产工艺、实施工艺改进，做好生产环节和废水废液废渣系统密闭处理，采用先进的罐型和装卸方式等措施，从源头减少VOCs的泄漏排放；对具有回收价值的工艺废气、储罐呼吸气和装卸废气进行回收利用；对难以回收利用的废气按照相关要求处理。

医药中间体；4-AA；挥发性有机物；污染控制

目前，我国大气污染形势严峻，区域性大气问题日益突出，VOCs污染越来越受到关注。VOCs是我国大气关键污染物O3和PM2.5的重要前体物，控制VOCs的排放将有利于降低O3和PM2.5的浓度，减少污染事件的发生[3-6]。2013年国务院发布的《大气污染防治行动计划》，已将“推进挥发性有机物污染治理”列为大气污染防治行动计划重要内容之一。

4-乙酰氧基氮杂环丁酮（简称4-AA）是所有碳青霉烯培南类抗生素产品的关键共同中间体，具有一定的行业代表性。本文以某医药中间体4-AA生产企业为例，分析其VOCs全过程污染控制，旨在从工业企业层面控制VOCs产排，对环保部门管理及区域层面VOCs减排具有一定参考意义。

1 基本情况介绍

河南某药业有限公司年产100t/a医药中间体4-AA，以L-苏氨酸经重氮化环合反应、氨基酰基化反应、环合反应、硅醚化反应、Bayer-Village反应、臭氧脱保护反应制得产品。生产中使用的主要有机溶媒有氯仿、甲醇、三乙胺、乙酸乙酯、丁胺等。

2 VOCs全过程污染控制思路

2.1 4-AA生产过程及VOCs产生环节

4-AA生产过程见图1。VOCs主要产生环节有：工艺废气VOCs排放、生产设备密封点泄漏、储罐和装卸过程挥发损失、废水废液废渣系统逸散等环节及非正常工况排污。

图1 4-AA生产中VOCs的产生过程

2.2 VOCs全过程污染控制思路

严格控制工艺废气VOCs排放、生产设备密封点泄漏、储罐和装卸过程挥发损失、废水废液废渣系统逸散等环节及非正常工况排污。具体思路：通过采用先进的生产工艺，做好生产环节和废水废液废渣系统密闭处理，采用先进的罐型和装卸方式等措施，从源头减少VOCs的泄漏排放；对具有回收价值的工艺废气、储罐呼吸气和装卸废气进行回收利用；对难以回收利用的废气按照相关要求处理。

3 VOCs全过程污染控制措施

3.1 大力推行清洁生产

3.1.1 优先选用低挥发性原辅材料、先进的生产工艺。本文4-AA生产企业采用了国内先进的生产工艺，在生产中选用符合清洁生产要求的原辅材料，生产涉及使用的有机溶剂氯仿、甲醇、三乙胺、乙酸乙酯、丁胺等均进行溶剂回收利用。

目前，国内先进的4-AA生产企业浙江九州、浙江海翔，工艺路线均在典型生产工艺路线基础上进行优化和改进，由于商业和技术保密的原因，详细的工艺路线无法详细叙述。本文4-AA生产企业主体工艺路线为：以苏氨酸经重氮化环合反应、氨基酰基化反应、环合反应、硅醚化反应、Bayer-Village反应、臭氧脱保护反应制得产品，与浙江九州、浙江海翔主体工艺路线基本相同，生产工艺较为先进。

3.1.2 强化生产、输送、进出料、干燥以及采样等易泄漏环节的密闭性，加强无组织废气的收集和有效处理。无组织废气的主要产生点有反应釜、离心机、真空泵等设备及物料输送管线等。本文4-AA生产企业各生产设备与各废气收集管道点对点对接，通过管道输送至废气处理装置进行处理，最大限度地减少了车间无组织废气。生产车间反应生成气/置换气体、干燥尾气及不凝气虽然经过与各废气收集管道点对点对接，通过管道输送至废气处理装置进行处理。生产过程中由于设备密封不严、管线泄漏等原因，仍会产生少量无组织挥发废气。工程拟通过设备选型（选择密闭加料设备、密闭离心机等）、加强溶剂回收不凝气的收集、加强设备检修维护等措施，尽可能减少废气无组织排放。

3.2 加强有组织工艺废气治理

本文4-AA生产企业生产系统内分别设置蒸馏塔、精馏塔等回收利用装置，对4-AA生产中氯仿、甲醇、三乙胺、乙酸乙酯、丁胺等有机溶媒进行回收再利用。生产过程中有组织工艺废气有反应生成/置换气、干燥尾气及不凝气。企业对有组织工艺废气经各收集管道收集后经“低温冷凝+活性炭吸附+15m排气筒”后达标排放。

3.3 严格控制储存、装卸损失

企业有机溶媒年用量约为：氯仿500t/a、甲醇50t/a、三乙胺60t/a、乙酸乙酯65t/a、丁胺10t/a。在符合安全等相关规范的前提下，企业氯仿储存采用高效密封的浮顶罐（不锈钢），甲醇、三乙胺、乙酸乙酯、丁胺采用内塑铁桶包装储存。液体有机溶媒装卸均采取全密闭、液下装载等方式。

3.4 强化废水废液废渣系统逸散废气治理

企业废水废液废渣收集、储存、处理处置环节主要包括：废水废液收集池、输送管道、厂废水处理站，废渣收集、临时贮存间，高盐废水及危险废物焚烧系统等。在废水废液废渣收集、储存、处理处置过程中，对逸散VOCs和产生异味的主要环节采取“密闭收集+活性炭吸附+15m排气筒”后达标排放。

3.5 加强非正常工况污染控制

非正常工况是指项目生产运行阶段的开车、停车、检修等工况。根据企业工艺流程，4-AA生产过程为批量间歇生产，每批均进行开车、停车、检修。因此，要对生产过程事故排放、非计划性操作进行严格控制。非计划性操作应严格控制污染，杜绝事故性排放，事后及时评估并向环境保护主管部门报告。企业及时向社会公开非正常工况相关环境信息，接受社会监督。

4 结论

（1）医药中间体行业横跨化工与医药两大行业，属于高污染、高环境风险行业。医药中间体生产过程中产生的VOCs，对大气环境、人体健康都会产生不利影响。

（2）工业企业层面控制VOCs产排，是区域层面VOCs污染控制的基础，做好医药中间体生产VOCs全过程污染控制是解决该行业环境空气污染影响的当务之急。

（3）医药中间体行业企业层面VOCs全过程污染控制的思路为：严格控制工艺废气VOCs排放、生产设备密封点泄漏、储罐和装卸过程挥发损失、废水废液废渣系统逸散等环节及非正常工况排污。通过采用先进的生产工艺、实施工艺改进，做好生产环节和废水废液废渣系统密闭处理，采用先进的罐型和装卸方式等措施，从源头减少VOCs的泄漏排放；对具有回收价值的工艺废气、储罐呼吸气和装卸废气进行回收利用；对难以回收利用的废气按照相关要求处理。

［1］李静，田晶，厉巍，等.浅谈VOCs污染控制［J］.科技向导，2011，26：46.

［2］ A tkinson R.Atmospheric chemistry of VOCs and NOx［J］.Atmospheric Environment，2000，34：2063-2101.

［3］莫梓伟，邵敏，陆思华，等.中国挥发性有机物（VOCs）排放源成分谱研究进展［J］.环境科学学报，2014.34（9）：2179-2189.

［4］ZhangYH，SuH，ZhongLJ，etal．2008．R egionalozon⁃epollutionand observation-basedapproachforanalyzingozone-pre⁃cursorrelationship during the PRIDE-P R D2004 campaign［J］．Atmospheric Environment，42（25）：6203-6218.

［5］ShaoM，ZhangYH，ZengLM，et al．2009．Ground-level ozoneinthe Pearl R iver Deltaandthe roles of VOCandNOx inits production［J］.Journal of Environmental Management，90（1）：512-518.

［6］YuanB，HuWW，ShaoM，etal.2013.VOCemissions，evolu⁃tionsand contributionsto SOAformationat a receptor site in⁃EasternChina［J］.Atmospheric Chemistry and Physics Discussions，13（3）：6631-6679.

［栏目责任编辑 席晓剑］

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

医药中间体行业经过近30年的发展，已经成为产值数十亿元的新兴行业，为社会带来了巨大的经济效益。但是，作为医药化工原料至原料药和药品这一产品链中的重要环节，医药中间体行业横跨化工与医药两大行业，属于高污染、高环境风险行业，尤其是医药中间体生产过程中产生的挥发性有机物（简称VOCs），对大气环境、人体健康都会产生严重危害。根据《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南（试行）》，VOCs是指在标准状态下饱和蒸气压较高（标准状态下大于13.33Pa）、沸点较低、分子量小、常温状态下易挥发的有机化合物。VOCs包括烷烃、烯烃、芳香烃、炔烃的C2～C12非甲烷碳氢化合物（NMHCs），醛、酮、醇、醚、酯、酚等C1～C10含氧有机物（OVOCs），卤代烃，含氮有机化合物，含硫有机化合物等几类152种化合物。多数VOCs有毒、有恶臭气味，部分有致癌性，特别是苯、甲苯及甲醛会对人体造成很大危害[1-2]；其次，一些VOCs也有易燃易爆性，存在安全隐患；VOCs中的卤代烃还可破坏臭氧层。

2015-4-6

邵玉敏（1986-），男，硕士研究生，工程师，研究方向：环境影响评价及污染治理。