化学合成类制药企业有机废气治理

潘 卿

（浙江昌明药业有限公司，浙江 台州 317200）

1 化学合成类制药项目有机废气产生特点

1.1 产生位置

化学废气产生位置主要包括离心干燥废气、精制废气、上料废气等。

1.2 污染因子

化学制药项目废气可以分为有机溶剂和反应污染物。前者是在化学反应中的溶液分解、分离提纯等使用的有机溶剂，如二氯甲烷、丙酮等，部分有机溶剂已经被列为“三致物质”。这些溶剂有一共同特点，即容易挥发，它们是有机废气的重要组成部分。后者属于无机组分，主要包括产品原材料、中间产品以及最终产品，此外还包括二氧化硫等同类无机气体。在排放过程中，大部分会与有机废气结合后排放，简而言之，这种废气排放不能分开处理，在处理化学合成类废气排放时，需要注意对此类无机气体进行前处理。

2 废气治理中存在的问题

制药行业是集各种化学成分和化学加工于一体的化工行业，在生产过程中经常会产生大量溶剂消耗，其消耗的主要溶剂是低沸点、高挥发的有机物质。所以，生产过程中会产生大量废气和溶剂废物，这些废气排放量会受到各种外界因素的影响，如生产工艺、工程作业水平等。生产中的溶剂废气具有排放量大、排放点多的重要特点，而且受排放间歇反应影响，生产溶剂排放具有间歇性，并且排放的废气种类相对复杂，各种污染物的种类变化较大，极易出现扩散现象，会给周围环境带来较大负面影响。除此之外，在医药企业生产过程中，存在较多易燃易爆物品，若不严格管理，容易发生滴漏事故，造成不必要的损失。

2.1 清洁生产总体水平较低

中国医药行业普遍存在规模小、准入门槛低的特点，所以资金技术应用有限，缺少相应专业人才，在生产作业过程中，技术水平远远不及国外应用的先进技术。清洁生产在生产过程中占有重要地位，因为缺少相应专业性管理人才和先进技术设备，清洁生产总体水平始终得不到有效提升，这给周围环境带来不利影响，造成严重环境污染。

2.2 缺少经济、有效的非水溶性溶剂废气治理技术

在目前的水溶性废气处理方式中，相对成熟的处理技术有冷凝技术、碳纤维吸附技术等。在实践应用中，虽然这些技术能够最大限度地处理废气，但是缺点十分显著，主要是因为非水溶性废气处理缺乏先进的技术。正因如此，企业一般仅采取相对简单的废气处理措施来满足废气达标排放要求，这种简单的设施设备运行效果一般，不能保证长期稳定运行，一旦出现监管松懈状态，则极易产生环境污染。

2.3 缺少专门的、有针对性的溶剂废气排放标准

溶剂废气与其他废气相比具有一定复杂性，且品种繁多，在现行相关指标中，有机污染物排放的指标制定并不健全，这也使得制药企业在治理废气污染过程中不能实现优化治理，给其工作带来诸多不必要的麻烦。例如，部分废气的排放标准能够满足相关指标，但其中的各种有机污染物质浓度较高，并且长期保持较高的排放量，会对周围产生严重环境污染。

2.4 环保监管难

众所周知，医药化工类产品具有品种繁多、更新速度快的特点。在生产过程中，企业一般采用小批量生产的方式，以达到逃避生产责任的最终目的，甚至部分企业为逃避责任而上报虚假信息，导致相关环保部门不能及时掌握污染排放的实时信息。而且废气污染对环境造成的破坏性大，且传播速度快，很难对其进行有效测评。上述问题产生的主要原因是环保监管部门的相关管理体系不完善，所以环保监管执行难度较高。

3 有机废气处理工艺

3.1 冷凝工艺

冷凝工艺是废气处理中相对成熟的工艺，也是最简单的回收工艺技术，有关污染技术政策要求，有机溶剂废气优先采用冷凝、吸附－冷凝、离子液吸收等工艺进行回收，不能回收的应采用燃烧法等进行处理[1]。

图1 冷凝工艺流程

在冷凝工艺设计中，通常使用的方式是一级水冷+一级深冷，过程中温度以低于20℃为准、深冷温度保持在-10～-5℃，另外还要确保冷凝时间，在满足各种技术设计的条件下，最大限度提高冷凝回收率。该种方式一般自己无法完成废气达标排放，需要与其他相关处理工艺结合使用。

3.2 溶液洗涤工艺

对溶液的洗涤通常使用碱洗方式，因为碱洗在中和酸性气体方面一直表现良好，而化学药物中含有酸性气体较多，如HCl、SO2等。另外，部分溶剂具有较强的水溶性，利用洗涤工艺能够有效减少其中存在的有机物质。部分有机物质与水相溶困难，但在其他溶剂的作用下极易产生融合，理论上可通过溶剂来吸收溶剂，但实践中并无成功应用案例，因为溶剂本身具有挥发性，在应用过程中会出现挥发现象，加大废气中的残留污染。因此，在使用洗涤工艺时，高效喷淋吸收塔的设置具有一定必要性，在风量较大、气体浓度低的情况下，使用喷淋塔来吸收和去除的效率不高。

3.3 等离子工艺

等离子工艺的应用，是指高压电释放产生的等离子体，即电浆，在被部分原子和原子体剥夺后所产生的离子化气体状物质，其也被称为物质的第四形态。等离子在去污的过程中采用的是自由基和高能电子等各种活性粒子，通过活性粒子与污染后水质融合产生的短期反应，有效分解有机分子，将其分解为二氧化碳和水，以达到最终减少环境污染的重要目的[2]。学者王玲玲以山东某制药企业为例，提出利用等离子建立污水废气处理站，并证实其具有较高的除臭效能，大于99%。可见，等离子工艺在除臭中具有良好的使用效果，但也存在一定局限性。一方面，等离子工艺在对待环状物质分解时效率较低，对长链等相关有机物质的分解仅能做到断链效果。另一方面，分解卤代烃过程中容易产生腐蚀性气体，不利于周围环境的优化。除此之外，在使用等离子的过程中，人们还需要加强对意外事故的风险防范，避免操作管理不当而产生各种溶剂泄露问题。

3.4 多段式臭氧光催化技术

光催化技术是高级氧化技术的一种，其主要应用原理是在高温作用下，对各种有机物质进行转换，将其变为能够降解并且具有较高水溶性的物质。因此，利用该工艺技术能够顺利破坏有机气体，通过分子分解方式将无机物质分为各种小分子物质，从而解决挥发性有机物（VOCs）问题，该方式一般适用于解决除臭问题，还可以应用在生物降解工艺中，提升工作效率。图2是多段式臭氧光催化技术原理简图，其中第一阶段是紫外光解阶段，紫外光与空气相互作用，降解有机物质。第二阶段是对臭氧层氧化阶段，能够起到增强净化效果的重要作用。第三段能够将前段中残留的各种成分进一步分解整理，被称为臭氧催化氧化阶段，能够从根本上提高污染去除效率，对臭氧的残留清除具有重要作用[3]。

图2 多段式臭氧光催化技术原理

3.5 蓄热式热力焚化炉（RTO）技术

在废气治理工艺选择过程中，废气整体风量小，浓度适中，因此大部分属于有机气体，必然含有酸性成分。所以，可以将RTO技术应用到治理废气中，主要工艺流程如下：一是洗涤；二是RTO；三是洗涤。在此过程中会产生二噁英，但实际上该物质在851℃的环境中能够被有效分解。正因如此，在对炉膛设计过程中，设计师要注意设计温度需超过851℃，并且能够保证温度控制时间在2 s左右。因此，RTO技术在使用过程中的主要原理为，利用热氧化炉，在热力储存能力提升的前提下，对各种有机废气进行专业性处理，让有机废气在高温的作用下自动分解，并且合理控制废气分解率在9%，确保其能够与国家规定标准相符合。

在使用该技术时，人们需要选择两个固定的热交换媒介，可以选择本身具有较高储热优势的陶瓷原材料进行合理制作，在有机废气经过相应陶瓷媒介后，会出现高温加热现象，此时的热交换情况会令另一个媒介产生同样的加热现象，并且交换率高达96%。在使用该方式进行有机废气处理时，设备具有较高的自我维持能力，所以不需要相关燃料便能够维持高温，具有较高的工作效率。总之，该技术能够对有机废气进行有效处理，包括浓度低废气的处理、高弹性废气的处理等，而且能够有效提高空气净化率。在后期维护过程中，其需要投入的工作较少，使用效率高，十分安全可靠。

4 结语

化学合成类制药企业的有机废气处理具有重要的实践价值，能够减少自身对周围环境的污染，提高民众生活质量。这类有机废气具有污染物种类多、有毒物质多等特点，会对一定范围内的环境造成极大不利影响。根据国家相关部门要求，企业要加强对各种有机废气的综合治理，严格控制废气排放源头，综合应用各种有机废气处理工艺，确保废气达标排放。

1 陈伶利.医药化工行业的有机废气控制及处理[J].化工管理，2014，（24）：209.

2 黄 锋，卲荣飞，吕鸿鸣.谈医药化工行业的有机废气处理[J].科技信息，2013，（19）：436.

3 蒋旻曦，肖立峰，蔡宇翔.医药行业VOCs治理概述[J].环境影响评价，2015，（5）：92-96.