制藥廠揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理方法

 

為了減少環(huán)保部門揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放，使藥廠有機(jī)廢氣的排放符合要求，作者分析了藥廠有機(jī)廢氣的產(chǎn)生原因和理化性質(zhì)，提出了有機(jī)廢氣的處理原則，采用吸附、吸收、洗滌和冷凝技術(shù)處理有機(jī)廢氣，提高了有機(jī)廢氣的防治水平。

 

1揮發(fā)性有機(jī)化合物的定義和危害狀況

 

VOCs是指在一定條件下?lián)]發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。揮發(fā)性有機(jī)化合物主要包括非甲烷總烴、含氧化合物、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等。作為制造業(yè)******，中***每年排放的VOCs超過2000萬噸，其***排放量高于二氧化硫、氮氧化物和粉塵。因此，控制揮發(fā)性有機(jī)化合物向***氣環(huán)境的排放非常重要。

 

隨著生活水平的提高，人們對(duì)生活環(huán)境的要求越來越高。為此，我***先后出臺(tái)了揮發(fā)性有機(jī)化合物控制的相關(guān)政策法規(guī)，如《揮發(fā)性有機(jī)化合物污染防治“十三五”規(guī)劃》和《***氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等。化工和醫(yī)藥行業(yè)作為重點(diǎn)環(huán)保監(jiān)管行業(yè)，必須提高揮發(fā)性有機(jī)化合物的防治水平。

 

2揮發(fā)性有機(jī)化合物治理方法

 

醫(yī)藥化工行業(yè)在有機(jī)合成反應(yīng)、離心精制、有機(jī)儲(chǔ)罐無組織揮發(fā)的工況下，會(huì)產(chǎn)生有機(jī)揮發(fā)性廢氣。比如***宗藥品項(xiàng)目，有機(jī)物運(yùn)輸，反應(yīng)釜尾氣，儲(chǔ)罐放空。

 

2.1揮發(fā)性有機(jī)化合物的傳統(tǒng)治理方法

 

揮發(fā)性有機(jī)化合物不僅來源廣泛，而且成分復(fù)雜。常見的揮發(fā)性有機(jī)化合物包括烴類、醇類、醚類等。即使是同樣的物質(zhì)，由于風(fēng)量和濃度不同，所需的技術(shù)路線也不同。因此，沒有任何技術(shù)可以解決所有的揮發(fā)性有機(jī)化合物問題。目前，揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理方法有幾十種，其原理主要包括回收有價(jià)值溶劑的回收技術(shù)和分解揮發(fā)性有機(jī)化合物分子的破壞技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中采用了更多的組合技術(shù)。例如，采用濃縮和燃燒相結(jié)合的技術(shù)處理低濃度、***流量的有機(jī)廢氣，降低了設(shè)備投資成本。

 

2.2揮發(fā)性有機(jī)化合物的新治理方法

 

采用催化燃燒和再生燃燒相結(jié)合的技術(shù)，可以用較少的能耗完全處理揮發(fā)性有機(jī)化合物。根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)化合物的溶解度、沸點(diǎn)等理化性質(zhì)，選擇合適的吸附方法。比如溶劑回收選擇變溫吸附或變壓吸附，就要根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)情況選擇相應(yīng)的吸附方式。本文主要介紹以下兩種方法。

 

1)回收方法主要有活性炭吸附、變壓吸附、冷凝和膜分離技術(shù)。目前，有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)主要通過溫度、壓力、選擇性吸附劑、選擇性飽和膜等物理方法進(jìn)行吸附。

 

2)去除方法包括熱氧化、催化消光、生物氧化和集成技術(shù)。它主要通過化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)，如熱、催化劑或微生物，將有害的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的CO2和H2O。

 

3 4種典型的揮發(fā)性有機(jī)化合物處理技術(shù)

 

3.1吸附技術(shù)

 

吸附技術(shù)是指吸附劑通過物理結(jié)合或化學(xué)反應(yīng)吸附有害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。該技術(shù)在有機(jī)廢氣濃度較低時(shí)效果較***，但不適合直接處理高濃度有機(jī)廢氣。經(jīng)冷凝處理后，可用于凈化廢氣。在吸附過程中，吸附劑、設(shè)備、工藝和再生是關(guān)鍵控制點(diǎn)。目前，揮發(fā)性有機(jī)化合物凈化常用的吸附劑有兩種:無機(jī)吸附劑和有機(jī)吸附劑。吸附劑應(yīng)具有比表面積***、選擇性***、重現(xiàn)性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性***、吸附容量***等***點(diǎn)。目前，市場(chǎng)上有多種吸附劑，如活性炭、分子篩沸石等。

 

吸附法可以徹底凈化有機(jī)廢氣。不使用深冷和高壓手段，即可達(dá)到回收有機(jī)成分的目的，設(shè)備和操作簡單，自動(dòng)化程度高，不會(huì)造成二次污染。

 

活性炭吸附法的***點(diǎn)適用于處理各種低濃度污染物。在實(shí)際應(yīng)用中，活性炭的***點(diǎn)是:價(jià)格低、能耗低、經(jīng)濟(jì)、耐酸堿、耐熱、化學(xué)穩(wěn)定性高。而且活性炭的操作使用起來非常簡單，只需與空氣接觸就能發(fā)揮作用。但是活性炭也有一些缺點(diǎn)，比如吸附容量小，使用過程中容易飽和；吸附劑消耗比較***，吸附能力不強(qiáng)。使用一段時(shí)間后，吸附量會(huì)減少，甚至失去吸附能力。此外，在吸附過程中存在吸附***異性的問題。對(duì)于混合氣體，吸附作用會(huì)減弱，存在被吸附物質(zhì)的分子直徑與活性炭孔徑不匹配導(dǎo)致的脫附現(xiàn)象。

 

3.2吸收技術(shù)

 

這種吸收技術(shù)的原理是使有機(jī)廢氣與吸收劑充分接觸，從而吸收廢氣中的有害物質(zhì)，完成廢氣的凈化處理，主要通過物理吸收或化學(xué)反應(yīng)來完成。有害物質(zhì)吸附完成后，吸附劑中的有害物質(zhì)通過解吸去除，吸附劑可以清洗后循環(huán)使用。常用的吸附劑有酸性溶液和清水。

 

吸收工藝的***點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)為封閉循環(huán)，除蒸汽冷凝液外無廢水廢液排放，可綜合回收利用?？刂葡到y(tǒng)采用先進(jìn)的控制理念，在正常平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)減少人工操作，真正實(shí)現(xiàn)無人值守和自動(dòng)化操作，在回收效率、可操作性和低能耗方面達(dá)到***內(nèi)先進(jìn)水平。

 

3.3洗滌技術(shù)

 

這項(xiàng)技術(shù)意味著有機(jī)廢氣被泵入帶有噴淋系統(tǒng)的洗滌塔。氣體通過填充床后，能與洗滌液均勻充分接觸。根據(jù)廢氣中有害物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，通過物理吸附或化學(xué)反應(yīng)去除污染物，從而凈化有機(jī)廢氣。此外，洗滌塔還具有冷卻、除塵和除油的功能。

 

清水、植物液、硫酸溶液、氫氧化鈉溶液和次氯酸鈉溶液是洗滌方法中常用的洗滌劑，其中清水洗滌和植物液洗滌主要利用污染物在兩種溶液中的溶解度，植物液中的一些基團(tuán)也參與有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)。用硫酸溶液、氫氧化鈉和次氯酸鈉洗滌有機(jī)廢氣是通過化學(xué)反應(yīng)完成的，利用了有害有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)。洗滌法的***點(diǎn)是反應(yīng)迅速，洗滌劑與有害氣體的接觸時(shí)間相對(duì)較短，一般不超過12s；此外，洗滌法適用性強(qiáng)，可與其他處理方法結(jié)合使用，對(duì)有機(jī)廢氣的預(yù)處理非常有效。

 

洗滌設(shè)備一般采用立式結(jié)構(gòu)，具有以下***點(diǎn):一是占用空間少；二是操作簡單，每隔一段時(shí)間需要更換一次洗滌液；***三，使用過程中的工藝流程靈活。比如用于處理不同氣體，只需要更換相應(yīng)的洗滌液；***四，建設(shè)成本低。

 

3.4冷凝技術(shù)

 

氣態(tài)污染物在不同的溫度和壓力下有不同的飽和度。冷凝過程就是基于這一原理，通過降低氣態(tài)污染物的溫度和增加其壓力來完成有機(jī)物的冷凝，***終達(dá)到凈化回收的目的。對(duì)于那些低流量、高濃度的廢氣，主要采用冷凝技術(shù)進(jìn)行凈化，該技術(shù)在處理沸點(diǎn)***于36.85℃、體積分?jǐn)?shù)***于0.005%的廢氣時(shí)***別有效。但是對(duì)于一些沸點(diǎn)較低的廢氣，冷凝時(shí)需要較高的壓力和較低的溫度，而達(dá)到這一條件無疑會(huì)花費(fèi)很多。廢氣處理中冷凝過程的效率受溫度和壓力的限制，因此處理效率相對(duì)較低。因此，在實(shí)際應(yīng)用中主要用于廢氣預(yù)處理和前級(jí)凈化。處理后的氣體需要進(jìn)一步處理后才能排放，回收的溶劑不能直接使用，需要進(jìn)一步處理。

 

綜上所述，藥廠產(chǎn)生的有機(jī)廢氣應(yīng)從源頭、中間、末端進(jìn)行綜合治理，并根據(jù)實(shí)際工況選擇合適的處理技術(shù)。***先要從源頭和過程控制(即對(duì)泵、壓縮機(jī)、閥門、法蘭等容易泄漏的設(shè)備和管道部件)進(jìn)行定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)處理，減少甚至杜***跑、冒、滴、漏的發(fā)生；在藥品生產(chǎn)過程中，通過使用封閉集成的技術(shù)和設(shè)備，減少有機(jī)廢氣的泄漏，對(duì)廢氣進(jìn)行收集、分類和處理；有機(jī)溶劑罐區(qū)在進(jìn)料和儲(chǔ)存過程中排放的揮發(fā)性有機(jī)化合物可被收集并輸送至回收設(shè)備。

 

然后是廢氣的末端處理和綜合利用。當(dāng)末端廢氣中污染物的質(zhì)量濃度較低時(shí)，可回收的廢氣可以回收，經(jīng)吸附處理后排放；對(duì)于沒有回收價(jià)值的廢氣，可以通過濃縮燃燒技術(shù)、等離子體技術(shù)或紫外高級(jí)氧化技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行凈化，然后達(dá)標(biāo)排放；對(duì)于中等質(zhì)量濃度的有機(jī)廢氣，可以通過吸附回收有機(jī)溶劑，然后通過催化燃燒或熱焚燒對(duì)廢氣進(jìn)行凈化，也可以利用凈化過程中產(chǎn)生的熱量。對(duì)于高濃度的VOCs廢氣，可以通過冷凝、吸附等技術(shù)回收有機(jī)溶劑，然后結(jié)合其他技術(shù)對(duì)廢氣進(jìn)行凈化。