制藥工業過程中有機廢氣的治理技術

閆希路（山東科源制藥股份有限公司，山東 濟南251600）

在制藥工業生產過程中，特別是合成原料藥生產過程，與一般的化工生產過程一樣，都會產生有機廢氣（VOCs）。然而，由于藥物生產的特殊性，制藥工業產生的有機廢氣一般是排放量相對較大，濃度相對較低，卻往往具有較強的毒性以及致敏性等，因此不能采用與一般工業廢氣相同的治理技術。

研究發現，人類能夠憑借嗅覺分辨出的有機廢氣大約4000種，其中包含了制藥工業生產過程中產生的有機廢氣超過百種。它們一般都能刺激人類的感官，讓人產生惡心的癥狀；需要引起特別注意的是，它們之中的多數都具有較強的毒性；另外的部分有機廢氣往往都是易燃和易爆，相對不穩定。如果廢氣中含有氯代烴，還會對臭氧層具有較強破壞性。

1 制藥有機廢氣的來源與特點

分析制藥工業的生產過程后，確定制藥生產工藝的主要生產單元和使用物料的物化性質，制藥有機廢氣的來源主要產生于以下生產環節：①不凝氣，產生于有機溶劑的回收蒸餾和精餾環節；②生產過程中進行化學反應產生的揮發性廢氣；③使用的物料在進行干燥時產生了廢氣；④離心環節也會產生廢氣；⑤在物料輸送環節，使用抽真空系統也能夠產生有機廢氣；⑥倉儲存放或物料轉運過程中會產生呼吸尾氣；⑦在污水處理環節產生的有機廢氣。

由于制藥工藝使用的物料的物化特點和生產過程進行了復雜的物化反應，制藥有機廢氣往往具有易燃易爆、有毒易揮發等特點，所涉及到的化合物包括乙酸乙酯、乙醇、苯類化合物等大分子，也有烯烴、烷烴化合物等小分子。

制藥有機廢氣處理技術的選擇需要綜合考量廢氣的特點和來源，產生過程的溫度和壓力，組成成分，廢氣的濃度和排量等因素，科學合理選擇適當的有機廢氣處理技術。

2 制藥有機廢氣的治理技術

有效治理制藥有機廢氣是強制性要求，治理技術也是多種多樣，比較常用的處理技術有兩類，一類是物理處理法，包括冷凝回收法、吸收法、吸附法等；另一類是化學反應處理法，包括再生熱氧化法、催化燃燒法等。

2.1 冷凝回收法

不同物質的物理性質不同，飽和蒸氣壓便是其中一種，在不同的溫度、不同的氣壓下，制藥有機廢氣的飽和蒸氣壓是不同的。冷凝回收法便是利用這一物理特定，通過適當調整生產系統的溫度和氣壓，將制藥有機廢氣中汽態的污染物過濾出來。對于沸點較高的溶劑，冷凝回收法較其他方法而言，獲得的回收效率是比較高的。冷凝回收法主要適用于處理具有比較高回收價值的溶劑、具有比較高濃度的制藥有機廢物等。

2.2 吸附法

吸附法先通過吸附、再通過吸附劑再生這兩個環節來實現有機廢氣處理。吸附劑是指具有較大的表面積的多孔固體物質。制藥有機廢氣首先經過接觸吸附劑，氣體中的部分有害物質能夠吸附到吸附劑表面上而滯留下來，達到分離部分有害物質、凈化氣體的作用。吸附劑經處理后可以重復使用，吸收某類有害物質的容量是有限的，將吸附劑進行再生處理后，可以再次被用來吸收有害物質。吸附劑再生過程不但可再次使用的吸附劑，還能夠回收附著在吸附劑表面的有機化合物。

吸附法主要適用于處理濃度比較低的有機污染物、處理環保要求比較嚴格且排放到大氣環境中的有機廢氣。

2.3 吸收法

吸收法是吸收凈化法的簡稱，運用的是相似相溶原理構建的有機廢氣治理技術。首先根據制藥有機廢氣的組成成分，選定合適的液體吸收液；然后將制藥有機廢氣通過液體吸收液，有機廢氣里面的各種污染物在確定液體吸收液的溶解度不同，可以將有害污染物從有機廢氣中分開，最后回收到相對凈化很多有機廢氣解析氣。初步處理后，液體吸收液中的有害污染物的平衡分壓一般都是低于有機廢氣解析氣中有機物的平衡分壓的。如果有機廢氣解析氣達不到排放標準，則可以在后續處理中增加活性炭或者活性炭纖維吸附裝置再次進行吸附處理，確保排放物符合排放標準。

常見的液體吸收液有表面活性制劑、水、液體石油混合物質，或者多種液體吸收液的混合物。

2.4 再生熱氧化分解法

制藥有機氣體中有很多有機化合物，可以通過加熱氧化降解的方式進行處理。通過使用蓄熱式焚燒器加熱有機氣體，讓有機廢棄物溫度提升到750?C以上，并保持這個溫度；在此高溫環境下，通過氧化生成水和二氧化碳，達到凈化有機廢氣的目的；蓄熱回收有機污染物氧化產生熱量，并將熱量存儲在陶瓷蓄熱體中可以進行循環利用，比如可以加熱待氧化的有機廢氣。

整個處理過程中，焚燒溫度需要一直控制在750?C～850?C，此時焚燒效率可以控制在95%以上。由于對整個處理系統產生的熱能進行了循環利用，可以稱得上是節能型環保裝置，此裝置又被稱為再生熱氧化分解器（RTO）。再生熱氧化分解法整套處理模式可以最大限度上使熱能進行循環利用，盡量避免熱能流失，具備高達95%以上的熱回收率。RTO主要適用于處理那些風量較大、濃度不太高、有機廢氣組成成分較為復雜且多變，或者含有能夠讓催化劑中毒或使催化劑活性衰退，進而影響催化劑性能的制藥有機廢氣。

2.5 催化燃燒法

催化燃燒法主要是使用催化劑來處理制藥有機廢氣的處理技術。制藥有機廢氣中含有復雜且種類繁多的碳氫化合物，多數化合物能夠在催化劑的作用下，在反應溫度達到時能夠被氧化成二氧化碳和水。這種處理技術對導入催化燃燒裝置的有機廢氣有一定的限制。一是由于有機混合物的爆炸下限值為25%，因此有機廢氣中有機物濃度應當低于25%。如果有機廢氣中含有的有機物濃度高于25%，可以補充空氣或特制氣體進行稀釋，使其濃度在25%以下。二是有機廢氣混合物的爆炸下限應當低于25%時，應當保持相對穩定的氣體濃度、均勻的流速和適宜的溫度，較大波動時容易發生危險。三是制藥有機廢氣含有的顆粒物濃度要不高于10mg/m3，濃度太高影響處理效果。四是制藥有機廢氣中不能含有使催化劑中毒或者活性衰退的物質，否則可能使處理方法失靈。五是為確保處理過程安全進行，制藥有機廢氣的溫度不能高于400?C。

催化劑能夠充分發揮催化作用，是該方法奏效的關鍵。一是反應溫度控制。一般來說，此方法選用的催化劑應該能夠在短時間內扛得住900?C高溫沖擊，而正常情況下，工作溫度應當控制在700?C 以下，以便催化劑發揮出最佳催化活性。二是催化劑、蓄熱體以及催化燃燒裝置的使用壽命。在標準工作環境下，催化劑在良好催化活性下能夠工作8500h；在蓄熱式工藝中，催化燃燒裝置內的蓄熱體工作時長可以大于24000h。三是熱能循環。催化燃燒裝置中，因燃燒產生的大量高溫煙氣可以進行熱能儲蓄回收，進行循環利用。

催化燃燒法主要適用于治理較高濃度、組成成分復雜、催化可燃性較強的有機廢氣。

3 結語

制藥工業產生的有機廢氣不但有毒，危害人類的生命健康，而且容易造成環境污染，嚴重影響人類生存。在進行制藥有機廢氣處理時，可以在采用綜合循環利用與無公害處理相結合原則下，遵照清潔生產工藝要求進行生產制造，同時結合末端治理技術，重點進行源頭污染控制、過程污染控制以及注重生產首尾清潔，盡量實現污染廢氣零排放。要科學合理地選擇制藥有機廢氣治理技術，綜合統籌考慮生產制造全流程產生有機污染物的主要成分、濃度、廢氣溫度、排放流速和排放量、微顆粒散發程度等諸多方面，還應依據有機廢氣中有機污染物的物化性質、回收可能性等因素，考慮進行資源回收和熱能循環利用，盡量采用實用性較強的凈化技術以及回收方法。當使用某一種方法，有機廢氣治理效果不明顯時，可以考慮將若干種相通的治理技術組合進行廢氣治理。