製藥工業過程中有機廢氣的治理技術
製藥工業過程中有(yǒu)機廢氣的治(zhì)理技術摘要
在製藥(yào)工業生(shēng)產過(guò)程中,特別是合成原料藥生產過程,與(yǔ)一般的化工生產過程(chéng)一樣,都會產生有機廢氣(VOCs)。然而,由於(yú)藥(yào)物生產的特殊性,製藥工業產生的有機廢氣一般是排放量相
在製藥工業生產過程(chéng)中(zhōng),特(tè)別是合成原料(liào)藥生產過程,與一般的化工生產(chǎn)過(guò)程一(yī)樣,都會產生有機廢氣(VOCs)。然而,由於藥物生產的特殊性,製藥工業產生的有機廢氣一般是排(pái)放量相對(duì)較大,濃度相對較低,卻往往具有較強的毒性以(yǐ)及致敏(mǐn)性等,因此不能采用與一般工業廢氣(qì)相同的治理技術。
研究發現,人類能夠憑借(jiè)嗅覺分(fèn)辨出的有(yǒu)機廢氣大約4000種,其中包含了製藥工業生(shēng)產過程(chéng)中產生的有機廢氣超過百種。它們一般都能刺激人類(lèi)的感官(guān),讓人(rén)產生(shēng)惡心的症狀;需(xū)要引起特別注意(yì)的是,它們之(zhī)中(zhōng)的多(duō)數都具有(yǒu)較強(qiáng)的毒性;另外的部分有機廢氣往往(wǎng)都是易(yì)燃和易爆,相對不穩定。如果廢氣中含(hán)有氯(lǜ)代烴(tīng),還會對臭氧層(céng)具有較強破(pò)壞性。
1 製藥有機廢(fèi)氣的來源與特點
分析製藥(yào)工業的生產過程後,確定製藥(yào)生產工藝的主要生產單元和使用物料的物化性質,製藥有機廢氣的來源主要產生於以下生產環節:①不凝氣,產生於有機溶劑(jì)的回收蒸(zhēng)餾和精餾環節;②生(shēng)產過(guò)程中進行化學(xué)反應產生的揮發性廢氣;③使用的物料在進行(háng)幹燥時產生了廢氣;④離心環節也會產生廢氣;⑤在物料輸送環節,使用抽真空係統也能夠產生(shēng)有機廢氣;⑥倉儲(chǔ)存放或物(wù)料轉(zhuǎn)運(yùn)過程中會產生呼吸尾氣;⑦在汙水處理(lǐ)環節產生的有機廢氣。
由(yóu)於製藥(yào)工藝使用的物料的物化特點和生產過程進行(háng)了複雜的物化反(fǎn)應,製藥有機廢氣往往(wǎng)具(jù)有易燃易爆、有毒易揮發等特點,所涉及到的(de)化合物包括乙酸乙酯、乙醇(chún)、苯(běn)類化合物等大分子,也有烯烴、烷烴化合物等小(xiǎo)分子。
製藥有(yǒu)機廢氣處理技術的選擇(zé)需(xū)要綜合(hé)考量廢氣的特點(diǎn)和(hé)來源,產生過程的溫度和壓力,組成成分,廢氣的(de)濃度和排量等因素,科學合理選擇適當的(de)有機廢氣處理技術。
2 製藥有機廢氣的治理技術
有效治理製藥有機廢氣是強製性要求(qiú),治理技術也是多種(zhǒng)多樣,比較常用(yòng)的處理技術有兩類,一類是(shì)物理處理法,包括冷凝回收法、吸收法、吸附法等;另(lìng)一類是化學反應處理法(fǎ),包括再生熱氧(yǎng)化法(fǎ)、催化燃燒法等。
2.1 冷凝回收法
不同物質的物理性(xìng)質不同,飽和蒸氣壓便是其中一種,在不同的溫度、不同的氣(qì)壓下,製(zhì)藥有(yǒu)機廢氣的飽(bǎo)和蒸氣壓是不同的。冷凝回收法便是利用(yòng)這一物理特定,通過適當調整生產係統(tǒng)的溫度和氣壓,將製藥有機廢氣中汽態的汙染物(wù)過濾出來。對於沸點較高的溶劑,冷凝(níng)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(fǎ)主要適用於處理具有比較高回收價值的溶劑、具有比較高濃度的製藥有機廢物等。
2.2 吸附法
吸附法先(xiān)通過吸附、再通過吸附劑再(zài)生這兩個環節來實現有機廢氣處理。吸附劑是指具有(yǒu)較大(dà)的表麵積的多孔固體物質。製藥有機廢氣首先經過接觸吸附劑,氣體中的部分有害物質(zhì)能夠吸附(fù)到吸附劑表麵上而滯留下來,達到分離部分有害物質、淨化氣體的作用。吸附劑經(jīng)處理後可以重複使(shǐ)用,吸收某類有害物質的容量是有(yǒu)限的,將(jiāng)吸附(fù)劑進行再(zài)生處理後,可(kě)以再次被用來(lái)吸收有害(hài)物質。吸附劑再生(shēng)過程不但可(kě)再次使用的吸附劑,還能夠回(huí)收附著在吸附劑表(biǎo)麵的有機化合物。
吸附法主要適用於處理濃度比較低的有機汙染物、處(chù)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(shōu)淨化法的簡稱,運用的是相似相溶原理構(gòu)建的有機廢(fèi)氣治理技術。首先根據製藥(yào)有機廢氣的組成成分,選定(dìng)合適的液體吸收液;然(rán)後將製藥(yào)有機(jī)廢氣通過(guò)液體吸收液,有機廢(fèi)氣裏麵的各(gè)種汙染物在確定液體吸收液的溶解度不同,可以將有害汙染物(wù)從有機(jī)廢(fèi)氣中分開(kāi),最後回收到相對淨化很多(duō)有機廢氣解析氣。初步處理後,液體吸收液中(zhōng)的有害汙染物的平衡分壓一(yī)般都是低於有機廢氣解析氣中有機物的平衡分壓的(de)。如果有機廢氣解析氣達不到排放標準,則可以在(zài)後續處理中增加活性炭或者活性炭纖維吸附裝(zhuāng)置再次進行吸附(fù)處理,確保排放(fàng)物符合排放(fàng)標準。
常見的液(yè)體吸(xī)收液有表麵活性製劑、水、液體(tǐ)石油混合物(wù)質,或者多種(zhǒng)液體吸收液的混合(hé)物。
2.4 再生熱氧化分解法
製藥(yào)有機氣體中有很多有機化合物,可(kě)以通過加熱(rè)氧(yǎng)化降解的方(fāng)式進行處理。通過使用蓄熱式焚燒器加熱有機氣體(tǐ),讓(ràng)有機廢棄物溫度(dù)提升(shēng)到750?C以上,並保持這個溫度;在此高溫環境下,通過氧(yǎng)化生成水和二(èr)氧(yǎng)化碳,達到淨化有(yǒu)機廢氣的目的;蓄熱回收有(yǒu)機汙染物氧化產生熱(rè)量,並將熱量(liàng)存儲在(zài)陶瓷蓄(xù)熱體中可以(yǐ)進行循環利用,比如(rú)可以加熱(rè)待(dài)氧(yǎng)化的有機廢氣。
整個處理過程(chéng)中,焚燒溫度需要一直控製在750?C~850?C,此時焚燒效率可以控製在95%以(yǐ)上。由於對(duì)整個處理係統產生的熱能進行了循環(huán)利(lì)用,可以稱得上是節(jiē)能(néng)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(zuì)大(dà)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(de)熱回收率。RTO主要適用於處理那些風量較大、濃度不太高、有機(jī)廢氣組(zǔ)成成分較為複雜且多(duō)變,或者含有能夠讓催化劑中毒或使催(cuī)化劑活性衰退,進而影響催化劑性能的製藥有機廢(fèi)氣。
2.5 催化燃燒(shāo)法
催化燃燒法主要是使用催化劑來處理製藥(yào)有機廢氣(qì)的處(chù)理技(jì)術。製藥有(yǒu)機(jī)廢氣中含有複雜且種類繁(fán)多的碳氫化合物,多數化合(hé)物能夠在催化劑的作用下(xià),在反應溫度達到時能夠被氧化成二氧(yǎng)化碳和水。這種處理技術(shù)對導入催化燃燒裝置(zhì)的有機(jī)廢氣有(yǒu)一定的限製。一是(shì)由於有機混合物的爆(bào)炸下限值為(wéi)25%,因(yīn)此有機廢氣中有(yǒu)機物濃度應當低於25%。如果有機廢氣中(zhōng)含有的有機(jī)物濃度高(gāo)於25%,可以補充(chōng)空(kōng)氣或特製氣體進行稀釋,使其濃度在25%以下。二是有機廢氣混(hún)合(hé)物的(de)爆炸下限應(yīng)當低於25%時,應當保持相對穩定的氣體濃(nóng)度、均勻的流速和適宜的溫(wēn)度,較大波動時容易發生危險。三是製藥有機(jī)廢氣(qì)含有的顆粒物濃度要不高於10mg/m 3 ,濃度太高影(yǐng)響處理效果。四是製藥有機廢(fèi)氣中不能含(hán)有使催化劑中毒或者活性衰(shuāi)退(tuì)的物質,否則可能使處理方法失靈。五是為確(què)保處理過程安全進行,製藥有機廢氣的(de)溫度不能高於400?C。
催化劑能夠充分發揮催化作用,是(shì)該(gāi)方法奏效的關鍵。一是反應(yīng)溫度控製。一般來說,此(cǐ)方法選用的催化劑(jì)應該能夠在短時間內扛得住900?C高溫衝擊,而(ér)正常情況下,工作溫度應當控製在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(rè)體以及催化燃燒裝置的使(shǐ)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(zuò)8500h;在蓄熱式工藝(yì)中,催化燃燒裝置內的蓄熱體工作時長可以大於24000h。三是熱能循環。催化燃燒裝置中,因燃燒產生(shēng)的大量高溫(wēn)煙氣(qì)可以進行熱能儲(chǔ)蓄回收,進行循環利用。
催(cuī)化燃燒法主要適用於(yú)治理較高濃度、組成成分複雜、催化可燃性較強的有機廢氣。
3 結語
製藥工業(yè)產生的有(yǒu)機廢氣不但有毒,危害人類的生命健康,而且容易造成環境汙染,嚴重影響人類生存。在進行製藥有機廢氣處理時,可以在采用綜合循環(huán)利用與無(wú)公害處理相結合原則(zé)下,遵照清潔生產工藝(yì)要求進行生產製(zhì)造(zào),同時結合末(mò)端治理技術,重(chóng)點進行源頭汙染控製、過程汙染控製以及注(zhù)重生產首(shǒu)尾清潔,盡量實現汙染廢(fèi)氣零排放。要科學合理地選擇製藥有機廢氣治理(lǐ)技術,綜合統籌考慮生產製造全流程產生(shēng)有機汙染物的主要成(chéng)分、濃度、廢氣溫度、排放流速和(hé)排放(fàng)量、微顆粒散發程度等諸(zhū)多方麵,還應依據有機(jī)廢(fèi)氣中有機汙染物的物化(huà)性質、回收可能性等因素,考慮進行資(zī)源回收(shōu)和熱能循環利用,盡(jìn)量采用實用性較強的淨化技術以及回收方法。當使用某一種方法,有機廢氣治(zhì)理效果不明顯時,可以考慮將若幹種相通的治理技術組合進行廢氣治理。
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