淺談製藥廠揮發性有機廢氣處（chù）理方法

發布時（shí）間：2021-12-17 14 :32 瀏覽次數：

1 VOCs的定義及危害現狀

VOCs是指在一定條件下具有揮（huī）發性有機化合物的總稱（chēng）。揮發性有機化合物主要包括非（fēi）甲烷總烴、含氧化合（hé）物、鹵代烴、含氮化（huà）合物、含硫化合物等。作為（wéi）一個製造業大國， 每年中國排放的VOCs已經超過2000萬t， 其（qí）絕對排放量要比二氧化硫、氮氧化（huà）物以及粉（fěn）塵的排放量都高， 因此， 控製揮發性有機物的排放對大氣（qì）環境是非常重要的。

隨著生活水平的提升， 民眾對於生存環境的要求也（yě）越來越高， 對此， 我國陸續出台（tái）相關政策法規來治理VOCs， 如《“十三五” 揮發性（xìng）有機物汙染防（fáng）治工作方案》《大氣汙染防治行動計劃》等（děng）， 化工、製（zhì）藥業作為（wéi）環保重點監管行業必須提（tí）高VOCs防治處理的水平。

2 VOCs的治理方法

醫藥化工行業在有機合成反（fǎn）應及離心精（jīng）製、有機（jī）物儲罐無組織揮發等工況下會產生有機揮發廢氣。比如原料藥項目、有（yǒu）機物的輸送、反應釜的尾氣、儲罐的放空。

2.1 VOCs的傳統治理方法

VOCs不僅來源十分廣泛， 而且其組成成分也十分複雜， 常見的揮發性有機化（huà）合物包括烴類、醇類、醚類等， 即使對於同（tóng）一物（wù）質， 由於其風量、濃度的不同， 所需的技術路線也不盡相同， 因此，沒有一種技術可以解決所有的VOCs問題。目前，VOCs處理方法有數十種， 其原理主要有回收有價（jià）值溶劑的回收技術和分（fèn）解VOCs分子的破壞技術兩（liǎng）大類， 實際應用中更多采用組合式技（jì）術。比如通過采用濃縮和燃燒相結合的技術來處理低濃度（dù）、大流量的有機廢氣， 進而降低設備的投資成本。

2.2 VOCs的新型治理方法

通過（guò）采（cǎi）用催化燃燒（CO） 和蓄熱式（shì）燃燒（RTO）相結合的技術， 用較少的能耗完成對VOCs的徹底處理； 依據VOCs自身的溶解度、沸點等（děng）理化性質選擇合適的吸附方式。如選擇變溫吸附或變壓吸附進行溶劑回收， 回收時主要根據企業（yè）生產情況來選擇（zé）相應的吸附方法， 本文主要介紹以下兩種方（fāng）法。

1） 回收法主要（yào）有活性炭吸附、變（biàn）壓吸附、冷凝法及膜分離技（jì）術， 目前主要是通過溫度、壓力、抉擇（zé）性吸附劑和抉擇性浸透膜等物理方法來吸附有機揮發性物質。

2） 清除法（fǎ）有熱氧化、催化熄滅（miè）、生物氧（yǎng）化及集成技巧。其主要（yào）是通過化學反應或生化反（fǎn）應（yīng）， 比如在熱、催化劑或微生（shēng）物的作用下， 把有害的（de）有機物轉化成無（wú）害的CO2和H2O。

3 4 種典型的VOCs處理技術

3.1 吸（xī）附（fù）工藝技術

該吸附技術是指吸附（fù）劑通過物理（lǐ）結合的（de）方式或化學反應的方式對有害物質進行吸附， 進而達到淨化廢氣的目的。該技術在有機廢氣濃度（dù）較低時使用具有較好的效（xiào）果， 但是不宜直接用該技術處理高濃度（dù）有機廢氣， 可以在冷凝等方式處理（lǐ）後， 再使用（yòng）該技術對廢氣進行（háng）淨化。在吸附過程中， 吸附劑、設備、工藝、再生等都是其關鍵控（kòng）製點。目前（qián）在VOCs 淨化過程中常用的吸（xī）附劑有無（wú）機（jī）和有機吸（xī）附（fù）劑兩類， 吸附（fù）劑應選擇有巨大的（de）表麵積、良好的選擇性（xìng）、較強的再生性、較好的（de）熱穩定性以及化學穩定性、較大的吸附（fù）容量等等。目（mù）前（qián）市場上的吸附劑種類較多， 常用的有活性炭、分子篩沸石等。

吸附法對有機廢氣的（de）淨化較為徹底（dǐ）。在不使（shǐ）用深冷、高壓的手段下， 可達到對有機成分回收利用的目（mù）的， 且該方法無論是設備還是操作都比較（jiào）簡單， 具有較（jiào）高的自動化程度， 不會造成二次汙染。

活性炭吸附工藝的優點適用於處理各種低濃度的汙染物。在實際應（yīng）用（yòng）中， 活性炭的優點為： 低價、低耗能、經濟、耐酸堿、耐熱以（yǐ）及具有很高的化學穩定性， 而且活性炭在使用過程中操作十分簡便， 隻需要與空氣相接就可以發（fā）揮（huī）作用。但是活性炭也存在一定的缺點， 比如（rú）吸附（fù）量較小， 在使用過程中容易（yì）出現飽和的現象； 對於吸附劑的（de）消耗比（bǐ）較大， 且吸附能力不強（qiáng）， 使用一定的（de）時（shí）間後會使吸附量變小， 甚至失去吸附能力。另外， 吸附時存在吸（xī）附的專一性問題， 對混合氣體（tǐ）， 吸附性會減（jiǎn）弱， 存在被吸（xī）附物質的分子直徑與活性炭（tàn）孔徑不匹配而導致的脫附（fù）現象。

3.2 吸收工藝技術

該吸收技術的原理是將有（yǒu）機廢氣和吸（xī）收劑進行充分的接觸， 從而把廢氣中有害的物質吸附出來完成對廢氣（qì）的淨化處理（lǐ）， 其主要是采用物理吸收（shōu）或者是化學反應的（de）方（fāng）式來（lái）完成。當完（wán）成（chéng）有害物質的吸附之後， 再通過解吸將吸附劑中的有害物質清除，從而實現對吸附劑（jì）的清洗， 然後進行再生利用， 較常用的吸收劑有酸性溶液、清水等。

吸（xī）收工（gōng）藝的優勢是整個係統為閉（bì）路循環， 除蒸汽冷凝水外無廢水、廢液排放， 蒸汽冷凝水可考慮綜合回收利用。該控（kòng）製係統采用了先進的操控（kòng）理念， 在正常平穩運行的同時減少了人工操作， 真正實現了無人值守、自動運（yùn）行， 在回收效（xiào）率（lǜ）、可（kě）操作性、低能耗等方麵均達到了國內先進水平。

3.3 洗滌法工藝技術

該技術是指把有機廢氣抽入帶有噴淋係統的洗滌塔中， 氣體通過填料床（chuáng）後可以均勻地（dì）、充分與洗滌液進行（háng）接觸， 根據廢氣中有害物質的理化性（xìng）質，采（cǎi）用物理吸附的方式或化學反應的方式將汙染（rǎn）物清除， 從而使有機廢氣得到淨（jìng）化。除此之外， 洗滌塔還有降（jiàng）溫、除塵、除油的作用。

清水、植物液、硫酸溶液、氫（qīng）氧化鈉溶液、次氯酸（suān）鈉溶液等是洗（xǐ）滌法中常用的洗滌劑， 其（qí）中清水洗滌和（hé）植物（wù）液洗滌主要利用了汙染物在兩種溶液中的溶解（jiě）性（xìng）， 植物（wù）液中的一些基團也參與了有機物的化學反應。采用硫酸溶（róng）液、氫氧化鈉以（yǐ）及次氯酸鈉對有機廢氣的洗滌則是通過化學反應來完成淨化的， 利用的是有害有（yǒu）機物的化學（xué）性（xìng）質。洗滌法的特點（diǎn）是反應快（kuài）速， 洗滌（dí）劑與（yǔ）有害氣（qì）體的接觸時（shí）間比較短， 一般不超過12s； 另外， 洗滌法還具有很強的適用性， 它可以和其他的處（chù）理方法共同使用， 對於（yú）有機廢氣的預處理十分有效。

洗滌（dí）設備（bèi）一般都采用立式結構， 主要有（yǒu）以下幾（jǐ）點優（yōu）勢， 一是占用空（kōng）間較小； 二是操作（zuò）簡便， 需（xū）要隔一段時間進（jìn）行一次洗滌液的更換（huàn）； 三是使用過（guò）程中的工（gōng）藝流程比較靈活（huó）， 如用（yòng）於處理（lǐ）不同的氣體，隻（zhī）需更換相（xiàng）應的洗滌液； 四（sì）是建設成（chéng）本低。

3.4 冷（lěng）凝工藝（yì）技術（shù）

在（zài）不同溫度以及（jí）壓力下（xià）， 氣態（tài）的汙染物（wù）具有不同的飽和（hé）度（dù）， 冷凝工藝就（jiù）是基於該原理， 通過降低氣態汙染物的溫度以及（jí）增加（jiā）氣態汙染物的壓力來完成有機物的凝結， 終進（jìn）行淨化回收。對於那些低流速、高濃度的廢氣， 主（zhǔ）要使用冷（lěng）凝技術進行淨化， 並且該技術在處理沸點大於36.85 ℃、體積分數大（dà）於（yú）0.005%的廢氣特別有效。但（dàn）是對於一些較低沸點的廢氣， 在對（duì）其進行冷（lěng）凝時， 就需要更大的壓力、更低的溫度， 想要達到這種條件， 無疑會花費較（jiào）大的成本。冷凝工藝在處理廢氣的過程中效率會受到溫度以及（jí）壓（yā）力的限製， 所以處理效率比較低，故在（zài）實際應（yīng）用中主要將（jiāng）其用（yòng）於廢氣的預（yù）處理以及前級淨化， 處理後（hòu）的氣體還（hái）需進一（yī）步處理（lǐ）才能排（pái）放， 且回收的溶劑也不能直接利用， 需要進一步的處理。

綜上所述， 對於（yú）製藥廠所產生的有機廢氣， 要（yào）從源頭（tóu）、中端以及末（mò）端對其進（jìn）行（háng）全方位的綜合治理， 並根據實際工況選擇合（hé）適的處理工藝（yì）技術。首先要從源頭和過程控製（即對泵、壓縮機、閥門、法蘭等易發（fā）生泄漏的（de）設備與（yǔ）管線組件） 進行定期檢測， 若發現問題應及時對其（qí）進行處理， 從而達到降低乃至杜絕發生跑、冒、滴、漏的目的； 在藥品生產過程中， 通（tōng）過對密閉的、一體化的技術以及設備的使用（yòng）， 減少有機廢氣的泄露， 並對廢氣進行收集、分類、處理（lǐ）； 可以（yǐ）收集有機溶媒罐區在進料及存（cún）儲的過程中所排放（fàng）的VOCs並送到回收設備。

接著（zhe）對廢氣末端治理與綜合（hé）利用。當末端廢氣中汙染物質量濃度較低時， 對於能回收的廢氣， 可通過吸附對（duì）有機試劑進（jìn）行（háng）回收、處理之後再排（pái）放； 對於沒有回收價值的廢氣來說， 可通過多種技術， 比如濃縮燃燒技術、等離子體技術或紫外光高級氧化技（jì）術等淨化後達標排放； 對於質量濃（nóng）度處於中等的有機廢氣， 可通過吸附將有機溶劑回收， 然後再通過催化燃燒或熱力焚燒將廢氣淨化， 還可以利用淨化過程（chéng）中所產生的熱量。對於高濃度VOCs的廢氣， 則可以通（tōng）過冷凝、吸附等技術（shù）將有機溶劑回收， 再結合其他技術淨化廢氣。

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