医药化工生产项目废气处理工艺及可行性评价

林晓洋

（杭州能化科技有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引言

随着医药学领域研究的不断深入，医药化工生产企业的数量也在进一步增长[1]。我国作为全球最大的原料药和中间体的生产国，在医药生产过程中会有大量有毒有害的有机废气污染物产生[2]。废气污染物主要来源于生产车间，包括苯类、酮类、醚类、卤代烃类等，这些废气污染物严重危害人体健康、破坏生态环境[3]。由于废气污染物成分复杂，采用单一技术处理很难达到理想效果，而采用组合工艺进行处理，是废气净化的关键。因此，对医药化工生产企业废气的特征和处理工艺进行研究，可以为医药化工生产企业制定合理的废气污染防治措施提供指导和支持[4]。

1 企业概况

1.1 生产概况

为了适应我国医学化工原料药行业发展的趋势，河北某公司经过细致的市场调研，决定投资15 000万元，建设年产800 kg 的医药原料药、医药中间体项目。该项目生产的原料药有利伐沙班、苯环喹溴铵和盐酸氮卓斯汀3 种，项目产品生产规模见表1 所示。生产所需原辅料均外购，原料药生产过程中制备的中间体不外售，全部用于生产原料药。

表1 产品规模一览表

1.2 废气来源

本项目废气主要来源于原料药车间产生的工艺废气和污水处理站挥发的废气恶臭。其中，原料药车间在生产利伐沙班、苯环喹溴铵和盐酸氮卓斯汀过程中，会产生甲醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、乙腈、氯化氢、二氧化硫、二氯甲烷、四氢呋喃、甲胺、二氯亚砜、三乙胺、乙酸、非甲烷总烃等废气，污水处理站产生氨、硫化氢、臭气浓度等废气，呈现出有组织和无组织排放特点。由于废气能增强温室效应，并对人体有较大的危害，因此，必须采取有效的污染控制措施，避免废气对空气环境造成污染。

2 废气处理工艺

2.1 废气处理技术

目前，医药化工废气常用的处理技术有冷凝法、吸收法、吸附法、氧化法、燃烧法等，每种技术的特点不尽相同[5]，见表2 所示。近年来，除上述常用的处理技术之外，一些新技术、新工艺也不断被应用，如膜分离技术、低温等离子体技术、生物技术等，极大提升了医药化工废气的处理效果，使医药化工项目对空气环境的影响在可接受范围内。

表2 有组织废气常用处理技术比较

2.2 工艺选择

通过对该医药项目产生废气的组成和性质进行分析，废气产生浓度较低，并且成分复杂，主要有甲醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、乙腈、氯化氢、二氧化硫、二氯甲烷、四氢呋喃、甲胺、二氯亚砜、三乙胺、乙酸、非甲烷总烃等物质。由上节得知，很难采用单一技术实现废气的合理处理，因此，要联合两种或以上处理技术才能实现废气达标排放。

2.2.1 原料药车间废气处理工艺

原料药车间反应罐、冷凝器、一体化设备产生的废气与收集装置采用法兰连接，收集效率为100%。配液过程、离心机卸料位于密闭间，上方安装集气罩收集，集气罩收集效率为90%。收集到的废气中含有易溶于水废气、难溶于水废气和含酸性气体，因此，要针对不同性质的气体进行不同技术处理，该废气处理工艺为：碱喷淋吸收+水喷淋吸收+活性炭吸附联合处理。气体中的酸性废气、易溶于水废气先被碱液吸收和水吸收处理，然后含有难溶于水废气的尾气经过活性炭纤维吸附处理，净化后尾气经1 根20 m 排气筒排放，如图1 所示。

图1 废气处理工艺流程图

1）碱液吸收。它是一种两相逆向流吸收塔，当气体从塔体下方进气口沿切向进入塔，在通风机的动力作用下，迅速充满进气空间，塔内特有的布液装置使吸收液均匀向下喷淋。废气在一定的温度和压力下，与高压雾化状态碱液接触，气液相开始组分的溶解和吸收，直到气液相之间达到平衡。

2）水吸收。其设备结构为填料塔，通过内置填料增大气液接触面积，主要原理是液相介质净化气体的工艺，通过液体直接对净化气体进行捕捉和吸收。

3）活性炭吸附。在活性炭吸附装置入口安装过滤器，然后两个吸附器串联，废气经阀门、过滤器，进入活性炭吸附装置进行二级吸附，吸附后的废气由吸附器顶部洁净排放。在吸附过程中，有物理吸附和化学吸附发生。物理吸附是依靠活性炭的多孔结构，将介质中的杂质吸引到孔径中。化学吸附是利用活性炭表面的化学结合、功能团形式的氧和氢的作用，使废气与其表面的氧化物或络合物发生化学反应，结合聚集到活性炭的表面。

2.2.2 污水处理站废气处理工艺

污水处理站废气成分主要包括氨、硫化氢、臭气浓度，针对排放源特点分别采取加盖密封且预留出口、安装集气罩措施，废气收集效率90%，收集后的有组织废气再用引风机抽出，送至碱喷淋吸收+水喷淋吸收联合处理，净化后尾气经15 m 排气筒排放。

3 废气处理效果及可行性评价

3.1 废气处理效果

3.1.1 原料药车间废气处理效果

经物料衡算，废气各污染物成分的产生速率分别为：甲醇2.808 kg/h、乙酸乙酯3.618 kg/h、丙酮0.13 kg/h、乙醇9 kg/h、乙腈2.96 kg/h、氯化氢0.803 kg/h、二氧化硫0.213 kg/h、二氯甲烷4.085 kg/h、四氢呋喃3.26 kg/h、甲胺0.068 kg/h、二氯亚砜0.233 kg/h、三乙胺0.02 kg/h、乙酸1.975 kg/h、非甲烷总烃45.281 kg/h。

经过碱喷淋吸收+水喷淋吸收+活性炭吸附联合处理后，各污染物的排放速率分别为：甲醇0.028 08 kg/h、乙酸乙酯0.036 18 kg/h、丙酮0.001 3 kg/h、乙醇0.09 kg/h、乙腈0.029 6 kg/h、氯化氢0.008 03 kg/h、二氧化硫0.002 13 kg/h、二氯甲烷0.408 5 kg/h、四氢呋喃0.032 6 kg/h、甲胺0.000 68 kg/h、二氯亚砜0.002 33 kg/h、三乙胺0.000 2 kg/h、乙酸0.019 75 kg/h、非甲烷总烃0.452 81 kg/h。

净化后尾气经20 m 排气筒排放，排风量为13 000 m3/h，污染物排放质量浓度分别为：甲醇2.16 mg/m3、乙酸乙酯2.783 mg/m3、丙酮0.1 mg/m3、乙醇6.923mg/m3、乙腈2.277 mg/m3、氯化氢0.618 mg/m3、二氧化硫0.164 mg/m3、二氯甲烷3.142 mg/m3、四氢呋喃2.507 mg/m3、甲胺0.052 mg/m3、二氯亚砜0.179 mg/m3、三乙胺0.015 mg/m3、乙酸1.519 mg/m3、非甲烷总烃34.831 mg/m3。

3.1.2 污水处理站废气处理效果

经物料衡算，污水处理站废气各污染物成分的产生速率分别为：氨0.001 0 kg/h、硫化氢0.000 07 kg/h。

经过碱喷淋吸收+水喷淋吸收联合处理后，引风机风量3 000 m3/h，废气各污染物的排放速率分别为：氨0.000 1 kg/h、硫化氢0.000 007 kg/h。

净化后尾气经10 m 排气筒排放，废气各污染物排放质量浓度分别为：氨0.03 mg/m3、硫化氢0.002 mg/m3，臭气浓度排放量为150，无量纲。

3.2 废气处理可行性评价

氯化氢、甲醇、非甲烷总烃满足《制药工业大气污染物排放标准》（GB 37823—2019）标准要求；四氢呋喃满足《化学合成类制药工业大气污染物排放标准》（DB 33/2015—2016）标准要求；乙酸乙酯、丙酮、乙腈、二氯甲烷满足《化学工业挥发性有机物排放标准》（DB 32/3151—2016）标准要求；氨、硫化氢、臭气浓度满足《恶臭污染物排放标准》（GB 14554—93）标准要求[6]。综上所述，本项目采取的工艺废气处理措施可行。另外，由于采用集气罩收集的废气，会产生废气无组织排放，但此部分废气对厂区周围大气环境影响较轻。因此，本项目采取的无组织防治措施可行。

4 结论

医药生产项目属于基础化工行业，在其生产过程中势必产生有机废气，并且成分复杂，危害严重。因此，需进一步加强医药化工生产项目有机废气的处理力度，使废气达标排放。在废气处理过程中，应结合其具体来源和特性，选择适合的处理工艺。结合河北某医药原料药、医药中间体建设项目，采取了组合工艺对有机废气进行处理，处理后的废气满足相关标准要求，处理工艺可行，同步实现该项目的生产经济效益与环境效益。