化學(xué)合成原料藥企業(yè)廢氣治理技術(shù)

關(guān)小敏 柳超

摘要：我國(guó)已成為化學(xué)原料藥世界第二生產(chǎn)和主要出口國(guó)，但生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的酸堿廢氣、VOCs及惡臭氣體會(huì)影響大氣、土壤環(huán)境等，基于此，本文總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)化學(xué)合成原料藥比較常見(jiàn)的廢氣處理技術(shù)，分析了每種處理技術(shù)的適用條件、處理效果及優(yōu)缺點(diǎn)，以期為企業(yè)廢氣處理提供參考。

關(guān)鍵詞：化學(xué)合成原料藥;酸堿廢氣;VOCs;惡臭氣體

中圖分類號(hào)：X787 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）05-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.066

Analysis on waste gas treatment technology of chemical synthetic API enterprises

Guan Xiaomin1，Liu Chao2

（1.Hu'nan Chuanhan Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Changsha Hunan 410000，China;

2.Hubei Jingmen Solid Waste Disposal Management Center，Jingmen Hubei 448000，China）

Abstract：Chinas chemical raw material medicine has become the worlds second production and major exporter. The acid-alkali waste gas， VOCs and malodorous gases generated during the production process will affect the atmosphere and soil environment.Treatment technology， analysis of the applicable conditions，treatment effects and advantages and disadvantages of each treatment technology，to provide a reference for the enterprises waste gas treatment.

Key words：Chemical synthesis;Acid-base exhaust;VOCs;Stench gas

近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，各行各業(yè)都在快速地發(fā)展當(dāng)中，化學(xué)合成原料藥行業(yè)也在快速發(fā)展，我國(guó)已成為化學(xué)原料藥世界第二生產(chǎn)和主要出口國(guó)，但在快速發(fā)展的同時(shí)也出現(xiàn)了一些環(huán)境問(wèn)題，其中廢氣污染成為最主要的環(huán)境問(wèn)題之一。化學(xué)原料藥企業(yè)產(chǎn)生的廢氣大致分為酸堿廢氣、揮發(fā)性有機(jī)廢氣（Volatile Organic Compounds，以下簡(jiǎn)稱為 VOCs）、惡臭氣體。各類廢氣排放過(guò)程具有不規(guī)律和間歇性，且VOCs具有易燃易爆、毒性大、難降解、范圍廣以及排量大等特點(diǎn)，直接排放對(duì)周邊居民生活、工作人員的健康產(chǎn)生影響，且對(duì)大氣、土壤、地表水環(huán)境等有影響。

1 廢氣來(lái)源

化學(xué)合成原料藥企業(yè)廢氣主要來(lái)源于化學(xué)合成和提純工藝，其生產(chǎn)關(guān)鍵性特點(diǎn)是整個(gè)生產(chǎn)的過(guò)程存在高毒害性、高危險(xiǎn)性以及高污染性。大部分化學(xué)原料藥生產(chǎn)會(huì)使用具有腐蝕性、有機(jī)溶劑等原材料，原材料在一定條件下通過(guò)縮合、取代、酰化、氧化還原等化學(xué)反應(yīng)得到具有一定藥效的產(chǎn)品，再通過(guò)濃縮、結(jié)晶、分離、干燥等工序提純，得到符合指標(biāo)的原料藥。一般化學(xué)合成會(huì)產(chǎn)生酸堿廢氣、VOCs和惡臭氣體，濃縮、分離、干燥等會(huì)產(chǎn)生VOCs和惡臭氣體。酸堿廢氣包括硫酸霧、氯化氫、氯氣、氰化氫、硫化氫、氨氣等，有機(jī)廢氣包括酮、烴、鹵代烴、醇、醛、酯、醚、酚、苯及苯系物等，惡臭氣體包括硫化氫、氨以及物料本身異味。應(yīng)根據(jù)廢氣種類、物化性質(zhì)及廢氣量確定不同的處理工藝。

2 化學(xué)合成原料藥廢氣處理工藝

2.1 吸收法

吸收法是利用廢氣中各混合組分在選定的吸收劑中溶解度的不同，或其中一種或多種組分與吸收劑中活性組分結(jié)合，將有害物從廢氣中分離、凈化的方法。吸收法可去除酸堿廢氣、VOCs及惡臭氣體。應(yīng)用較廣泛的是用水作為吸收劑，可吸收水溶性較強(qiáng)的酸堿廢氣及VOCs，如甲醇、乙醇、氯化氫、氨等，同時(shí)還可回收有用的有機(jī)溶劑或副產(chǎn)品，如水吸收乙醇達(dá)到一定濃度后，再精餾回收乙醇;氯化氫廢氣可用降膜法吸收得到30%左右的鹽酸。該方法適用于各種風(fēng)量、低中高濃度的廢氣處理。優(yōu)點(diǎn)：一次性投資低、工藝成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)：工藝比較復(fù)雜、占地大，吸收效率有時(shí)不高，吸收液需再次處理，否則會(huì)造成二次污染。

2.2 吸附法

吸附是利用多孔性固體吸附劑處理氣態(tài)污染物，使其中的一種或幾種組分，在分子引力或化學(xué)鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達(dá)到分離的目的。其中應(yīng)用最為廣泛的是活性炭，活性炭對(duì)大分子VOCs吸附能力較強(qiáng)，如苯及苯系物、醇（乙醇、丁醇等）、烷烴（癸烷、庚烷等）、醚、酯、鹵代烴（三氯甲烷、二氯甲烷等），飽和吸附容量均大于20%。對(duì)于小分子有機(jī)物如甲醇、甲酸、丙烷、丙烯、丙酮、丁酮、乙醛等吸附量較小，飽和吸附容量均小于10%。活性炭還能去除惡臭氣體，如硫化氫、甲硫醇等。吸附法多用于低濃度、小風(fēng)量的有機(jī)廢氣處理。優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，對(duì)大部分VOCs均具有較高的吸附效率，設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單，一次性投資低;缺點(diǎn)：運(yùn)行成本高、吸附容量有限且再生困難、易失活且存在二次污染。

2.3 低溫等離子體技術(shù)

低溫等離子技術(shù)通過(guò)高壓脈沖放電獲得大量高能電子、離子、激發(fā)分子和自由基等活性粒子，這些高能粒子以極快的速度反復(fù)轟擊廢氣中的有害氣體分子，破壞有機(jī)物的部分化學(xué)鍵，如C-H和 C-C鍵等，通過(guò)氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍┬》肿拥陌踩镔|(zhì)或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害或低毒害物質(zhì)[1]。該方法適用于大風(fēng)量、低濃度VOCs和惡臭氣體的處理，能有效去除惡臭氣體，除臭效率可達(dá)99%以上。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、能耗較低、處理速度快、運(yùn)行費(fèi)用低、占地少、去除率高等;缺點(diǎn)：不能處理易燃易爆有機(jī)廢氣、一次性投資高，單獨(dú)處理有機(jī)廢氣時(shí)，會(huì)有副產(chǎn)物產(chǎn)生。

2.4 紫外光（Ultraviolet light，簡(jiǎn)稱 UV）催化氧化

UV光解凈化工藝?yán)酶吣茏贤饩€光速照射有機(jī)廢氣及無(wú)機(jī)惡臭氣體分子鍵，裂解氣體物質(zhì)如：苯及苯系物、烴、脂、氨、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯等分子鍵，使呈游離狀態(tài)的污染物原子與臭氧氧化成小分子無(wú)害或低害物質(zhì)，如二氧化碳和水等。主要適用于中低濃度、中小風(fēng)量的VOCs及惡臭氣體的處理。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行成本低，能耗低、便于維護(hù)和安裝，能高效除惡臭，脫臭效率可達(dá)99%以上;缺點(diǎn)：對(duì)高濃度、大風(fēng)量的處理效果不佳、催化劑容易失活。

2.5 再生熱氧化分解器（Regenerative Thermal Oxidizer，簡(jiǎn)稱RTO）[2]

RTO基本原理是在高溫下將有機(jī)廢氣氧化生成二氧化碳和水，從而凈化廢氣，并回收分解時(shí)所釋出的熱量，以達(dá)到環(huán)保節(jié)能的雙重目的。RTO主要適用于處理中高濃度VOCs，同時(shí)可以去除惡臭氣體，凈化率一般在98%以上。優(yōu)點(diǎn)：處理廢氣流量彈性大、凈化效率高、可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制、運(yùn)行穩(wěn)定;缺點(diǎn)：一次性投資高、容易產(chǎn)生二次污染，不能徹底凈化處理含硫含氮含鹵素的有機(jī)物。

2.6 冷凝法

冷凝法是一種廢氣預(yù)處理技術(shù)，主要利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓的性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力的方法，使處于蒸汽狀態(tài)的污染物冷凝下來(lái)并從廢氣中分離出來(lái)的過(guò)程。該方法適用于處理濃度在10g/m3以上的高沸點(diǎn)VOCs。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)簡(jiǎn)單、回收率高、并可回收廢氣中的有機(jī)溶劑。缺點(diǎn)：投資大、能耗高、運(yùn)行費(fèi)用大，冷凝后尾氣仍有一定的濃度，需進(jìn)一步處理，對(duì)高揮發(fā)和中等揮發(fā)性的VOCs的凈化效果不理想。

3 結(jié)語(yǔ)

不同化學(xué)合成原料藥企業(yè)產(chǎn)生的廢氣種類、濃度和氣體流量均不同，處理技術(shù)也比較多，每種處理技術(shù)都有優(yōu)缺點(diǎn)，建議盡可能對(duì)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的廢氣進(jìn)行回收，將多種治理技術(shù)和回收利用技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙贏，同時(shí)要不斷加強(qiáng)廢氣處理的理論研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)，減少化學(xué)合成原料藥企業(yè)廢氣污染物的排放。

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收稿日期：2020-04-09

作者簡(jiǎn)介：關(guān)小敏（1984-），女，漢族，碩士研究生學(xué)歷，注冊(cè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工程師，研究方向?yàn)楣こ添?xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)。