制药废气治理工艺改进设计分析

制药废气治理工艺改进设计分析

　　化工厂节能设计,任丘节能房设计,建筑设计节能表：针对上海市某制药企业拟采用的水洗塔＋活性炭吸附＋方案,指出其存在的隐患,提出多级螺纹缠绕管式换热器高效冷凝＋酸洗除臭＋溶剂吸收＋高真空旋转刮板蒸发器溶剂回收循环使用＋二级串联2吸1脱活性炭吸附治理方案,实现达标排放。

　　上海市某企业主要从事化工医药原料药及中间体等产品的研究、生产和销售，拟开展制药尾气治理，该尾气主要包含甲醇、丙酮、2,2-二甲氧基丙烷、甲苯、三乙胺、正己烷、异丙醇、氨气、二氯甲烷、乙酸乙酯、吡啶和正庚烷，同时还存在恶臭气体（氨气、三乙胺和吡啶等）、低闪点易燃易爆气体（甲醇、丙酮、乙酸乙酯、正庚烷），以及含氯易挥发有机物二氯甲烷和具有职业伤害（末梢神经炎）的正己烷等。

　　上海市的大气污染物排放控制需满足《上海市大气污染物综合排放标准》（DB31/933-2015）表1“大气污染物项目排放限值”、表2“厂区内大气污染物监控点浓度限值”和表3“厂界大气污染物监控点浓度限值”；大气污染物中的恶臭气体排放，需要满足《恶臭（异味）污染物排放标准》（DB31/1025-2016）表1“恶臭（异味）污染物排放控制限值”，其中氨、乙酸乙酯需满足表2“恶臭（异味）特征污染物排放控制限值”，臭气浓度需满足表3“周界监控点臭气浓度限制”，氨、乙酸乙酯需满足表4“周界监控点恶臭（异味）特征污染物浓度限制”。制药尾气的水溶性、闪点、沸点和凝固点见表1。

　　该制药企业提出设计风量1万m3/h。喷淋塔除臭预处理废气进入尾气处理系统。废气吸收系统工艺流程如图1。系统采用2吸1脱活性炭再生吸附系统进行吸附，吸附净化后的洁净尾气高空排放，蒸气脱附高浓度尾气再用蓄热燃烧装置处理，达标排放。

　　（1）洗涤塔：三乙胺和乙酸乙酯难溶于水，且密度低于水，存在液面挥发，除臭效果欠佳等问题。

　　（2）活性炭吸附系统：活性炭吸附效率65%～90%，由于二氯甲烷、正己烷、甲苯等难于洗涤去除，入口浓度偏高，导致尾气经一级活性炭吸附后高空排放的尾气很难实现达标排放。

　　（3）RTO蓄热焚烧炉：尾气含有甲苯、二氯甲烷等有机物，将存在如下隐患：1）二氯甲烷焚烧产生的氯化氢和水蒸汽导致RTO和管道腐蚀；2）甲苯和二氯甲烷在焚烧温度850℃时，易产生二英；3）脱附高浓度废气需要补风降低浓度，否则存在RTO炉前管线爆炸的安全隐患。

　　（4）未考虑溶剂回收，导致产品成本上升，尾气削减量低，循环经济效果很差。

　　针对企业存在的上述问题，结合现场实际踏勘，提出了有针对性的尾气治理解决方案。

　　按照业主提供的工艺参数，废气排放源较强的主要包括反应釜反应放空废气（上料、滴加反应）、保温回流冷凝器放空管放空尾气、微负压浓缩蒸馏冷凝器放空尾气、液环真空泵系统储罐放空尾气、离心机抽风机尾气、真空干燥真空泵排气、污水站废气（UASB废气单独处理，但曝气池、水解酸化池及污泥间的废气收集进入该系统）及储罐区大小呼吸尾气等。

　　按照化工工艺原理，反应釜反应尾气、液环真空系统放空尾气属低浓度尾气；储罐区大小呼吸废气和污水站水解酸化、曝气池、污泥压滤间尾气属低浓度有机尾气；保温回流和浓缩蒸发尾气属高浓度尾气（500～2000g/m3）。由于采用高挥发性溶剂浸泡和釜内结晶，离心机尾气属高浓度有机废气；真空干燥机真空泵出口尾气亦属高浓度废气。

　　冷凝工艺出口有机物浓度最低10g/m3，低浓度尾气依靠冷凝处理基本无效。针对企业的尾气理化性质，制定了二级冷凝+酸洗除臭+溶剂吸收+二级活性炭吸附工艺。

　　工艺尾气二级冷凝：1）冷却介质选择：一级采用4℃～8℃浅冷冻冷却，主要目的是防止尾气中的水分凝固堵塞管路，造成安全隐患；2）二级冷凝采用-18℃乙二醇水溶液深冷冻冷却：反应釜蒸馏高浓度尾气浓度500～2000g/m3，但由于存在泄漏补风和离心机抽风，导致浓度较低，按照100g/m3考虑，通过二级冷凝吸收，出口非甲烷总烃浓度10g/m3；3）螺纹缠绕管式换热器选用316L不锈钢，即使存在微量氯化氢也不会造成管路腐蚀。

　　三乙胺、氨气等臭气浓度，通过酸洗塔洗涤去除，满足《恶臭（异味）污染物排放标准》（DB31/1025-2016）；同时部分二氯甲烷等易挥发难溶于水的尾气部分冷凝，但由于密度低于水且难溶于水，在接收罐上层容易挥发。酸洗塔VOCs按照50%去除率计算，酸洗塔出口非甲烷总烃浓度5g/m3。

　　活性炭吸附效率随浓度下降，吸附效率亦下降。按照一级80%吸附效率、二级65%吸附效率，则一级出口非甲烷总烃浓度100mg/m3、二级35mg/m3，实现达标排放。热氮气脱附高浓度有机物通过二级串联冷凝系统冷凝回收脱附溶剂，并送溶剂回收车间精馏塔分离回收循环使用，冷凝器不凝气进入溶剂吸收塔重新吸收。

　　按照企业提供的环评文件（初稿），企业自建空分装置，使用液氮深冷生产工艺，气化的氮气可以作为活性炭吸附装置脱附剂，将已气化的氮气先与装置排放的热尾气进行热交换，再加热至120℃作为脱附热源使用，可实现热能的有效利用。