在環(huán)保法規要求日益提高的背景下,制藥行業(yè)想要進(jìn)一步發(fā)展,相應的廢氣治理技術(shù)必須及時(shí)跟上及時(shí)相應。本文介紹了固體制劑生產(chǎn)廢氣處理的可行方式及實(shí)施難點(diǎn),并對包衣工藝中的廢氣處理實(shí)例進(jìn)行了講述。
一、現狀描述
為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》
《中華人民共和國大氣污染防治法》,國內固體制劑生產(chǎn)需執行《制藥工業(yè)大氣污染物排放標準》(GB37823-2019)《揮發(fā)性有機物無(wú)組織排放控制標準》(GB27822-2019) 的標準要求。
國內制藥行業(yè)隸屬精細化工行業(yè),而目
前國內固體制劑生產(chǎn)存在工藝粗放、裝備水平和自動(dòng)化水平低,各生產(chǎn)工序時(shí)間長(cháng),使用原料種類(lèi)多、數量大,粉塵污染嚴重等問(wèn)題。導致在固體制劑生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的“三廢”量大,廢物成分復雜,污染危害嚴重, 并且提高了廢氣末端治理的難度。
二、相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介
(一)固體制劑生產(chǎn)材料相關(guān)特征
溶于水:主要有聚乙烯醇、乙
醇等
不溶于水:主要有鈦白粉、滑石
粉等
溶脹粘稠:纖維素等
(二)常見(jiàn)的固體制劑材料:卡樂(lè )康、英茂等
成膜劑:主要成分,骨架材料、高分子聚合物等
增塑劑:連接作用, 利于材料
延展
色素、遮蓋劑
溶劑:水、乙醇、丙酮。
在以上固體制劑生產(chǎn)材料參與的生產(chǎn)過(guò)程中,其尾氣排放含大量粉塵顆粒物與VOCs。設備生產(chǎn)工藝流程中,由于制劑配方、成型、包衣等工藝特點(diǎn),在生產(chǎn)與清潔過(guò)程中,粉塵顆粒物與VOCs 往往跟隨設備排風(fēng)系統一起排放至室外。VOCs 是制藥工業(yè)中最主要的大氣污染物之一,制藥工藝中往往
需要采用有機溶劑對藥品進(jìn)行分離和提取, 這些有機溶劑大部分都為VOCs。根據生產(chǎn)過(guò)程中工藝不同、工序不同,往往需要選擇不同廢氣處理工藝。
在固體制劑生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵顆粒物控制,常見(jiàn)的除塵措施從原理上主要分為過(guò)濾式除塵、濕式除塵兩大類(lèi)。過(guò)濾式除塵前期使用效果一般較好,可過(guò)濾大于 5μm 的顆粒物,除塵效率可達 99%。中期因濾材堵塞及清理不徹底等原因,再加頻繁反吹造成的
濾筒褶皺處或布袋不同程度損壞,排放路徑順暢,顆粒物逐漸增大,并形成粉塵,污染環(huán)境。過(guò)程中也存在更換濾筒、布袋、勞動(dòng)強度大耗材成本高的問(wèn)題。濕式除塵在使用中,要保持設備原有負壓,一般需要加大風(fēng)機功率及風(fēng)量,產(chǎn)生的廢水需要進(jìn)行污水處理。廢水過(guò)濾處理用燒結板被粘結后, 需用高壓水槍沖洗和反吹震打清潔,過(guò)程中存在有色、有味的問(wèn)題。兩大粉塵處理方式目前均有一定局限性,針對不同工藝流程中, 風(fēng)量不同、粉塵顆粒物含量不同、持續使用
時(shí)間不同等因素需要選擇合適的處理方法。有機廢氣的處理通常采用活性炭吸附
法、直接燃燒法、催化燃燒法、蓄熱式催化燃燒法等。以上處理方式在針對同時(shí)含固體粉塵顆粒物廢氣時(shí),存在一定的處理能力, 但同時(shí)往往會(huì )增加設備運行存在的安全風(fēng)險以及降低設備穩定處理周期。故由于含粉塵顆粒物情況的不同,往往需要優(yōu)先進(jìn)行粉塵處理,后進(jìn)行有機廢氣處理。理論上,各種有機物都可以在高溫(800℃或300℃以上) 下完全氧化為 CO2、H2O 和其他組分的氧化物, 但由于各種污染氣體中有機組分含量不同, 廢氣排放溫度不同,風(fēng)量又不相同,造成有機物的處理方法選擇的不同。
活性炭吸附法是目前使用較廣泛的回收
技術(shù),其原理是利用吸附劑(粒狀活性炭和活性炭纖維)的多孔結構,將廢氣中的VOCs 捕獲。含VOCs 的有機廢氣通過(guò)活性炭床,其中的VOCs 被吸附劑吸附,廢氣得到凈化,而排入大氣。該裝置適合常溫狀態(tài)下廢氣濃度低于 2000mg/m3 的廢氣,而在有機溶劑為多品種混合時(shí),表現不佳。其優(yōu)點(diǎn)在于當炭吸附達到飽和后,對飽和的炭床進(jìn)行脫附再生;通入水蒸汽加熱炭層,VOCs
圖 1 案例流程圖
被吹脫放出,并與水蒸汽形成蒸汽混合物,
一起離開(kāi)炭吸附床,用冷凝器冷卻蒸汽混合物,使蒸汽冷凝為液體,通過(guò)回收溶劑, 產(chǎn)生經(jīng)濟效益。固體制劑生產(chǎn)中廢氣排放往往出現廢氣濃度不均一,瞬時(shí)排放濃度高等現象,且大量粉塵顆粒物會(huì )堵塞活性炭空隙, 使的活性炭吸附能力下降,所以固體制劑生產(chǎn)往往不采用該措施處理。
直接燃燒法設備在國外較為成熟、應用也較為廣泛,適合處理高濃度、小風(fēng)量的VOCs,對整個(gè)技術(shù)的安全性與氣密性要求較高。處理大風(fēng)量、低濃度的VOCs 時(shí)需要有
相關(guān)的濃縮技術(shù)對其進(jìn)行前處理。使用柴油、天然氣、液化氣等進(jìn)行直接燃燒,同時(shí)配合進(jìn)行廢氣處理,運轉費用較高,形成極大的資源浪費,同時(shí)由于廢氣粉塵顆粒物,存在較大安全風(fēng)險,使用該類(lèi)型設備需充分評估過(guò)程中的安全風(fēng)險及相關(guān)管控措施,避免安全事故。
催化燃燒方式有效規避了直接燃燒方式在安全性、能耗性上的缺點(diǎn)。設備多采用電加熱、紅外線(xiàn)加熱等方式,加熱到相應反應溫度后,利用催化劑來(lái)改變反應條件以達
到在較低條件下取出有機物的條件。在催化過(guò)程中,催化劑用來(lái)降低化學(xué)反應的活化能,使反應條件更有利于所能控制的條件。
借助催化劑的作用使廢氣在較低的起燃溫度下發(fā)生無(wú)焰燃燒,并將其氧化反應為無(wú)害的CO2、H2O 同時(shí)放出大量的熱能,從而達到去除其中有害物質(zhì)的目的。
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