在環保(bǎo)法(fǎ)規要求日益提高(gāo)的背景下,製藥行業想要進一步發展,相應的廢氣治理(lǐ)技術必須及時跟上及時相應(yīng)。本文介紹了固體製劑(jì)生產廢(fèi)氣處理的可行方式及實施難點,並對包衣工藝中的廢氣處理實例進行了講述。
一、現狀描述
為貫徹《中華人民共和國環境保護(hù)法》
《中(zhōng)華人民共和國大氣汙染防治法》,國內(nèi)固體製劑生產需執行《製藥工業(yè)大氣汙染物排放標準》(GB37823-2019)《揮發性有(yǒu)機物無組織排放控製標準》(GB27822-2019) 的標準要求。
國內製藥行業隸屬精細化工行業,而目
前國內固體(tǐ)製劑(jì)生產存在工藝粗放、裝備水平和(hé)自動化水平低(dī),各生產工序時間長,使(shǐ)用原料種類多、數量大,粉塵汙染嚴重等問題。導致在固體製劑生產過程(chéng)中產(chǎn)生的“三廢”量大,廢物成分複雜,汙染(rǎn)危害嚴重, 並且(qiě)提高了廢(fèi)氣末端治理(lǐ)的難度。
二、相關技術簡介
(一(yī))固(gù)體製劑生產材(cái)料相關特征
溶於水:主要有聚乙烯醇、乙
醇等
不(bú)溶於(yú)水(shuǐ):主要有鈦白粉、滑石
粉等
溶脹粘稠:纖維素等
(二)常見的固體製劑材料:卡樂(lè)康、英茂等
成膜劑:主要成分,骨架材料(liào)、高分子聚合物(wù)等
增塑(sù)劑:連接作用, 利於材料
延展
色素、遮蓋劑
溶劑:水、乙(yǐ)醇、丙酮。
在以上固體製劑生產材料參(cān)與的生產過(guò)程中,其尾氣排放含大量粉塵顆粒物與VOCs。設備生產工藝流程中,由於製(zhì)劑配方、成型、包衣等工藝特點,在生產(chǎn)與清潔過程中,粉塵顆粒(lì)物與VOCs 往往跟隨設備排風(fēng)係統一起排放至室外。VOCs 是製藥工業中最主要的大氣汙染物之一,製藥(yào)工藝中往往
需要采用有機溶劑(jì)對藥品進行(háng)分離和提取, 這些有機溶劑大部分都為VOCs。根據生產過程中工藝不同、工序不同,往往需要選擇不同廢氣處理工藝。
在固體製劑生產過程中的粉塵顆粒物控製,常見的除(chú)塵措施從原理(lǐ)上主要分為過(guò)濾式除塵、濕式除塵兩大類。過濾式除塵前期使用效果(guǒ)一般較好,可過濾大於 5μm 的顆粒(lì)物,除塵效率可(kě)達 99%。中期因濾材(cái)堵塞及(jí)清理不徹底等原因,再(zài)加頻繁反吹造成的
濾筒褶皺處或布(bù)袋不同程度損壞,排放路徑順暢,顆粒物逐漸增(zēng)大,並形成粉塵,汙染環境。過程(chéng)中也存在更換濾筒、布袋、勞動(dòng)強(qiáng)度大耗材成本高的問題(tí)。濕式除塵在(zài)使(shǐ)用中,要保持設備原有負壓,一般需要加大風機功率及風量,產生的廢水需(xū)要進行汙水處理(lǐ)。廢水過濾處(chù)理(lǐ)用燒結板被粘(zhān)結後, 需用高壓水槍衝洗和(hé)反吹震打清潔,過程(chéng)中存在有色、有味的問題。兩大粉塵處理(lǐ)方式目前均有一定局限性,針對不同工藝流程中, 風量不同、粉塵顆粒物含量不同、持續使用(yòng)
時間不同等因素需要選擇(zé)合適的處理方法。有機廢氣的處理通常采(cǎi)用活性炭吸附
法(fǎ)、直接燃燒法、催化燃燒法、蓄熱式催化(huà)燃燒法等。以上處理方式在針對同時含固體粉塵顆粒物廢氣時,存在一(yī)定的處(chù)理能力, 但同時(shí)往(wǎng)往會增加設備運行存在的安全(quán)風(fēng)險以及降低設備穩定處(chù)理周期。故(gù)由於含粉塵顆粒物情況的不同,往往(wǎng)需要優先進行粉塵處理,後進行有機(jī)廢氣處理。理論(lùn)上,各(gè)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(zǔ)分的氧化(huà)物, 但(dàn)由於各種汙染氣體中有機組分含(hán)量不同, 廢氣排放溫度不同,風量又不相同,造(zào)成有機物的處理方法選擇的不同。
活性炭吸(xī)附法是目前使用較廣(guǎng)泛的回收
技術,其原理是利(lì)用(yòng)吸(xī)附劑(粒(lì)狀活性炭和活性炭(tàn)纖維)的多孔結構,將廢氣(qì)中的VOCs 捕(bǔ)獲。含VOCs 的有(yǒu)機廢氣通過(guò)活性炭床,其中的VOCs 被吸附劑吸(xī)附,廢氣(qì)得到淨化,而排入大氣。該裝置適合常溫狀態(tài)下廢氣(qì)濃(nóng)度低於(yú) 2000mg/m³ 的廢氣,而在有機溶劑為多(duō)品種混(hún)合時(shí),表現不(bú)佳。其優點在於當炭吸附達到飽和後,對飽和(hé)的炭床進行脫附再生;通入水蒸汽(qì)加熱炭層,VOCs
圖 1 案例流程(chéng)圖
被吹脫放出(chū),並與水蒸汽(qì)形成蒸汽混合物,
一起離開炭吸附床,用(yòng)冷凝器冷卻蒸汽混合物(wù),使蒸汽冷凝(níng)為液體(tǐ),通過(guò)回收(shōu)溶劑, 產生經濟效益。固體製劑生產中廢氣排(pái)放往往出現廢氣濃度不均一(yī),瞬時排放濃度高等現象,且大量粉塵顆粒物會堵塞活性炭空隙, 使的活性炭吸附能力(lì)下降,所以固體製劑生產往往不采用該措施處理。
直接燃燒法設備(bèi)在國外較(jiào)為成(chéng)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)技術的(de)安全性與氣密性要求較高。處理大風量、低(dī)濃度的VOCs 時需要有
相關的濃縮技術對其進行前處理。使用(yòng)柴油、天然氣、液化氣等進行直接燃燒,同時配合進行廢氣(qì)處理,運轉費用較高,形成極大的資源浪費,同(tóng)時由於廢氣粉塵顆粒物(wù),存在較大(dà)安全風險,使用該類型設備需充(chōng)分評估過(guò)程中的安全風險及相(xiàng)關管控(kòng)措施,避免安(ān)全事故。
催(cuī)化燃燒方式有效規避了直接燃燒(shāo)方式在安全性、能耗性上的缺點。設備(bèi)多采用電加熱、紅外線加熱等方(fāng)式,加熱(rè)到相應反應溫度後,利用催化劑來改變反應條件以達
到在較低條(tiáo)件下取出有(yǒu)機物的條件。在催化過(guò)程中,催化劑用來降低化學反應的活化能,使反應條件更有利於所能控製的條件(jiàn)。
借(jiè)助催化劑(jì)的作用使廢氣在較(jiào)低的起燃溫度下發生無焰燃燒,並將(jiāng)其氧化反應為無害的CO2、H2O 同時放出大量的熱能,從而達到去除其中有害物質的目的。