简单介绍制药废气处理技术及组合工艺

简单介绍制药废气处理技术及组合工艺

制药厂工业废气成分复杂、异味大，部分物质还具有毒性，必须进行有效处理。处理制药废气通常需要一个组合工艺，因为单一技术很难应对所有污染物。下面我将详细阐述制药废气的特点、主流处理技术、组合工艺以及选择考量。

一、制药废气的特点与分类

1.来源广泛：来自发酵、提取、精制、合成、反应、溶剂回收、废水处理站、储罐等环节。

2.成分复杂：

（1）挥发性有机物：最常见，如甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、苯系物等。

（2）无机物：氯化氢、氨气、硫化氢、氰化氢、氮氧化物等。

（3）恶臭物质：硫醇、硫醚、胺类等，即使浓度很低也会产生强烈异味。

（4）特定有毒物质：某些原料药生产过程中可能产生卤代烃、芳香烃等有毒物质。

3.浓度波动大：生产批次、工艺环节不同，导致废气排放的浓度和风量变化很大。

4.具有腐蚀性：部分含氯、硫、氮的废气在处理过程中可能生成酸性物质，腐蚀设备。

二、主流处理技术

根据废气性质和浓度，主要分为以下几类技术：

1.回收类技术

适用于浓度高、有回收价值的有机溶剂。

2.吸附法

原理：利用活性炭、沸石分子筛等多孔材料的巨大比表面积，将废气中的有机物吸附在表面，从而净化废气。

优点：技术成熟，设备简单，对低浓度废气处理效果好。

缺点：吸附剂需要定期更换或再生，会产生二次固体废物；不适合处理高湿度、高温废气。

升级版：沸石转轮吸附浓缩 + 高温焚烧。特别适合处理大风量、低浓度的废气，先将有机物浓缩，再对小风量高浓度气体进行销毁，大大降低运行成本。

3.吸收法

原理：利用废气中各组分在吸收剂（如水、酸、碱溶液）中溶解度的不同，进行分离。例如，用碱液吸收氯化氢，用酸液吸收氨气。

优点：对水溶性或酸碱性的无机物处理效率高，工艺简单。

缺点：对大部分VOCs处理效果差；会产生含污染物的废液，需要进一步处理。

4.冷凝法

原理：通过降低废气温度，使其中高沸点的VOCs冷凝成液体，从而回收。

优点：可直接回收有价值的溶剂，纯度高。

缺点：能耗高，对低沸点、低浓度VOCs回收效率低。通常作为预处理手段，与其他方法联用。

 

3.销毁类技术

适用于浓度范围广、无回收价值或有毒有害的废气。

（1）热力焚烧/蓄热式热力氧化

原理：在高温（通常750°C以上）和充足氧气条件下，将有机物氧化分解为CO?和H?O。

TO（热力焚烧炉）：直接高温燃烧，适合处理高浓度废气，可回收热能，但燃料消耗大。

RTO（蓄热式热力氧化炉）：当前最主流、最有效的技术之一。通过陶瓷蓄热体回收热量，热回收效率可达95%以上，大大降低燃料消耗。非常适合处理中高浓度、大风量的有机废气。

优点：处理效率极高（>99%），适用性广，可处理复杂组分。

缺点：投资和运行成本较高；处理含氯、硫、氮的废气时，需注意二次污染（如二噁英、NOx、SOx）的防治。

（2）催化燃烧/蓄热式催化燃烧

原理：在催化剂作用下，使有机物在较低的温度（通常300-400°C）下发生无焰燃烧，氧化分解。

CO（催化燃烧炉）：适合处理中低浓度、不含使催化剂中毒物质的废气。

（3）RCO（蓄热式催化燃烧炉）：结合了RTO的热回收优势和CO的低温反应优势，能耗更低。但对废气中的粉尘、催化剂毒物（如Pb、Hg、P、S、Si等）要求严格，需要高效的预处理。

优点：操作温度低，燃料消耗少。

缺点：催化剂昂贵且易中毒，对废气预处理要求高。

3.生物净化法

原理：利用微生物的新陈代谢作用，将废气中的有机或无机污染物降解为CO?、H?O等无害物质。

形式：生物滤池、生物滴滤塔、生物洗涤器等。

优点：运行成本低，无二次污染，环保友好

缺点：处理效率相对较低，占地面积大，启动驯化时间长，对废气浓度和负荷变化的适应性较差，不适合处理高浓度、生物难降解的VOCs。

4.低温等离子体法

原理：通过高压放电产生高能电子，这些电子轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，进而发生一系列复杂反应，最终降解为无害物质。

优点：启动快，占地面积小，对低浓度恶臭气体处理效果好。

缺点：能耗较高，对于高浓度废气处理效果有限，可能会产生副产物，目前多用于除臭或作为预处理单元。

 

三、典型的组合工艺路线

在实际应用中，制药企业会根据自身废气特点，选择“预处理 + 主处理”的组合工艺。

路线一：大风量、低浓度 VOCs 废气
沸石转轮吸附浓缩 + RTO/RCO
    这是目前最经济高效的方案之一。先通过沸石转轮将大风量低浓度废气浓缩成小风量高浓度废气，再进入RTO/RCO销毁，极大地降低了后续设备的规模和运行能耗。

路线二：含酸性无机物和VOCs的混合废气
碱洗/酸洗 + 除雾器 + RTO
   先通过喷淋塔去除水溶性的酸性（如HCl）或碱性（如NH?）气体，再通过除雾器去除水分，防止影响后续RTO运行，最后进入RTO彻底销毁VOCs。

路线三：中低浓度、易生物降解废气
碱洗/酸洗 + 生物净化
    先去除无机污染物并调节pH，再进入生物滤池处理剩余的VOCs和恶臭物质。此方案运行成本低，适用于对排放要求不是极端严格的场合。

路线四：高浓度溶剂废气
冷凝回收 + RTO/TO
    先通过冷凝回收大部分有价值的溶剂，剩余的较低浓度的废气再进入RTO/TO进行最终处理，实现资源回收与达标排放的双重目标。

 

四、选择处理技术时考量因素

1.废气特性：成分、浓度、风量、温度、湿度。

2.排放标准：必须满足国家和地方的环保法规要求（如《制药工业大气污染物排放标准》）。

3.运行成本：包括能耗、药剂、更换吸附剂/催化剂、处置二次污染物的费用。

4.投资成本：设备购置、安装和土建费用。

5.安全性与可靠性：技术是否成熟，是否存在安全隐患（如废气易燃易爆）。

6.二次污染：是否会产生活性炭废料、废催化剂、废水等，以及如何处置。

      总结来说，对于制药废气，没有“一刀切”的解决方案。RTO/RCO因其高效和广泛的适用性成为主流选择，但通常需要与其他预处理技术（如喷淋、吸附、冷凝）组合使用，形成一个完整、经济、高效的处理系统。