吸附与湿法催化氧化组合工艺在制药车间有机废气治理的应用
摘要：针对制药行业合成车间生产真空投料、反应过程、真空干燥、蒸馏、中间品收集以及废水站等环节挥发性有机物的污染情况，提出了吸附与湿法催化氧化组合的治理工艺，有效降低有机物排放，并成功解决车间异味问题。
关键词：挥发性有机物（VOCs）；吸附；湿法催化氧化
引言
制药行业合成车间主要的操作环节有真空投料、常/减压反应、（真空）干燥、蒸馏、中间品收集以及废水站等。其中，配料、中间品收集、过滤和废水站等的污染主要为无组织挥发，风量大浓度低持续性长；真空投料、常/减压反应、（真空）干燥和蒸馏等为间歇性集中排放，风量小浓度高短时性显著。通常的废气主要污染物为乙醇、二氯甲烷、乙醚甲醇等，其中醇与醚占80%以上，少量二氯甲烷。一个合成车间的有机物排放量约5～8t/年，污染物的性质差别较大，排放的浓度波动也较大，并有严重的异味恶臭。为此，提出了车间密闭，统一收集，用于调整有组织收集浓度，集中收集后的废气采用吸附法与湿法催化氧化组合工艺治理，并消除异味与恶臭。
1、工艺原理
1.1吸附/吹扫脱附
合成车间采用集中收集后，针对真空排放、反应排放等短时高浓度的排放工况，采用吸附装置，利用色谱竞争吸附原理，将超标高浓度的尖窄浓度峰型平抑为中低浓度的扁宽浓度峰型，减缓后续处理的负荷。当没有高浓度排放时，收集废气逐渐将活性炭中的部分有机物吹扫脱附下来，进行深度处理。通过吸附/吹扫脱附的处理流程，既降低了间歇性高浓度排放过程超标的风险，较常规吸附装置减少了吸附剂的更换频次，减轻危废等二次污染问题。表1.1-1记录了某合成车间缩聚反应真空排放过程吸附装置进出口浓度。
表1.1-1合成车间排放废气吸附装置进出浓度参数（mg/m3）
| 序号 | 吸附进口 | 吸附出口 | 序号 | 吸附进口 | 吸附出口 | 序号 | 吸附进口 | 吸附出口 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 10 | 29.8 | 7 | 250 | 110 | 13 | 7.8 | 42.5 |
| 2 | 12 | 30.8 | 8 | 245 | 111 | 14 | 88 | 65 |
| 3 | 9.5 | 29 | 9 | 190 | 90 | 15 | 23 | 42 |
| 4 | 7.6 | 27.6 | 10 | 200 | 96 | 16 | 7.4 | 32 |
| 5 | 7.3 | 28.5 | 11 | 198 | 96 | 17 | 7.6 | 32.5 |
| 6 | 243 | 102 | 12 | 198 | 98 | 18 | 6.3 | 29.5 |
1.2湿法催化氧化
1.2.1湿法催化氧化概述
湿法催化氧化技术是在传统喷淋方法基础上结合化学氧化技术所开发的新一代处理低浓度有恶臭异味的VOCs气体专用处理技术。该技术通过特制喷嘴，将吸收氧化液（以水为主，混配有氧化剂）呈发散雾化状喷入催化填料床，在填料床液体、气体、固体三相充分接触，通过液体吸收和催化氧化作用将气体中异味物质吸收或氧化。
依据废气成份，通过调整催化剂、氧化剂的组份及配比，可处理多种废气；尤其适合成分复杂的废气治理；含卤、含硫废气的处理。适合于总排放量适中（年排放量1t～30t）、中低浓度的废气处理项目，运行成本优势明显。
湿法催化氧化有以下适用特点：
(1)填料性能好：催化氧化塔内的填料无需更换，耐用性更强，节约成本。填料具备很高分散能力，从而具有很好的喷淋效果；
(2)处理效率高：具有广谱性，处理范围广泛，对中低浓度有异味的气体有很好的处理效果；
(3)运行稳定：即开即用，操作方便，耐冲击负荷能力强，运行稳定可靠。
1.2.2湿法催化氧化工艺要点
(1)PH值
湿法催化氧化中的催化剂在适中的酸性条件下具有高效的活性：PH值太高，氧化剂分解加速，失去氧化能力；PH太低，催化剂会形成复杂的水合物，导致有机物反应效率降低。因此，合适的PH值大约在1～3的范围。
(2)催化剂/氧化剂
通常，在氧化剂恒定的条件下，催化剂/氧化剂的比值增大，氧化效果越好。但催化剂的量过大，会导致未使用的催化剂引起反应体系色度增大以及塔釜成盐的几率提高。针对不同的有机物，需要调配催化剂与氧化剂的投加比。
2、工艺流程
吸附法与湿法催化氧化组合工艺主要由吸附预处理系统、湿法催化氧化塔、净化碱吸收塔、除雾塔等几部分组成。
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流程图
图2.1-1吸附与湿法催化氧化组合工艺流程图
3、应用实例
以某合成生产车间为例，主要污染物为二甘醇、乙二醇、新戊二醇、乙二酸、对（间）苯二甲酸以及少量的酯和醛，车间排放主要为投料、过滤、包装的分散排放气以及真空泵管道排放气。密闭收集之后，有组织排放风量约10000m3/h，短时较高的排放速率约5kg/h，大多数时间的排放速率约0.2kg/h。
处理系统中吸附装置采用一台吸附器进行吸附脱附过程，吸附塔的吸附脱附切换根据生产排放气浓度的高低，由吸附剂吸附状态自由切换，吸附塔后排放气再结合湿法催化氧化系统（包括氧化塔、碱吸收塔以及加药系统）深度处理，根据排放浓度监测情况调节催化剂/氧化剂的配比，达到氧化分解有机物的目的。
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图3.1-1吸附与湿法催化氧化系统全景图
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图3.1-2车间生产真空泵排放过程处理结果记录
4、小结
1、制药行业合成车间有机废气排放总量低，排放风量较小，排放有机物浓度波动大，间歇性排放特征明显，主要的处理方法可以考虑以吸收、吸附和高级氧化方法为主。
2、本组合工艺中，针对车间真空泵、反应过程间歇性排放，小风量高浓度的工况，采取了化峰为平的处理措施，经受住了浓度波动大的冲击，很好地利用了生产排放的特点，适宜地解决了合成制药车间间歇性排放超标的问题。
3、吸附与湿法催化氧化组合工艺治理在处理合成制药车间有机废气污染过程中，有效降低车间有机物的排放浓度，达到排放标准，同时成功解决长期困扰车间的异味臭气问题。
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