吸附與濕法催化氧化組合工藝在制藥車間有機(jī)廢氣治理的應(yīng)用
摘要：針對(duì)制藥行業(yè)合成車間生產(chǎn)真空投料、反應(yīng)過(guò)程、真空干燥、蒸餾、中間品收集以及廢水站等環(huán)節(jié)揮發(fā)性有機(jī)物的污染情況，提出了吸附與濕法催化氧化組合的治理工藝，有效降低有機(jī)物排放，并成功解決車間異味問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）；吸附；濕法催化氧化
引言
制藥行業(yè)合成車間主要的操作環(huán)節(jié)有真空投料、常/減壓反應(yīng)、（真空）干燥、蒸餾、中間品收集以及廢水站等。其中，配料、中間品收集、過(guò)濾和廢水站等的污染主要為無(wú)組織揮發(fā)，風(fēng)量大濃度低持續(xù)性長(zhǎng)；真空投料、常/減壓反應(yīng)、（真空）干燥和蒸餾等為間歇性集中排放，風(fēng)量小濃度高短時(shí)性顯著。通常的廢氣主要污染物為乙醇、二氯甲烷、乙醚甲醇等，其中醇與醚占80%以上，少量二氯甲烷。一個(gè)合成車間的有機(jī)物排放量約5～8t/年，污染物的性質(zhì)差別較大，排放的濃度波動(dòng)也較大，并有嚴(yán)重的異味惡臭。為此，提出了車間密閉，統(tǒng)一收集，用于調(diào)整有組織收集濃度，集中收集后的廢氣采用吸附法與濕法催化氧化組合工藝治理，并消除異味與惡臭。
1、工藝原理
1.1吸附/吹掃脫附
合成車間采用集中收集后，針對(duì)真空排放、反應(yīng)排放等短時(shí)高濃度的排放工況，采用吸附裝置，利用色譜競(jìng)爭(zhēng)吸附原理，將超標(biāo)高濃度的尖窄濃度峰型平抑為中低濃度的扁寬濃度峰型，減緩后續(xù)處理的負(fù)荷。當(dāng)沒(méi)有高濃度排放時(shí)，收集廢氣逐漸將活性炭中的部分有機(jī)物吹掃脫附下來(lái)，進(jìn)行深度處理。通過(guò)吸附/吹掃脫附的處理流程，既降低了間歇性高濃度排放過(guò)程超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，較常規(guī)吸附裝置減少了吸附劑的更換頻次，減輕危廢等二次污染問(wèn)題。表1.1-1記錄了某合成車間縮聚反應(yīng)真空排放過(guò)程吸附裝置進(jìn)出口濃度。
表1.1-1合成車間排放廢氣吸附裝置進(jìn)出濃度參數(shù)（mg/m3）
| 序號(hào) | 吸附進(jìn)口 | 吸附出口 | 序號(hào) | 吸附進(jìn)口 | 吸附出口 | 序號(hào) | 吸附進(jìn)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濕法催化氧化
1.2.1濕法催化氧化概述
濕法催化氧化技術(shù)是在傳統(tǒng)噴淋方法基礎(chǔ)上結(jié)合化學(xué)氧化技術(shù)所開(kāi)發(fā)的新一代處理低濃度有惡臭異味的VOCs氣體專用處理技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)特制噴嘴，將吸收氧化液（以水為主，混配有氧化劑）呈發(fā)散霧化狀噴入催化填料床，在填料床液體、氣體、固體三相充分接觸，通過(guò)液體吸收和催化氧化作用將氣體中異味物質(zhì)吸收或氧化。
依據(jù)廢氣成份，通過(guò)調(diào)整催化劑、氧化劑的組份及配比，可處理多種廢氣；尤其適合成分復(fù)雜的廢氣治理；含鹵、含硫廢氣的處理。適合于總排放量適中（年排放量1t～30t）、中低濃度的廢氣處理項(xiàng)目，運(yùn)行成本優(yōu)勢(shì)明顯。
濕法催化氧化有以下適用特點(diǎn)：
(1)填料性能好：催化氧化塔內(nèi)的填料無(wú)需更換，耐用性更強(qiáng)，節(jié)約成本。填料具備很高分散能力，從而具有很好的噴淋效果；
(2)處理效率高：具有廣譜性，處理范圍廣泛，對(duì)中低濃度有異味的氣體有很好的處理效果；
(3)運(yùn)行穩(wěn)定：即開(kāi)即用，操作方便，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
1.2.2濕法催化氧化工藝要點(diǎn)
(1)PH值
濕法催化氧化中的催化劑在適中的酸性條件下具有高效的活性：PH值太高，氧化劑分解加速，失去氧化能力；PH太低，催化劑會(huì)形成復(fù)雜的水合物，導(dǎo)致有機(jī)物反應(yīng)效率降低。因此，合適的PH值大約在1～3的范圍。
(2)催化劑/氧化劑
通常，在氧化劑恒定的條件下，催化劑/氧化劑的比值增大，氧化效果越好。但催化劑的量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致未使用的催化劑引起反應(yīng)體系色度增大以及塔釜成鹽的幾率提高。針對(duì)不同的有機(jī)物，需要調(diào)配催化劑與氧化劑的投加比。
2、工藝流程
吸附法與濕法催化氧化組合工藝主要由吸附預(yù)處理系統(tǒng)、濕法催化氧化塔、凈化堿吸收塔、除霧塔等幾部分組成。
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流程圖
圖2.1-1吸附與濕法催化氧化組合工藝流程圖
3、應(yīng)用實(shí)例
以某合成生產(chǎn)車間為例，主要污染物為二甘醇、乙二醇、新戊二醇、乙二酸、對(duì)（間）苯二甲酸以及少量的酯和醛，車間排放主要為投料、過(guò)濾、包裝的分散排放氣以及真空泵管道排放氣。密閉收集之后，有組織排放風(fēng)量約10000m3/h，短時(shí)較高的排放速率約5kg/h，大多數(shù)時(shí)間的排放速率約0.2kg/h。
處理系統(tǒng)中吸附裝置采用一臺(tái)吸附器進(jìn)行吸附脫附過(guò)程，吸附塔的吸附脫附切換根據(jù)生產(chǎn)排放氣濃度的高低，由吸附劑吸附狀態(tài)自由切換，吸附塔后排放氣再結(jié)合濕法催化氧化系統(tǒng)（包括氧化塔、堿吸收塔以及加藥系統(tǒng)）深度處理，根據(jù)排放濃度監(jiān)測(cè)情況調(diào)節(jié)催化劑/氧化劑的配比，達(dá)到氧化分解有機(jī)物的目的。
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圖3.1-1吸附與濕法催化氧化系統(tǒng)全景圖
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圖3.1-2車間生產(chǎn)真空泵排放過(guò)程處理結(jié)果記錄
4、小結(jié)
1、制藥行業(yè)合成車間有機(jī)廢氣排放總量低，排放風(fēng)量較小，排放有機(jī)物濃度波動(dòng)大，間歇性排放特征明顯，主要的處理方法可以考慮以吸收、吸附和高級(jí)氧化方法為主。
2、本組合工藝中，針對(duì)車間真空泵、反應(yīng)過(guò)程間歇性排放，小風(fēng)量高濃度的工況，采取了化峰為平的處理措施，經(jīng)受住了濃度波動(dòng)大的沖擊，很好地利用了生產(chǎn)排放的特點(diǎn)，適宜地解決了合成制藥車間間歇性排放超標(biāo)的問(wèn)題。
3、吸附與濕法催化氧化組合工藝治理在處理合成制藥車間有機(jī)廢氣污染過(guò)程中，有效降低車間有機(jī)物的排放濃度，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)成功解決長(zhǎng)期困擾車間的異味臭氣問(wèn)題。
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