淺談制藥企業(yè)實(shí)驗(yàn)室廢氣處理設(shè)施

何 聽(tīng)

（江蘇海岸藥業(yè)有限公司，江蘇蘇州215000）

0 引言

近年來(lái)，隨著環(huán)保形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，國(guó)家及不同省份地區(qū)相繼發(fā)布了對(duì)大氣污染的防治規(guī)定。例如，面對(duì)嚴(yán)峻形勢(shì)，江蘇省生態(tài)環(huán)境廳迅速出臺(tái)《進(jìn)一步加強(qiáng)大氣污染防治工作方案的通知》，在原有常規(guī)工作的基礎(chǔ)上，突出加強(qiáng)VOCs管控和治理，針對(duì)醫(yī)藥、化工、包裝印刷等重點(diǎn)行業(yè)，檢查VOCs處理設(shè)施運(yùn)行、廠區(qū)無(wú)組織排放及低VOCs含量原輔材料源頭替代情況。

《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37822—2019）及《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37823—2019）均要求“NMHC初始排放速率≥3 kg/h時(shí)，應(yīng)配置VOCs處理設(shè)施，處理效率不應(yīng)低于80%”；《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37823—2019）要求“實(shí)驗(yàn)室應(yīng)使用通風(fēng)櫥（柜）或局部氣體收集，廢氣應(yīng)排至VOCs收集處理系統(tǒng)”。

《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37823—2019）中，大氣污染物排放限值如表1所示（有組織排放控制要求，無(wú)組織可閱規(guī)范）。

表1 大氣污染物排放限值 單位：mg/m3

1 實(shí)驗(yàn)室廢氣種類

實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)過(guò)程中使用到乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙腈、丙酮、鹽酸、硫酸、甲苯、甲醛等化學(xué)試劑，會(huì)產(chǎn)生少量非甲烷總烴、丙酮、氯化氫、甲苯、甲醛、硫酸霧等氣體。

2 實(shí)驗(yàn)室一般采用工藝技術(shù)原理

2.1 活性炭吸附原理

活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，將硬果殼、木材等有機(jī)原料在隔絕空氣的條件下高溫加熱至800 ℃左右，以降低非碳成分，然后與氣體反應(yīng)，使其表面被侵蝕，產(chǎn)生微孔發(fā)達(dá)的結(jié)構(gòu)。由于活化的過(guò)程是一個(gè)微觀過(guò)程，大量的分子碳化物表面侵蝕是點(diǎn)狀侵蝕，所以活性炭表面有無(wú)數(shù)細(xì)小孔隙，具有很強(qiáng)的吸附能力?；钚蕴勘砻娴奈⒖字睆酱蠖嘣?～50 nm，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積，每克活性炭的表面積可達(dá)700～1 500 m2，所以能與氣體、雜質(zhì)充分接觸。碰到微孔，氣體、雜質(zhì)將被吸附，所以活性炭能吸去有機(jī)廢氣、臭味、煙霧。

活性炭對(duì)廢氣的吸附過(guò)程還涉及另一個(gè)物理吸附原理，也稱為“范德華吸附”（它是吸附質(zhì)和吸附劑以分子間作用力為主的吸附）。作用力是如活性炭固體表面與氣體分子之間，以及已被吸附分子與氣體分子間的范德華引力，包括靜電力、誘導(dǎo)力和色散力，外加風(fēng)機(jī)機(jī)械力的作用，分子不停運(yùn)動(dòng)，當(dāng)某個(gè)分子被吸附到微孔后，由于分子間相互吸引，其他分子也將連續(xù)被吸附。另外，一般在低溫條件下活性炭吸附速度快。

活性炭填裝箱體及外形圖如圖1所示。

圖1 活性炭箱設(shè)備圖

2.2 噴淋塔工作原理

噴淋塔屬兩相逆向流填料吸收塔，如圖2所示。具體處理流程如下：廢氣氣體收集→塔體廢氣入口→進(jìn)入塔體（在通風(fēng)機(jī)的動(dòng)力作用下，充滿進(jìn)氣段）→通過(guò)均流段→第一級(jí)填料吸收段（在填料的表面上，氣相中污物與液相中物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）→貯液槽（生成物多數(shù)為可溶性鹽類）→未完全吸收的廢氣再進(jìn)入第一級(jí)噴淋段（噴淋段中吸收液從均布的噴嘴高速噴出，呈無(wú)數(shù)細(xì)微霧狀水滴與氣相接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）→第二級(jí)填料段、噴淋段（同第一級(jí)，噴嘴密度、壓力、吸收氣體濃度范圍不同）→頂部除霧段（氣體中所夾帶的吸收液霧滴在此消除，得到相對(duì)干凈的空氣）→塔上端排氣管→下一級(jí)處理設(shè)備。

設(shè)備外觀如圖3所示。

3 工藝流程

處理工藝：堿洗（氧化劑）噴淋+除霧干燥+活性炭吸附+風(fēng)機(jī)+7 m排氣筒，如圖4所示。

圖2 噴淋塔原理圖

圖3 噴淋塔外觀圖

圖4 工藝流程圖

3.1 堿液洗滌塔

廢氣進(jìn)入堿液洗滌塔，氣體由塔下部進(jìn)口進(jìn)入塔內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)。噴嘴噴出的液滴向下運(yùn)動(dòng)（噴淋液中加有能吸附部分廢氣成分的藥劑）。同時(shí)塔內(nèi)裝有填充料，增大了與氣體的接觸面積，使氣體與液滴充分接觸，達(dá)到洗滌、吸附廢氣的效果。經(jīng)洗滌、處理后，氣體經(jīng)過(guò)噴淋塔上出口去到下一設(shè)備。

3.2 除霧干燥設(shè)備

廢氣進(jìn)入除霧器設(shè)備：在含有水霧的氣體高速向上移動(dòng)時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)安裝的除霧器，因氣體高速移動(dòng)存在較大的慣性撞擊力，水霧與V型擋板及除霧填料相碰撞，水霧中水分子量大而被V型擋板阻擋聚集成大的水滴，水滴因重力原因自然下落，從而在V型擋板表面被阻擋分離，而氣體偶到V型擋板，在動(dòng)力下可持續(xù)上升，經(jīng)處理后由出口去到下一臺(tái)設(shè)備。

3.3 吸附箱體

吸附箱體的核心填料為活性炭，經(jīng)過(guò)一定設(shè)施預(yù)處理后的有機(jī)廢氣，在風(fēng)機(jī)的作用下到達(dá)吸附箱體，經(jīng)均流孔板均流分布在活性炭的表面，依靠活性炭吸附原理，將有機(jī)廢氣吸附，達(dá)到凈化的目的，達(dá)到相關(guān)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 風(fēng)機(jī)

根據(jù)所需風(fēng)量、風(fēng)壓及選定的通風(fēng)機(jī)類型，確定風(fēng)機(jī)型號(hào)；在確定風(fēng)機(jī)型號(hào)時(shí)，考慮管道系統(tǒng)可能漏風(fēng)，系統(tǒng)壓損有時(shí)計(jì)算不夠完善。選擇風(fēng)機(jī)時(shí)可以考慮采用下式確定風(fēng)機(jī)的型號(hào)：

式中：Q、ΔP為風(fēng)機(jī)選型時(shí)的風(fēng)量、風(fēng)壓；L、P為系統(tǒng)中計(jì)算的風(fēng)量、風(fēng)壓；KL為風(fēng)量附加安全系數(shù)，一般為1.05～1.1；KP為風(fēng)壓附加安全系數(shù)，一般為1.1～1.2。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮根據(jù)風(fēng)量、功率、靜壓選擇風(fēng)機(jī)。

4 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)環(huán)境部辦公廳印發(fā)的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》要求鼓勵(lì)企業(yè)采用多種技術(shù)組合工藝，提高VOCs治理效率。所以，企業(yè)開(kāi)展大氣污染防治工作，要根據(jù)車間排放廢氣成分選擇處理方案，在達(dá)標(biāo)排放條件下，盡可能選用投資少、運(yùn)營(yíng)成本低的處理工藝。必要時(shí)，企業(yè)相關(guān)部門(mén)可組織邀請(qǐng)環(huán)保專家論證，充分評(píng)估組合處理工藝方案。