医药化工行业VOC废气治理存在的问题及改进措施

汪前胜(盐城开元医药化工有限公司，江苏 盐城 224555)

0 引言

目前，我国已经拥有了一整套完善的医药化工体系，成为全球医药中间体和原料药最大的生产国。据调查显示，仅2018年的1—5月份，我国累计实现医药化工行业收入总值超过1万亿元。长期以来我国医药化工行业发展呈现平稳增长的趋势。但是，我们在肯定医药化工行业所创造的经济利益时，也应该注意到该行业对环境的污染。目前，为数不少的医药化工企业重视和致力于污染治理，已经取得初步成效。

1 医药化工行业VOC废气产生、排放的基本态势

1.1 医药化工行业VOC废气的产生

在医药化工企业的日常生产中，需要通过数量众多的溶剂完成成分的配置和结果检验，并且不少溶剂都具备能够在低沸点中进行有机物挥发的特点，这些有机物在空气中散播，就会形成VOC废气。VOC废气的排放数量和比例都非常大，其排放比例甚至超过了医药化工行业总废气排放量的90%[1]。并且，这些VOC废气还具有突出的有害性，有十余种废气都可能会对环境或者人体造成危害。此外，废气的产生还具有一定的贯穿性，医药化工生产的各个环节都可能会产生废气，废气往往从密闭空间排出，再由于整个混乱的排放过程而随意向其他生产环节扩散。VOC废气的产生和数量多少，和溶剂自身的特性、外部环境以及企业生产水平、管理制度密切相关。一般而言，溶剂的特性影响最大，若某种溶剂的沸点较低，那么这种溶剂的挥发程度就会比较高，产生的废气数量就会比较大。

1.2 医药化工行业VOC废气排放的特点

在医药化工行业的生产过程中，所使用的原料和所生产的产品中有许多属于有机物，这就导致在生产中会造成较严重的有机废气和异味。一般而言，医药化工行业生产所产生的VOC废气主要包括二氯甲烷、甲苯、甲醇、溶剂油、乙醚等，共有几十种。而与医药化工行业不同，在化学工业中，产生废气的主要方式是锅炉燃烧和加热炉燃烧产生的CO2、SO2、NOx等废气。医药化工行业所产生的VOC废气贯穿于生产的各个环节。VOC废气的排放主要有两种方式：其一为点源排放，主要是指VOC废气从储罐、反应釜等密闭的空间排出；其二为面源排放，主要是指从生产车间、污水处理站等开放的空间排出VOC废气的方式。

1.3 医药化工行业VOC废气的排放规律

医药化工行业中所产生的VOC废气成分复杂、种类繁多且变化多样，因此，其排放的污染物也会呈现出较大的差异性，即便某种VOC废气在相同的时间从相同的装置中排出，这种差异性也仍然存在[2]。

2 医药化工行业VOC废气的治理和存在问题

2.1 VOC废气的整治

在我国，医药化工行业生产中产生的VOC废气所造成的污染问题已经受到了广泛的重视，并且相关部门已经针对这一问题展开了多年的治理，并获得了较为突出的成绩。首先，相关部门关停了一些难于治理、污染严重的医药化工企业。医药化工企业周边环境状况得到了改善，相关部门不仅抓污染排放，而且更加重视污染源头治理，降低了污染物的排放数量。医药化工行业VOC废气整治的成果主要体现在以下三个方面：(1)源头处理效果显著。目前，大多数的医药化工企业已经形成了完善的绿色生产体系，对生产技术和生产设备进行了清洁化改进，大多企业都已经应用了污染程度更低的冷凝法对溶剂进行回收再利用，这不仅有利于环境保护，也节约了企业的溶剂使用成本。(2) VOC废气整治技术趋于成熟。目前，我国已经具备了较为成熟、完善的VOC废气整治手段，可以从源头阶段就大幅度降低VOC废气的产生数量，引导VOC废气排放由面源排放向点源排放转化，并进行溶剂的回收再利用。此外，还可以通过引风系统对VOC废气进行收集，降低VOC废气对生产车间的污染程度。最后，还可以采用高空稀释排放VOC废气的方法对其进行处理，降低其对生产企业外围环境的负面影响。(3) VOC废气处理新手段不断面世。近年来，在医药化工行业中，一些新兴的VOC废气处理手段开始投入应用，比如通过碳纤维吸附法和白油吸收法对VOC废气进行处理。前者可以通过热风或者水蒸气的解吸附作用，利用碳纤维作为吸附剂对溶剂进行回收，这种手段能够更高效、更完善地完成溶剂回收，但成本比较高。后者一般用于末端处理，虽然价格低廉、成本不高，但是因为白油会影响溶剂的品质，所以这种处理方式一般不用于溶剂回收。

2.2 VOC废气治理现存问题

VOC废气治理现存的主要问题如下：(1)清洁生产水平普遍较低。我国医药化工行业相较国外，技术水平与生产设备水平有很大差距。我国医药化工行业准入门槛普遍低，这无疑使大部分规模小、技术薄弱、人力物力都相对较差的公司进入了医药行业，这也必然会导致一些清洁生产措施不能落实到位，生产技术管理水平等也跟不上时代。(2)对水不溶性溶剂，缺乏经济且可行的尾气处理。目前比较完善的水不溶性溶剂尾气处理一般有冷凝法、有机溶液直接吸附法、碳纤维直接吸附法等。如表1所示。展示了三种方式的优点和问题。从表2可以得知，虽然冷却工序体系单一简易，投入较小，运营成本低，但冷凝效率差。虽然有机溶剂吸收法和高活性碳纤维气体吸收法的处理效率较好、投入大、运营成本高，但目前还只用来解决在不溶于水的溶液中的尾气处理利用价值。所以，发展更经济有效的水不溶性VOC废气处理工艺技术将是未来发展的主要方向[3]。(3)废气处理中不溶于水的溶剂用量少。在当时缺乏廉价高效的标准水中不溶性VOC废气处理技术的状况下，多数公司都通过一种简易的废气处理装置，来完成标准水中不溶性溶剂的废气排放。不过，这种简易的废气净化系统却具有很明显的弊端，无法长时间稳定工作，因此主要用作环保检测。比如，碳纤维吸附法就没有去考虑碳纤维的再生问题，柴油吸附工艺不考虑对汽油残渣的处理。但一些医药和化学企业则采取了控制产品、暂停生产和防止紧急情况来执行环保规定，或者稍微放宽了一些环境监管，污染就会恢复，这也不利于长期环保问题的解决。(4) VOC废气排放没有具体标准。由于医药化工行业释放的溶剂残留气体成分复杂、有机污染物多样，目前医药化工行业的环保标准部分限制了医药化工行业产生的废物空气修复工作的效果。有些医药化工企业的废气排放可能达到标准，有些就可能超标，这样就会影响到周边环境。(5)环境监测困难。一是药品品种多、批量小、升级快。环保部门来不及了解生产实际情况，对污染物排放也来不及检测，可能一些医药公司就进行产品更新换代了，而有些也可能改变单元设备，而进行其他产品作业，这其间难免有些废气排放不达标，可是，企业迫于生存压力，却隐瞒不报。其次，溶剂的尾气排放是间歇性的，并且扩散迅速，因此很难获得证据来确定何时会发生尾气事故。再就是，现有的环境标准和技术规范体系难以支撑环境监测。由于对药物和化学品产生的烟雾处理污染物的性质和技术缺乏完整的了解，导致一些专门用于环境法管理的简单烟雾处理系统长期存在。

表1 非水溶性VOC废气处理方法比较

3 医药化工行业VOC废气的防治对策

3.1 制定VOC废气排放标准

排放准则是环保执法和刑罚执行的技术基础，在环保工作的开展中，有着十分重要的现实意义[4]。缺乏一个全面的、功能性的废气溶剂污染标准，而现有的环境技术标准中又缺乏一种能够代表所有有机污染排放量的排放保护指标体系。因此，必须建立医药化学品溶剂废物中的有机污染排放标准体系，对废物中的有机污染总量加以管控，避免和遏制污染。为此笔者建议：(1)由于化学溶剂污染而释放的有机污染物实质上就是VOCs，因此TVOC指数也可用来表示各种有机污染物的释放程度，和控制有机排放物的暴露。(2)对由于医药化学制剂的多样化和新生产更新速度快而无法采用单位时间生产TVOC污染控制指数的产品，已经建立了溶剂回收控制指数和水平的对有机物测量溶剂回收。(3)制定当地医药化工TVOC排放总体控制方案，实施TVOC全程控制，避免残留溶剂气体稀释排放，从而保护当地环境。

3.2 提高医药化工行业准入门槛

提高医药化工行业准入门槛，制定相应的技术防范措施，可以假设以下四个方面。(1)根据以往医药化工废气净化的经验和知识，需要综合考察和使用医药化工行业VOC废气排放和生产行为。新的环保和生产技术是客观的，制定措施以减少结果、制药和化学工业中溶剂和排放的接触，并最大限度地发挥其普遍领导作用；(2)医药化工行业溶剂排放污染物减排必须满足最基本的技术要求。无论是技术路线选择，还是设计与治理工作，或是运行管理等一系列操作，这些方面都要特别加以注意，尽可能选择污染少、经济效益高的先进技术等；(3)采用整套废气处理技术进行过程控制，即最终处理、过程控制、清洁生产、废气处理技术的充分利用与资源节约和经济的完美结合；(4)保持综合防控技术，要对废水、废气等加以综合处理，以防二次污染和污染物结转。

3.3 研究创新新技术

现阶段，吸附法、吸收法和冷凝法是最常用的溶剂尾气处理技术。所以，通过研发吸附剂和吸收器，并改造反应器，就能够大大提高了上述工艺技术的使用效果，从而减少了操作成本，并解决了回收技术中的解溶/解析问题。在制药、石油化工等产业的溶液废气处置方案中，由于新型催化氧化法处理有效率，并将广泛应用于溶液废气的最终处置。为加强国家对新型催化剂方法的研发力量，显著提高利用效率。该方案特别适合于对生物毒性较低、含量少、成分复杂的混合废物的处置。在未来的发展过程中，需要提高不同菌种的处理能力和不同菌种的加工能力，应特别注意研究装置的填充性能和抗冲击性。此外，等离子体技术也具有高效性，而且，设备维护相对简单，价格也比较实惠，对低浓度有机废气和恶臭废气具有良好的处理能力，未来，应不断推进对等离子体技术的研究，扩大其规模，使之应用更广泛，为医药化工行业作出更大的贡献。

3.4 捕获源头并按类别收集

目前，医药化工企业还没有对残留气体的来源进行调查。所有废气均为最终处理，处理量大，零件复杂。此外，尾气的最终处理也很困难。因此，在提升VOC废气处理技术的同时，还应该探寻VOC废气的来源，从而找到针对性的解决策略。如今，制药和化工公司使用的大多数生产车辆都是由于资源有限等原因而生产的。制造过程中大部分残留溶剂气体的来源被忽略了，因为施工过程没有系统的构想，技术之间的密切配合得不到保证。因此，为加强医药化工行业溶剂尾气的治理，企业更加重视整车结构设计，提高技术实力，查明残留溶剂废气的来源。管理培训需要加强，降低最终溶剂残留气体处理的难度。这无疑是最根本的治废方法，不过，所要投入的人力财力也不容小嘘。

4 结语

综上所述，我国制药化工企业通过引入先进的技术，结合先进的理论和经验，加大环保监督力度，可有效地治理溶剂废气，减少药品和化学品排放对环境的影响，同时持续促进制药化学工业的发展，为我国经济发展和保障人民健康作出更大的贡献。