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制药废气治理工艺改进设计分析

北极星VOCs在线  来源:《中国环保产业》  作者:田之光  2018/8/13 14:45:22  我要投稿  
所属频道: VOCs制药  关键词:尾气治理 催化燃烧 制药企业

北极星VOCs在线讯:摘要:针对上海市某制药企业拟采用的水洗塔+活性炭吸附+催化燃烧尾气治理方案,指出其存在的隐患,提出多级螺纹缠绕管式换热器高效冷凝+酸洗除臭+溶剂吸收+高真空旋转刮板蒸发器溶剂回收循环使用+二级串联2吸1脱活性炭吸附治理方案,实现达标排放。

1项目概况

上海市某企业主要从事化工医药原料药及中间体等产品的研究、生产和销售,拟开展制药尾气治理,该尾气主要包含甲醇、丙酮、2,2-二甲氧基丙烷、甲苯、三乙胺、正己烷、异丙醇、氨气、二氯甲烷、乙酸乙酯、吡啶和正庚烷,同时还存在恶臭气体(氨气、三乙胺和吡啶等)、低闪点易燃易爆气体(甲醇、丙酮、乙酸乙酯、正庚烷),以及含氯易挥发有机物二氯甲烷和具有职业伤害(末梢神经炎)的正己烷等。

上海市的大气污染物排放控制需满足《上海市大气污染物综合排放标准》(DB31/933-2015)表1“大气污染物项目排放限值”、表2“厂区内大气污染物监控点浓度限值”和表3“厂界大气污染物监控点浓度限值”;大气污染物中的恶臭气体排放,需要满足《恶臭(异味)污染物排放标准》(DB31/1025-2016)表1“恶臭(异味)污染物排放控制限值”,其中氨、乙酸乙酯需满足表2“恶臭(异味)特征污染物排放控制限值”,臭气浓度满足表3“周界监控点臭气浓度限制”,氨、乙酸乙酯需满足表4“周界监控点恶臭(异味)特征污染物浓度限制”。制药尾气的水溶性、闪点、沸点和凝固点见表1。

2原尾气治理方案

该制药企业提出设计风量1万m3/h。喷淋塔除臭预处理废气进入尾气处理系统。废气吸收系统工艺流程如图1。系统采用2吸1脱活性炭再生吸附系统进行吸附,吸附净化后的洁净尾气高空排放,蒸气脱附高浓度尾气再用蓄热燃烧装置处理,达标排放。

3原尾气治理方案存在的问题

(1)洗涤塔:三乙胺和乙酸乙酯难溶于水,且密度低于水,存在液面挥发,除臭效果欠佳等问题。

(2)活性炭吸附系统:活性炭吸附效率65%~90%,由于二氯甲烷、正己烷、甲苯等难于洗涤去除,入口浓度偏高,导致尾气经一级活性炭吸附后高空排放的尾气很难实现达标排放。

(3)RTO蓄热焚烧炉:尾气含有甲苯、二氯甲烷等有机物,将存在如下隐患:1)二氯甲烷焚烧产生的氯化氢和水蒸汽导致RTO和管道腐蚀;2)甲苯和二氯甲烷在焚烧温度850℃时,易产生二英;3)脱附高浓度废气需要补风降低浓度,否则存在RTO炉前管线爆炸的安全隐患。

(4)未考虑溶剂回收,导致产品成本上升,尾气削减量低,循环经济效果很差。

针对企业存在的上述问题,结合现场实际踏勘,提出了有针对性的尾气治理解决方案。

4新的尾气治理方案

4.1工艺路线

按照业主提供的工艺参数,废气排放源较强的主要包括反应釜反应放空废气(上料、滴加反应)、保温回流冷凝器放空管放空尾气、微负压浓缩蒸馏冷凝器放空尾气、液环真空泵系统储罐放空尾气、离心机抽风机尾气、真空干燥真空泵排气、污水站废气(UASB废气单独处理,但曝气池、水解酸化池及污泥间的废气收集进入该系统)及储罐区大小呼吸尾气等。

按照化工工艺原理,反应釜反应尾气、液环真空系统放空尾气属低浓度尾气;储罐区大小呼吸废气和污水站水解酸化、曝气池、污泥压滤间尾气属低浓度有机尾气;保温回流和浓缩蒸发尾气属高浓度尾气(500~2000g/m3)。由于采用高挥发性溶剂浸泡和釜内结晶,离心机尾气属高浓度有机废气;真空干燥机真空泵出口尾气亦属高浓度废气。

冷凝工艺出口有机物浓度最低10g/m3,低浓度尾气依靠冷凝处理基本无效。针对企业的尾气理化性质,制定了二级冷凝+酸洗除臭+溶剂吸收+二级活性炭吸附工艺。

4.2工艺简述

4.2.1二级冷凝

工艺尾气二级冷凝:1)冷却介质选择:一级采用4℃~8℃浅冷冻冷却,主要目的是防止尾气中的水分凝固堵塞管路,造成安全隐患;2)二级冷凝采用-18℃乙二醇水溶液深冷冻冷却:反应釜蒸馏高浓度尾气浓度500~2000g/m3,但由于存在泄漏补风和离心机抽风,导致浓度较低,按照100g/m3考虑,通过二级冷凝吸收,出口非甲烷总烃浓度10g/m3;3)螺纹缠绕管式换热器选用316L不锈钢,即使存在微量氯化氢也不会造成管路腐蚀。

活性炭脱附二级冷凝:二级冷凝均采用-18℃乙二醇水溶液深冷冻冷却。

真空旋转刮板蒸发器蒸发冷凝:一级-18℃乙二醇水溶液深冷冻冷却。

4.2.2酸洗除臭

三乙胺、氨气等臭气浓度,通过酸洗塔洗涤去除,满足《恶臭(异味)污染物排放标准》(DB31/1025-2016);同时部分二氯甲烷等易挥发难溶于水的尾气部分冷凝,但由于密度低于水且难溶于水,在接收罐上层容易挥发。酸洗塔VOCs按照50%去除率计算,酸洗塔出口非甲烷总烃浓度5g/m3。

4.2.3溶剂吸收

非甲烷总烃吸收效率90%,出口浓度≤500mg/m3。

4.2.4活性炭吸附

活性炭吸附效率随浓度下降,吸附效率亦下降。按照一级80%吸附效率、二级65%吸附效率,则一级出口非甲烷总烃浓度100mg/m3、二级35mg/m3,实现达标排放。热氮气脱附高浓度有机物通过二级串联冷凝系统冷凝回收脱附溶剂,并送溶剂回收车间精馏塔分离回收循环使用,冷凝器不凝气进入溶剂吸收塔重新吸收。

4.2.5热氮气脱附系统

按照企业提供的环评文件(初稿),企业自建空分装置,使用液氮深冷生产工艺,气化的氮气可以作为活性炭吸附装置脱附剂,将已气化的氮气先与装置排放的热尾气进行热交换,再加热至120℃作为脱附热源使用,可实现热能的有效利用。

4.3尾气吸收系统VOCs去除技术参数(见表2)

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