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制药行业废气处理

作者:欧阳 来源:原创 日期:2016-12-5 10:16:22 人气:0


制药行业是环境污染大户,三废量大,成分复杂是环境治理的重点和难点。三废中挥发性有机物(VOCs)治理备受关注,那么制药行业的废气有哪些?废气处理工艺有哪些?作为污染大户,制药行业的环境污染问题与其发展特殊性有着密不可分的关系——我国是化学原料药生产大国,尤其是发酵类药物产品的产能产量位居世界第一;而原料药生产过程中产生的“三废”量大,废物成分复杂,污染危害严重,进而使得制药环保的现实情况显得较为严峻,并不断有制药企业由于环保不达标被要求限产或停产整顿。

1  制药行业分类

制药工业作为一个传统而又蕴含高新科技元素的行业,其生产原料种类多样、生产工序繁多、药品种类丰富,按照药品来源、生产工艺、产品用户的不同可有如下多种分类:

在我国药物通常可分为:西药和中药两大类;

按产品的最终使用对象可分为:人用药和兽药;

按照药品的生产阶段分为:医药中间体、原料药生产和制剂生产;

按药品的生产工艺又分为:发酵类、提取类、化学合成类、中药类、生物工程类和制剂类;我国现行制药工业水污染物体系也是按照生产工艺分为这六类。

按国民经济领域分类:化学药品原料药制造、化学药品制剂制造、中药饮片加工、中成药生产、兽用药品制造、生物药品制造、卫生材料及医药用品制造,而药物中间体的生产并未包括其中。

2    行业规模现状

医药工业在我国是发展最快的行业之一。2013年我国医药工业总产值为22297亿元。中国现已成为全球重要的化学原料药生产商和供应商,我国化学原料药出口已超过220亿美元,在全球400亿规模里占50%以上。

2012年,我国医药工业企业共计6999家,其中化学药品制剂、化学药品原药、生物药品、中成药及中药饮片的工业企业共计5344家,工业总产值达15103.09亿元;



目前我国已生产的化学原料药品种达1600多种,化学制剂品种4500多个,2012年总计实现原料药生产136万吨,化学药品原药制造和化学药品制剂两个子领域合计完成我国制药工业总产值的53.17%以上。可见,化学药品原药制造和化学药品制剂依然是我国制药工业的主要组成部分。

3     制药行业主要生产状况


发酵类

发酵类制药主要包括:抗生素、维生素和氨基酸等。我国抗生素类药物品种齐全,主要优势品种有青霉素、链霉素、四环素、氯霉素、土霉素等产品,其中青霉素规模最大。我国还是世界上最大的维生素类产品的生产国与出口国,其中优势最大的是维生素C,可主导国际市场价格,出口总额超1亿美元。


化学合成类

主要品种有合成抗菌药、麻醉药、解热镇痛药、非甾体抗炎药、抗病毒药和抗真菌药、抗肿瘤药、甾体药物等16个大类约近千个品种。


制剂类

我国的制剂企业占制药工业总数的70%左右,约有3500余家,制剂工业总产值、实现利税均占化学制药工业的60%以上。但与国外相比,制剂的生产、发展却还相对落后。


生物工程类

包括基因工程药物、基因工程疫苗、克隆工程制备药物等。我国生物制药企业约400家,其中具备基因工程药物生产能力的企业有114家,疫苗生产企业28家。我国已经成为世界疫苗产品的最大生产国,可以生产预防26种病毒的41种疫苗,年产量超过了10亿个剂量单位。


提取类制药

提取类药物按来源分主要有:人体、动物、植物、海洋生物等,但不包括微生物。


中药类

中药分为中药材、中药饮片和中成药。我国的传统中药已逐步走上科学化、规范化的道路,能生产包括滴丸、气雾剂、注射剂在内的现代中药剂型40多种,品种8000余种,总产量已达37万吨。中药三大支柱产业中,中成药的发展势头比较好,成为我国国民经济中优势明显、发展迅速、市场前景广阔的朝阳产业。


制药行业产品集中度


抗感染药(主要是抗生素)和维生素是我国制药行业中的主要大宗产品,重复建设和产能过剩问题相对更为突出,但总体来看,在原料药生产阶段,同一产品的生产厂家基本不会超过5家,其中40%以上的产品仅有1家企业开展生产,产品集中度较高。

4  我国制药行业存在的问题


我国制药行业品种齐全,其中抗生素、维生素类生产规模最大,维生素C出口总额超1亿美元,可主导国际市场价格,但也存在着不少问题。


我国药品生产企业存在“一小二多三低”的现象。


“一小”指大多数生产企业规模小;二多“指企业数量多,产品重复多;“三低”指大部分生产企业产品技术含量低,新药研究开发能力低,管理能力及经济效益低;


我国医药行业发展中自主创新能力弱、技术水平不高、产品同质化严重、生产集中度低等问题十分突出。医药工业虽然全面实施GMP和GSP认证,淘汰了一批落后企业,但由于小型企业所占比例较多,医药企业多、小、散、乱的问题仍未根本解决,具有国际竞争能力的龙头企业仍然十分缺乏。


废气污染事件:2009年,哈尔滨哈药集团制药总厂的恶臭污染事件,硫化氢气体超标1150倍,氨气超标20倍;2013年石家庄市华北制药股份有限公司和宁夏泰瑞制药股份有限公司恶臭污染事件。


5   行业主要生产工艺及产污节点


发酵类

发酵类药物的生产特点基本相似,一般都需要经过菌种筛选、种子制备、微生物发酵、发酵液预处理和固液分离、提炼纯化、精制、干燥和包装等步骤。

典型的生产工艺流程及排污节点如图:

发酵类药物生产过程产生的废气主要包括发酵尾气、含溶媒废气、含尘废气、酸碱废气及废水处理装置产生的恶臭气体。发酵尾气的主要成分为空气和二氧化碳,同时含有少量培养基物质、以及发酵后期细菌开始产生抗生素时菌丝的气味,如直接排放,对厂区周边大气环境质量影响较大。分离提取等生产工序产生的有机溶媒废气,是主要的废气污染源。


化学合成类

化学合成药物生产的特点有:品种多、更新快、生产工艺复杂;需要的原辅材料繁多,而产量一般不太大;产品质量要求严格;基本采用间歇生产方式;其原辅材料和中间体不少是易燃、易爆、有毒性的物品。

生产过程主要以化学原料为起始反应物,通过化学合成先生成药物中间体,然后对其药物结构进行改造,得到目的产物,然后经脱保护基、提取、精制和干燥等主要几步工序得到最终产品。

化学合成类制药企业排放的大气污染物主要为挥发性有机物,如乙醇、二氯甲烷、异丙醇、丙酮、乙腈等。




制剂类

混装制剂类分为固体剂和注射剂。固体制剂类药品按照剂型分为片剂、胶囊剂、颗粒剂等。


生物工程类

基因工程药物的生产涉及DNA重组技术的产业化设计和应用,包括上游技术和下游技术两大组分部分。上游技术指的是外源基因重组、克隆后表达的设计与构建(狭义的基因工程);而下游技术则包括含有重组外源基因的生物细胞(基因工程菌或细胞)的大规模培养以及外源基因表达产物的分离纯化、产品质量控制等过程。


提取类

提取类制药工艺大体可分为六个阶段:原料的选择和预处理、原料的粉碎、提取、分离纯化、干燥及保存、制剂。


中药类

中药分为中药材、中药饮片和中成药。中药材是生产中药饮片、中成药的原料。中药饮片是指根据辨证施治及调配或制剂的需要,对经产地加工的净药材进一步切制、炮制而成的成品。中成药是指任何用于传统中医治疗的任何剂型的药品,它是以中药饮片为原料生产的。




6     排污水平分析


制药行业生产过程中主要的废气包括:药尘颗粒物,挥发性有机物,发酵尾气,酸碱废气。


挥发性有机物


挥发性有机物是由提取和精制等生产工序的萃取分离、溶剂蒸馏回收以及输送、储存等过程产生。因为有洁净度的要求,大部分制药企业都是封闭车间,整体排放,因此产生车间的有机溶剂几乎都以有组织形式排放。制药企业在运营过程中,已将溶剂的回收利用作为生产工艺的一个主要部分,溶剂在提取有效成分后,一般都经过蒸馏塔进行回收。


发酵尾气


发酵尾气是指发酵过程产生的CO2、水蒸气和部分发酵代谢产物。国内一般企业还没有充分认识到排气中的损失和危害,尾气一般直接排空,生产方式比较粗放。有些企业采用旋风分离器和喷淋吸收塔,取得了一定的治理效果。


7  大气污染防治技术分析


制药行业涉及大气污染排放的生产工艺种类多,排放节点多,因此其大气污染控制技术包括清洁生产和末端治理两个部分。

清洁生产


通过原料替代,原料储运、投加方式的改进及先进的反应、分离工艺设备的采用,工艺过程中过滤、离心分离、萃取及干燥等排气的高效物料回收等措施,可有效减少包括颗粒物、酸碱及有机物物料等向大气的排放。


制药工业排气的有效收集也是大气污染控制中的非常重要环节。气体的收集方式和捕集率对有效控制大气污染排放及末端治理工程的技术经济性影响巨大。制药企业应针对生产过程中废气污染源和废气组分性质的差异,进行分类、分质的收集并处理及尽可能回收物料以实现达标排放,如因技术经济的因素(如部分真空干燥工艺的排气浓度瞬时可达数百甚至上千克每立方)无法一次性达标的气体,可在进行有效预处理削减污染负荷的基础上,在不影响安全的前提下,通过集合管道排放至最终的高效处理装置进行净化达标后排放。气体收集应包括对挥发性有机物贮运过程产生的废气、反应釜的工艺废气、固液分离过程的废气、干燥过程的废气、废水处理站废气、固废堆场废气的收集。


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