世一环境丨制药VOCs废气治理：沸石转轮浓缩+CO一体机技术详解

核心应用场景

1. 化学合成车间：

• 反应釜排气：反应过程中的加料、置换、减压、出料等操作会逸散VOCs（如二氯甲烷、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、四氢呋喃、DMF、DMSO等）。
• 离心机/过滤机排气：物料分离、洗涤过程中挥发性溶剂蒸汽的排放。
• 干燥设备排气：真空干燥箱、双锥干燥机、流化床干燥机、喷雾干燥机等设备在干燥含溶剂物料时产生大量VOCs废气。

1. 提取/精制车间：

• 萃取罐/浓缩罐排气：使用有机溶剂进行天然产物或中间体提取、浓缩时产生的废气。
• 层析/色谱系统排气：纯化过程中洗脱液溶剂的挥发。

1. 溶剂回收车间：

• 回收设备排气：精馏塔、蒸发器等溶剂回收设备的不凝气、真空尾气，虽然浓度可能相对较高，但风量也大，且成分复杂。

1. 制剂车间：

• 包衣工序排气：薄膜包衣过程中使用的有机溶剂（如乙醇、丙酮等）的挥发。
• 清洗设备排气：设备清洗（CIP/SIP）过程中使用有机溶剂清洗产生的废气。
• 混合/制粒/压片过程：部分工艺可能使用含挥发性成分的辅料或溶剂。

1. 研发实验室/中试车间：

• 小规模实验和中试生产也会产生种类繁多但风量相对较小的VOCs废气，一体机可以集中处理。

沸石转轮CO一体机在制药行业的应用优势

1. 高效处理大风量、低浓度废气：

• 制药废气通常风量巨大（几千到几十万m³/h），但浓度普遍较低（几十到几百mg/m³，甚至更低）。沸石转轮强大的吸附能力（尤其对含氧、含氮等极性溶剂效果好）能高效浓缩10-30倍，将低浓度废气转化为小风量、中高浓度的气体，使得后续的CO（催化氧化）处理能耗大幅降低，运行经济性显著提高。

1. 处理复杂多组分溶剂：

• 制药工艺涉及溶剂种类繁多，沸石分子筛（特别是疏水性沸石）对大多数常见的制药溶剂（醇类、酮类、酯类、醚类、部分卤代烃、芳香烃等）具有良好的广谱吸附性能。CO（催化氧化）则能将这些复杂组分彻底氧化分解为CO₂和H₂O。

1. 高去除效率，满足严格排放标准：

• 组合工艺（吸附浓缩+催化氧化）通常可实现整体VOCs去除率>99%，非甲烷总烃（NMHC）排放浓度远低于国家和地方日益严格的标准（如<50mg/m³甚至<20mg/m³），并能有效去除异味。

1. 安全性高：

• 沸石转轮将废气浓度提升后进入CO单元，但通过设计可确保进入催化床的气体浓度远低于爆炸下限（LEL），通常在LEL的25%-50%以下运行，大大降低了爆炸风险。转轮本身也采用防爆设计。
• 相比直接燃烧（如RTO），CO的操作温度较低（通常300-400°C），降低了高温带来的安全风险。

1. 相对较低的运行能耗（与直燃技术相比）：

• 催化氧化在较低温度下进行，且处理的是浓缩后的小风量气体，因此其燃料消耗（天然气或电）远低于直接处理原始大风量废气的RTO或TO（热力焚烧炉）。沸石转轮脱附所需的热量也相对较少，且部分可通过系统余热回收。

1. 模块化设计，占地面积相对紧凑：

• 一体机将转轮、CO燃烧室、换热器、风机、控制系统等高度集成，布局紧凑，对于空间宝贵的药厂改造或新建项目更具优势。

1. 自动化程度高，运行稳定：

• 系统配备完善的自控系统（PLC/DCS），可实现自动运行、参数监控、报警联锁、故障诊断等功能，减少人工操作强度，保证处理效果稳定。

应用时的关键考虑因素

1. 废气成分与预处理：

• 颗粒物/粉尘：必须高效去除（如高效过滤器），否则会堵塞沸石孔道。干燥废气尤其需要注意。
• 高沸点/性物质：如某些树脂、油脂等，可能在转轮上凝结，需预处理（如冷凝、喷淋）或选用特殊抗污型沸石。
• 酸性/碱性气体：可能腐蚀设备或毒化催化剂，需洗涤去除。
• 含硅/磷/重金属化合物：是催化剂的强毒物，必须严格去除或避免进入系统。
• 高浓度卤代烃（如二氯甲烷）：燃烧可能产生二噁英和腐蚀性HCl，需要特别注意催化剂的耐受性、燃烧温度控制以及后续的酸性气体处理（如喷淋塔）。

1. 沸石选择：

• 根据主要溶剂成分选择疏水性、孔径合适的沸石类型，确保高吸附容量和脱附效率。

1. 催化剂选择与保护：

• 针对制药常见溶剂选择高效、耐高温、具有一定抗中毒能力的贵金属催化剂（如Pt/Pd）。严格的前处理是保护催化剂寿命的关键。

1. 余热回收：

• 充分利用CO燃烧后的高温烟气热量（如预热脱附空气、预热进催化床气体、或用于工厂其他热需求），是降低运行成本的核心。

1. 防爆安全设计：

• 系统设计必须严格遵守防爆规范，设置浓度监测仪（LEL）、阻火器、泄爆片、氮气保护等安全设施。

总结

沸石转轮CO一体机是解决制药行业大风量、低浓度、多组分VOCs废气排放挑战的高效、经济、可靠的技术方案。它特别适用于化学合成、提取精制、溶剂回收、制剂生产等核心工艺环节的废气治理。其高去除效率、低运行能耗（相比直燃）、高安全性和相对紧凑的占地，使其在制药行业新建和改造项目中得到广泛应用，帮助企业满足日益严格的环保法规要求，并实现溶剂排放的有效控制。然而，针对特定的复杂废气成分进行充分的预处理和系统设计优化是确保其长期稳定高效运行的关键。