फार्मास्युटिकल उद्योग में VOC नियंत्रण हेतु जल धुलाई + तीन-बिस्तर वाला RTO + कास्टिक और एसिड स्क्रबिंग

01 — उद्योग की पृष्ठभूमि

फार्मास्युटिकल उत्पादन में VOC: औद्योगिक उत्सर्जन नियंत्रण की सबसे रासायनिक रूप से जटिल चुनौती

फार्मास्युटिकल रसायनों के उत्पादन में औद्योगिक विनिर्माण के सबसे जटिल और चुनौतीपूर्ण VOC उत्सर्जन प्रोफाइल उत्पन्न होते हैं। प्रिंटिंग या कोटिंग उद्योगों के विपरीत, जहाँ विलायक मुख्य रूप से एस्टर, अल्कोहल और हाइड्रोकार्बन तक सीमित होते हैं, फार्मास्युटिकल संश्लेषण में विलायकों की एक बहुत व्यापक श्रेणी का उपयोग होता है - जिसमें हैलोजेनयुक्त विलायक (डाइक्लोरोमेथेन, क्लोरोफॉर्म, कार्बन टेट्राक्लोराइड), अत्यधिक ध्रुवीय विलायक (डीएमएफ, डीएमएसओ, एनएमपी), कीटोन, ईथर विलायक और अम्ल युक्त धाराएँ शामिल हैं - अक्सर एक साथ और विभिन्न संयोजनों में, क्योंकि उत्पादन एपीआई संश्लेषण मार्गों के बीच बदलता रहता है।

यूरोपीय संघ में फार्मास्युटिकल VOC उत्सर्जन पर नियामक दबाव किसी भी अन्य औद्योगिक क्षेत्र की तुलना में सबसे सख्त है। फार्मास्युटिकल संयंत्र यूरोपीय संघ के IED 2010/75/EU VOC सीमाओं, विशिष्ट यूरोपीय संघ के फार्मास्युटिकल विनिर्माण BAT निष्कर्षों और डच परमिट शर्तों के अधीन हैं, जो कई फार्मास्युटिकल संयंत्रों की आवासीय क्षेत्रों से निकटता को दर्शाते हैं। अत्यधिक जटिल, तेजी से बदलते विलायक प्रोफाइल और असाधारण रूप से सख्त उत्सर्जन सीमाओं की दोहरी चुनौती, फार्मास्युटिकल VOC न्यूनीकरण को RTO तकनीक के लिए सबसे तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक बनाती है।

इस केस स्टडी में वर्णित उद्यम एक वैश्विक फार्मास्युटिकल एपीआई और मध्यवर्ती उत्पादन कंपनी है, जिसके 5 औद्योगिक पार्क और 14 सहायक कंपनियां हैं। इसका मुख्य व्यवसाय फार्मास्युटिकल कच्चे माल, चिकित्सा उत्पाद, चिकित्सा मध्यवर्ती और चार व्यावसायिक क्षेत्रों में ई-कॉमर्स है। प्रमुख उत्पादों में दर्द निवारक और शामक सक्रिय फार्मास्युटिकल तत्व शामिल हैं, जिनकी वैश्विक बाजार में महत्वपूर्ण हिस्सेदारी है। यह संयंत्र प्रतिवर्ष 400 मिलियन से अधिक ठोस खुराक रूपों, बड़े पैमाने पर इंजेक्शन और छोटे पैमाने पर इंजेक्शन का उत्पादन करता है, और रोश, बायर और फाइजर सहित 200 से अधिक बहुराष्ट्रीय फार्मास्युटिकल कंपनियों के साथ दीर्घकालिक रणनीतिक साझेदारी बनाए रखता है।

“फार्मास्युटिकल संश्लेषण से निकलने वाली अपशिष्ट गैस में एक साथ जल में घुलनशील कार्बनिक पदार्थ, अम्लीय गैस घटक और हैलोजेनयुक्त विलायक मौजूद होते हैं — और प्रत्येक कार्यशाला उस दिन चल रहे संश्लेषण चरण के आधार पर एक अलग मिश्रण उत्पन्न करती है। महत्वपूर्ण डिजाइन संबंधी विचार यह है कि आरटीओ को जल में घुलनशील घटकों (जो सिरेमिक बेड में जमा हो सकते हैं) और हैलोजेनयुक्त विलायक ऑक्सीकरण से उत्पन्न एचसीएल (जो आगे चलकर गंभीर अम्लीय क्षरण का कारण बन सकता है) दोनों से सुरक्षित रखा जाना चाहिए। आरटीओ के चारों ओर पांच चरणों वाली पूर्व-उपचार और पश्चात-उपचार श्रृंखला डिजाइन का गौण भाग नहीं है — यही वह चीज है जो फार्मास्युटिकल आरटीओ अनुप्रयोग को व्यवहार्य बनाती है।”

— फार्मास्युटिकल उद्योग में वीओसी उपचार परियोजना का इंजीनियरिंग तकनीकी सारांश

02 — प्रदूषण प्रोफ़ाइल

फार्मास्युटिकल अपशिष्ट गैस: अत्यधिक परिवर्तनशीलता, हैलोजेनयुक्त विलायक, अम्लीय गैसें और बेंजीन-श्रेणी के एरोमैटिक्स की अनुपस्थिति

यह अपशिष्ट गैस फार्मास्युटिकल संयंत्र में स्थित कई उत्पादन कार्यशालाओं से उत्पन्न होती है — रिएक्टर वेंटिंग, ड्रायर एग्जॉस्ट, सॉल्वेंट रिकवरी ऑपरेशन और पैकेजिंग क्षेत्र वेंटिलेशन। प्रत्येक कार्यशाला उस दिन संश्लेषित किए जा रहे एपीआई या मध्यवर्ती के आधार पर एक अलग वीओसी मिश्रण उत्पन्न करती है। सभी स्रोतों से निकलने वाली गैस की संयुक्त मात्रा 120,000 Nm³/घंटा (30°C की प्रक्रिया स्थितियों में 133,186 Nm³/घंटा) तक पहुँच जाती है। पंखे की शक्ति 250 kW है और दाब 5,000 Pa है; मुख्य डक्ट का व्यास φ1,700 mm है।

वीओसी प्रोफाइल में कई प्रमुख विशेषताएं हैं जो इसे प्रिंटिंग या रासायनिक उद्योग से निकलने वाली गैसों से अलग करती हैं:

• कोई बेंजीन-श्रेणी के एरोमैटिक यौगिक नहीं: प्रिंटिंग या पेंट उद्योग से निकलने वाली गैसों के विपरीत, फार्मास्युटिकल संश्लेषण में उपयोग होने वाले विलायकों में बेंजीन, टोल्यून या ज़ाइलीन की मात्रा लगभग न के बराबर होती है। इनमें मुख्य विलायक मेथनॉल, एथिल एसीटेट, इथेनॉल, आइसोप्रोपेनॉल, एसीटोन, एथिल ईथर, डीएमएफ, डाइक्लोरोमेथेन और डाइमिथाइल सल्फोक्साइड हैं।
• उपस्थित हैलोजनीकृत विलायक: डाइक्लोरोमीथेन और अन्य क्लोरीनयुक्त विलायकों का उपयोग औषधि संश्लेषण में किया जाता है। जब इन्हें 800°C पर ताप ताप संक्षारण संयंत्र (RTO) में ऑक्सीकृत किया जाता है, तो दहन उत्पाद के रूप में HCl उत्पन्न होता है। उपचारित गैस को मुक्त करने से पहले, RTO के बाद के चरण में कास्टिक वॉश द्वारा इस HCl को अलग करना आवश्यक है। यदि HCl को नहीं हटाया जाता है, तो यह सभी अनुगामी उपकरणों और चिमनी को संक्षारित कर देगा।
• जल में घुलनशील कार्बनिक पदार्थ और अम्ल बनाने वाले यौगिक मौजूद हैं: कुछ फार्मास्युटिकल प्रक्रिया धाराओं में जल में घुलनशील कार्बनिक पदार्थ (डीएमएफ, डीएमएसओ, मेथनॉल) और अम्ल युक्त गैस (व्यक्तिगत कार्यशालाओं में क्लोरीनीकरण चरणों से एचसीएल) मौजूद होते हैं। आरटीओ से पहले इन्हें जल-धुलाई चरण में हटाना आवश्यक है, क्योंकि जल में घुलनशील कार्बनिक पदार्थ आरटीओ सिरेमिक बेड में जमा होकर अवरोध और प्रदर्शन में गिरावट का कारण बन सकते हैं, और आरटीओ में प्रवेश करने वाली अम्लीय गैसें दहन कक्ष की परत और हीट एक्सचेंजर सतहों के क्षरण का कारण बन सकती हैं।
• अत्यधिक परिवर्तनशील सांद्रता और संरचना: फार्मास्युटिकल बहु-उत्पाद निर्माण में, उत्पादन अनुसूची में बदलाव के साथ-साथ VOC प्रजातियों और उनकी सांद्रता में दैनिक या यहां तक ​​कि शिफ्ट-दर-शिफ्ट परिवर्तन हो सकता है। इस परिवर्तनशीलता के बावजूद, RTO को 99% से अधिक विनाश दक्षता बनाए रखनी चाहिए। डिज़ाइन आधार सांद्रता के रूप में कुल NMHC लगभग 2,000 mg/Nm³ है।
• संक्षारक गैसों के उत्सर्जन के लिए पूरे क्षेत्र में संक्षारण-प्रतिरोधी सामग्री की आवश्यकता होती है: फार्मास्युटिकल प्रक्रिया गैस के संपर्क में आने वाले सभी गैस संग्रहण मैनिफोल्ड और उपकरण संक्षारण-प्रतिरोधी स्टेनलेस स्टील से बने होने चाहिए, और संक्षारक गैसों के संपर्क में आने वाली सभी सतहों पर ग्लास फाइबर फ्लेक लाइनिंग होनी चाहिए।

03 — उपचार समाधान

पांच चरणों वाली श्रृंखला: जल धुलाई → तीन-बेड आरटीओ → कास्टिक धुलाई → एसिड धुलाई → अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति

पांच चरणों वाली प्रक्रिया श्रृंखला को फार्मास्युटिकल अपशिष्टों की दो विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किया गया था, जो साधारण आरटीओ को अपर्याप्त बनाती हैं: आरटीओ से पहले पूर्व-उपचार की आवश्यकता वाले जल-घुलनशील कार्बनिक पदार्थों और अम्लीय गैसों की उपस्थिति, और आरटीओ के बाद हैलोजनीकृत विलायक ऑक्सीकरण से एचसीएल का उत्पादन, जिसके लिए पश्चात-उपचार की आवश्यकता होती है। प्रत्येक चरण आवश्यक है; आरटीओ को नुकसान पहुंचाए बिना या चिमनी उत्सर्जन सीमा से अधिक होने के कारण किसी भी चरण को छोड़ा नहीं जा सकता।

चरण 1: जल धुलाई (आरटीओ से पूर्व)

फार्मास्युटिकल संयंत्र में कुछ कार्यशालाओं से अम्लीय गैसें (क्लोरीनीकरण प्रक्रिया के चरणों से HCl) और जल में घुलनशील कार्बनिक पदार्थ युक्त अपशिष्ट गैस उत्पन्न होती है। चूंकि सभी कार्यशालाओं से निकलने वाली अपशिष्ट गैसें आरटीओ से पहले एक ही संग्रहण मैनिफोल्ड में एकत्रित हो जाती हैं, इसलिए कुछ कार्यशालाओं से आने वाली अम्लीय गैसें और जल में घुलनशील कार्बनिक पदार्थ आरटीओ में प्रवेश कर सकते हैं और दहन कक्ष में संक्षारण तथा सिरेमिक बेड में जमाव का कारण बन सकते हैं। आरटीओ से पहले जल-धुलाई प्रक्रिया जल अवशोषण द्वारा इन घटकों को हटा देती है, जिससे आरटीओ रासायनिक आक्रमण और सिरेमिक बेड अवरोध से सुरक्षित रहता है। जल-धुलाई एक शमन चरण के रूप में भी कार्य करती है, जो आरटीओ प्रवेश द्वार से पहले गैस के तापमान और नमी की मात्रा को कम करती है। जल-धुलाई टावर एक परिसंचारी जल लूप पर संचालित होता है; दूषित जल को फार्मास्युटिकल अपशिष्ट जल के रूप में माना जाता है और संयंत्र की अपशिष्ट जल उपचार प्रणाली के माध्यम से निपटाया जाता है।

चरण 2: तीन-स्तरित आरटीओ (≥800°C पर वीओसी ऑक्सीकरण)

पूर्व-धुली गैस तीन-बेड वाले आरटीओ में प्रवेश करती है। आरटीओ को फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें दहन कक्ष का तापमान ≥800°C (गैर-हैलोजेनेटेड वीओसी अनुप्रयोगों के लिए मानक 760°C से अधिक) होता है, ताकि क्लोरीनयुक्त विलायकों का पूर्ण ऑक्सीकरण सुनिश्चित किया जा सके, जिनकी सक्रियण ऊर्जा आवश्यकताएँ मानक हाइड्रोकार्बन की तुलना में अधिक होती हैं। प्रमुख आरटीओ पैरामीटर: प्रसंस्करण प्रवाह 120,000 m³/घंटा; प्रवेश तापमान ≤60°C; विनाश दक्षता >99%; तापीय पुनर्प्राप्ति दक्षता >95%; निवास समय >1.2 सेकंड; ऑक्सीकरण तापमान >800°C; दहन रेटिंग 2×1.8 मिलियन किलो कैलोरी/घंटा; ठंडी शुरुआत (3 घंटे) पर प्राकृतिक गैस 422 m³/घंटा; निष्क्रिय संचालन पर 260 m³/घंटा; ठंडी शुरुआत की खपत 120 m³; सिस्टम दबाव में गिरावट <3,000 Pa; उपकरण का वजन 280 टन। क्षेत्रफल 47×20 मीटर।

चरण 3: कास्टिक धुलाई (आरटीओ के बाद एचसीएल निष्कासन)

आरटीओ के बाद, उपचारित गैस में हैलोजनीकृत विलायकों के ऊष्मीय ऑक्सीकरण से उत्पन्न एचसीएल होता है (डाइक्लोरोमीथेन + O₂ → CO₂ + H₂O + 2HCl)। कास्टिक वॉश चरण सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) विलयन का उपयोग करके इस एचसीएल को अवशोषित करता है, जिससे यह धुलाई जल में सोडियम क्लोराइड में परिवर्तित हो जाता है। कास्टिक वॉश अत्यंत महत्वपूर्ण है: यदि एचसीएल को नहीं हटाया जाता है, तो यह सभी अनुप्रवाह उपकरणों (स्टैक सहित) में गंभीर जंग का कारण बनेगा, स्टैक पर अम्लीय धुएं का उत्सर्जन करेगा और अम्लीय गैस निर्वहन के लिए परमिट का उल्लंघन करेगा। कास्टिक वॉश लूप में पर्याप्त NaOH सांद्रता बनाए रखना आवश्यक है और इसे पूरी तरह से जंग-रोधी सामग्रियों से निर्मित किया जाना चाहिए।

चरण 4: एसिड वॉश (अमोनिया स्लिप रिमूवल)

कुछ फार्मास्युटिकल प्रक्रिया धाराओं में अमोनिया या अमाइन युक्त यौगिक होते हैं। आरटीओ ऑक्सीकरण के बाद, ये उपचारित गैस में नाइट्रोजन ऑक्साइड और अवशिष्ट अमोनिया उत्पन्न करते हैं। एसिड वॉश चरण (पतले सल्फ्यूरिक या फॉस्फोरिक एसिड का उपयोग करके) किसी भी अवशिष्ट क्षारीय यौगिकों (अमाइन सहित) को हटा देता है जो गंध संबंधी शिकायतें पैदा कर सकते हैं या चिमनी में निर्धारित सीमा से अधिक मात्रा में गैस निकलने का कारण बन सकते हैं। यह चरण डिस्चार्ज से पहले अंतिम पीएच समायोजन भी प्रदान करता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि उपचारित गैस तटस्थ डिस्चार्ज आवश्यकता को पूरा करती है।

चरण 5: लिथियम ब्रोमाइड चिलर के लिए अपशिष्ट ऊष्मा की पुनर्प्राप्ति

कास्टिक वॉश से पहले निकलने वाली गर्म आरटीओ गैस में काफी ऊष्मीय ऊर्जा होती है। एक अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति हीट एक्सचेंजर इस ऊष्मा को निकालकर गर्म पानी या भाप उत्पन्न करता है, जो लिथियम ब्रोमाइड अवशोषण चिलर को संचालित करता है और संयंत्र के एयर कंडीशनिंग सिस्टम के लिए ठंडा पानी उपलब्ध कराता है। इस अपशिष्ट ऊष्मा के उपयोग से प्रति वर्ष लगभग 1.72 मिलियन आरएमबी की ऊर्जा बचत होती है, जो 3.385 मिलियन आरएमबी प्रति वर्ष की वार्षिक परिचालन लागत (अपशिष्ट ऊष्मा क्रेडिट से पहले) की तुलना में एक महत्वपूर्ण लाभ है। अपशिष्ट ऊष्मा की यह पुनर्प्राप्ति आरटीओ को केवल अनुपालन लागत केंद्र से एक सुविधा ऊर्जा प्रबंधन परिसंपत्ति में बदल देती है।

⭐ इस परियोजना में नए उपकरण शामिल हैं। हैलोजेनयुक्त फार्मास्युटिकल वीओसी के लिए 5-चरण श्रृंखला अनिवार्य है; कोई भी चरण छोड़ा नहीं जा सकता।

प्रमुख उपकरण पैरामीटर

04 — मुख्य लाभ

फार्मास्युटिकल हैलोजेनेटेड वीओसी के शमन के लिए यह पांच-चरणीय संरचना ही एकमात्र व्यवहार्य समाधान क्यों है?

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  बहु-कार्यशाला औषधीय अनुप्रयोगों के लिए प्री-आरटीओ वाटर वॉश अनिवार्य है — इसके बिना, आरटीओ कुछ ही महीनों में विफल हो जाता है: फार्मास्युटिकल उत्पादन में अम्लीय गैसें (क्लोरीनीकरण प्रक्रिया के चरणों से HCl), जल में घुलनशील कार्बनिक यौगिक (DMF, मेथनॉल, DMSO) और विभिन्न संश्लेषण मार्गों से उत्पन्न होने वाले विभिन्न मिश्रण एक साथ बनते हैं। यदि ये बिना पूर्व-उपचार के RTO सिरेमिक बेड तक पहुँच जाते हैं, तो जल में घुलनशील कार्बनिक यौगिक सिरेमिक चैनलों में जमा हो जाते हैं और गैस प्रवाह को अवरुद्ध कर देते हैं, अम्लीय गैसें उच्च तापमान वाले HCl के अपवर्तक सतहों के संपर्क में आने वाले बिंदु पर दहन कक्ष की परत में HCl क्षरण का कारण बनती हैं, और सिरेमिक बेड का ऊष्मीय प्रदर्शन कम हो जाता है। RTO से पहले जल से धुलाई इन समस्याग्रस्त घटकों को RTO के संपर्क में आने से पहले ही हटा देती है, जिससे उपकरण समय से पहले खराब होने से सुरक्षित रहता है। यह पूर्व-उपचार चरण फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट है और मुद्रण या रासायनिक उद्योग के RTO अनुप्रयोगों में इसकी आवश्यकता नहीं होती है, जहाँ निकलने वाली गैस जल में घुलनशील कार्बनिक यौगिकों और अम्लीय गैसों से मुक्त होती है।
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  हैलोजेनयुक्त विलायक ऑक्सीकरण से उत्पन्न एचसीएल के लिए आरटीओ के बाद कास्टिक धुलाई अनिवार्य है: फार्मास्युटिकल संश्लेषण में डाइक्लोरोमीथेन (DCM) और अन्य क्लोरीनयुक्त विलायकों का 800°C या उससे अधिक तापमान पर ताप-चालन (RTO) में पूर्णतः ऑक्सीकरण होकर CO₂, H₂O और HCl में परिवर्तित हो जाता है। दहन कक्ष में 800°C पर उत्पन्न HCl, यदि निर्वहन से पहले नहीं हटाया जाता है, तो सभी अनुप्रवाह उपकरणों के लिए संक्षारक होता है। RTO के बाद की कास्टिक धुलाई (NaOH स्क्रबिंग टॉवर) HCl को अवशोषित कर लेती है और धुलाई द्रव में इसे सोडियम क्लोराइड में परिवर्तित कर देती है। कास्टिक धुलाई के बिना, HCl: अनुप्रवाह हीट एक्सचेंजर, स्टैक लाइनिंग और उपकरणों को कुछ ही हफ्तों में संक्षारित कर देगा; स्टैक पर एक दृश्यमान अम्लीय धुआं उत्पन्न करेगा जो नियामकों और पड़ोसियों को दिखाई देगा; और अम्लीय गैस निर्वहन के लिए निर्धारित सीमा से अधिक गैसों का उत्सर्जन करेगा। हैलोजेनयुक्त VOC धाराओं के उपचार के लिए किसी भी RTO अनुप्रयोग के लिए यह एकमात्र व्यवहार्य तरीका है।
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  पूर्णतः स्वतापीय सामान्य संचालन का अर्थ है कि उत्पादन घंटों के दौरान प्राकृतिक गैस की लागत लगभग शून्य होती है: प्रक्रिया गैस में 2,000 mg/Nm³ VOC सांद्रता पर, RTO दहन कक्ष में VOC ऑक्सीकरण से उत्पन्न ऊष्माक्षेपी ऊष्मा, अतिरिक्त प्राकृतिक गैस की आवश्यकता के बिना 800°C परिचालन तापमान बनाए रखने के लिए पर्याप्त है। सामान्य परिचालन में प्राकृतिक गैस की खपत 0 m³/घंटा है - उत्पादन के घंटों के दौरान सिस्टम पूरी तरह से स्व-तापीय होता है। प्रलेखित वार्षिक प्राकृतिक गैस लागत 5,116 दस हजार RMB है, जो कोल्ड स्टार्ट (प्रत्येक स्टार्ट-अप के लिए 3 घंटे तक 422 m³/घंटा) और निष्क्रिय अवधि (जब VOC युक्त गैस उपलब्ध नहीं होती है तो 260 m³/घंटा) के लिए है। सिरेमिक हीट स्टोरेज बेड सिस्टम की >95% ऊष्मीय पुनर्प्राप्ति दक्षता 2,000 mg/Nm³ सांद्रता स्तर पर इस स्व-तापीय परिचालन को संभव बनाती है।
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  अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग करके लिथियम ब्रोमाइड चिलर को पुनः प्राप्त करने से प्रति वर्ष 1.72 मिलियन आरएमबी की वसूली होती है — कुल वार्षिक परिचालन लागत 511टीपी3टी है: आरटीओ से निकलने वाली गर्म गैस में उच्च श्रेणी की ऊष्मीय ऊर्जा होती है, जो अन्यथा वायुमंडल में उत्सर्जित हो जाती। अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणाली इस ऊर्जा का उपयोग लिथियम ब्रोमाइड अवशोषण चिलर को चलाने के लिए करती है, जिससे संयंत्र के एयर कंडीशनिंग के लिए ठंडा पानी उपलब्ध होता है। इससे प्रति वर्ष 1.72 मिलियन आरएमबी की बचत होती है, जो कुल परिचालन लागत 3.385 मिलियन आरएमबी में से लगभग 511टीपी3टी है। इससे आरटीओ का अर्थशास्त्र मौलिक रूप से बदल जाता है, जो पहले केवल अनुपालन लागत थी, अब शुद्ध लागत कच्चे आंकड़ों से कहीं कम हो जाती है। गर्म जलवायु वाले क्षेत्रों में स्थित फार्मास्युटिकल संयंत्रों के लिए, जहां एयर कंडीशनिंग एक प्रमुख लागत है, लिथियम ब्रोमाइड चिलर के लिए अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति आरटीओ स्थापना के साथ किया जा सकने वाला सबसे अधिक प्रतिफल देने वाला पूरक निवेश है।

05 — परिचालन परिणाम

सत्यापित प्रदर्शन और वार्षिक लागत सारांश

वार्षिक परिचालन लागत का विवरण (8,400 परिचालन घंटे): 484 किलोवाट वास्तविक बिजली (0.8 आरएमबी/किलोवाट घंटा) लगभग 325 हजार आरएमबी; ठंडी शुरुआत के लिए प्राकृतिक गैस 1,279 घन मीटर/घंटा समतुल्य (4 आरएमबी/मी³) लगभग 5,116 आरएमबी प्रति शुरुआत; सामान्य परिचालन प्राकृतिक गैस 0 घन मीटर/घंटा; संपीड़ित वायु 80 घन मीटर/घंटा (16 आरएमबी/घंटा) लगभग 134 हजार आरएमबी; कुल लगभग 338.5 हजार आरएमबी प्रति वर्ष। 172 हजार आरएमबी अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति क्रेडिट घटाने के बाद, शुद्ध वार्षिक परिचालन लागत लगभग 166.5 हजार आरएमबी है - जो 99% से अधिक विनाश दक्षता वाले 120,000 Nm³/घंटा फार्मास्युटिकल VOC न्यूनीकरण प्रणाली के लिए उत्कृष्ट लागत प्रदर्शन को दर्शाता है।

06 — कार्यान्वयन संबंधी सावधानियां

फार्मास्युटिकल हैलोजेनेटेड वीओसी आरटीओ अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग सबक

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  संग्रह मैनिफोल्ड पर एलईएल की निगरानी अनिवार्य है - जब वीओसी सांद्रता 251टीपी3टी एलईएल तक पहुंच जाती है, तो सिस्टम को आपातकालीन बाईपास और सुरक्षा शटडाउन को सक्रिय करना होगा: फार्मास्युटिकल अपशिष्ट गैस संग्रहण मैनिफोल्ड एक साथ कई कार्यशालाओं से गैसें प्राप्त करता है। यदि किसी कार्यशाला में विलायक का रिसाव या प्रक्रिया में गड़बड़ी के कारण उच्च सांद्रता वाला VOC धुआं मैनिफोल्ड में प्रवेश करता है, तो ऑपरेटरों को घटना की जानकारी होने से पहले ही LEL का उल्लंघन हो सकता है। मैनिफोल्ड में निरंतर LEL निगरानी प्रणाली होनी चाहिए। जब ​​सांद्रता 25% LEL तक पहुंच जाती है, तो नियंत्रण प्रणाली को: आपातकालीन बाईपास मार्ग सक्रिय करना चाहिए (गैस को RTO के बजाय आपातकालीन चिमनी और वातावरण में मोड़ना), प्रभावित कार्यशाला कनेक्शन को अलग करना चाहिए, और ऑपरेटरों को तुरंत सूचित करना चाहिए। RTO आपातकालीन पंखे और बाईपास मार्ग की नियमित अंतराल पर जांच की जानी चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि आवश्यकता पड़ने पर वे कार्यशील हों।
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  अत्यधिक परिवर्तनशील अपशिष्ट गैस संरचना और उच्च वीओसी सांद्रता में उतार-चढ़ाव के लिए अनुकूली प्रणाली तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है: फार्मास्युटिकल मल्टी-प्रोडक्ट निर्माण में, VOC की संरचना और सांद्रता उत्पादन बैचों के बीच काफी बदल सकती है। जब कई कार्यशालाओं से उच्च VOC सांद्रता वाली सामग्री एक साथ RTO (रेट्रोइलेक्ट्रिक ऑपरेशन सेंटर) में पहुँचती है, तो ऊष्माक्षेपी ऊष्मा के कारण दहन कक्ष का तापमान 800°C के लक्ष्य से काफी ऊपर जा सकता है। ऐसे में, DCS तापमान नियंत्रण प्रणाली को बर्नर की गति कम या बंद करके और शीतलन पंखे की गति बढ़ाकर दहन कक्ष को निर्धारित तापमान सीमा के भीतर बनाए रखना चाहिए। यदि तापमान निर्धारित अधिकतम सीमा से अधिक हो जाता है, तो सिरेमिक बेड रिफ्रैक्टरी को नुकसान पहुँच सकता है। इसके विपरीत, जब सभी कार्यशालाओं में VOC की मात्रा कम होती है, तो न्यूनतम 800°C तापमान बनाए रखने के लिए सप्लीमेंट्री बर्नर स्वतः सक्रिय हो जाना चाहिए। कमीशनिंग के दौरान तापमान प्रबंधन की दोनों दिशाओं का परीक्षण और सत्यापन किया जाना चाहिए।
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  गैस संग्रहण मैनिफोल्ड की संक्षारकता से बचाव के लिए इसे पूरी तरह से स्टेनलेस स्टील से निर्मित करना और संक्षारक प्रक्रिया धाराओं के संपर्क में आने वाली सभी सतहों पर ग्लास फाइबर फ्लेक लाइनिंग की आवश्यकता होती है: फार्मास्युटिकल वर्कशॉप के सभी कलेक्शन मैनिफोल्ड जंग-रोधी स्टेनलेस स्टील से बने होने चाहिए; गैस प्रवाह के सीधे संपर्क में आने वाली सभी सतहों पर ग्लास फाइबर फ्लेक एपॉक्सी लाइनिंग लगाई जानी चाहिए। यह नियम वर्कशॉप के एग्जॉस्ट कनेक्शन से लेकर कॉमन मैनिफोल्ड और वाटर वॉश टावर के इनलेट तक सभी पर लागू होता है। प्रिंटिंग या केमिकल इंडस्ट्री में VOC कलेक्शन के लिए उपयुक्त स्टैंडर्ड कार्बन स्टील गैल्वनाइज्ड डक्टवर्क, HCl उत्पन्न करने वाले सॉल्वैंट्स और अमाइन युक्त प्रोसेस स्ट्रीम वाले फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों में कुछ ही महीनों में जंग लगने से खराब हो जाएगा।
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  कास्टिक वॉश में NaOH की सांद्रता की सक्रिय रूप से निगरानी और रखरखाव किया जाना चाहिए — HCl का रिसाव कमीशनिंग के बाद अनुपालन विफलता का सबसे आम कारण है: कास्टिक वॉश टावर, RTO के बाद निकलने वाली गैस से HCl को NaOH के साथ प्रतिक्रिया करके हटाता है। NaOH की खपत के साथ, वॉश लिक्विड की क्षारीयता कम होती जाती है। यदि ताजा NaOH डालने से पहले NaOH की सांद्रता न्यूनतम प्रभावी स्तर से नीचे गिर जाती है, तो HCl का रिसाव शुरू हो जाता है, जिससे स्टैक से अम्लीय गैस निकलती है और आगे के उपकरणों में तेजी से जंग लग जाती है। कास्टिक वॉश रीसर्कुलेशन लूप पर निरंतर pH निगरानी लागू करें और pH स्तर लक्ष्य स्तर से नीचे गिरने पर स्वचालित रूप से NaOH की खुराक सक्रिय करें। NaOH भंडारण टैंक में आपूर्तिकर्ता द्वारा आपूर्ति में रुकावटों से बचाव के लिए, अधिकतम HCl लोड पर कम से कम 72 घंटे तक बिना रिफिल किए संचालन के लिए पर्याप्त क्षमता होनी चाहिए।
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  उत्पादन शुरू होने से पहले किसी भी नए फार्मास्युटिकल संश्लेषण मार्ग या विलायक की पांच-चरणीय आरटीओ श्रृंखला के साथ अनुकूलता का मूल्यांकन किया जाना चाहिए: इस संयंत्र में डिज़ाइन के समय मौजूद विशिष्ट विलायक प्रोफाइल के लिए पांच चरणों वाली प्रक्रिया श्रृंखला तैयार की गई थी। यदि उत्पादन टीम किसी भिन्न विलायक का उपयोग करके एक नया संश्लेषण मार्ग अपनाती है — विशेष रूप से यदि नए विलायक में कोई ऐसा तत्व हो जो पहले मौजूद नहीं था (जैसे फ्लोरीन, सल्फर, ब्रोमीन या फास्फोरस) — तो आरटीओ और स्क्रबिंग प्रणाली नए दहन उत्पादों को संभालने के लिए डिज़ाइन नहीं की गई हो सकती है। फ्लोरीन युक्त विलायक ऑक्सीकरण पर एचएफ उत्पन्न करते हैं, जिसके लिए क्लोरीनयुक्त विलायकों से प्राप्त एचसीएल की तुलना में एक अलग कास्टिक वॉश डिज़ाइन की आवश्यकता होती है। सल्फर युक्त विलायक SO₂/SO₃ उत्पन्न करते हैं, जिसके लिए एक अलग एफजीडी चरण की आवश्यकता होती है। किसी भी नए विलायक को संग्रहण प्रणाली में शामिल करने से पहले एक औपचारिक परिवर्तन प्रबंधन समीक्षा अवश्य की जानी चाहिए।

07 — इंजीनियरिंग से जुड़ी मुख्य बातें

इस फार्मास्युटिकल वीओसी न्यूनीकरण परियोजना से चार सबक

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  फार्मास्युटिकल वीओसी का शमन किसी एक तकनीक की समस्या नहीं है - पांच-चरण श्रृंखला हैलोजेनयुक्त बहु-उत्पाद फार्मास्युटिकल अपशिष्ट गैस के लिए न्यूनतम व्यवहार्य संरचना है। प्रत्येक चरण एक विशिष्ट कार्य करता है जो किसी अन्य चरण द्वारा प्रदान नहीं किया जा सकता है: जल धुलाई इनलेट से जल में घुलनशील कार्बनिक पदार्थों और अम्लीय गैसों को हटाती है; तीन-स्तरित आरटीओ ≥99% पर VOCs को नष्ट करता है; अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति आर्थिक मूल्य उत्पन्न करती है; कास्टिक धुलाई आउटलेट से HCl को हटाती है; अम्लीय धुलाई आउटलेट से क्षारीय यौगिकों को हटाती है। किसी भी एक चरण को छोड़ना या तो आरटीओ को नुकसान पहुंचाता है (जल धुलाई को छोड़ना), स्टैक के नियमों का उल्लंघन करता है (कास्टिक धुलाई को छोड़ना), या आर्थिक प्रदर्शन को कम करता है (अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति को छोड़ना)। फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों के लिए आरटीओ निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियर जो पूर्व-उपचार और पश्चात-उपचार श्रृंखला के बिना एकल-चरण आरटीओ का प्रस्ताव करते हैं, वे एक अपूर्ण और अविश्वसनीय प्रणाली का प्रस्ताव कर रहे हैं।
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  2,000 mg/Nm³ VOC सांद्रता और >95% थर्मल रिकवरी पर, RTO सामान्य उत्पादन में पूरी तरह से ऑटोथर्मल रूप से संचालित होता है - प्राकृतिक गैस की आवश्यकता केवल कोल्ड स्टार्ट और निष्क्रिय अवधि के लिए होती है। इससे परिचालन अर्थशास्त्र पर क्रांतिकारी प्रभाव पड़ता है। एक ऐसा संयंत्र जिसकी वार्षिक परिचालन अवधि 8,400 घंटे है और जो उत्पादन घंटों के दौरान पूरी तरह से ऑटोथर्मल संचालन प्राप्त करता है, उन घंटों के दौरान प्राकृतिक गैस की लागत लगभग शून्य होगी। प्रति कोल्ड स्टार्ट घटना और निष्क्रिय अवधि की 5,116 आरएमबी की पूरी लागत को उत्पादन को इस तरह से निर्धारित करके वसूल किया जा सकता है जिससे कोल्ड स्टार्ट और निष्क्रिय अवधि कम से कम हो। अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति ऑटोथर्मल आरटीओ से उच्च श्रेणी की तापीय ऊर्जा को राजस्व उत्पन्न करने वाली शीतलन आपूर्ति में परिवर्तित करती है। अपशिष्ट ऊष्मा क्रेडिट के बाद शुद्ध परिचालन लागत सकल परिचालन लागत का लगभग 501टीपी3टी है - एक मजबूत आर्थिक तर्क जो एसएमई दवा निर्माताओं के लिए भी >991टीपी3टी फार्मास्युटिकल वीओसी न्यूनीकरण को व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाता है।
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  हैलोजेनयुक्त विलायक अनुप्रयोगों के लिए 800°C का आरटीओ दहन तापमान अपरिहार्य है - 760°C क्लोरीनयुक्त वीओसी के पूर्ण विनाश के लिए अपर्याप्त है। गैर-हैलोजनीकृत VOC अनुप्रयोगों के लिए मानक RTO विनिर्देशों में 760°C दहन तापमान का उपयोग किया जाता है, जो एस्टर, अल्कोहल और हाइड्रोकार्बन के लिए पर्याप्त है। क्लोरीनीकृत विलायकों (DCM, क्लोरोफॉर्म, ट्राइक्लोरोएथिलीन) में ऊष्मीय ऑक्सीकरण के लिए उच्च सक्रियण ऊर्जा होती है और 99.9% से अधिक विनाश के लिए कम से कम 800°C तापमान की आवश्यकता होती है। यदि क्लोरीनीकृत विलायकों वाले फार्मास्युटिकल अपशिष्ट गैस पर मानक 760°C RTO लागू किया जाता है, तो क्लोरीनीकृत अंश की विनाश दक्षता 99.9% लक्ष्य से कम होगी, जिससे NMHC आउटलेट सीमा से अधिक हो जाएगा। 40°C के तापमान अंतर के लिए एक ऐसे दहन कक्ष दुर्दम्य विनिर्देश की आवश्यकता होती है जो ऊष्मीय थकान के बिना लगातार 800°C तापमान सहन कर सके, जो 760°C मानक से भिन्न हो सकता है।
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  लिथियम ब्रोमाइड चिलर के लिए अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग किसी फार्मास्युटिकल आरटीओ इंस्टॉलेशन में सबसे अधिक प्रतिफल देने वाला पूरक निवेश है - 3.385 मिलियन आरएमबी/वर्ष की प्रणाली पर 1.72 मिलियन आरएमबी/वर्ष की बचत। अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति में निवेश पर प्रतिफल आमतौर पर 1-2 वर्ष होता है। किसी भी फार्मास्युटिकल आरटीओ परियोजना के प्रारंभिक मूल्यांकन में अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति का आकलन शामिल न करना एक महत्वपूर्ण आर्थिक अवसर को अनदेखा करना है। मुख्य प्रश्न यह है: संयंत्र में शीतलन या तापन के लिए कितनी तापीय क्षमता उपलब्ध है? फार्मास्युटिकल विनिर्माण वातावरण में जहां एयर कंडीशनिंग एक प्रमुख लागत है (फार्मास्युटिकल जीएमपी क्षेत्रों में तापमान और आर्द्रता पर सटीक नियंत्रण आवश्यक है), वहां अवशोषण चिलर का उपयोग आमतौर पर अपशिष्ट ऊष्मा में निवेश पर सर्वोत्तम आर्थिक प्रतिफल प्रदान करता है।

08 — अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

फार्मास्युटिकल उद्योग में वीओसी आरटीओ उपचार: दस प्रश्नों के उत्तर

यूरोपीय संघ के आईईडी / डच गतिविधि अध्यादेश की आवश्यकताओं के तहत आरटीओ वीओसी न्यूनीकरण प्रणालियों की योजना बना रहे फार्मास्युटिकल एपीआई और फॉर्मूलेशन विनिर्माण सुविधाओं में पर्यावरण परमिट प्रबंधकों, प्रक्रिया इंजीनियरों और ईएचएस टीमों के प्रश्न।

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