制药工业的清洁生产研究.doc

网络信息检索课程（论文）题目：制药工业的清洁生产研究学 院 化工学院 专 业 制药工程 学 号 3011207342 姓 名 高 永 好 编 号 邮 箱2012年 12月 09 日摘 要摘要：制药工业是为人民健康服务、造福人民的行业，对国民经济发展有着举足轻重的影响。过去几十年，制药工业经济总量快速增长，经济效益明显提高。但是，不能忽视的是，制药工业在作出突出贡献的同时，也成为高能耗、高排放、增加环境负荷的源头之一。据统计，就我国为例，制药工业占全国工业总产值的1.7%，而污水排放量却占2%，是环境保护部确定重点治理的12个工业之一。制药工业现有发展模式和当今经济效益与环境效益并重的理念相差甚远，也与制药工业关怀人类健康的产业宗旨相悖。而实施清洁生产有利于缓解制药工业对环境危害，也有利于制药工业本身的可持续发展。因此，清洁生产对制药工业有着特殊的意义 关键词:制药工业；污染；清洁生产；环境保护 检索策略:1）所选数据库a.CNKI数据库选择原因：CNKI中国知识资源总库是一个大型动态知识库、知识服务平台和数字化学习平台。 其将海量数据进工高度整合，集题录、文摘、全文文献信息于一体，实现一站式文献信息检索。并且设有包括全文检索在内的众多检索入口，用户可以通过某个检索入口进工初级检索，也可运用布尔算符进工高级检索。 CNKI收录了国内9035多种综合期刊与专业特色期刊的全文 ，全文文献总量2200多万篇。收录的优秀博硕士学位论文内容比较完备、质量较高、内容更新快等优点，学术覆盖范围详尽，使用方便快捷。b.维普数据库选择原因：维普数据库收录了1989年至今的9000余种中文科技期刊刊载的1200余万篇文献，涵盖社会科学、自然科学、工程技术、农业科学、医药卫生、经济管理、教育科学和图书情报等专辑。包含8000余种期刊(核心期刊1539种)刊载的780余万篇文献，并以每年100万篇的速度递增。迄今为止有中文报纸400种、中文期刊8000种、外文期刊5000种。分为基本检索，传统检索，高级检索，使检索更加具有针对性。包含同义词，同名作者检索等，具有较高的使用价值。c.万方数据库选择原因：万方数据资源系统提供学位论文全文、会议论文全文、数字化期刊、科技信息、商务信息等五大板块,并通过统一平台实现了跨库检索服务。期刊集纳了理、工、农、医、人文五大类70多个类目共4529种 科技类期刊全文。万方会议论文：中国学术会议论文全文数据库是国内唯一的学术会议文献全文数据库，主要收录1998年以来国家级学会、协会、研究会组织召开的全国性学术会议论文，数据范围覆盖自然科学、工程技术、农林、医学等领域，是了解国内学术动态必不可少的帮手。2）检索式制药工业*污染现状（制药+医药）*工业*清洁生产制药*（产业+工业）*清洁生产制药*工业*（清洁+绿色）*生产制药工业*环境保护制药工业*三废处理3）检索结果数CNKI维普万方制药工业*污染现状7707（制药+医药）*工业*清洁生产1646114制药*（产业+工业）*清洁生产259752制药*工业*（清洁+绿色）*生产1218171制药工业*三废处理34118制药工业*环境保护9216183天津大学网络信息检索课程论文目 录1 制药工业污染现状11.1 总述11.2 污染现状11.3 中美污染排放标准对比12 清洁生产22.1 清洁生产的定义22.2 清洁生产的内容32.3 清洁生产的实施背景33 制药工业实施清洁生产的必要性33.1 总述33.2 化学制药方面33.3 生物制药方面43.4 中药制药方面44 制药工业实施清洁生产的方法44.1 原料替换44.2 过程控制44.3 设备改进54.4 政策辅助55 制药工业实施清洁生产的三废处理55.1 研究进展55.2 处理方法示例66 制药工业实施清洁生产的实例分析76.1 甜菜碱的清洁生产76.2 衣康酸的清洁生产86.3 阿维菌素的清洁生产8小结8参考文献101 制药工业污染现状1.1 总述制药工业是个高消耗、高污染的产业。制药工业增加值占 GDP 的 0.9%，耗用粮食却占全国年粮食产量的 2.8%。除粮食外，制药工业对其他能源以及水的单耗也比较高。一般来说，生产 1 吨原料药平均要耗用 6 吨原料，有的原料药甚至要耗用原料 10 多吨、数十吨甚至上百吨。耗用的原料只有一部分成为原料药结构的组成部分，一小部分化学反应生成水等无害物质，一小部分溶媒可以回收使用，一小部分可以综合利用，而其余大部分消耗的原料则转变为“三废”，造成环境污染1。1.2污染现状举例哈药集团制药总厂二厂污水处理厂污水组成，是由淀粉生产废水、合成车间废水、液糖车间冷却水、分装车间刷瓶水及电站和一些生活污水组成。其水量3000 -4000 吨/ 天，COD浓度约3000-4500mg/L。污水处理厂处理能力为：每天处理水量5000 吨、COD 处理量每天18 吨。合成车间排放的有机溶媒和淀粉生产废水COD 高达几万。冲击负荷非常高给污水处理厂造成很大的压力，污水处理厂已没有扩张的空间，如果不实工清洁生产，污水处理厂以不能满足生产的要求。并且后续处理费用高，能源与原料消耗高、浪费大，资源利用率低2。1.3中美污染排放标准对比美国对不同工业点源进工细分，根据排水去向分为预处理标准和直接排放标准，以制药工业不同的污染控制水平为基础研究制定适当的排放标准限值。其标准文本详细，包含了标准制定的依据和实施的内容，其科学性与操作性强。中国工业污染物排放标准的发展较晚，目前还处于不断完善中。制药标准适用于企业直接向环境水体排放的行为，不包含专门的预处理标准，预处理要求的排放限值由企业与城镇污水处理厂根据其处理能力商定或执工相关的标准。一方面，这一要求便于根据实际具体情况灵活处理，但可能会造成环境执法的主观性和漏洞，需要进一步加强这一排放企业和污水处理厂的管理和政策指导3。2 清洁生产2.1清洁生产的定义在中华人民共和国清洁生产促进法中明确规定，所谓清洁生产，是指不断采取改进设计，使用清洁的能源和原料，采用先进的工艺技术和设备，改善管理、综合利用，从源头消减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和使用过程中污染的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害，并对清洁生产的管理和措施进行了明确的规定。这个法定性的定义与联合国环境规划署对清洁生产的定义是一致的，与中国 21 世纪议程的定义也是一脉相承的。2.2清洁生产的内容清洁生产包括四方面的内容，清洁能源、清洁原料、清洁过程以及清洁产品。清洁能源，包括新能源的开发、可再生能源的利用、现有能源的清洁利用，以及对常规能源采取清洁利用的方法； 清洁原料，指少用或不用有毒有害及稀缺的原料；清洁的生产过程，生产中产出无毒、无害的中间产品，减少副产品，选用少废、无废工艺和高效率设备，减少生产过程中的危险因素，合理安排生产进度，培养高素质人才，物料实工再循环，使用简便可靠的操作和控制方法，完善管理等，树立良好的企业形象；清洁产品，节能、节约原料，产品在使用中、使用后不危害人体健康和生态环境，产品包装合理，易于回收、复用、再生、处置和降解，使用寿命和实用功能合理4。2.3清洁生产实施背景清洁生产是80年代以来发展起来的一种新的、创造性的保护环境的战略措施。长期沿用的大量消耗资源和能源来推动经济增长的传统模式，单靠一些补救的环境保护措施，是不能从根本上解决环境问题的。2002年中国清洁生产促进法的颁布，标志着中国进入依法推进清洁生产的新阶段。另外因企业很难在短时间内筹措到大量资金，清洁生产将对企业现有工艺进行剖析，找出物耗、能耗高，污染严重的工序，结合工艺改造，分期分批解决，这是最符合企业实际，最现实有效的促进企业发展的途径5。3 制药工业清洁生产的必要性3.1总述制药工业属于精细化工,是国家环保总局确定要重点治理的十二个污染工业之一。尤其原料药生产,生产流程长,使用原料品种多,数量大,原料利用率低,“三废”量大,废物成分复杂,污染危害严重，属于投入大、产出小的高污染精细化工工业,污染物治理难度大。为此,一定要走“清洁生产”之路,从生产的源头抓起。发酵产品要做到丰产丰收,合成药要采用一切可利用的高科技手段,把握每步工序的工艺做到少投人多产出;制剂产品要研究产品的生命周期即比较类似产品对环境产生的影响等6。3.2化学制药方面我国医药产业的产品结构中，化学制药占制药工业的55%。我国的化学原料药和医药中间体已经接近国际先进水平，成为全世界最大的化学原料药出口国。随着我国各类医药化工及保健品制造业迅猛发展，也造成了较严重的环境污染，在制药过程中排放的大量有毒有害废水严重危害着人们的健康。因此化学制药工业要立足环境保护，才能实现可持续发展7。3.3生物制药方面生物医药属于知识密集型和前沿科技型产业, 是21 世纪的新兴重点产业, 具有广阔的应用及产业化前景,但生物制药的传统制备方法和排放方式产生大量废弃物并且具有一定的环境生物风险。其环境污染主要有废水、固体废弃物和燃煤大气污染8。生物制药和化学制药一样，迫切的需要采取清洁生产以减少环境危害以及扩大生产效益。3.4中药制药方面对中药制药企业来讲,因中药成药自身生产特点如中药制剂的原、辅料多为天然的中药材,所以必须经过净选、清洗、炮制等一系列前处理工艺及经提取、浓缩、分离或纯化为半成品后才能制备成型。其中有些工序的工艺又比较传统落后,排污严重,不但成为GMP(药品生产质量管理规范)论证和实施清洁生产的难点,而且也阻碍了产业发展9。所以，中药制药也需要走清洁生产之路。4 制药工业中的清洁生产方法4.1原料替换采用低毒和低污染原料替代高毒和难以去除高毒的原料,以其减少废物的产生量或降低废物的毒性,这是清洁生产的重要环节。如美国采用水质溶剂和新的喷涂包衣设备的开发,获得了成功。另外, 常规薄膜包被变为水膜包衣可使二氯甲烷使用量从每年60吨降为8吨.又如在化学合成反应中,可以用空气(氧气)接触氧化替代氧化剂氧化,还可以用水质洗涤液取代其它溶剂、溶液,用非氧化溶剂取代氯化溶剂等。42过程控制化学需氧量(COD)是我国颁布的环境水质标准的主要监测指标之一,反映了水体受还原性物质污染的程度。由于有机物是主要的还原性污染物,所以化学需氧量(COD)可作为衡量水质受有机物污染程度的综合指标,被广泛地应用于污水中有机物含量的测定,是评价水体污染程度的重要参数。COD在线自动监测仪属废水在线检测系统,其工作原理是污水在氧化剂，催化剂及高温的作用下,产生完全的氧化还原反应。水样冷却后再在比色计下测量其氧化还原反应量，从而计算出COD浓度值，目前为止COD自动在线监测系统在全国废水监测领域已经发挥了重要的作用10 。4.3设备改进节约资源和能源是防治工业污染的最有效途径,对于效率低下且在生产运输过程中易产生泄漏的装备,必须及时更新。对于不合理的、易于污染环境的装置也需要尽快更新。例如在减压(真空)蒸发、浓缩时采用的力喷射泵,该种水环真空泵的弊端是将污染物质抽人水中使清水变成了污水,因而若改用机械真空泵则可免于产生这股废水。其次,应该采用泵输送物料,而不应该仅仅是为了操作上的方便而使用真空或压缩气体输送物料,造成其能耗和物质损耗的增加11。4.4政策辅助制药工业清洁生产实施过程中要在源头把好工业结构关、经济布局关和产品周期关，把污染消灭在生产之前。政府需要推出鼓励性政策，采取财政资助、补贴、奖励等手段，对实施清洁生产的企业予以支持，鼓励清洁生产在制药工业中的推广应用。同时政府应当加大科技的投入，加强环境保护科学技术的研究，建立完善的清洁生产技术咨询服务体系，为各企业提供相关信息、技术及人力资源支撑。政府也要为企业创造国际合作交流的机会，加强引进发达国家的先进清洁生产技术12。5 制药工业实施清洁生产的三废处理5.1 研究进展研究表明，某化学合成类制药废水，主要处理肠道杀虫剂，废水COD质量浓度在4 000 mgL左右，要求出水质量浓度小于100 mgL。常规二级生化工艺采用“厌氧+好氧”处理工艺。原水对微生物的抑制率为999 基本抑制微生物的荧光过程，而原水稀释后废水微生物的抑制率降低为942 。这也解释了废水稀释1：2后在运输过程中废水pH下降，存在酸化过程，废水取样时有浓重的硫化物味道。厌氧池出水与初沉池出水的生物抑制率几乎一样，这表明在厌氧过程中，虽然COD含量下降了。但是单位有机物的毒性增加了，这也是后续虽然好氧过程极大的降低了废水的毒性，但处理效率不高的原因。因此，该工艺废水采用“预处理+好氧+水解酸化+好氧+臭氧滤池深度处理”，保证后续出水质量浓度小于100mgL 13 。5.2处理方法示例5.2.1吸附法吸附法是指利用惰性固体吸附废水中一种或几种污染物，以回收或去除污染物，从而使废水得到净化的方法。在制药工业废水处理中，常用活性炭、活性煤、腐殖酸类、吸附树脂等吸附剂预处理生产中成药、米菲司酮、双氯灭痛、洁霉素、扑热息痛、维生素B6等产生的废水。5.2.2电解法电解法处理废水因具有高效、易操作等优点而得到人们的重视。同时电解法所具有很好的脱色和提高可生化性的效果。徐莺等人采用电解法预处理动物制药废水的研究表明。该方法有明显的降解作用，在进水COD为42 739 mgL，常温常压下，电压为12 V，电解4 h后COD去除率可达65以上，色度也得到明显的降低 14 。5.2.3树脂吸附法吸附树脂的品种多，可以吸附水中的除低级醇、醛、酮之外的不同结构的绝大多数有机物。用吸附树脂处理废水中的有机物已有许多报道和实际应用。以往的研究大都集中污染严重的化工领域，涉及到的污染物有酚类(苯酚、硝基苯酚、氯代酚、烷基酚、氨基酚等)、芳香胺类、芳香羧酸、氯苯、硝基苯、萘类、葸醌类和各种取代基的脂肪族化合物。这些化合物可有效地被树脂吸附，使废水中的含量降低至很低的水平 15 。下图展示了吸附树脂对多种有机物的吸附实验结果。表1 树脂吸附法实验结果图6 制药工业实施清洁生产的实例分析6.1 甜菜碱清洁生产传统工艺使用的是碳酸钠和氯乙酸的中和,一般不用氢氧化钠,这是因为氢氧化钠的碱性:较强,在水溶液反应中,会加剧体系中必然存在的副反应:ClCH2COONa+OH-HOCH2CH2COONa+CI-即使是用碳酸钠代替氢氧化钠,这个反应也是不可避免的经银量法检测,在通三甲胺之前,体系中的氯离子可以达到0.1%-0.5%,这些都是氯乙酸钠水解生成经基产物造成的。温度越高,副反应的反应速度越快。也就是说,按照目前50001反应釜的投料比:18000kg水+l000kg氯乙酸+56okgNa2CO3,总量有3360kg,经多次检测,氯离子总量可达到3.36-16.8kg,相当于氯乙酸的分解率0.54%-2.7%。参照穆云,郭晓辉的甜菜碱合成方法16。采用改变投料顺序，投料比以及改用氢氧化钠法的投料方式,原理如下:ClCH2COOH+(CH3)3N=ClCH2COON(CH3)3+H2OClCH2COON(CH3)3+NaOH=(CH3)3NCH2COO+NaCl利用氢氧化钠的强碱性置换出三甲胺,三甲胺再和氯乙酸钠发生取代反应,生成甜菜碱和氯化钠，此工艺过程不需要释放CO2，有效减少了投料时间 17 。6.2衣康酸的清洁生产衣康酸的提取过程就是从发酵液中分离出各种杂质，最终得到精制衣康酸的过程，由一系列的操作单元组成，决定着衣康酸最终收率的高低。本研究从操作工艺和生产设备两方面对提出衣康酸提取工艺的清洁生产改进方案。改进了离子交换工艺，提高了母液质量并减轻了杂质阴离子对管道、设备的腐蚀；提出了浓缩冷凝水的回收和二次利用，大大降低了新水的消耗；活性炭的二次使用方案，可提高活性炭的使用效率，降低炭渣的总排放量；三效浓缩设备的应用使蒸汽消耗明显下降；真空转鼓过滤和卧螺式离心机的使用改善了生产操作的连续性，降低了工人的劳动强度，将膜过滤设备应用于衣康酸的提取中，对提高产品的质量起到了显著的改善作用 18 。6.3阿维菌素的清洁生产某药业公司阿维菌素车间通过优化工艺参数进工技术改造、改进设备、增加变频设施、进工废物再循环利用等措施,降低生产能耗，其中为了降低生产能耗,引进了变频技术，增加变频设备,年可节约用电514.7万Kwh,节约电费350万元;通过增加阿维提炼尾气回收装置回收车间尾气中残留的甲苯,年可减少甲苯排放216吨,既减轻了环境污染又可节约甲苯原料费用113万元;通过对发酵消毒余热水进工回收利用,年可节约蒸汽180吨,节约新鲜水720吨,既将水中大量的余热利用起来,又节约了新鲜水的使用量,年可节约费用4万余元;通过对发酵一提炼一烘干工艺的改进和完善,年可节约蒸汽3600吨,节约溶媒70吨,既节约了能量又节省了生产辅料实施清洁生产对企业的效果,显而易见 19 。7.小结制药工业作为关系人类健康的第一行业，为人民的身体健康做出了巨大的贡献，我们在感激药品给人们带来的便利的同时也应该注意到这一行业所带来的环境破坏，一个行业的发展需要无数代人不懈的努力，作为保健服务工业，医药产品的生产必须要有健康安全的生产环境，以及较低的污染以及和浪费，但是，现在的制药工业依然存在很多的问题，我们需要去正视他们并且提出正确的解决方案。人类在创造现代文明的同时,也使我们赖以生存的环境遭到了严重污染和破坏。在“人类只有一个地球”的口号下,人们的反思和觉醒,人们也越来越重视自己周围的生活环境。清洁生产，是工业发展的必然选择，选择清洁生产之路是一个很大的进步。实现清洁生产是一个非常艰难的过程,又是一个不容回避和迟疑的重大课题。对于制药工业，甚至是全部的生产工业来说，清洁生产改善了环境,节约了资源,降低了成本,通过综合利用变废为有用,扩大了国际市场。企业作为清洁生产的主体,应提高参与到清洁生产中来的主动性和积极性，并且对企业进行有利的改革，吧清洁生产真正付诸于行动。近年来,我们一些制药企业在清洁生产上取得一些成果,要持之以恒,并继续提高,让清洁生产为制药行业、制药企业整体素质的提高发挥更大的作用。参考文献1张旭清洁生产：药企责无旁贷J 中国医药