【邦学堂】制药企业清洁生产——先导篇
清洁生产并不是字面意义上的“搞好卫生”。而是一种工业与环保相结合的生产方式，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害（《中华人民共和国清洁生产促进法》中指出）。是对生产过程与产品采取整体预防的环境策略。
清洁生产能够实现经济效益和环境效益的双赢，内容包括清洁的能源、清洁的生产过程、清洁的产品和清洁的服务。
1、清洁的能源：包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用；新能源的开发和各种节能技术的使用等。
2、清洁的生产过程：节约材料和能源；少用、不用有毒有害的原材料；利用清洁技术减少或消除生产过程的各种危险性因素；采用少废、无废的工艺；使用高效的设备；完善的科学量化管理等；在生产过程排放之前减少废物的数量和毒性。
3、清洁的产品：产品生产周期的各个阶段，包括产品的设计、原辅材料的购置、生产、包装、运输、流通、消费和报废等，从全过程减少对人类和环境的不利影响。
4、清洁的服务：要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。
但是清洁生产只是一个相对的概念，其清洁的工艺和清洁的产品，以致清洁的能源是和现有的工艺、产品、能源比较而言的。它本身是一个不断完善的过程，随着社会经济的发展和科学技术的进步，需要适时的提出更新的目标，争取达到更高的水平。其最终目的是提高物料和能源的利用率，减少以及消除废物的生产和排放，降低生产活动对资源的过度使用以及对人类和环境造成的风险，实现社会的可持续发展。
传统的“先污染后治理”的方式，疏忽了生产过程中污染的防治。虽然末端治理（该篇文章中有所介绍《制药工业VOCs及恶臭污染治理概况》点击可查看）是目前国内外控制污染最重要的手段，但随着工业化发展速度的加快，末端治理污染控制模式的种种弊端逐渐显露出来。工业污染防治从单纯的末端治理向生产全过程转变，实行清洁生产是必然趋势。
首先，末端治理设施投资大且建设周期长，运行费用高，经济效益低，直接影响企业治理污染的积极性；其次，末端治理未涉及资源的有效利用，原材料没有得到回收利用，资源和能源的极大浪费，且加剧环境污染；再次，末端处理废物有一定的风险性，污染物转移、填埋和贮存过程中可能造成泄漏，不能彻底解决环境的污染；最后，采用落后的工艺和设备生产，可能使工人处于有毒、有害的工作环境中损害健康。
近年环保督查严格，使企业生产成本加大，而我国的中小化工制药企业居多，对于这些经济实力不强，没有能力支付后期治理所需大量资金的企业来讲，清洁生产方式有其巨大的优越性。清洁生产的起点在于防止污染的产生，在生产过程中消除污染物，可以降低污染治理设施的建设和运行费用，并可有效地解决污染转移问题；从选料、能源及产品的生命周期进行分析，可以节约资源，减少污染，降低成本，提高企业综合竞争能力，进而挽救污染严重而濒临关闭的企业，缓解就业压力和社会矛盾。
清洁生产技术应该定义为：
通过原材料和能源的调整替代、工艺技术的改进、设备装备的改进、过程控制的改进、废弃物的回收利用、产品的调整变更等措施，达到污染物的源头削减、过程控制，提高资源利用效率，减少或者避免生产和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境危害的技术。
主要技术特征：
1、源头消减：采用无污染、少污染的能源和原材料代替毒性大、污染重的能源和原材料，降低生产过程对环境的风险。
2、过程减排：在生产工艺过程中，通过工艺参数的调节，提高工艺过程的密封化、自动化水平，削减生产过程中的污染物产生量。
3、末端治理：对于不可避免产生的污染物，处置过程中最大限度考虑污染物中有价成分的回收利用。
制药的清洁生产技术应用：
1、源头消减：
对于化学合成药物而言，需最大限度从化学反应机理出发，分析清洁生产潜力和研发清洁生产技术。医药企业的化学合成生产工艺众多，许多工艺过程属于相同类型。下面以分析过量硫酸磺化法为例，其他工艺可进行类似分析参考：
（1）分析反应机理：过量硫酸磺化法工艺的反应适用性广、易于控制、选择性好。但由于磺化过程中硫酸既作反应物又是脱水剂，硫酸的浓度随着反应的进行不断降低，当硫酸浓度低于70%，磺化效果显著降低，导致硫酸利用率低。该工艺产生的主要污染物是废酸，磺化结束产品分离后，产生大量高浓度废酸（70%左右），同时含有芳烃类有机物，处理难度大。
（2）清洁生产潜力分析：显然，提高硫酸的利用率是过量硫酸磺化法的重点，也是最具清洁生产潜力之处。
（3）清洁生产工艺改进：
1）共沸磺化：对于沸点较低的有机物磺化，采用过量的原料，通过共沸的方法，利用未反应的苯等有机物将反应生成的水带出磺化体系，减缓硫酸浓度下降的速度，使硫酸得以充分利用，同时减少废酸的产生量。
2）废酸再生：通过低温蒸馏脱水，提高废酸浓度，回用于原生产工艺；或者高温脱水，有机物碳化除去，浓硫酸回用于生产工艺，但产生酸性釜底料（危废）。
2、过程减排：
利用稀释、盐析、萃取、精馏、结晶、乳化、吸附等方法消减污染物的产生量。
3、末端治理（循环利用）：
区别于传统的末端治理技术，清洁生产技术中的末端循环利用，是指将废弃物中的有价物质分离回收，回用到原生产工艺、或其他生产工艺中，使原辅料利用率最大化。常采用精细化工中常用的分离手段，如萃取、吸附、气提、沉淀，回收废水中的有价资源，一般不采用厌氧、SBR、接触氧化等生物治理技术。
清洁生产技术的发展方向：
1、变革生产工艺：从化学反应的原理出发，开发全新的生产工艺，如催化加氢取代传统的铁粉还原。但成果是革命性的、技术难度大、开发周期长。
2、绿色催化：高效催化剂可以使反应条件温和，提高原理转化率和产品选择性。需注意催化剂与产品的分离问题。
3、高效分离技术：现代分离技术发展速度很快，在压滤、抽滤、精馏、萃取、吸附、离子交换等领域都不断涌现出新技术新工艺，将先进的分离技术与生产工艺结合，开发相应的清洁生产技术。
4、自动控制技术：工艺装备水平落后、管理粗放是我国工业企业普遍存在的问题，生产过程中人为因素过多导致污染物产生量大，末端治理负荷高，环境风险严重。自动控制技术引入生产过程之中，开发清洁生产技术，实现设备封闭化、操作自动化、计量精确化，避免人为因素造成的环境污染和资源浪费。
大力发展清洁生产和循环经济正在我国得到日益广泛的关注和重视，清洁生产技术以减排为显著特征，清洁生产技术研发和推广成为清洁生产的重要内容，清洁生产的深入推进取决于清洁生产技术。先导篇主要介绍了清洁生产的本质、内容、必要性、技术应用思路及发展方向。后续的生产工艺篇将重点介绍制药化工合成中常见反应过程的生产工艺。案例篇将以某企业为例，评估生产工艺，从制药工艺挖掘清洁生产潜力，为药企实施清洁生产提供参考。
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