建設(shè)安全可靠、清潔環(huán)保型煉化企業(yè)

張樹才，張曉華，賈萍，王倩，曹湘洪

（1. 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院，山東青島 266100；2.中石化洛陽工程有限公司，河南洛陽 471003；3.中國石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101；4.中國石油化工股份有限公司，北京 100728）

一、前言

我國煉油與化工行業(yè)發(fā)展迅速，煉油及乙烯總能力排名世界第二，芳烴、三大合成材料和現(xiàn)代煤化工能力均居世界第一位[1,2]，已成為國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)。然而，隨著城鎮(zhèn)化進程的發(fā)展，截至2016年年底，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國規(guī)模以上煉油與化工企業(yè)為27 473家，由于在城鎮(zhèn)化進程中，缺少嚴格的規(guī)劃管控，這些企業(yè)大部分分布在人員密集、沿江、沿海以及沿公路地區(qū)，成為威脅周邊人民群眾生命財產(chǎn)安全、影響社會穩(wěn)定的風(fēng)險點。特別是近十年來，我國煉油與化工行業(yè)安全環(huán)保事故時有發(fā)生，如2013年黃島輸油管線爆炸導(dǎo)致的膠州灣溢油事件、2014年蘭州石化水污染事件和騰格里沙漠排污事件、2017年山東臨沂金譽石化有限公司發(fā)生爆炸著火事故等，引發(fā)了廣泛關(guān)注，在群眾中引發(fā)了“恐化”情緒，以至2007—2014年在廈門、鎮(zhèn)海、成都、昆明等地先后發(fā)生了反對建設(shè)對二甲苯化工（PX）項目的群體事件。

為系統(tǒng)防范重大火災(zāi)爆炸事故，杜絕重大污染擾民或生態(tài)環(huán)境的污染事故，維護社會穩(wěn)定，2017年國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于推進城鎮(zhèn)人口密集區(qū)危險化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)搬遷改造的指導(dǎo)意見》，提出了推進城鎮(zhèn)人口密集區(qū)化工企業(yè)搬遷改造的要求，給煉油和化工產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的生存壓力。城市化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間的矛盾，并非是我國特有的問題，異地搬遷只是解決問題的一種措施，不是唯一措施。認真借鑒發(fā)達國家的實踐經(jīng)驗，堅持實事求是，科學(xué)分析，提高煉油和化工企業(yè)的安全環(huán)保技術(shù)和管理水平，構(gòu)建安全可靠、清潔環(huán)保型煉化企業(yè)，采取差異化策略，是確保我國產(chǎn)業(yè)與城市和諧發(fā)展的根本措施。

二、發(fā)達國家的實踐經(jīng)驗

（一）煉化企業(yè)與城市和諧發(fā)展

筆者對德國、日本等多個國家的煉化企業(yè)進行實地調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，發(fā)達國家煉油與化工企業(yè)通過采取完善的技術(shù)和管理措施，取得了良好的安全環(huán)保業(yè)績，自覺接受周邊社區(qū)監(jiān)督，實現(xiàn)了企業(yè)與城市的和諧共處。

德國巴斯夫（BASF）公司的路德維希港化工園區(qū)始建于1866年，經(jīng)過150多年的發(fā)展已成為包含200多套生產(chǎn)裝置、占地10 km2、年生產(chǎn)銷售產(chǎn)品8.5×106t的大型石油化工聯(lián)合企業(yè)。園區(qū)緊靠萊茵河，原料進廠、產(chǎn)品出廠依靠船運；園區(qū)內(nèi)雇員35萬人，建有106 km公路、230 km鐵路，每天有2000余輛運輸車輛進出園區(qū)。園區(qū)緊靠曼海姆市，建設(shè)在歐洲的母親河——萊茵河邊，與居民區(qū)只有一條馬路相隔（見圖1），是典型的“城市型”化工園區(qū)。

類似地，在日本有70年歷史的根岸煉油廠與周邊居民區(qū)的距離也僅有一條二車道的馬路（見圖2）。工廠安全可靠、清潔環(huán)保使企業(yè)與社區(qū)相處和諧。

圖1 BASF路德維希港化工園區(qū)平面圖

圖2 日本根岸煉油廠與社區(qū)距離圖

（二）依據(jù)評估結(jié)果確定企業(yè)外部距離

各國確定煉油化工企業(yè)與其他城市功能區(qū)之間的安全距離有多種方法，代表性的方法有3種：一是不考慮事故差異，統(tǒng)一對安全距離執(zhí)行一個保守的數(shù)值要求，即通用距離法；二是基于事故后果，最常見的是基于“最壞可能場景”，即某區(qū)域內(nèi)可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒等事故疊加出來的最壞場景，弱化各類事故可能發(fā)生的概率來確定距離，其結(jié)果是安全距離大，這是相對保守的方法；三是基于風(fēng)險評估結(jié)果，考慮各類事故可能發(fā)生的概率，同時考慮各類事故相互耦合作用關(guān)系以及防護措施的可靠性等因素，通常得到的安全距離偏小，更符合實際，但計算過程復(fù)雜。以上3種方法在發(fā)達國家的應(yīng)用情況見表1[3,4]。

從表1可以看出，通用距離法在發(fā)達國家的使用已經(jīng)越來越少，基于后果和風(fēng)險的評估技術(shù)在確定安全距離方面應(yīng)用越來越廣泛，這給煉油和化工企業(yè)與城市的和諧發(fā)展預(yù)留了空間，也有效提高了企業(yè)提升自身安全環(huán)保水平的積極性。

發(fā)達國家在城市的規(guī)劃進程中嚴格遵守企業(yè)的安全距離。以日本東京為例，其周邊商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、工業(yè)區(qū)的區(qū)域劃分于19世紀末確定，至今已遵循了100多年[5]。一方面確保了民眾的長遠利益，另一方面確保城市周邊各功能區(qū)的規(guī)模得到了有效控制，避免了產(chǎn)業(yè)發(fā)展與其他功能區(qū)之間的矛盾。

（三）依據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果分類處理企業(yè)與城市的發(fā)展問題

2001年，法國圖盧茲化工廠發(fā)生了造成31人死亡、2500多人受傷的爆炸事故，法國政府吸取教訓(xùn)，推出了“技術(shù)風(fēng)險預(yù)防計劃”（PPRT計劃）。PPRT計劃的目的是：消除企業(yè)與社區(qū)安全相關(guān)的歷史遺留問題，為城市發(fā)展、土地利用規(guī)劃提供決策支持。

表1 國外安全距離確定選用方法

PPRT計劃對法國650個化工企業(yè)進行了滾動式風(fēng)險評估，發(fā)動了地方官員、企業(yè)、本地居民和各種協(xié)會的廣泛參與，評估了企業(yè)的所有危險源及可能產(chǎn)生的后果，將結(jié)果定量繪制在地圖上，形成不同風(fēng)險等級分區(qū)，對于每個風(fēng)險等級區(qū)域采取針對性的措施，例如：嚴重高風(fēng)險區(qū)內(nèi)禁止新建住宅，現(xiàn)有住宅必須拆遷；較高風(fēng)險區(qū)內(nèi)的建筑要采取保護措施（如結(jié)構(gòu)加固、玻璃加膜等），公園限制使用，不允許集會；高風(fēng)險區(qū)內(nèi)的住宅，應(yīng)告知民眾不適宜居住，但政府不會強制拆遷；中風(fēng)險區(qū)內(nèi)要控制住宅的建設(shè)等。

法國的PPRT計劃推行至今，兼顧了安全環(huán)保風(fēng)險和未來發(fā)展，取得了良好效果，值得我們借鑒。

三、思路和建議

綜合考慮我國國情和國外實踐，建議盡快推進安全可靠、清潔環(huán)保型煉化企業(yè)行動計劃。行動計劃包括兩個含義：一是以建設(shè)安全可靠、清潔環(huán)保型煉油與化工企業(yè)為根本，解決發(fā)展與安全、環(huán)境的矛盾；二是對敏感區(qū)域的企業(yè)進行科學(xué)的風(fēng)險評估，根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果確定企業(yè)搬遷、升級改造或社區(qū)改造、搬遷。行動計劃包括以下三大內(nèi)容。

（一）明確安全可靠、清潔環(huán)保型煉化企業(yè)內(nèi)涵并建立評估指標(biāo)體系

安全可靠的內(nèi)涵為：應(yīng)用系統(tǒng)安全工程原理，優(yōu)先選擇本質(zhì)安全的生產(chǎn)工藝，提升工藝過程的本質(zhì)安全性，采取科學(xué)的風(fēng)險管理方法和完善的技術(shù)措施，阻斷事故鏈，杜絕重大及以上級別的各類事故，企業(yè)個體風(fēng)險值達到10-6以下，社會風(fēng)險滿足國家可接受風(fēng)險要求。清潔環(huán)保內(nèi)涵為：應(yīng)用環(huán)境系統(tǒng)工程原理，堅持源頭治理和末端治理有機結(jié)合，優(yōu)先選擇清潔生產(chǎn)工藝，提升工藝的環(huán)境友好性，采用先進的治理技術(shù)和嚴密的管理措施，杜絕重大及以上級別的環(huán)境污染和擾民事故，“三廢”排放全面優(yōu)于國家和地方政府的限值要求。

企業(yè)是否做到安全可靠、清潔環(huán)保，不能簡單采用單一指標(biāo)來評估，應(yīng)該考慮構(gòu)建由多種指標(biāo)構(gòu)成的系統(tǒng)化的指標(biāo)體系。安全可靠、清潔環(huán)保型煉油化工企業(yè)指標(biāo)體系包含安全可靠、清潔環(huán)保以及一體化管理3方面的評價指標(biāo)。其中在安全可靠指標(biāo)方面須包括工藝本質(zhì)安全性、設(shè)備完整性及可靠性、生產(chǎn)運行平穩(wěn)性等方面的指標(biāo)；在清潔環(huán)保指標(biāo)方面須考慮工藝清潔友好性、環(huán)保技術(shù)先進性、“三廢”排放水平等方面的指標(biāo)；一體化管理評估指標(biāo)須涵蓋影響安全可靠、清潔環(huán)保水平的管理要素，將結(jié)果與過程進行關(guān)聯(lián)，如合規(guī)性評價[6]、人力資源和培訓(xùn)、溝通和參與、承包商和供應(yīng)商管理等。

提出安全可靠、清潔環(huán)保型煉油化工企業(yè)的指標(biāo)體系后，要針對體系要素設(shè)計具體指標(biāo)，賦予相應(yīng)權(quán)重。部分指標(biāo)體系框架示例見表2。

（二）完善企業(yè)外部距離評估方法

1. 制定并盡快發(fā)布我國煉油與化工企業(yè)外部安全防護距離新標(biāo)準(zhǔn)

借鑒國外先進的安全距離確定方法，結(jié)合煉化企業(yè)類型和特點，綜合事故后果法、定量風(fēng)險計算法等先進技術(shù)，建議加快出臺企業(yè)外部安全防護距離、風(fēng)險評估、煉化企業(yè)選址規(guī)劃控制等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立與國際接軌并且符合我國發(fā)展實際的煉化企業(yè)安全距離相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，科學(xué)確定和控制煉化企業(yè)周邊安全防護區(qū)。特別是學(xué)習(xí)法國排查靠近居民區(qū)的企業(yè)并進行風(fēng)險評估，按照風(fēng)險大小采取企業(yè)改造、居民搬遷、房屋加固、土地規(guī)劃調(diào)整等措施。

2. 合并大氣環(huán)境防護與衛(wèi)生防護距離標(biāo)準(zhǔn)，制定只管控大氣環(huán)境防護距離的新標(biāo)準(zhǔn)

表2 安全可靠、清潔環(huán)保型煉油化工企業(yè)部分指標(biāo)體系框架

衛(wèi)生防護距離和大氣環(huán)境防護距離的設(shè)置在本質(zhì)目標(biāo)上是一致的，都是為了保護廠界外的人群健康。二者只是在滿足人群健康所采用的污染物種類和限值標(biāo)準(zhǔn)、計算模型選用方面有差異，目前二者在兩方面均各有不足。隨著我國揮發(fā)性有機物（VOCs）、有毒有害等氣體污染控制技術(shù)的進步，這類污染在生產(chǎn)過程中得到了有效控制，老標(biāo)準(zhǔn)制定時的污染排放狀況與現(xiàn)有技術(shù)和生產(chǎn)工藝的排放情況已發(fā)生了實質(zhì)性變化。建議通過采用科學(xué)的計算模型，合理確定防護距離，既更好地保護人群健康，又簡化管理程序和成本，還有利于更好地引導(dǎo)和鼓勵企業(yè)從源頭減少無組織污染源強。

（三）科學(xué)決策敏感區(qū)域煉油化工企業(yè)的搬遷

解決我國業(yè)已存在的城鎮(zhèn)人口密集區(qū)及其他敏感地區(qū)煉油與化工企業(yè)的問題有兩種方案選擇，一是企業(yè)按本質(zhì)安全、本質(zhì)環(huán)保的要求實施安全環(huán)保的系統(tǒng)技術(shù)改造，全面提升安全環(huán)保風(fēng)險的管理和控制能力，把企業(yè)建設(shè)成安全可靠、清潔環(huán)保的煉油與化工企業(yè)，同時在大氣環(huán)境影響距離范圍內(nèi)實施居民搬遷和公用設(shè)施整改，實現(xiàn)企業(yè)與城市和諧共處，簡稱就地改造方案；二是企業(yè)異地搬遷方案。

堅持歷史唯物主義和辯證唯物主義，科學(xué)決策敏感區(qū)域煉油化工企業(yè)的搬遷問題，不搞“一刀切”的簡單決策，要在進行異地搬遷和就地改造方案的經(jīng)濟性、安全環(huán)保性對比研究的基礎(chǔ)上進行決策。

四、案例研究

筆者選取了兩家國內(nèi)代表性企業(yè)開展了案例研究工作。具體思路是在確定的指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，搜集我國20家煉化企業(yè)及5家國際煉化企業(yè)的指標(biāo)水平[7]，尋找連續(xù)多年不發(fā)生事故的指標(biāo)規(guī)律，參考國際最先進的安全環(huán)保指標(biāo)和一體化管理實踐，設(shè)定實現(xiàn)安全可靠、本質(zhì)環(huán)保、與社會和諧共處的達標(biāo)指標(biāo)。按照此指標(biāo)分別計算案例研究企業(yè)實現(xiàn)該目標(biāo)采取異地搬遷和就地改造2種方案的投資額，從而得出推薦的決策建議。

（一）企業(yè)概況

A企業(yè)是我國北方一家大型煉油化工聯(lián)合企業(yè)，共有生產(chǎn)裝置63套，公用工程及配套設(shè)施68套。公司于20世紀60年代建廠，經(jīng)過50多年的發(fā)展，已經(jīng)擁有1×107t/a煉油和8×105t/a乙烯加工能力。

B企業(yè)地處中國南方市場中心，擁有明顯地緣經(jīng)濟優(yōu)勢，共有主要生產(chǎn)裝置50多套。建廠40多年后，廠區(qū)周圍已經(jīng)被社區(qū)包圍。公司煉油區(qū)衛(wèi)生防護距離為1200 m，化工區(qū)衛(wèi)生防護距離為500 m。

（二）實施方案

A企業(yè)改進方案提出優(yōu)化流程，采用漿態(tài)床渣油加氫+溶劑脫瀝青組合工藝，無石油焦和石油瀝青產(chǎn)品。實現(xiàn)2#催化進料硫含量由0.49%降低至0.47%，3#催化進料硫含量由0.55%降至0.40%，煙氣污染物排放降低。采用定量風(fēng)險評價軟件進行外部距離量化風(fēng)險評估，區(qū)域的1×10-6個人風(fēng)險等值線影響范圍內(nèi)存在2個村莊及餐飲娛樂場所（高密度人員場所），擬定搬遷村莊和娛樂場所。

B企業(yè)原油加工總流程中渣油加工路線擬由原來的焦化+溶劑脫瀝青路線改為渣油加氫+焦化+溶劑脫瀝青路線。3#延遲焦化裝置加工硫含量低的1#減渣，其余減渣分別進渣油加氫脫硫和溶劑脫瀝青。設(shè)備升級改造后，個人風(fēng)險1×10-6包絡(luò)線范圍內(nèi)存在一個小村莊，已協(xié)商村莊搬遷。通過提升改造措施及總平面優(yōu)化后，大氣環(huán)境防護距離減小至 50～200 m。

A、B企業(yè)均構(gòu)建管控一體化，過程控制層采用過程控制系統(tǒng)（PCS）、生產(chǎn)執(zhí)行層采用生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、生產(chǎn)經(jīng)營管理層采用企業(yè)資源計劃（ERP）、決策管理層采用企業(yè)應(yīng)用集成（EAI），分層關(guān)聯(lián)控制；基于柔性化制造單元自動化控制調(diào)度系統(tǒng)（RCM）、基于風(fēng)險評估的設(shè)備檢驗技術(shù)（RBI）、隨機存取存儲器（RAM）的風(fēng)險管理技術(shù)，確保設(shè)備本質(zhì)安全；建立設(shè)備、管線在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)（CDS）；建立一體化廠區(qū)安全監(jiān)測系統(tǒng)和應(yīng)急救援快速部署檢測系統(tǒng)（RDK）；建立化學(xué)品安全數(shù)據(jù)系統(tǒng)（MSDS）；以裝置為單位的危險與可操作性（HAZOP）分析、安全完整性等級（SIL）分析，以工廠為單位的定量風(fēng)險分析（QRA），可用性和可維護性RAM分析，完善風(fēng)險評估機制。整體安全環(huán)保評級由4級提升至7級，達到安全可靠水平，滿足國家和地方環(huán)保指標(biāo)。

（三）結(jié)果對比

依照當(dāng)前市場價格水平，達到安全可靠、清潔環(huán)保指標(biāo)要求，A企業(yè)需要投資35億元，實施后企業(yè)年均稅后利潤為2.27億元，投資回收期為9.16年（含建設(shè)期2年）；B企業(yè)需要投資43億元，實施后企業(yè)年均單位噸油利潤為472.97元，稅后投資回收期為7.72年。由此可見，優(yōu)化方案可行。

若采用異地搬遷方案，按照類似規(guī)模企業(yè)項目建設(shè)投資估算，每家企業(yè)的投資（不含稅）都將超過400億元，而且需要建設(shè)新的原料及產(chǎn)品出廠、公用工程配套設(shè)施等，會增加物流等潛在風(fēng)險，還會造成資源浪費及新的土地占用。

五、結(jié)語

針對我國環(huán)境敏感區(qū)域危險化學(xué)品企業(yè)眾多、物流安全形勢嚴峻，安全環(huán)保事故不斷的局面，構(gòu)建安全可靠、清潔環(huán)保型企業(yè)是更加經(jīng)濟和長效的方法。建議政府通過完善安全可靠、清潔環(huán)保型企業(yè)評估指標(biāo)體系，明確提出安全可靠、清潔環(huán)保型煉化企業(yè)的達標(biāo)水平；分階段推進安全可靠、清潔環(huán)保型煉化企業(yè)行動計劃，對存在爭議的煉化企業(yè)進行科學(xué)評估，綜合比對搬遷與就地改造的投資與收益，進行科學(xué)、分類決策。同時，提高風(fēng)險評估結(jié)果的權(quán)威性，在土地規(guī)劃階段尊重企業(yè)外部距離，確保城市圍廠的現(xiàn)象不再發(fā)生。