建设安全可靠、清洁环保型炼化企业

张树才 ,  张晓华 ,  贾萍 ,  王倩 ,  曹湘洪

中国工程科学 ›› 2019, Vol. 21 ›› Issue (2) : 111 -116.

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中国工程科学 ›› 2019, Vol. 21 ›› Issue (2) : 111 -116. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2019.02.014
工程管理

建设安全可靠、清洁环保型炼化企业

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Construction of Safe, Reliable, Clean, and Environment-Friendly Refining and Chemical Enterprises

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摘要

针对城镇人口密集区等敏感地区炼油与化工企业搬迁改造的问题，在调研国外炼油与化工行业安全环保管理的先进经验的基础上，定义了安全可靠、清洁环保炼油与化工企业的内涵、指标体系和评估方法，提出构建安全可靠、清洁环保型炼油化工企业是解决问题的根本方法。以此为指导，开展了两家不同规模的炼油与化工企业案例研究，证明了本方法的可行性。建议有关部门强制采用科学方法计算外部安全距离和环境防护距离，并长期遵守，避免形成城围石化的现象；对敏感地区炼油与化工企业是异地搬迁还是按照安全可靠、清洁环保的指标要求就地改造，要通过认真的方案研究后科学决策。

Abstract

Refining and chemical enterprises in urban areas and other densely-populated areas are facing great pressure of relocation or upgrade in China. To solve this problem, surveys were conducted on the oversea refinery industry to learn from their advanced security management experience. Then, the principles, performance indicators, and evaluation methods for safe, reliable, clean, and environment-friendly refining and chemical enterprises were defined. It is proposed that construction of safe, reliable, clean, and environment-friendly enterprises would be an effective way to settle this problem. Furthermore, two case studies were conducted, and the feasibility of this method was proved. It is suggested that departments concerned should adopt scientific methods to calculate the distance between enterprises and urban areas, and abide by it continually, so as to avoid the phenomenon that petrochemical enterprises were surrounded by urban areas. Moreover, different schemes should be carefully studied and scientifically evaluated before deciding whether the refining and chemical enterprises in densely-populated areas should be relocated or transformed in situ.

关键词

安全可靠 / 清洁 / 环保 / 炼油 / 化工 / 外部距离

Key words

安全可靠 / 清洁 / 环保 / 炼油 / 化工 / 外部距离 / safe and reliable / clean / environment-friendly / oil refining / chemical industry / external distance

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张树才,张晓华,贾萍,王倩,曹湘洪. 建设安全可靠、清洁环保型炼化企业[J]. 中国工程科学, 2019, 21(2): 111-116 DOI:10.15302/J-SSCAE-2019.02.014

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一、前言

我国炼油与化工行业发展迅速，炼油及乙烯总能力排名世界第二，芳烃、三大合成材料和现代煤化工能力均居世界第一位 [1,2]，已成为国民经济的重要产业。然而，随着城镇化进程的发展，截至 2016 年年底，据不完全统计，我国规模以上炼油与化工企业为 27 473 家，由于在城镇化进程中，缺少严格的规划管控，这些企业大部分分布在人员密集、沿江、沿海以及沿公路地区，成为威胁周边人民群众生命财产安全、影响社会稳定的风险点。特别是近十年来，我国炼油与化工行业安全环保事故时有发生，如 2013 年黄岛输油管线爆炸导致的胶州湾溢油事件、2014 年兰州石化水污染事件和腾格里沙漠排污事件、2017 年山东临沂金誉石化有限公司发生爆炸着火事故等，引发了广泛关注，在群众中引发了“恐化”情绪，以至2007—2014 年在厦门、镇海、成都、昆明等地先后发生了反对建设对二甲苯化工（PX）项目的群体事件。

为系统防范重大火灾爆炸事故，杜绝重大污染扰民或生态环境的污染事故，维护社会稳定，2017 年国务院办公厅发布了《关于推进城镇人口密集区危险化学品生产企业搬迁改造的指导意见》，提出了推进城镇人口密集区化工企业搬迁改造的要求，给炼油和化工产业带来了巨大的生存压力。城市化与产业发展之间的矛盾，并非是我国特有的问题，异地搬迁只是解决问题的一种措施，不是唯一措施。认真借鉴发达国家的实践经验，坚持实事求是，科学分析，提高炼油和化工企业的安全环保技术和管理水平，构建安全可靠、清洁环保型炼化企业，采取差异化策略，是确保我国产业与城市和谐发展的根本措施。

二、发达国家的实践经验

（一）炼化企业与城市和谐发展

笔者对德国、日本等多个国家的炼化企业进行实地调研后发现，发达国家炼油与化工企业通过采取完善的技术和管理措施，取得了良好的安全环保业绩，自觉接受周边社区监督，实现了企业与城市的和谐共处。

德国巴斯夫（BASF）公司的路德维希港化工园区始建于 1866 年，经过 150 多年的发展已成为包含 200 多套生产装置、占地 10 km2 、年生产销售产品 8.5×106 t 的大型石油化工联合企业。园区紧靠莱茵河，原料进厂、产品出厂依靠船运；园区内雇员 35 万人，建有 106 km 公路、230 km 铁路，每天有 2000 余辆运输车辆进出园区。园区紧靠曼海姆市，建设在欧洲的母亲河——莱茵河边，与居民区只有一条马路相隔（见图 1），是典型的“城市型”
化工园区。

图 1 BASF 路德维希港化工园区平面图

类似地，在日本有 70 年历史的根岸炼油厂与周边居民区的距离也仅有一条二车道的马路（见图 2）。工厂安全可靠、清洁环保使企业与社区相处和谐。

图 2 日本根岸炼油厂与社区距离图

（二）依据评估结果确定企业外部距离

各国确定炼油化工企业与其他城市功能区之间的安全距离有多种方法，代表性的方法有 3 种：一是不考虑事故差异，统一对安全距离执行一个保守的数值要求，即通用距离法；二是基于事故后果，最常见的是基于“最坏可能场景”，即某区域内可能发生火灾、爆炸、中毒等事故叠加出来的最坏场景，弱化各类事故可能发生的概率来确定距离，其结果是安全距离大，这是相对保守的方法；三是基于风险评估结果，考虑各类事故可能发生的概率，同时考虑各类事故相互耦合作用关系以及防护措施的可靠性等因素，通常得到的安全距离偏小，更符合实际，但计算过程复杂。以上 3 种方法在发达国家的应用情况见表 1 [3,4]。

表 1 国外安全距离确定选用方法

从表 1 可以看出，通用距离法在发达国家的使用已经越来越少，基于后果和风险的评估技术在确定安全距离方面应用越来越广泛，这给炼油和化工企业与城市的和谐发展预留了空间，也有效提高了企业提升自身安全环保水平的积极性。

发达国家在城市的规划进程中严格遵守企业的安全距离。以日本东京为例，其周边商业区、居民区、工业区的区域划分于 19 世纪末确定，至今已遵循了 100 多年 [5]。一方面确保了民众的长远利益，另一方面确保城市周边各功能区的规模得到了有效控制，避免了产业发展与其他功能区之间的矛盾。

（三）依据风险评估结果分类处理企业与城市的发展问题

2001 年，法国图卢兹化工厂发生了造成 31 人死亡、2500 多人受伤的爆炸事故，法国政府吸取教训，推出了“技术风险预防计划”（PPRT 计划）。PPRT 计划的目的是：消除企业与社区安全相关的历史遗留问题，为城市发展、土地利用规划提供决策支持。

PPRT 计划对法国 650 个化工企业进行了滚动式风险评估，发动了地方官员、企业、本地居民和各种协会的广泛参与，评估了企业的所有危险源及可能产生的后果，将结果定量绘制在地图上，形成不同风险等级分区，对于每个风险等级区域采取针对性的措施，例如：严重高风险区内禁止新建住宅，现有住宅必须拆迁；较高风险区内的建筑要采取保护措施（如结构加固、玻璃加膜等），公园限制使用，不允许集会；高风险区内的住宅，应告知民众不适宜居住，但政府不会强制拆迁；中风险区内要控制住宅的建设等。

法国的 PPRT 计划推行至今，兼顾了安全环保风险和未来发展，取得了良好效果，值得我们借鉴。

三、思路和建议

综合考虑我国国情和国外实践，建议尽快推进安全可靠、清洁环保型炼化企业行动计划。行动计划包括两个含义：一是以建设安全可靠、清洁环保型炼油与化工企业为根本，解决发展与安全、环境的矛盾；二是对敏感区域的企业进行科学的风险评估，根据风险评估结果确定企业搬迁、升级改造或社区改造、搬迁。行动计划包括以下三大内容。

（一）明确安全可靠、清洁环保型炼化企业内涵并建立评估指标体系

安全可靠的内涵为：应用系统安全工程原理，优先选择本质安全的生产工艺，提升工艺过程的本质安全性，采取科学的风险管理方法和完善的技术措施，阻断事故链，杜绝重大及以上级别的各类事故，企业个体风险值达到 10–6 以下，社会风险满足国家可接受风险要求。清洁环保内涵为：应用环境系统工程原理，坚持源头治理和末端治理有机结合，优先选择清洁生产工艺，提升工艺的环境友好性，采用先进的治理技术和严密的管理措施，杜绝重大及以上级别的环境污染和扰民事故，“三废”排放全面优于国家和地方政府的限值要求。

企业是否做到安全可靠、清洁环保，不能简单采用单一指标来评估，应该考虑构建由多种指标构成的系统化的指标体系。安全可靠、清洁环保型炼油化工企业指标体系包含安全可靠、清洁环保以及一体化管理 3 方面的评价指标。其中在安全可靠指标方面须包括工艺本质安全性、设备完整性及可靠性、生产运行平稳性等方面的指标；在清洁环保指标方面须考虑工艺清洁友好性、环保技术先进性、“三废”排放水平等方面的指标；一体化管理评估指标须涵盖影响安全可靠、清洁环保水平的管理要素，将结果与过程进行关联，如合规性评价 [6]、人力资源和培训、沟通和参与、承包商和供应商管理等。

提出安全可靠、清洁环保型炼油化工企业的指标体系后，要针对体系要素设计具体指标，赋予相应权重。部分指标体系框架示例见表 2。

表 2 安全可靠、清洁环保型炼油化工企业部分指标体系框架

（二）完善企业外部距离评估方法

1. 制定并尽快发布我国炼油与化工企业外部安全防护距离新标准

借鉴国外先进的安全距离确定方法，结合炼化企业类型和特点，综合事故后果法、定量风险计算法等先进技术，建议加快出台企业外部安全防护距离、风险评估、炼化企业选址规划控制等技术标准，建立与国际接轨并且符合我国发展实际的炼化企业安全距离相关标准体系，科学确定和控制炼化企业周边安全防护区。特别是学习法国排查靠近居民区的企业并进行风险评估，按照风险大小采取企业改造、居民搬迁、房屋加固、土地规划调整等措施。

2. 合并大气环境防护与卫生防护距离标准，制定只管控大气环境防护距离的新标准

卫生防护距离和大气环境防护距离的设置在本质目标上是一致的，都是为了保护厂界外的人群健康。二者只是在满足人群健康所采用的污染物种类和限值标准、计算模型选用方面有差异，目前二者在两方面均各有不足。随着我国挥发性有机物（VOCs）、有毒有害等气体污染控制技术的进步，这类污染在生产过程中得到了有效控制，老标准制定时的污染排放状况与现有技术和生产工艺的排放情况已发生了实质性变化。建议通过采用科学的计算模型，合理确定防护距离，既更好地保护人群健康，又简化管理程序和成本，还有利于更好地引导和鼓励企业从源头减少无组织污染源强。

（三）科学决策敏感区域炼油化工企业的搬迁

解决我国业已存在的城镇人口密集区及其他敏感地区炼油与化工企业的问题有两种方案选择，一是企业按本质安全、本质环保的要求实施安全环保的系统技术改造，全面提升安全环保风险的管理和控制能力，把企业建设成安全可靠、清洁环保的炼油与化工企业，同时在大气环境影响距离范围内实施居民搬迁和公用设施整改，实现企业与城市和谐共处，简称就地改造方案；二是企业异地搬迁方案。

坚持历史唯物主义和辩证唯物主义，科学决策敏感区域炼油化工企业的搬迁问题，不搞“一刀切”的简单决策，要在进行异地搬迁和就地改造方案的经济性、安全环保性对比研究的基础上进行决策。

四、案例研究

笔者选取了两家国内代表性企业开展了案例研究工作。具体思路是在确定的指标体系的基础上，搜集我国 20 家炼化企业及 5 家国际炼化企业的指标水平 [7]，寻找连续多年不发生事故的指标规律，参考国际最先进的安全环保指标和一体化管理实践，设定实现安全可靠、本质环保、与社会和谐共处的达标指标。按照此指标分别计算案例研究企业实现该目标采取异地搬迁和就地改造 2 种方案的投资额，从而得出推荐的决策建议。

（一）企业概况

A 企业是我国北方一家大型炼油化工联合企业，共有生产装置 63 套，公用工程及配套设施 68 套。公司于 20 世纪 60 年代建厂，经过 50 多年的发展，已经拥有 1×107 t/a 炼油和 8×10\5 t/a 乙烯加工能力。

B 企业地处中国南方市场中心，拥有明显地缘经济优势，共有主要生产装置 50 多套。建厂40 多年后，厂区周围已经被社区包围。公司炼油区卫生防护距离为 1200 m，化工区卫生防护距离为500 m。

（二）实施方案

A 企业改进方案提出优化流程，采用浆态床渣油加氢 + 溶剂脱沥青组合工艺，无石油焦和石油沥青产品。实现 2# 催化进料硫含量由 0.49% 降低至0.47%，3# 催化进料硫含量由 0.55% 降至 0.40%，烟气污染物排放降低。采用定量风险评价软件进行外部距离量化风险评估，区域的 1×10–6 个人风险等值线影响范围内存在2个村庄及餐饮娱乐场所（高密度人员场所），拟定搬迁村庄和娱乐场所。

B 企业原油加工总流程中渣油加工路线拟由原来的焦化 + 溶剂脱沥青路线改为渣油加氢 + 焦化 +溶剂脱沥青路线。3# 延迟焦化装置加工硫含量低的1# 减渣，其余减渣分别进渣油加氢脱硫和溶剂脱沥青。设备升级改造后，个人风险 1×10–6 包络线范围内存在一个小村庄，已协商村庄搬迁。通过提升改造措施及总平面优化后，大气环境防护距离减小至 50~200 m。

A、B 企业均构建管控一体化，过程控制层采用过程控制系统（PCS）、生产执行层采用生产过程执行系统（MES）、生产经营管理层采用企业资源计划（ERP）、决策管理层采用企业应用集成（EAI），分层关联控制；基于柔性化制造单元自动化控制调度系统（RCM）、基于风险评估的设备检验技术（RBI）、随机存取存储器（RAM）的风险管理技术，确保设备本质安全；建立设备、管线在线腐蚀监测系统（CDS）；建立一体化厂区安全监测系统和应急救援快速部署检测系统（RDK）；建立化学品安全数据系统（MSDS）；以装置为单位的危险与可操作性（HAZOP）分析、安全完整性等级（SIL）分析，以工厂为单位的定量风险分析（QRA），可用性和可维护性 RAM 分析，完善风险评估机制。整体安全环保评级由 4 级提升至 7 级，达到安全可靠水平，满足国家和地方环保指标。

（三）结果对比

依照当前市场价格水平，达到安全可靠、清洁环保指标要求，A 企业需要投资 35 亿元，实施后企业年均税后利润为 2.27 亿元，投资回收期为9.16 年（含建设期 2 年）；B 企业需要投资 43 亿元，实施后企业年均单位吨油利润为 472.97 元，税后投资回收期为 7.72 年。由此可见，优化方案可行。

若采用异地搬迁方案，按照类似规模企业项目建设投资估算，每家企业的投资（不含税）都将超过 400 亿元，而且需要建设新的原料及产品出厂、公用工程配套设施等，会增加物流等潜在风险，还会造成资源浪费及新的土地占用。

五、结语

针对我国环境敏感区域危险化学品企业众多、物流安全形势严峻，安全环保事故不断的局面，构建安全可靠、清洁环保型企业是更加经济和长效的方法。建议政府通过完善安全可靠、清洁环保型企业评估指标体系，明确提出安全可靠、清洁环保型炼化企业的达标水平；分阶段推进安全可靠、清洁环保型炼化企业行动计划，对存在争议的炼化企业进行科学评估，综合比对搬迁与就地改造的投资与收益，进行科学、分类决策。同时，提高风险评估结果的权威性，在土地规划阶段尊重企业外部距离，确保城市围厂的现象不再发生。

针对我国环境敏感区域危险化学品企业众多、物流安全形势严峻，安全环保事故不断的局面，构建安全可靠、清洁环保型企业是更加经济和长效的方法。建议政府通过完善安全可靠、清洁环保型企业评估指标体系，明确提出安全可靠、清洁环保型炼化企业的达标水平；分阶段推进安全可靠、清洁环保型炼化企业行动计划，对存在争议的炼化企业进行科学评估，综合比对搬迁与就地改造的投资与收益，进行科学、分类决策。同时，提高风险评估结果的权威性，在土地规划阶段尊重企业外部距离，确保城市围厂的现象不再发生。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用
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基金资助

中国工程院咨询项目“安全可靠、清洁环保型炼油与化工企业构建”（2016-XZ-08）()

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