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从杭州湾上虞经开区看化工园区绿色发展路径
2019年5期 发行日期:2019-02-27
作者:■ 清华大学环境学院 田金平 马晔

       化学工业是国民经济的支柱。园区在经济发展中起到了重要作用。化工企业进入园区已成必然趋势且速度进一步加快。根据主导产业的不同,化工园区可进一步分为石油化工园区、煤化工园区、精细化工园区。其中,石油化工园区以炼化一体化及下游衍生产品为主导,典型的实例有上海化学工业园区、宁波石化经济技术开发区等,园区发展模式以“产品项目、公用辅助、物流传输、安全环保、管理服务”等一体化为特征。煤化工园区以煤为主要原料,形成“煤—煤电—C1~C4衍生产品为主的化工产业体系”,典型实例有宁东能源化工基地、鄂尔多斯大路煤化工基地等。精细化工园区以高附加值精细化工品生产为特征,约占我国化工园区总数的50%,产品品种繁多、合成过程复杂、后处理流程长,生产单位产品污染物产生量达5~100kg/kg,生产过程有机原料利用率较高,但无机原料几乎全部进入废弃物,污染呈现多源、多因子、时空多维度特点,污染防治面临监测难、溯源难、治理难、管理难等诸多挑战。
    化工园区布局时多临江濒水,对区域安全环保风险高;随着能源资源和生态环境约束强化,化工园区绿色发展、转型升级需求迫切。园区绿色发展对推动我国工业实现高质量发展意义重大。近年来,中央政府出台了《关于促进国家经济技术开发区转型升级创新发展的若干意见》等系列重要文件,明确提出了针对园区绿色发展的指导意见。目前,我国园区环境管理呈现以下明显趋势和特征:一是强调系统优化,从全生命周期角度推进水污染防治、水生态保护和水资源管理,达到系统治理的最佳效果。二是实施能源消耗、水资源消耗、土地资源开发总量和资源消耗强度双控制。三是采取更严格、更透明的治污及环境监管。四是达到更高标准和风险控制,特别是加强特征污染物和新兴污染物引起的环境和健康风险的防控。
    以下以精细化工园区为重点,基于产值千亿级的典型精细化工园区——杭州湾上虞经济技术开发区的实践,提出精细化工园区绿色发展路径。
    杭州湾上虞经济技术开发区是国内非常有代表性的精细化工园区,它以民营经济为主体,是全球最大的分散染料生产和研发基地,形成了分散染料、活性染料、还原染料、染料中间体等配套的染料产业系统,分散染料产量占全国总产量的70%;园区是全国最大的氟喹诺酮抗生素生产基地,产量占全国50%;园区还是全国最大的合成维生素生产基地,产量占全国近40%。染料、化学原料药的生产工艺复杂,物耗、能耗、水耗高,废渣、废液、废气产生量大,治理难度大、成本高,制约着园区产业的可持续发展。园区在长期实践中从以下8个方面切实推进绿色发展,对国内同类园区具有重要示范意义。
    第一,摸清家底,强化顶层设计。
    研究人员基于特征物质及能量代谢分析,识别出化工园区清洁生产、绿色发展的关键节点。基于对园区130余种产品、近400种原料自下而上的物质代谢分析和能量流分析,以及园区千余台单机15 kW以上的主要用能设备及能源基础设施的分析,识别出了园区资源效率、能量利用效率提升的关键节点和主要节能途径与措施。在此基础上,根据绿色化学化工“双十二原则”及产业生态学方法(物质流分析、生命周期评价)耦合,从产品、供应链、基础设施、政策管理层面,对园区绿色发展进行顶层设计,构建精细化工园区循环经济产业链。基于系统优化,从单个产品拓展到产业链网,围绕精细化工产业,基于动静脉产业链接构建产业共生网络,对园区物质能量代谢网络进行优化调控,以提高资源利用效率和资源生产率。
    第二,发挥以大企业为核心形成的主导产业的引领作用,构建生态产业链网。
    园区构建了两大主导产业链条。一是染料产业链网,已构建由硫磺制酸及衍生产品、氯碱化工及衍生产品为代表的上游基础原料群,以绿色化学化工技术为核心竞争力的芳香胺、间苯二酚、氨基苯酚、还原物等系列中间体产品网,以染料及配套表面活性剂为主的下游染料体系,及以氯苯为原料的下游新材料系列产品,组成了国内最完整的染料产品链网及循环经济产业链;以及由硫磺制酸化学反应热回收、硝化反应热回收、催化加氢反应热回收、产品精馏余热回收、工艺过程能量回收及梯级利用等要素组成的染料合成能量共生网络。二是以绿色合成技术为依托,构建了以10余家企业上下游整体协作、全过程污染预防为特征的喹诺酮医药绿色制造产业链。
    第三,重点行业清洁生产、循环经济关键技术取得突破,带动了全产业链绿色发展水平整体提升。
    以染料行业为例,染料关键中间体的绿色合成、硝化重氮化反应的本质安全、硝基绿色还原、稀硫酸的资源化、NOx的资源化、硫酸减量化、硫酸钙渣危废减量化、能量网络优化,以及节水等是实现清洁生产、构建生态产业链的共性难题。针对分散染料,园区自主研发了关键中间体间苯二胺、间苯二酚、还原物的绿色技术和分散染料清洁生产集成技术,通过全流程生态设计和系统优化,突破了大量关键技术,攻克了长期困扰染料行业的废硫酸资源化及硫酸钙渣危险废物的源头削减难题,并实现产业化应用,极大地提升了国家染料工业绿色发展水平和竞争力。
    第四,建设绿色低碳能源基础设施。
    园区依托7类能源基础设施,构建了化学能利用、垃圾发电、污泥发电、生物质发电、危险废物焚烧余热回收多功能、多源能源基础设施循环经济体系,提高能源转换效率,优化能源结构。能源基础设施在为园区提供能源的同时,已成为消纳周边城市生活垃圾、解决园区固体废弃物填埋、有机废气恶臭防治的重要载体。
    第五,构建全生命周期园区水管理创新体系。
    园区遵循系统思考原理,应用生命周期理念,全面考虑水资源管理及水污染防治各环节,构建“供(取)水—用水—废水处理—排放—废水再生回用—污水处理产生的有机废气治理—污泥处理处置及资源化”等与水管理相关的关键环节组成的全过程园区水管理体系;统筹“水—能”资源一体化,构建能源、环境基础设施共生体系;从企业、园区、周边流域3个层面设计一体化水管理创新解決方案;开展分产品、分工段、分车间物料平衡核算及高浓度废水难降解和有毒组分溯源,构建产品、车间、企业、园区四级精细化污染防控体系。
    第六,建设智慧园区。
    智慧化工园区的系统建设结合园区以现代医药、化工新材料为主导产业集群的特点,按照“信息化+自动化+大数据+标准化”的要求,充分识别园区安监、环保、经济运行统计、企业监管、园区管理5方面的现状并深入识别22类需求,构建智慧化工园区“一中心、一平台、 一网络、一体系”为四核的综合智慧集成监管体系;制订了数据共享、接口集成、信息分级处置等标准,将智慧安监预警、智慧环保防控、智慧能源、智慧安防、应急联动、公共服务六大系统集成为“平战结合”的一体化大数据决策分析平台,以安全、环保、能源动态监管为基线,实现“一张图”管理,对开发区实现全天候、全覆盖、立体化监管与服务。目前园区智慧园区一期已建成,并入选中国智慧化工园区试点示范(创建)单位。
    第七,深化产业结构调整。
    2012年以来,园区加强对企业“亩均产出”的评价,全力推进化工产业改造提升,对环保、安全整改无望或改造成效不明显的企业,通过政策引导、行政倒逼和牵线搭桥“三管齐下”,全力加快推进退改。与此同时,从严控制新建项目准入,坚持从源头控制污染增量。
    第八,适宜的环境经济政策推进。
    2005年以来,园区每年以一个主题持续深入开展生态环境保护及污染整治,实施了环境污染整治摘帽、“811”系列行动、重污染项目强制淘汰(新)三年计划、排污权有偿使用和交易、环境质量提升行动、化工企业标准化建设、五水共治、科学治气、化学反应本质安全性评估等一系列行动,使园区生态环境及发展质量不断巩固提升。
    上虞经开区通过长期不懈、努力推进绿色发展,园区整体实现经济发展与资源、能源消耗及污染物排放的相对脱钩,促进了行业技术提升。园区资源、能源利用效率显著提升,污染物排放大幅度减少,环境效益显著。2006—2015年期间,园区工业增加值增长465%,新鲜水消耗强度下降89%,废水排放强度下降83%,COD排放强度下降96%,能耗强度下降85%,SO2排放强度下降97%。
    上述提出的化工园区通过强化顶层设计、构建生态产业链网、清洁生产和循环经济关键共性技术开发应用、建设绿色低碳基础设施、构建全生命周期水管理体系、建设智慧化工园区、产业结构升级及政策引导,推进绿色发展的8个方面,对其他化工园区也具有普适性。国内多个化工园区在实践中也形成了类似的典型案例,在实践中结合各自特点形成了具有示范意义的绿色发展模式,一些代表性例子包括:上海化学工业园区从建设之初就突出顶层设计,构建了以“五个一体化”、高标准项目准入等为特征的绿色发展模式,其综合绩效和管理水平在国内化工园区中长期处于领先水平;嘉兴港区化工新材料产业园区在顶层设计、产业链网构建、智慧化工园区建设方面具有示范意义;宁波石化经济技术开发区在对标国际领先石化园区强化顶层设计、以龙头企业为核心构建生态产业链网等方面具有典型性。
         (图片来源:何旭斌)

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