绿色化工园区规范化建设的研究

纪红兵，康德礼，刘利民（中山大学化学与化学工程学院，广东 广州5075；中山大学惠州研究院，广东 惠州5608）



绿色化工园区规范化建设的研究

纪红兵1，2，康德礼2，刘利民2
（1中山大学化学与化学工程学院，广东 广州510275；2中山大学惠州研究院，广东 惠州516081）

摘要：近年来由于国家对环保的重视以及政策要求，我国的化工园区得到了长足的发展。但是在化工园区蓬勃发展的背后也凸显着因粗放式建设而导致的环境、产业可持续发展等方面的矛盾也越来越突出，建设绿色化工园区是解决这一矛盾的出路。本文应用系统工程的相关理论将规范化建设化工园区的问题分解为绿色规划、绿色评价、提高环保水平、提高安全水平、提高园区智能化水平等5个相互关联、相辅相成的子问题。认为绿色规划的结果直接影响评价、环保和安全水平，园区的安全、环保等问题可通过智能化来解决。理清这些子问题的相互关系是实现绿色化工园区规范化建设的保障。

关键词：绿色化工园区；规范化建设；绿色规划；绿色评价；智能化

第一作者及联系人：纪红兵（1970—），男，教授，博士生导师，研究方向为绿色化工技术和化工园区管理。E-mail jihb@mail.sysu.edu.cn。

近年来由于国家要求化工企业进园区，国内化工园区得到了长足的发展；但是目前化工园区在规模、阶段、规划、管理等方面存在巨大的差异，因此在环境保护、产业持续发展等方面还有很大可以优化的空间[1]。1990年美国政府针对化工行业的污染问题，在所通过的“防治污染法案”中明确提出绿色化工，其核心思想是在污染发生之前进行防止，主要方法是利用现代科学技术方法以及管理方法，从根源上减少污染以及对人类健康有害的物料使用和产生，实现化学工业与生态环境和谐发展[2-3]。

目前由于化工园区的粗放式发展，园区内企业之间联系不够紧密，用能、用水等集成使用程度不高，致使园区在节能、环境与安全生产等问题日益突出，生态环境质量状况日趋受到关注[1]。因此，加强园区生态化改造，建设绿色化工园区是摆在人们面前必须正视的重要问题[4-5]。

工业和信息化部于2012年就透露正在开展绿色化工园区准入机制研究，但目前尚无结果发布[6]。绿色化工园区是指园区系统在生产的过程中，在工艺的源头就贯彻环保、安全、经济的理念，应用循环经济的技术，推进整个园区的生产过程优化集成、废物再利用与资源化，从源头上降低污染物排放、降低生产过程对人类的危害、降低单位能耗、减少产品全生命周期对环境的影响[7]。建设绿色化工园区是改变目前“先污染，后治理”的尴尬局面，转向源头治理的必经途径，其最理想的状态是使用无毒无害的原料，采用安全、高效、环保的技术，生产出对环境友好的产品。绿色化工园区从内容和形式上看是要减少环境的污染，但就园区产业来讲，也符合园区内产业可持续发展的要求。从长远来看，随着消费者对绿色产品的认可以及市场规则和法律法规的逐渐完善，不符合绿色产品标准的产品将会受到限制，一些发达国家还制定了涉及生产、流通和消费等各个环节的环保标准，形成了“绿色壁垒”，因此绿色化工园区将是接下来化工园区的发展趋势，是化工产业可持续发展的必经之路[2，4，8-9]。综上所述，环境和产业可持续这两者之间不矛盾，是可以共存的。

建设绿色化工园区是一个浩大的系统工程，涉及多方面多领域的内容和知识，从园区和全生命周期的角度来分析和集成。目前国内化工园区的发展多属于粗放型的发展，园区内企业之间并未实现充分的集成，甚至有些企业自身并没有做到企业内的循环集成。因此探索如何开展规范化建设绿色化工园区意义重大。

美国、日本、英国、德国等发达国家都在20世纪90年代就开始实施绿色化工相关法案以及奖励性措施。目前国内上海、南京等知名园区都在做着绿色化工在园区中的应用探索。周爱林[7]和王侃[10]就以南京化工园区为例从产业链、清洁生产、责任关怀的角度分析和提出了要从绿色评价、推进清洁生产、提高责任关怀这三方面来将园区绿色化工落到实处。张开益[11]应用博弈理论研究了化工产业绿色集群的相关问题，指出了绿色化工集群建设要从规划抓起，管理过程中要实行绿色招商原则，政府要做好政策导向机制。刘颖等[12]依据循环经济理论和化工园区的特点构建化工园区循环经济标准体系框架结构，并以南京化学工业园区为例，建立循环经济标准体系表。从目前绿色化工在国内外的发展现状看多停留在企业层面，主要是从清洁生产、循环经济等方面研究。园区层面的研究较少，主要是应用循环经济“3R原则”从产业链的角度减少污染，尚无绿色化工园区规范化建设的相关研究。

本文作者以系统工程的理论为指导思想和抓手，从化工园区产品生产的全生命周期的角度出发，就园区层面上如何构建绿色化工园区这一系统问题分解为5个有机联系的子系统来逐一研究，分别为：绿色规划、绿色评价、提高环保水平、提高安全水平、提高园区智能化水平，如图1所示。

图1 构建绿色化工园区思路

1 绿色规划

化工园区最初的产业规划和定位决定着化工园区的产业发展，因此园区规划和园区的污染排放情况有着密切的联系。建设绿色化工园区，对于尚未建设的园区来说，进行绿色规划、减少污染、提高可持续发展能力是必须的。对于已经投产的园区先对园区的污染情况进行摸底，依据污染情况遵循循环经济的“3R原则”（减量化、再利用、再循环）进行绿色规划，引进可以利用现有排放的副产物和废物的企业以及绿色生产工艺，提高园区的绿色程度。

园区的绿色规划的主要目标是所生产的产品在其全生命周期内对环境的影响最小，所依据的主要原则为循环经济的“3R原则”。绿色规划所包括的内容主要有总体土地分布规划、公用工程规划、产业链规划等，见图2。

总体土地分布规划先于其他产业规划，土地的合理规划是在充分考虑土地利用的环境效益的情况下完成。园区内的生产区、生产服务区、科研区、生活区、商业区、隔离区均要依据各个区域的环境容量合理分配，生产区要相对集中，一方面体现出园区的聚集效应，另一方面集中处理废弃物有利于降低对环境和人的影响。合理的集约化分布，达到合理的容积率，在保证安全和投资积极性的情况下所能承受的集约化程度即为合理的容积率。

图2 绿色规划子系统之间关系

公用工程规划和产业链规划以“3R原则”为指导，尽量减少对环境的影响。公用工程规划侧重于无害化工艺及手段的选择。在保证稳定供应的前提下尽量使用对环境影响小的原料及工艺，如在经济性允许的情况下使用天然气代替煤炭作为锅炉的原料，或者锅炉的使用要体现技术先进性，并集中使用以减少锅炉的数量；产业链规划则侧重于产业链的循环以及废弃物的利用和无害化处理。对产业链上企业进行产业代谢分析，分析企业所排出的物料，寻找可以承接加工或是资源化的企业进行加工，若无则进行无害化处理。在设计园区产业链的时候还需综合考虑公用工程的梯级使用，因此可以将产业链的设计看成是一个以环境、经济、安全、公用工程等为约束条件的最优问题求解的过程。园区管理方可对园区内企业所排出的物料进行统计并且公开，为园区内企业废弃物交换以及资源化提供一个交易信息平台。

2 绿色评价

要建设绿色化工园区，首先要把好入园项目这个第一关。要从源头上运用循环经济的理念，推行排放源消减、生产过程优化集成，就需要对项目的技术先进性、规模、是否符合整个园区的绿色化发展等进行评价，绿色评价流程见图3。

项目“绿色评价”的第一步就是要对项目的技术先进性进行评价。综合分析目标产物在国内外的生产技术，评价项目所用技术的先进性，要求所使用的技术要达到园区所要求的水平，并且技术在先进性上要超出建设时期的平均水平，要保证在相当长的一段时间内产品具有竞争力，另外采用先进的技术不仅仅能够降低废弃物的排放，还能影响产业链下一步的链接延伸，因此新项目所采取的技术对于构建绿色园区具有决定性的作用；接下来对项目的规模进行评定，化工项目具有明显的规模优势，在规模较大的时候成本较低，同时单位产品对环境造成的负担相对也会下降，因此在结合园区内上下游的规模情况的前提下入园的项目越大越好；另外入园的项目还需要与园区的绿色发展相匹配，入园的项目是否利用园区内其他企业的产物、副产物或是废弃物资源化，若能则将有利于园区生产过程的优化集成，减少产品和原料的包装盒运输，从而减少化学品的逸散以及运输所带来的环境影响，这也是评价新项目的一个重要方面。

图3 绿色评价流程图

在管理上“绿色评价”应该由园区管理机构委托第三方的评价机构来完成，做到公正、公开、公平。要构建绿色化工园区则就要求入园企业在环评、安评、能评之前完成“绿色评价”，只有完成“绿色评价”才能进行下一步的流程。对于已经在运行中的园区也是需要进行“绿色评价”，对各个企业的污染情况进行摸底了解，对于达不到评价要求以及不符合绿色园区发展的企业进行限制发展，征收相关惩罚性税收，使之自行整改。

3 提高环保水平

绿色化工园区的出发点就是减少产品在全生命周期内对环境的影响，但是受限于当前的技术是很难构建出物料全循环的化工园区，因此需要对园区排放废弃物以及逸散的化学品进行处理，在达到排放标准后再向环境排放。提高园区的环保水平需要从加强环保技术设施建设、加强安全节能技术设施建设以及加强精细化管理等3个方面来实现，见图4。

化工园区的污染存在着污染物复杂、排放量大、危化品多等特点，因此在污染处理方面存在着极大的难度。需要测算实际的污染物排放量的大小进而确定环保设施的规模大小，保证环保设施的合理利用，并且环保设施的建设要先于排污企业装置；其次要对进入环保设施的污染物组成进行实时的在线监控，对污染物实施“分子管理”，有针对性的优化环保处理流程，例如对于废水量波动较大时需要增加缓冲池，加设非正常操作状态下的大容积应急用处理池等，开发和引入环保处理新技术，低成本高质量的处理化工园区废弃物。

加强环保技术设施建设是从末端治理的角度来降低园区对环境的影响，加强安全节能技术设施建设是从源头减少污染物的排放。一次安全事故带来的化学品泄露而引发的污染将是难以估量的，因此提高园区的安全水平，避免安全事故的发生也就相当于减少了污染物的排放。节能亦是如此，节省了燃料也就减少了因燃料燃烧而带来的碳排放。园区的节能要从企业和园区这两个层面抓起，在企业层面上对企业中的用能情况作摸底了解，再应用夹点技术等节能技术对企业作能量综合；在园区层面上要实现集中综合供热（供冷），发挥集聚效应，另外利用夹点技术开展整个园区的能量综合，实现园区层面的能量综合梯级利用，提高用能效率，减少排放。

除了技术性的措施以外，园区管理也要紧随其后，实现园区的精细化管理。对整个园区的物料实施“分子管理”，清楚了解每一个流股的物料组成，采用最合理的加工方式和加工条件来进行加工处理，这样就会避免物料的浪费和因不合理加工导致的额外污染物排放。园区中所使用的新鲜水以及污水进行分类、分级供应和收集，依据不同的装置对新鲜水的要求不同，利用水夹点技术对园区内的新鲜水进行综合分析，实现水的梯级循环利用；装置生产污水各个的污水成分不同，处理方式也各有差异，在分析污水成分的基础上分类收集，有针对性的集中处理。

4 提高安全水平

构建绿色化工园区在设计产业链的时候需要充分考虑物料循环利用以及能量、水的梯级综合利用，这样将会使得园区的一体化水平提升，同时园区的柔性降低，园区的一体化风险提高，当有一个装置出现事故的时候更容易发生事故的扩散，带来的损失将会更大。因此提高园区的安全水平势在必行，其途径见图5。

提高园区的安全水平离不开园区企业的参与，要求园区内的企业引进先进的安全管理理念，强化员工安全意识，引进先进的设备安全防护系统，提高园区企业的安全水平。绿色化工园区一体化程度的增加会使得园区内装置之间的联系更加紧密，装置之间相互管道连接，因此园区内企业的安全管理理念及水平应相匹配，因此要求园区中的企业相互之间互相学习安全管理经验，共同提高安全水平。

在园区中采用高新技术，关注重视员工的安全。对园区作详细的危险分析，将园区内各个区域的风险值明确传达给员工，使所有员工对所在的工作环境的安全状况有明确认识。利用互联网、移动互联网以及物联网开发安全生产辅助系统，对园区内的生产情况进行实时、在线、形象化的表示，开发移动传感器终端，标识员工身份同时检测员工所在区域的空气参数，提醒可能存在的危险以及相应的应急处理手段，保证员工生命安全。

图5 提高园区安全水平的途径

完善应急设施设备以及医疗急救设施设备，在园区中分布式配备消防站与医疗急救站，在地理空间位置上消防站和医疗救助站合二为一。做到一体化建设，一体化响应，实现真正意义上的联动。创建园区应急救援中心，对园区内的公共应急资源合理配备，做到优势资源互补，分布结构合理。配备专业的应急救援指挥平台以及移动应急救援指挥车和移动急救指挥车，整合园区各个应急传感信号和信息，辅以领域专家，在发生事故时能够做出正确的响应和处置。

5 园区智能化水平提升

近年来，随着物联网的兴起和发展，智能化进入人们的生活。对于绿色化工园区来说，智能化也是其不可或缺的一个重要部分，智能化将渗透到园区的生产、管理、环保、安全、应急、生活等各个方面。

智能化的生产辅助系统将帮助生产人员对生产情况做出评估，并且根据生产计划做出下一步的操作建议，防止操作人员的误操作带来的减产甚至事故的发生。智能化环保系统可以在线分析污水及排放废气中的污染物含量，通过专家系统为确定废弃物处理方式，直接将废弃物送入相应的处理设施，降低因不合理处置而造成的污染以及花费的额外费用。智能安全、应急系统在无事故或异常发生时监控整个园区，分析园区内的特征数据，对有可能会发生事故的装置进行预警，根据风险等级通知人员做好准备，发送撤离路线以及处理意见；在有事故发生的情况下，采用先进遥测仪器和设备了解事故的现状，分析提供科学的事故处理意见，指导应急工作，减少人员伤亡。

化工园区的智能化水平提高所带来的效益是显著的，从源头上减少了因人员操作或是管理失误而造成的损失、污染以及园区的不安定因素，提高公众对于化工园区的认可和信心。因此提高园区的智能化水平是构建绿色化工园区的一个重要抓手，是精细化、精准化管理的有力工具，协助园区管理者从园区的角度出发对全局进行优化。

6 各子系统之间的关系

图6 园区智能化系统简单示意图

本文将绿色化工园区的规范化建设这一复杂的系统问题依据全生命周期分析分解成了绿色规划、绿色评价、提高环保水平、提高安全水平、提高园区智能化水平这5个相互联系的子系统，各个子系统之间都是相互关联着的。绿色规划是实施绿色化工园区建设的基础，规划的结果直接影响评价、环保、安全水平；相对应的在规划阶段安全、环保就是需要考虑的问题。园区的智能化水平与安全、环保等问题息息相关，安全、环保等问题可以通过智能化的方案来解决，相应的智能化的解决方案得到应用后智能化系统平台就能获得更多的园区基础数据，通过数据挖掘分析就可以提取更多的隐藏信息，进而提高园区的智能化水平。系统示意图见图6。

各个子系统之间都是相互联系、相辅相成的，在绿色化工园区建设的时候各个子系统操作时需要综合考虑其他子系统。

7 结 语

构建绿色化工园区是一个复杂的系统工程，因此本文应用系统工程的原理和方法，主要是借鉴了园区生产全生命周期的思想，将规范化建设绿色化工园区的问题分解为规划、管理、环保、安全、智能化这5个相互关联方面的子系统问题。在具体实施的过程中不仅仅要考虑单个系统的问题，还要兼顾其他子系统，只有这样才能将绿色化工园区建设落实。构建绿色化工园区不仅仅是减少了园区对环境的影响，并且提高了产品的绿色竞争力，随着公众对绿色化工产品的接受和认可，企业的竞争力也会增强，园区的竞争力也会提升。绿色化工园区为营造园区良好发展环境，树立有公信的社会形象，从而为园区的可持续发展打下坚实的基础。

参 考 文 献

[1] 周家艳，李冰，王水，等. 中国化工园区发展现状及环境风险管理策略研究[J]. 污染防治技术，2012（3）：5-10.

[2] 张泽. 绿色化工构建可持续发展工业[J]. 环境，2006（11）：29-31.

[3] 闵恩泽，傅军. 绿色化工技术的进展[J]. 化工进展，1999，18（3）：5-14.

[4] 陈俊平，吴翠霞. 绿色化工是实现化工行业可持续发展的必然趋势[J]. 辽宁化工，2003（3）：112-115.

[5] 张开益. 基于博弈论的化工产业绿色集群发展研究[D]. 上海：上海海事大学，2007.

[6] 顾鑫. 工信部开展绿色化工园区准入研究[N]. 中国矿业报，北京：2012-05-31.

[7] 周爱林. 化工园区发展“绿色化工”的思考[J]. 化学工业，2011 （10）：43-47.

[8] 贾利，李友华. 循环经济发展的资源化技术推广应用策略研究[C]//中国可持续发展论坛——中国可持续发展研究会2005年学术年会，上海，2005.

[9] 陈乐怡. 绿色化工步入主流[J]. 当代石油石化，2009（2）：11-16.

[10] 王侃. 南京化工园区绿色化工探讨[J]. 科技传播，2011（17）：46.

[11] 张开益. 基于博弈论的化工产业绿色集群发展研究[D]. 上海：上海海事大学，2007.

[12] 刘颖，顾长青，汪信，等. 化学工业园区循环经济标准体系构建研究[J]. 中国标准化，2012（1）：98-102.

行业动态

Normalization construction of green chemical industry park

JI Hongbing1，2，KANG Deli2，LIU Limin2
（1School of Chemistry and Chemical Engineering，Sun Yat-sen University，Guangzhou 510275，Guangdong，China；2Huizhou Research Institute of Sun Yat-sen University，Huizhou 516081，Guangdong，China）

Abstract：Chemical Industry Parks in China are well developed due to increasing attention of environment protection and government policy. Despite growing number of chemical industry parks，there are still such problems as environment pollution，sustainable development industry highlighted. The best way to resolve this situation is to develop green chemical industry park. In this paper we use system engineering theory to decompose this complex problem into five parts：green layout，green evaluation，environmental protection，safety and intelligent management. All the five parts are related to each other. Green layout strongly influences the level of evaluation，environmental protection and safety，and safety and environmental protection could be resolved by intelligent management. When the five problems are well resolved，green chemical industry park could be established.

Key words：green chemical industry park; standardization construction; green layout; green evaluation; intelligentialization

基金项目：广东省自然科学基金重大基础研究培育项目（2014A030308012）。

收稿日期：2015-11-26。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.02.047

中图分类号：T-29

文献标志码：A

文章编号：1000–6613（2016）02–0642–05