精对苯二甲酸（PTA）产品取水定额国家标准制定研究

谢艳丽，刘烜辰，李远，王北星

（中石化节能技术服务有限公司，北京 100013）

1 中国水资源和工业用水现状

水资源是人类不可或缺的自然资源，在社会生活、工业生产和经济活动中起着重要的作用。我国正处于高质量发展的时期，对水资源的深入了解、利用和管理具有重要意义。我国水资源总量丰富，位居世界第6位，但由于人口基数大导致人均水资源占有量低。同时，生产中存在的水资源污染、浪费等问题进一步导致了我国用水总量大和可利用的人均水资源占有量低的问题。我国水利部发布的2017年水资源公报显示，我国水资源总量为28 761.2亿m3，全年用水总量6 043.4亿m3[1]。水资源空间分布不均和部分地区水资源开发利用缺乏规划等问题也加剧了我国水资源利用的严峻形势[2]。我国工业用水面临着相同的严峻形势，这体现在用水量大和用水效率低两方面。2017年统计数据显示，工业用水量占用水总量的21.1%，存在水资源供需矛盾突出的问题，万元工业增加值用水量为45.6 m3，是世界先进水平的2倍，有较大的提升空间。

针对国外发达国家工业用水情况趋势的研究显示，在20世纪90年代前发达国家经历了工业用水量达到峰值后逐渐下降的过程[3]，用水量趋势变化与我国基本相符。工业用水量减少与产业升级、用水效率提高和愈加严格的环境要求密不可分[4]。发达国家工业用水量下降的原因可以从制度和技术两方面进行分析。首先，发达国家制定了严格的工业用水和节水制度推动高科技和低能耗的水产业代替原有水产业。在此基础上，部分发达国家制定了更加严格的取水限制及水质排放法规，强制性提高工业循环水利用率，改变水资源管理方式，并且在必需时利用淡化海水等非常规水资源作为补充。其次，在相关制度完善的情况下，政府和行业大力推进产业结构改变，促进技术发展进步，并且对节水概念和技术进行大力普及，这些举措极大地促进了发达国家工业用水量的下降。

中国较早的认识到了水资源短缺这一客观事实后，推行了相关制度和标准，推动产业结构调整和节水技术进步，降低了工业用水量。我国工业节水标准化工作起始于20世纪80年代末，取水定额系列标准是其中一个重要分支[5]。近十年来，石油化工、冶金、钢铁、船舶制造等用水量消耗多的行业开始发布和实施产品取水定额标准[6]。“十二五”期间，国家发布了19项高耗水行业取水定额国家标准，为后续制定有效的行业用水规划提供了依据，为制定其他高耗水行业及产品的取水定额国家标准打下了基础。“十三五”以来，国家先后出台了《“十三五”水资源消耗总量和强度双控行动方案》《节水型社会“十三五”规划》和《国家节水行动方案》等政策法规，从国家层面统筹推进节水工作，逐步完善节水制度建设，限制用水总量，提高用水效率，大力推进节水技术进步，促进水资源可持续利用。《节水型社会“十三五”规划》提出，“十三五”期间，降低万元工业增加值用水量20%，实现年用水量1万m3规模以上工业企业用水定额全覆盖。2020年前完成节水国家标准制修订112项，其中，工业领域拟修订21项[7]。2019年印发的《国家节水行动方案》确定了2020年到2035年近期到远期的节水主要目标，提出到2035年，全国用水总量控制在7 000亿m3内，形成健全完善的节水政策法规体系和标准体系。到2020年，建立覆盖主要农作物、工业产品和生活服务业的先进用水定额体系[8]。

2 典型化工产品取水定额标准研究

工业产品取水定额标准的制定旨在为高用水行业制定合理可靠的节水用水的科学规划，也是推行企业节水管理的重要依据。目前国家已制定40项取水定额标准，各省市也发布了适用于本省市的部分产品的取水定额标准。根据GB/T 18820—2011《工业企业产品取水定额编制通则》中术语定义可知，工业企业产品取水定额为以生产工业产品的单位产量为核算单位的合理取用常规水资源的标准取水量。针对同一定义和同一计量方法，部分省市发布的产品定额标准又称为“用水定额”[9]。定额表达方式不统一的情况客观上造成了取水定额标准统计的困难，同时也造成了区域取水定额标准可比性、可参考性差的情况。现有标准仅能覆盖部分高耗水行业产品，需要进一步完善。

针对化工行业取水定额标准不完善、计量统计基准不统一等问题，典型化工产品取水定额标准研究针对以精对苯二甲酸（PTA）为代表的化工产品，采用“点、线、面”相结合的方式，开展了行业用水特点、用水节水指标和节水工艺技术行业调研测试，选择部分代表性企业发放了调查问卷，并大范围征求意见，深入分析典型企业用水管理、节水措施和工艺技术水平；在调研测试的基础上，设立科学合理的取水边界和计量统计基准，结合行业情况进行定额标准的合理性、先进性和时效性评估，通过统计分析、定额比较等方法确定相应的指标。

典型化工产品取水定额编制程序和方法依据《工业企业产品取水定额编制通则》（GB/T 18820—2011）《企业水平衡与测试通则》（GB/T 12452—2016）和《工业用水节水 术语》（GB/T 21534—2008）等开展研究。标准编制以促进生产企业节水和技术进步为原则，代表行业平均水平和反映先进企业的取水用水水平，同时也应有一定超前性，考虑节水设备和技术的发展趋势，也要以取水定额指标的可操作性为原则，兼顾整个行业的整体水平和不同企业所用原料和生产工艺的差异。取水量范围是指企业从各种常规水资源提取的水量，包括取自地表水（以净水厂供水计量）、地下水、城镇供水工程，以及企业从市场购得的其他水或水的产品（如蒸汽、热水、地热水等）的水量，不包括自备电厂取水和企业自取的海水、苦咸水及企业排出厂区的废水回用水。取水定额估算方法包括回归分析法、典型样板法、平均先进法、专家咨询法、重复利用率逐年增长法、时间序列法，典型化工产品取水定额标准主要选用回归分析法、典型样板法、平均先进法和专家咨询法。

3 PTA取水定额国家标准编制工作

根据中国石油和化学工业联合会数据, 2018年国内PTA产能为4 610万吨/年，产量4 080万吨，主要集中在华东、东北和华南地区。民营企业PTA产能为3 175万吨/年，占国内PTA总能力的68.9%，民营企业是PTA市场竞争主体，且基本配套下游聚酯。2018年国内前十大PTA生产企业总产能占国内总产能的85.2%，行业集中度进一步提高。2018年PTA下游产品聚酯行业再度进入新一轮扩产周期，PTA需求旺盛。同时国内“禁塑令”出台，降低了再生料的进口，聚酯原生料需求增长明显，PTA供应相对偏紧。

PTA生产是以对二甲苯为原料，以醋酸为溶剂，在催化剂作用下，通入压缩空气使其发生氧化反应，生成粗对苯二甲酸，粗对苯二甲酸再经加氢反应除去杂质后得到PTA的全过程。主要的PTA生产工艺技术商有BP、INVISTA、中国昆仑工程公司、三菱化学、三井油化、DOW-INCA、IEC-日立技术等，各PTA专利厂家在生产原料、主反应过程方面没有太大的区别。国家已出台了GB 31533-2015《精对苯二甲酸单位产品能源消耗限额》，但对于其生产过程中的取水量没有相应标准进行控制，各地方和石化行业也未进行相应标准制定研究，因此制定PTA取水定额标准非常重要。

自2018年1月标准制订起草至今，编制过程可以分为4个阶段，分别为成立起草小组、调研和资料收集、分析、征求意见和标准审查，共召开研讨会6次，确定取水量范围为企业从各种常规水源提取的水量，包括取自地表水、地下水、城镇供水工程以及企业自购水或水产品的水量。PTA的取水供给范围包括主要生产系统（PX氧化：空气压缩、氧化反应、粗对苯二甲酸结晶、粗对苯二甲酸固体分离、尾气处理、溶剂脱水、溶剂和催化剂回收等；加氢精制：精制进料准备、加氢反应、PTA结晶、PTA固体分离、PTA干燥、PTA产品输送等）、辅助生产系统（制冷、空压、空分、制氢、脱盐水站、公共循环水场、锅炉房、机修电修、分析检验、储运、污水处理等）和附属系统（办公、食堂、厕所、浴室、环境绿化等）。在标准制订过程中，开展了PTA生产行业调研、企业生产工艺和用水情况函调、重点企业现场调研、专家意见征询和标准征求意见等工作。

在企业调查中，普遍存在水计量器具不足所带来的耗水数据核算方面的困难。尤其是循环水计量问题，带有一定普遍性。大部分企业的循环水计量是以水站为单位，而一个水站往往供多个车间使用，而循环水的补水只有一个总量表，单个水站一般不安装补水计量表。单套装置的循环水补水数据要根据补水总量来进行分摊计算而得。

标准起草组共收集到17家PTA生产企业调研数据，吨产品取水量波动范围较大，剔除数据不全企业，12家企业数据可用。按照80%的现有产能能够达到限定值，按照50%的产能能够达到准入值，选取调研数据中最先进的值，并参考PTA行业清洁生产评价指标体系（试行）初步确定PTA限定值、准入值和先进值。在征求意见和审查结束后，标准预计2020年出台。

4 后续研究工作建议

综合生产企业和专家意见，PTA取水定额编制工作存在着以下问题，这些问题希望在后续研究工作和其他产品取水定额标准制定工作中进行完善。

一是生产企业提供的调研数据质量有待提高，这需要强化生产企业对产品取水定额工作重要性认识，为标准起草提供更加准确的数据。对于需要折算的部分数据，需要生产企业能够对折算原理、系数确定充分理解认同。

二是部分生产企业和专家提出PTA取水量范围不仅应包括从各种常规水源提取的水量，还应包括从非常规水源，例如企业自取的海水、苦咸水及企业排出厂区的废水回用水等，对于不同取水来源应分不同情况制订取水定额。这需要推动《工业企业产品取水定额编制通则》（GB/T 18820—2011）修订工作，并在后期标准修订时深入了解PTA生产企业从非常规水源取水的情况。

三是应积极推进其他高用水行业产品取水定额标准制定工作，尽快形成工业取水定额标准体系，为工业企业节水和产业结构升级提供技术依据。