精對苯二甲酸（PTA）產品取水定額國家標準制定研究

謝艷麗，劉烜辰，李遠，王北星

（中石化節能技術服務有限公司，北京 100013）

1 中國水資源和工業用水現狀

水資源是人類不可或缺的自然資源，在社會生活、工業生產和經濟活動中起著重要的作用。我國正處于高質量發展的時期，對水資源的深入了解、利用和管理具有重要意義。我國水資源總量豐富，位居世界第6位，但由于人口基數大導致人均水資源占有量低。同時，生產中存在的水資源污染、浪費等問題進一步導致了我國用水總量大和可利用的人均水資源占有量低的問題。我國水利部發布的2017年水資源公報顯示，我國水資源總量為28 761.2億m3，全年用水總量6 043.4億m3[1]。水資源空間分布不均和部分地區水資源開發利用缺乏規劃等問題也加劇了我國水資源利用的嚴峻形勢[2]。我國工業用水面臨著相同的嚴峻形勢，這體現在用水量大和用水效率低兩方面。2017年統計數據顯示，工業用水量占用水總量的21.1%，存在水資源供需矛盾突出的問題，萬元工業增加值用水量為45.6 m3，是世界先進水平的2倍，有較大的提升空間。

針對國外發達國家工業用水情況趨勢的研究顯示，在20世紀90年代前發達國家經歷了工業用水量達到峰值后逐漸下降的過程[3]，用水量趨勢變化與我國基本相符。工業用水量減少與產業升級、用水效率提高和愈加嚴格的環境要求密不可分[4]。發達國家工業用水量下降的原因可以從制度和技術兩方面進行分析。首先，發達國家制定了嚴格的工業用水和節水制度推動高科技和低能耗的水產業代替原有水產業。在此基礎上，部分發達國家制定了更加嚴格的取水限制及水質排放法規，強制性提高工業循環水利用率，改變水資源管理方式，并且在必需時利用淡化海水等非常規水資源作為補充。其次，在相關制度完善的情況下，政府和行業大力推進產業結構改變，促進技術發展進步，并且對節水概念和技術進行大力普及，這些舉措極大地促進了發達國家工業用水量的下降。

中國較早的認識到了水資源短缺這一客觀事實后，推行了相關制度和標準，推動產業結構調整和節水技術進步，降低了工業用水量。我國工業節水標準化工作起始于20世紀80年代末，取水定額系列標準是其中一個重要分支[5]。近十年來，石油化工、冶金、鋼鐵、船舶制造等用水量消耗多的行業開始發布和實施產品取水定額標準[6]。“十二五”期間，國家發布了19項高耗水行業取水定額國家標準，為后續制定有效的行業用水規劃提供了依據，為制定其他高耗水行業及產品的取水定額國家標準打下了基礎。“十三五”以來，國家先后出臺了《“十三五”水資源消耗總量和強度雙控行動方案》《節水型社會“十三五”規劃》和《國家節水行動方案》等政策法規，從國家層面統籌推進節水工作，逐步完善節水制度建設，限制用水總量，提高用水效率，大力推進節水技術進步，促進水資源可持續利用。《節水型社會“十三五”規劃》提出，“十三五”期間，降低萬元工業增加值用水量20%，實現年用水量1萬m3規模以上工業企業用水定額全覆蓋。2020年前完成節水國家標準制修訂112項，其中，工業領域擬修訂21項[7]。2019年印發的《國家節水行動方案》確定了2020年到2035年近期到遠期的節水主要目標，提出到2035年，全國用水總量控制在7 000億m3內，形成健全完善的節水政策法規體系和標準體系。到2020年，建立覆蓋主要農作物、工業產品和生活服務業的先進用水定額體系[8]。

2 典型化工產品取水定額標準研究

工業產品取水定額標準的制定旨在為高用水行業制定合理可靠的節水用水的科學規劃，也是推行企業節水管理的重要依據。目前國家已制定40項取水定額標準，各省市也發布了適用于本省市的部分產品的取水定額標準。根據GB/T 18820—2011《工業企業產品取水定額編制通則》中術語定義可知，工業企業產品取水定額為以生產工業產品的單位產量為核算單位的合理取用常規水資源的標準取水量。針對同一定義和同一計量方法，部分省市發布的產品定額標準又稱為“用水定額”[9]。定額表達方式不統一的情況客觀上造成了取水定額標準統計的困難，同時也造成了區域取水定額標準可比性、可參考性差的情況。現有標準僅能覆蓋部分高耗水行業產品，需要進一步完善。

針對化工行業取水定額標準不完善、計量統計基準不統一等問題，典型化工產品取水定額標準研究針對以精對苯二甲酸（PTA）為代表的化工產品，采用“點、線、面”相結合的方式，開展了行業用水特點、用水節水指標和節水工藝技術行業調研測試，選擇部分代表性企業發放了調查問卷，并大范圍征求意見，深入分析典型企業用水管理、節水措施和工藝技術水平；在調研測試的基礎上，設立科學合理的取水邊界和計量統計基準，結合行業情況進行定額標準的合理性、先進性和時效性評估，通過統計分析、定額比較等方法確定相應的指標。

典型化工產品取水定額編制程序和方法依據《工業企業產品取水定額編制通則》（GB/T 18820—2011）《企業水平衡與測試通則》（GB/T 12452—2016）和《工業用水節水 術語》（GB/T 21534—2008）等開展研究。標準編制以促進生產企業節水和技術進步為原則，代表行業平均水平和反映先進企業的取水用水水平，同時也應有一定超前性，考慮節水設備和技術的發展趨勢，也要以取水定額指標的可操作性為原則，兼顧整個行業的整體水平和不同企業所用原料和生產工藝的差異。取水量范圍是指企業從各種常規水資源提取的水量，包括取自地表水（以凈水廠供水計量）、地下水、城鎮供水工程，以及企業從市場購得的其他水或水的產品（如蒸汽、熱水、地熱水等）的水量，不包括自備電廠取水和企業自取的海水、苦咸水及企業排出廠區的廢水回用水。取水定額估算方法包括回歸分析法、典型樣板法、平均先進法、專家咨詢法、重復利用率逐年增長法、時間序列法，典型化工產品取水定額標準主要選用回歸分析法、典型樣板法、平均先進法和專家咨詢法。

3 PTA取水定額國家標準編制工作

根據中國石油和化學工業聯合會數據, 2018年國內PTA產能為4 610萬噸/年，產量4 080萬噸，主要集中在華東、東北和華南地區。民營企業PTA產能為3 175萬噸/年，占國內PTA總能力的68.9%，民營企業是PTA市場競爭主體，且基本配套下游聚酯。2018年國內前十大PTA生產企業總產能占國內總產能的85.2%，行業集中度進一步提高。2018年PTA下游產品聚酯行業再度進入新一輪擴產周期，PTA需求旺盛。同時國內“禁塑令”出臺，降低了再生料的進口，聚酯原生料需求增長明顯，PTA供應相對偏緊。

PTA生產是以對二甲苯為原料，以醋酸為溶劑，在催化劑作用下，通入壓縮空氣使其發生氧化反應，生成粗對苯二甲酸，粗對苯二甲酸再經加氫反應除去雜質后得到PTA的全過程。主要的PTA生產工藝技術商有BP、INVISTA、中國昆侖工程公司、三菱化學、三井油化、DOW-INCA、IEC-日立技術等，各PTA專利廠家在生產原料、主反應過程方面沒有太大的區別。國家已出臺了GB 31533-2015《精對苯二甲酸單位產品能源消耗限額》，但對于其生產過程中的取水量沒有相應標準進行控制，各地方和石化行業也未進行相應標準制定研究，因此制定PTA取水定額標準非常重要。

自2018年1月標準制訂起草至今，編制過程可以分為4個階段，分別為成立起草小組、調研和資料收集、分析、征求意見和標準審查，共召開研討會6次，確定取水量范圍為企業從各種常規水源提取的水量，包括取自地表水、地下水、城鎮供水工程以及企業自購水或水產品的水量。PTA的取水供給范圍包括主要生產系統（PX氧化：空氣壓縮、氧化反應、粗對苯二甲酸結晶、粗對苯二甲酸固體分離、尾氣處理、溶劑脫水、溶劑和催化劑回收等；加氫精制：精制進料準備、加氫反應、PTA結晶、PTA固體分離、PTA干燥、PTA產品輸送等）、輔助生產系統（制冷、空壓、空分、制氫、脫鹽水站、公共循環水場、鍋爐房、機修電修、分析檢驗、儲運、污水處理等）和附屬系統（辦公、食堂、廁所、浴室、環境綠化等）。在標準制訂過程中，開展了PTA生產行業調研、企業生產工藝和用水情況函調、重點企業現場調研、專家意見征詢和標準征求意見等工作。

在企業調查中，普遍存在水計量器具不足所帶來的耗水數據核算方面的困難。尤其是循環水計量問題，帶有一定普遍性。大部分企業的循環水計量是以水站為單位，而一個水站往往供多個車間使用，而循環水的補水只有一個總量表，單個水站一般不安裝補水計量表。單套裝置的循環水補水數據要根據補水總量來進行分攤計算而得。

標準起草組共收集到17家PTA生產企業調研數據，噸產品取水量波動范圍較大，剔除數據不全企業，12家企業數據可用。按照80%的現有產能能夠達到限定值，按照50%的產能能夠達到準入值，選取調研數據中最先進的值，并參考PTA行業清潔生產評價指標體系（試行）初步確定PTA限定值、準入值和先進值。在征求意見和審查結束后，標準預計2020年出臺。

4 后續研究工作建議

綜合生產企業和專家意見，PTA取水定額編制工作存在著以下問題，這些問題希望在后續研究工作和其他產品取水定額標準制定工作中進行完善。

一是生產企業提供的調研數據質量有待提高，這需要強化生產企業對產品取水定額工作重要性認識，為標準起草提供更加準確的數據。對于需要折算的部分數據，需要生產企業能夠對折算原理、系數確定充分理解認同。

二是部分生產企業和專家提出PTA取水量范圍不僅應包括從各種常規水源提取的水量，還應包括從非常規水源，例如企業自取的海水、苦咸水及企業排出廠區的廢水回用水等，對于不同取水來源應分不同情況制訂取水定額。這需要推動《工業企業產品取水定額編制通則》（GB/T 18820—2011）修訂工作，并在后期標準修訂時深入了解PTA生產企業從非常規水源取水的情況。

三是應積極推進其他高用水行業產品取水定額標準制定工作，盡快形成工業取水定額標準體系，為工業企業節水和產業結構升級提供技術依據。