张仁坤，陈 勇，王玉华，竺柏康

(浙江海洋大学石化与能源工程学院，浙江舟山 316022）

石油化工行业是国民经济最重要的基础工业原料和消费品提供的源泉之一，石化企业的分布情况及发展状况对当地经济有着直接影响。我国石油化工基地的发展布局受多方面因素影响，其中临近原料地是影响的主要原因[1]。且我国从新中国成立初期至19世纪80年代，石化企业呈现出的临近原料与市场布局的双重特征态势也逐渐向产销一体化格局转换。因此临近原料地或靠近原油进口贸易地的石化企业发展更有助于我国石化事业的提升。

目前我国已经超过美国成为世界最大的原油进口国，2017年我国原油进口总量第一次超过4亿t，2018年中国对外依存度将逼近70%。国内原油三分之二靠进口，且主要是通过海上运输[1]。同时随着石油储备、转运设施不断完善以及进口石油量的增加和《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》的印发，中国港口对石油贸易有重大枢纽作用，我国新兴大型石油化工园区都设立在港口贸易区域。但是由于石化企业原料与产品一般都属于易燃易爆物品，在运输、生产及加工过程中可能会发生泄漏污染甚至爆炸事故，且近年来我国发生的重大事故中石化企业占了很大比例[2]。因此，基于我国石化行业发展需求与严格要求，石油化工基地的选址对原料需求与安全作业有着重要影响。其中海岛地区一般为四面环海，与陆地仅通过公路相连且居住人口较少的区域，因其特殊的地理位置和环境因素更有助于石化企业原料的运输和减少事故危害。因此以靠近海岸的无人岛为基地建设依托，建立海岛型石化基地有利于我国石化企业的蓬勃发展。本文通过对海岛型石化项目发展进行综述，提出了关于海岛型石化基地的创新设计思路与做法，为今后海岛型石化项目的设计与建设提供参考和建议。

1 海岛型石化项目概况

以厂址所处地理位置划分，石化项目类型可大致分为内陆型、临海（河）型、海岛型三大类型。内陆型是指四面与大陆接壤，大多建设在早期，追求靠近原油产地。原料、石化产品的运输主要通过铁路、管道等陆路交通方式，如大庆石化、华北石化、独山子石化；临海型主要是指建在海（河）边距离沿海港口较近,能方便地从海外进口原油等石化原料或向外输出石化产品，便于原油及产品的运输且产品靠近市场，目前建设最多且处在发展中，如镇海炼化、上海石化、金陵石化、大连石化；海岛型是指四面环海，与陆地仅公路相连。世界上已知的、符合海岛型特点的石化项目，特别是大型石化项目并不是很多。已知的有：

（1）新加坡裕廊岛

新加坡的裕廊岛是目前世界上规模最大的海岛型石化基地，同时也是世界第三大炼油中心，仅此于美国休斯敦和荷兰鹿特丹。裕廊岛经过50多年的发展，形成了总面积达32 km2，集原油及成品油的储存和集散、石油炼油、石油化工的石化产业集群，未来可能成为拥有尖端技术的全球能源化工业领军公司[3]。

（2）文莱大摩拉岛

恒逸实业（文莱）有限公司拟在文莱新建的芳烃项目位于文莱大摩拉岛，该项目建成后将成为全球最大的芳烃生产制造基地之一，计划炼油能力为每天20万桶，采用进口中东原油和诗里亚原油，其目标进军中国、菲律宾、越南和印尼等市场。

（3）长兴岛石化园区

目前国内正在建设的海岛型石化基地为大连长兴岛经济区中的西中岛。该项目以中国石油大连石化分公司等石化企业的搬迁发展为创建动力，将石油化工、氯碱化工和碳一化工作为项目支撑，并以芳烃和乙烯等多元化产业链为原料，旨在成为发展清洁油品、化工新材料和特种化学品等绿色环保企业，形成石油化工产业深加工群，构建炼化一体化格局以此适应更多市场需求。园区规划已获国家批准，部分项目已经建成投产。

其它将要或拟建的还有舟山绿色石化基地、马来西亚的石化项目。

2 海岛型石化项目的特点

尽管目前世界上建成的海岛型石化项目不多，但近年来由于人们对环保、安全意识的增强，毗邻居民的区域建设石化项目变得越来越困难，也由于新加坡裕廊岛的石化项目集群的建设及运营获得的巨大成功，在新的石化项目选址上，特别是在中国，目光逐渐转向了海岛。海岛型石化的建设与设计，既要遵从在内陆及临海区域建设的共性特点，也要根据海岛的特点进行设计。这些特点主要有：

（1）选址：海岛型石化原油进厂方便，产品靠近市场，便利的运输能为岛上企业节省大量的运输成本和时间，岛上拥有丰富的水资源，可以为企业生产提供便利的水源，并能避开地震带，符合国家及地区产业规划，最重要的是海岛远离居民区，具有充足的作业环境。

（2）技术：海岛有着得天独厚的地理和面积优势，不仅能够实现原油大型化、炼化一体化以及清洁化生产，更能完成原油的重质化及高硫化处理，强化节能工艺与节能技术，在原有生产加工工艺的基础上优化系统控制和加工流程。

（3）注重循环经济：海岛石化严格遵循“减量化、再循环、再利用”的原则，将原料、副产品、甚至炼化废物与其它行业的综合利用联合起来，实现资源最大化和污染最小化的经济化生产模式。如炼油的副产品硫磺发展以硫磺为原料的化工产业，石油焦用于炼钢，气体的综合利用，废渣综合利用，用废催化剂来提炼贵金属，低温热的综合应用以及将化工厂氨、碱、酸用作石化辅助原料等。但其缺陷在于海岛面积有限，难以发展更多的行业企业参与更大的循环经济[4]。

（4）运输特点：海岛濒临大海，拥有水资源丰富的天然海港，可以停泊远航巨轮，方便原材料的进口和工业制成品的出口运输，水路运输通畅；同时还有发达的公路、铁路以及管道运输方式。

3 设计思路与做法

3.1 最大限度节省占地面积

与内陆相比，在海岛上建立石化项目基本是挖山填海造地，与陆地相比成本较高，因此，在设计中必须坚持尽量节省用地、减少占地面积的原则。可采取的设计方法和做法有：

（1）全厂总图布置中采用流程式布置与集中布置相结合的方法：一是将有大吨位的重型大型设备、地耐力要求高的装置尽量集中布置在挖山区。传统石化项目基本采用流程式布置，具有物流流向顺、压力降小、节省运行成本的优点。海岛型厂址填海区地耐力较小，挖山区地耐力高。因此，从节省一次建设投资的角度，要打破流程式布置思路，将有重的大型设备、地耐力要求高的装置尽量布置在挖山区上是合理的。二是将各装置的加热炉集中布置。由于防火间距的要求，在有加热炉的装置中，加热炉区占地面积占整个装置面积的1/5到1/4。尽量将加热炉区集中布置，共用烟囱，可节省占地面积。三是将大型压缩机集中布置，节省占地面积。比如HC、VRDS的循环氢压缩机。四是将设备与管道尽量多层布置，充分利用空间、节省占地面积。设备可四层甚至五层布置。地价与构建筑物费用转换。五是可将全厂火炬头直接布置在海面上或山头上，节省填海造地成本[6]。

（2）采用先进的设计方法：可以用3D模型设计的方法，在保证生产的安全性、可操作性和可施工及检维修性前提下，可方便进行密集化设计，以尽量压缩占地面积，提高空间利用率，节省装置占地面积。

3.2 节水型设计

海岛上一般淡水资源有限，而炼化项目需要大量的淡水，纯炼油厂的耗水量在0.5 t水/t原油左右，乙烯项目耗水更多，一个2 000×104t规模的纯炼油厂年耗水量相当于一座小型水库的容量。因此，节水设计是重要的设计原则。主要可从以下三方面进行节水设计。

首先可选用节水型工艺与技术，如干式减压深拔技术,是指不依赖注水以降低油气分压的蒸馏方式，采用此技术不仅避免了传统的往减压塔注水蒸汽的方式所带来的使塔内气相负荷增大、使原油的含油污水量增加等问题，而且能大大降低水的消耗。另外可以减少汽轮机的使用，在加工过程中尽量提高水的综合利用，多采用空冷少用水冷等；其次，对清理出的污水进行分流处理，逐级利用，也可增设雨水收集设施收集雨水，增加淡水来源；最后，强化污水深度处理工艺，提高污水回用率，使之达到80%以上。

3.3 充分利用海水

首先在海水淡化方面：在石化项目建设规划设计中，海岛型石化项目一般要安排海水淡化的设计方案。工业上通常采用膜法或蒸发法进行海水淡化。通过加热海水至沸腾汽化后，将蒸汽冷凝成淡水的方法成为蒸发法。蒸发法具有对原料海水水质要求低、装置的生产能力大等优点，另外结合石化项目有大量多余的低温热的特点，蒸发法海水淡化是降低成本的可行方法。

其次，石化生产工艺流程中有大量需要冷却的工况，传统上是采用空冷和循环水进行冷却。海岛型石化项目可利用丰富的海水资源，代替循环水进行工艺介质的冷却，以节省淡水资源。

此外，沿海石油化工企业根据得天独厚的地理优势，有着丰富的海水资源。若能因地制宜，将海水运用在企业消防，可节约大量的淡水资源、降低成本，也响应了目前石化企业的节能减排政策。同时海水有着导热性能好、传热快等优点，可大量稳定的使用，从而提高消防的可靠性。因此，将海水作为消防水对企业的绿色环保、经济发展均有着重要意义。国内有许多企业已成功使用的案例[5]。

3.4 有针对性的环保设计

（1）强化防渗设计：由于填海区的土质渗透性强，为防止事故状态有害品泄漏渗入地下，进而污染海域，要调整陆上传统防渗的做法，强化对填海区防渗的设计，比如填海区应全部提高防渗等级，确保不污染地下。

（2）加大事故水池的容量：海岛上事故水如果收集池容量不够，污水溢出，将直接污染海洋，相对于陆地没有任何回旋的余地，环保压力更大。因此，海岛型石化项目应适当加大事故水池的容量。

（3）管道尽量采用地上敷设：由于填海区与开山区的沉降速度不同，为避免对埋地管道的破坏，造成污染，同时便于对管道实时监测，应采用管道尽量地面或管架敷设的设计，降低污染风险。

（4）深海放流：处理合格的污水应选择适宜的地点采取深海放流的方式进行排放，减轻温度及介质不同对海域的影响。

（5）废固（液）处置：废固的处置应遵循如下原则进行设计：一是选择产生废固（液）少的工艺技术；二是工厂内尽量再生利用，比如废碱的再生利用与处理；三是运出岛外进行专业化回收。如废催化剂；四是设废固填埋场。对于确实需要填埋的废固，先要进行无害化处理，再行填埋。填埋场要注意选择合适的位置，经专业化设计及建设[7]。

（6）风能日光能的利用：海岛上一般风速高，阳光足，对风能光能适当利用也是一项节能环保措施。比如全厂道路照明，可以考虑采用与风能日光能组合的灯具。

3.5 有针对性的安全设计

（1）适当加大消防设施的能力：由于海岛社会依托性差，社会消防力量及时支援能力相对不足，因此在消防设施的能力设计中，较社会依托条件好的陆地石化项目，要适当加大。

（2）埋地管道要采取抗盐腐蚀措施：与一般陆地相比，填海区地层中含盐高，因此，埋地管道的设计与选材要进行有针对性的抗盐腐蚀设计。同样，对基础、桩基等地下设施要采用防腐混凝土进行设计。

（3）充分考虑人的安全：在紧急情况下海岛上人员的疏散相对困难，因此，人员集中的操作点位置设置要尽量便于疏散。生活及办公的位置选择应尽量布置在上风向，且便于疏散。

与此同时，台风作为全球发生频率高、破坏影响力极大的自然灾害之一。中国位于太平洋西岸，受台风影响相当严重，因此进行防台风及海浪设计显得十分必要。在防台风方面可以从设备及构建物的设计中考虑，采用抗风强度高的材料[8]。在在岛的周边设施的设计、设置、地面排水等方面，要充分考虑防海浪设计。防波堤、排洪渠的设置等。

4 总结

海岛及其周围海域是人类的隐形财富，有着丰富的水产、矿产、海洋空间和海洋能资源，同时海岛作为海洋和内陆的连接中枢，是海洋开发的“桥头堡”和海中基地，经济地位和战略地位都十分重要。因此,建设海岛型石化项目,促成石油化工产业集聚的形成和发展，对石化产业发展和完善有及其重要的意义。但由于海岛面积有限所带来的难以发展更多的行业企业参与，实现更大的循环经济等问题，有待进一步的研究。

参考文献：

[1]董科国.经济全球化背景下中国石化工业区位演化及机制研究[D].上海:华东师范大学,2008.

[2]张文忠,董科国,田山川.中国石化工业发展和区位变迁轨迹[J].地理研究,2009,28(5):1 378-1 388.

[3]刘友建.新加坡开发裕廊工业区的经验以及对我国的借鉴[J].中国商贸,2013(19):181-183.

[4]魏斯钊,王志刚,袁明江.大型炼油化工建设项目厂址选择研究[J].石油规划设计,2014,25(1):31-34.

[5]韩秋影,黄小平,施 平.我国海岛开发存在的问题及对策研究[J].广东海洋大学学报:社会科学,2005,25(5):7-9.

[6]熊 江.基于湛江中科炼化项目选址的环保研究[D].广州:华南理工大学,2012.

[7]蔡炜,张瑛.石油化工基地的开发与布局——兼论我国石化基地的建设[J].城市规划,1999,23(2):8-12.

[8]邹昭晞.石化产业发展循环经济产业模式与对策研究[J].现代化工,2006,26(1):2-5.