淺談塔器的配管設(shè)計(jì)

劉紅果　張倩

【摘 要】作為氣—液或液—液相間傳質(zhì)、傳熱的設(shè)備，塔器在石油化工裝置中的應(yīng)用非常廣泛，然而塔器設(shè)備因其與許多其他相關(guān)設(shè)備相連，其管口數(shù)量要遠(yuǎn)多于其他化工設(shè)備，因此塔器的配管設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，本文僅僅圍繞石油化工裝置中塔器的管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)、支吊架設(shè)置中須注意的問(wèn)題以及配管中的常見(jiàn)錯(cuò)誤進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】塔；配管；支吊架

0 引言

塔器是用于氣—液或液—液相間傳質(zhì)、傳熱的設(shè)備，廣泛用于石油化工企業(yè)。所以塔器設(shè)備的管道設(shè)計(jì)也是石化設(shè)計(jì)中十分重要的組成部分。與塔器設(shè)備相關(guān)聯(lián)的設(shè)備有進(jìn)料加熱器、非明火加熱的再沸器、塔頂冷凝冷卻器、回流罐、塔底抽出泵等，因而，塔器的管口數(shù)量與其他設(shè)備相比多很多，另外，塔器設(shè)備往往比較高，設(shè)備需要設(shè)置爬梯、平臺(tái)、吊裝等，因而塔器設(shè)備可以用于配管的空間有限，配管設(shè)計(jì)相比其他設(shè)備會(huì)更加復(fù)雜。

所以就需要配管工程師按照經(jīng)濟(jì)合理、美觀、實(shí)用的原則，綜合考慮各種因素，科學(xué)配管。本文將從塔器配管設(shè)計(jì)的原則、塔器管線支吊架設(shè)置原則、配管過(guò)程中常見(jiàn)錯(cuò)誤出發(fā)，淺談塔器的配管設(shè)計(jì)。

1 塔器配管設(shè)計(jì)、支吊架設(shè)置要點(diǎn)及配管常見(jiàn)錯(cuò)誤

1.1 塔器配管的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

塔器按照功能分類可分為精餾塔（蒸餾塔）、反應(yīng)塔、萃取塔、吸收塔、洗滌塔，雖然每種塔的功能大小外形不同，但是塔的管道布置設(shè)計(jì)原則是一致的。

通常我們可將塔的四周大致劃分為操作和檢修所需的操作側(cè)和配管所需的管道側(cè)。操作側(cè)要充分滿足檢修、吊裝、爬梯和儀表的需要。然而，由于塔內(nèi)構(gòu)件復(fù)雜和開(kāi)口數(shù)量多，有時(shí)難以將上述兩側(cè)嚴(yán)格分清。

1.1.1 塔器的管口方位布置原則

塔器的管道與其他設(shè)備管道相比，雖然復(fù)雜，但是也具有一些獨(dú)特的特點(diǎn)，需要根據(jù)工藝要求合理安排管口方位和塔盤等內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系，安排的好壞直接影響后期管道布置的簡(jiǎn)繁，操作是否方便、檢修是否容易，是否足夠經(jīng)濟(jì)等，因此，配管工程師配管之前需要對(duì)塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、塔的操作進(jìn)行充分的了解。

1）考慮檢修和操作的因素，人孔方位應(yīng)該布置在檢修側(cè)，應(yīng)注意塔的內(nèi)部構(gòu)件，將人孔設(shè)在塔板上方的鼓泡區(qū)，不可設(shè)在降液管或受液槽區(qū)；人孔盡量布置在同一垂直線上，美觀整齊。

2）為了避免人孔打開(kāi)關(guān)閉時(shí)碰到儀表，增加儀表的破損風(fēng)險(xiǎn)，儀表管口不應(yīng)布置在人孔附近。其中，液位計(jì)及液位調(diào)節(jié)器宜布置在便于觀察、檢查及能從抽出泵和調(diào)節(jié)閥的旁路處看得見(jiàn)的位置；壓力表口應(yīng)布置在氣相區(qū)，考慮安裝的可能性，不能離結(jié)構(gòu)梁太近。

3）塔頂中心布置氣相管口，安全閥、放空管開(kāi)口在氣相管口附近。塔頂和中段回流口布置在管道側(cè)；氣相物料進(jìn)料口布置在塔板上方，與降液管平行；單溢流塔板的抽出口與受液槽垂直布置，雙溢流塔板的抽出口宜布置在與降液管平行的塔中心線上。

1.1.2 配管側(cè)的主要管線種類

塔頂管道：塔頂油氣、放空、安全閥管道；

塔側(cè)管道：回流、進(jìn)料、側(cè)線采出、氣提蒸汽、再沸器入口及返回；

塔底管道：塔底抽出、排液；

雜項(xiàng)管道：液位計(jì)、溫度計(jì)、壓力表。

1.1.3 配管側(cè)要遵守以下幾大原則

1）首先要詳細(xì)了解工藝要求及塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，開(kāi)口應(yīng)滿足工藝要求、安全、方便操作及檢修。

2）從塔頂?shù)剿滓?guī)劃布置，先考慮塔頂管道（尤其有空冷器時(shí)應(yīng)先結(jié)合空冷器位置確定其走向）和大直徑管道。

3）管道應(yīng)盡量沿塔體，成組布置，盡可能短，布局美觀，易設(shè)支架。

4）管道與塔呈同心圓布置，或與塔外壁呈切線布置。

5）塔頂管道一般是氣體管道，管徑比較大，配管要遵循步步低，無(wú)袋形、盡可能短且具有一定柔性的原則：

（1）塔頂放空管線一般安裝在塔頂管線水平管段的頂部且符合安全防火規(guī)范的要求。

（2）安全閥的配管注意事項(xiàng)，安全泄壓排放大氣時(shí)，放空口不能朝向臨近設(shè)備或者有人通過(guò)的地方，放空口應(yīng)高出以安全泄壓裝置為中心，半徑8m范圍內(nèi)最高操作平臺(tái)3m。

（3）安全閥后管道要步步低，不能積液，出口管要有支撐，安全閥要有可以檢修的平臺(tái)。

（4）如果安全閥進(jìn)出口管線上設(shè)有切斷閥時(shí)，切斷閥應(yīng)選用單閘板閘閥，并且閥桿應(yīng)該水平安裝。

6）塔體側(cè)面一般是再沸器入口及返回口管線，回流管線、進(jìn)料管線、側(cè)線抽出管線、汽提蒸汽線等，閥門宜直接與管口相連，避免閥門關(guān)閉后管道有積液；另外，同一角度有大于等于兩個(gè)進(jìn)出口時(shí)，管道要有一定的柔性。

7）塔底溫度一般比較高，布置塔底管線時(shí)應(yīng)注意管線柔性，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。尤其塔底與抽出泵相連時(shí)，塔底抽出管線要盡量短且少?gòu)濐^、少盲端，水平管段不能有“袋形”，應(yīng)該“步步低”。抽出管線上的切斷閥要距塔體盡量近，以減少積液。

1.2 塔的管道支吊架設(shè)置要點(diǎn)

管道支吊架主要分為三大類：承重、導(dǎo)向、限位。根據(jù)設(shè)備管口的承重大小、整個(gè)管系的穩(wěn)定安全等方面的需要設(shè)置不同類型的管架。塔管線的支吊架設(shè)置原則有以下幾點(diǎn)：

沿塔和容器敷設(shè)管道的支架，一般生根在塔和容器的外壁上，由于塔和容器的熱漲或者基礎(chǔ)下沉產(chǎn)生的位移與管道的熱漲量不同，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移。因而，生根在塔或容器外壁上的承重架的設(shè)計(jì)要按照最不利的工況確定位置和支架形式。

1）每一根附塔管線要在重心上部設(shè)置承重架，其他位置根據(jù)需要設(shè)置導(dǎo)向架，以免管口受力過(guò)大而損壞。

2）從塔頂出來(lái)的附塔管線和塔側(cè)進(jìn)出的側(cè)線管道，在靠近管口處的第一個(gè)支架設(shè)為承重架，如果需要設(shè)兩個(gè)承重架時(shí)，第二個(gè)承重架應(yīng)設(shè)為彈簧承重架，承重架下面的支架根據(jù)規(guī)定間距設(shè)置導(dǎo)向架。

3）支架設(shè)置的順序由上往下依次為固定、導(dǎo)向、彈簧、導(dǎo)向。以免影響管道的自然補(bǔ)償，最后的導(dǎo)向架距離水平管道應(yīng)不小于管道公稱直徑的25倍。

4）如果沿塔壁方向垂直管段的熱位移量比較大時(shí)，水平管段需要設(shè)置彈簧架，熱位移量不大時(shí)，設(shè)為導(dǎo)向架即可。

5）與管口直連的閥門公稱直徑大于等于DN150時(shí)，閥門下面宜設(shè)置承重支架，避免管口受力過(guò)大。

1.3 塔器配管中常見(jiàn)錯(cuò)誤

1）沒(méi)有充分考慮塔的保溫層厚度及管架所需空間，附塔管線距離塔外壁太近，所留空間不夠安裝管道支架。

2）消防蒸汽、沖洗水的快裝接頭朝向操作者，且布置在平臺(tái)內(nèi)側(cè)遠(yuǎn)離平臺(tái)入口，緊急情況不利于安裝使用。

3）視鏡、手孔、人孔等的上方布置管道，不利于觀察檢修。

4）塔底管線的管架沒(méi)有設(shè)為彈簧架。因塔底管線溫度較高，具有熱位移量，普通支架就會(huì)托空，起不到支架的作用，所以塔底管線如需設(shè)置支架，應(yīng)設(shè)為彈簧架。

5）塔底管線的閥門距離塔底管口太遠(yuǎn)，閥門關(guān)閉后管道容易存有積液。

6）經(jīng)常操作的閥門下面沒(méi)有設(shè)置操作平臺(tái)，操作時(shí)需要站在梯子上。不利于現(xiàn)場(chǎng)工人操作，增加了現(xiàn)場(chǎng)工人的工作危險(xiǎn)性。

7）管架位置與塔平臺(tái)相撞。

8）設(shè)備生根的管架預(yù)焊件相互重疊相撞。

2 小結(jié)

塔器的配管雖然復(fù)雜，但是還是有一定的原則和規(guī)律性，所以配管工程師在進(jìn)行塔器配管時(shí)要僅僅圍繞相關(guān)規(guī)定，遵循相關(guān)配管原則進(jìn)行配管設(shè)計(jì)。結(jié)合類似塔器的配管經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)典配管設(shè)計(jì)案例、項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)，了解上下游相關(guān)專業(yè)知識(shí)，不斷總結(jié)、積累，提高自己的設(shè)計(jì)水平。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王楠]