塔器設(shè)備管道配管設(shè)計

楊長青

（上海緯縱化工工程咨詢有限公司，上海 200233）

現(xiàn)如今，我國石油化工行業(yè)已然歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，逐漸邁向成熟化的發(fā)展方向，并歷經(jīng)有史以來從未有過的繁榮局面。但在這個繁榮背后，其實有很多新技術(shù)涌現(xiàn)、運用以及創(chuàng)新，換而言之，也就是提出問題和解決問題。在一系列問題中，擺在石油化工行業(yè)面前的一個難題就是塔器設(shè)備管道的配管設(shè)計中存在的問題，由于塔器在不同使用環(huán)境下可以分成多種使用種類，而在諸多種類中，又具備著管道開孔的數(shù)量較多相同共同點。這個共同點還和塔器本身和諸多生產(chǎn)設(shè)備間存在著相對密切的關(guān)聯(lián)。所以，為了將這種關(guān)系合理協(xié)調(diào)，相關(guān)人員需要強化掌握與之相關(guān)的知識，并對科學(xué)性設(shè)計管道方法的運用，考慮多種因素，保證塔器設(shè)備管道配管的高效設(shè)計。

1 塔器設(shè)備管道的配管設(shè)計準(zhǔn)則

在塔器設(shè)備管道的配管設(shè)計中，在各部位塔平臺間容易出現(xiàn)空間矛盾，為了防止出現(xiàn)縱橫矛盾，塔器管道的設(shè)計需遵守的第一個準(zhǔn)則：塔器可以分成管道側(cè)與操作側(cè)，劃分示例塔器分成管道側(cè)與操作側(cè)后，全部接管口與平臺均需在操作側(cè)設(shè)置，而沿著塔體的上下管道需要在管道側(cè)設(shè)置。因有的塔器的內(nèi)件相對復(fù)雜，并具有諸多開口，有時無法對以上兩側(cè)明顯區(qū)分，但越嚴(yán)格的區(qū)分，塔器管道的設(shè)計也就越經(jīng)濟合理。在沿塔壁敷設(shè)及管道側(cè)布置的管道中，高處管道總能向下貫穿，為了不和下部塔側(cè)的接管口管道銜接產(chǎn)生沖突，塔器管道需要從上到下進行布置，但有的時候塔底接管口管線也會影響到上部管線，這就要求做到上下兼顧。因此，塔器設(shè)備管道的配管設(shè)計第二個準(zhǔn)則：塔器設(shè)備管道的配管布置需做到上下兼顧、從上到下。塔器設(shè)備管道的配管設(shè)計兩個基礎(chǔ)準(zhǔn)則，需要在塔器開口位置、梯子、平臺布置及其塔器管道的設(shè)計始終融匯貫穿，這作為提升塔器設(shè)備管道配管設(shè)計效果的基礎(chǔ)保障。

2 塔器設(shè)備管道設(shè)計中需特別重視的問題

2.1 塔器管道整體設(shè)置

（1）一般來說，塔器設(shè)備的管道可以分成塔頂、塔體、塔底三類。塔頂管道中涵蓋放空油氣、安全閥進出、塔頂油氣一系列管道；塔體側(cè)面管道涵蓋汽提蒸汽、側(cè)線抽出、物料進入、回流、返回、重沸器進口等相關(guān)管道；塔底管道涵蓋排液、塔底抽出兩種管道。以上管道皆與塔體上部分的開口處連接在一起，而且通常屬于沿著塔體進行敷設(shè)。無論何種塔器布置方式，所有的配管均不能影響檢修口或是人孔，操作管道的高度也應(yīng)當(dāng)在人員能夠操作的高度設(shè)計。

（2）一般塔四周大概可以分成檢修與操作需要的操作區(qū)與配管需要的管道區(qū)。管道應(yīng)布置在配管區(qū)，并集中布置，不應(yīng)在四周布置，通常由于管道區(qū)不進行操作所以不設(shè)平臺，平臺與人孔都要設(shè)置于操作區(qū)便于設(shè)備維修、塔內(nèi)件的吊裝更換等。在平臺側(cè)的管道配管，距離檢修平臺的位置不能過遠(yuǎn)，若工藝需要管道距離平臺的位置超過人員的操作范圍，應(yīng)該根據(jù)管道的位置調(diào)整平臺尺寸。

（3）布置管道時需要從塔頂至塔底從上到下規(guī)劃進行，并深入思考塔頂與直徑較大的管道方位和自流管道的走勢，再布設(shè)壓力管道和常規(guī)管道，最后步驟就是對塔底與小直徑管道的布置操作。塔上大直徑管道需布置于配管區(qū)域的中央位置及其中下部分的連接部位，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)順序布置于其兩邊。

（4）管道側(cè)面布置的“管束”距離設(shè)備中間同一曲率的半徑上。還需將管道布置在平行設(shè)備的切線部位。一般管道外壁和塔外壁之間凈距離應(yīng)該維持在300mm左右，如果管道抑或塔進行了隔熱層的布置需同時計算隔熱層的外壁。管束的配管不僅要求滿足工藝需求，同時還要整體美觀，需要保溫的管道要預(yù)留出保溫的厚度，避免保溫施工無法進行。

2.2 塔頂管道的具體設(shè)計環(huán)節(jié)

（1）塔頂位置的油氣管道又被業(yè)界稱作塔頂餾出線，其在塔頂至換熱或冷卻設(shè)備中屬于一個管道。管道內(nèi)產(chǎn)生的介質(zhì)一般為氣相，一般管道的管徑很大，管道需盡量短，并需要按照“逐漸降低”的原則布置，不能出現(xiàn)U形現(xiàn)象。若是管道和此類冷卻設(shè)施進行連接時，為了規(guī)避偏流的出現(xiàn)，需要對稱布置方法的合理運用，分餾塔頂位置的油氣管道一般沒有隔熱功能，只有操作者在接近管道處，會設(shè)置防燙避免操作人員燙傷。

（2）待設(shè)置塔頂油氣管道到頂回流罐熱旁路用于對塔頂壓力進行控制的同時，熱旁路管需盡可能短，以促進壓降的有效減少；并不能產(chǎn)生U形，避免積液的出現(xiàn)；調(diào)節(jié)熱旁路的閥門應(yīng)設(shè)置于回流罐的相關(guān)平臺上。

（3）放空管道與安全出口閥門管道的排放方式有密閉與直接兩種。一般塔頂?shù)姆趴展艿缿?yīng)該布置于塔頂?shù)挠蜌夤艿栏咛?，在安裝前或者檢修前需要吹掃暖塔，可通過此類放空管有效排放塔內(nèi)油氣和蒸汽。

2.3 塔側(cè)管道的具體設(shè)計環(huán)節(jié)

（1）一般塔側(cè)管道中主要有重沸器入口、汽提蒸汽、側(cè)線抽出、物料進口、返回、回流等相關(guān)管道。為了保證閥門被關(guān)閉后不會產(chǎn)生積液，以上管道閥門需要連接塔開口處，不能直接在下彎垂直的管段部位設(shè)置閥門。敷塔管道閥的安裝高度需保持在1.0～1.5m。

（2）進料或抽出管道應(yīng)維持同樣角度，標(biāo)高不同具有≥2個開口時，不能運用剛性實現(xiàn)連接，最佳的連接方法為柔性連接。

（3）分餾塔側(cè)線到汽提塔管道調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥需盡量安裝在與汽提塔很近的地方，保證調(diào)節(jié)閥的前部分擁有液柱，液柱的高度應(yīng)該滿足我國的工藝指標(biāo)。

2.4 塔底管道的具體設(shè)計環(huán)節(jié)

（1）塔底端的抽出線需要在塔裙或底座外引入，塔裙內(nèi)不可以進行儀表連接頭等部件的設(shè)置。從塔底到塔底泵的抽出管道和水平管道處不能出現(xiàn)U形，需要滿足“步步低”的原則，避免塔底出現(xiàn)汽濁情況。抽出管段隔斷閥需盡可能地貼近塔體，以便于相關(guān)工作的開展。

（2）通常塔底操作的溫度較高，所以在塔底管道的設(shè)計過程中，管道的柔性度必須滿足有關(guān)指標(biāo)或規(guī)范指標(biāo)。尤其是在溫度較高的狀況下，塔底的抽出管道和泵銜接時，管道不僅要短還要少拐彎，但對其自然段無法符合自補償時，需選用轉(zhuǎn)變管嘴實際方向及其塔底泵的移位方式，讓管系柔韌度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而減少泵嘴的受力。

（3）在連接塔底部的重沸器與塔體本身的液相與氣相時，應(yīng)該將管道進行均勻布置，并盡量降低壓降，一般重沸器氣相的返塔管道需對其預(yù)應(yīng)力實施計算。同時為了積極克服塔底部液面與重沸器液面的高度差出現(xiàn)靜壓頭、升氣管、重沸器、降液管等壓力方面的損失，在設(shè)計管道的過程中，需要對塔器與重沸器裝置高度及其相關(guān)管線設(shè)施方法由工藝專業(yè)詳細(xì)核算。

2.5 塔上其他管道的具體設(shè)計環(huán)節(jié)

（1）塔器設(shè)備中的消防蒸汽管道引出部位為蒸汽總管的上部分，總閥門需要在塔器下部分的平臺易操作位置進行布置。為促進操作安全性的有效提升，各平臺消防蒸汽的半固定式接頭應(yīng)該與平臺保持切線方向落實安裝工作，其位置應(yīng)該設(shè)置于靠近梯子且便于操作的位置，聯(lián)合平臺與樓梯間或中央高塔處進行消防蒸汽管的合理搭設(shè)，以便于各塔的有效運用。

（2）在塔管道需要伴熱時，應(yīng)確保低處疏水、高處供汽，凝結(jié)水是否存在回收再次利用的價值，需根據(jù)全設(shè)備統(tǒng)一需求來確定。

（3）需設(shè)置軟管站的塔，以將軟管站設(shè)置在人孔平臺處，針對底層平臺人孔可與地面上的軟管站進行共同使用。

3 塔器設(shè)備管道的支吊架設(shè)置

沿著塔管道進行支架的合理敷設(shè)，一般都根植于塔的外壁處，由于塔體的熱脹或基礎(chǔ)下沉的形成部位移動與管道熱脹量不良容易造成位移。所以根植于塔體外壁的支架設(shè)計方面應(yīng)根據(jù)不利的工況實施型式和位置的加強明確。

（1）為了降低敷塔管道對塔器管嘴的應(yīng)力，避免管道振動現(xiàn)象的發(fā)生，需沿著塔敷管道均勻設(shè)置承重支架和導(dǎo)向支架，必要時還要設(shè)置彈簧式支架。同時根據(jù)管道內(nèi)的介質(zhì)特性以及流向，管道支架作成可移動的，減少管道運動的應(yīng)力。

（2）在安裝固定承重支架時，應(yīng)按照應(yīng)力分析的要求盡量貼近塔的管口位置，進一步減少管道對管嘴的應(yīng)力。若管道的重量太沉，使用單一固定承重支架進行承重?zé)o法滿足應(yīng)力要求時，需進行彈簧承重支架的增加設(shè)置。

（3）敷塔管道的距離很長時，在承重支架的作用下，可以按照預(yù)先規(guī)定好的距離進行導(dǎo)向支架的設(shè)置。導(dǎo)向之間距離可以按照項目相關(guān)規(guī)定進行選擇。

（4）待管道離開塔器管嘴及轉(zhuǎn)彎時，需在立管和管嘴就近處進行固定承重支架的布設(shè)；待管道位于中央轉(zhuǎn)彎部位時，彎管下邊的第一個支架到底是進行導(dǎo)向支架的設(shè)置還是固定承重支架的設(shè)置，需深入研究熱力才可以確定。

（5）沒有和塔器管嘴連接的敷塔管道，如消防蒸汽類管道或是引至塔上放空管道，這種固定承重支架需要在立管的下邊設(shè)置，其他需要設(shè)置導(dǎo)向支架。

（6）在安全閥管道上設(shè)置的支架需用于承重閥相反的作用力，安全閥門出口管道應(yīng)該設(shè)置一個固定式支架。

（7）針對必須和閥門直接連接的塔器管嘴而言，其公稱直徑應(yīng)該保持在DN≥150mm時，需設(shè)置承重支架。

（8）敷塔管道支架應(yīng)該焊接在與塔器墊板靠近之處，待熱處理塔器時，需將其專門托付給設(shè)備，并在塔體上直接進行焊接。

4 結(jié)束語

塔器設(shè)備管道的配管設(shè)計，不僅應(yīng)該符合相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)，對管道的柔性、預(yù)應(yīng)力、塔器本身的熱位移、基礎(chǔ)下沉等狀況深入考慮，還需確保檢修與實際操作環(huán)節(jié)的便捷性，并盡可能節(jié)省管道，使其更美觀、更整齊、更經(jīng)濟、更合理的布設(shè)。雖然說塔器配管相對繁雜，但仍有一定規(guī)律和原則，因而，塔器設(shè)備配管的工程師在設(shè)計塔器配管的同時，只需要掌握相關(guān)規(guī)定，遵守配管的相關(guān)原則實施合理設(shè)計。并將相似塔器配管經(jīng)驗、經(jīng)典配管的設(shè)計實例、現(xiàn)場實踐經(jīng)驗等充分結(jié)合，對上下游的專業(yè)知識深入了解后，不斷總結(jié)、不斷積累，從而保障自身塔器設(shè)備管道配管的設(shè)計水平全面提升。