化工裝置中精餾塔的設(shè)備布置

摘要:精餾塔是化工裝置中重要的化工設(shè)備。其設(shè)備布置的好壞往往會對操作單元，甚至對整個裝置的生產(chǎn)會產(chǎn)生很大的影響，直接關(guān)系到一個化工裝置是否美觀、經(jīng)濟以及安全和實用。精餾塔的管道設(shè)計工作包括設(shè)備布置和管道布置兩部分。本文主要探討精餾塔的設(shè)備布置部分。以下筆者結(jié)合自己曾經(jīng)設(shè)計的兗礦榆林60萬噸甲醇項目精餾裝置，試論一下塔的設(shè)備布置。

關(guān)鍵詞：精餾塔，設(shè)備布置

一、塔的布置

塔與其關(guān)聯(lián)的設(shè)備有：再沸器、塔頂冷凝器、二級冷凝器、回流罐、回流泵、釜液冷卻器、釜液泵等。這些設(shè)備一般按流程順序，在不違反《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》的前題下，盡可能靠近布置，形成獨立的操作系統(tǒng)。并且同類設(shè)備集中布置，如冷凝器一般布置在三層樓面上，回流罐布置在二層樓面上，泵布置在一層樓面上。這樣不但整齊，美觀，而且操作也方便。塔的布置方式有以下幾種：

1 單排布置：一般情況下多采用單排布置的方式，并且中心線對齊；若二個或二個以上的塔設(shè)置聯(lián)合平臺時，可以中心對齊，也可以切線對齊。

2 非單排布置：對于直徑較小本體較高的塔，可以雙排布置或成三角形布置，這樣，可以利用平臺將塔聯(lián)系在一起，提高其穩(wěn)定性。但須注意平臺生根構(gòu)件應(yīng)采用可以滑動的導(dǎo)向節(jié)點以適應(yīng)不同操作溫度的熱脹影響。

3 框架式布置：對于直徑DN≤1000的塔還可以布置在框架內(nèi)或框架的一邊，利用框架設(shè)置其平臺、梯子。

在榆林兗礦60萬噸/年甲醇項目中，塔是采用的單排布置的方式，主要是基于工藝流程和設(shè)置聯(lián)和平臺的考慮。甲醇精餾的工藝過程有四個塔，預(yù)精餾塔T-2101，甲醇加壓塔T-2102，甲醇常壓塔壓塔T-2103，氣提塔T-2104，工藝介質(zhì)的主要走向是粗甲醇經(jīng)預(yù)熱進(jìn)入預(yù)精餾塔T-2101，在預(yù)精餾塔中除去甲醇中殘留的溶解氣體及以二甲醚為代表的低沸物，塔頂出來的主要餾分經(jīng)過冷凝器后再由加壓塔進(jìn)料泵送入甲醇加壓塔T-2102，然后粗甲醇加壓塔T-2102塔底液體經(jīng)過液位調(diào)節(jié)送至精甲醇常壓塔T-2103，精甲醇常壓塔T-2103下部塔板上抽出一股液體經(jīng)過氣提塔進(jìn)料泵送入T-2104。由工藝流程可以看出工藝介質(zhì)是依次從T-2101到T-2104，四個塔是串聯(lián)的，所以采用單排布置方式，這樣就比較符合流程式的布置。

二、塔的安裝高度

首先要滿足工藝要求，滿足再沸器的安裝、塔底泵吸入管道的安裝及操作要求；當(dāng)成組布置的塔設(shè)置聯(lián)合平臺時，由于人孔高度不一有時平臺標(biāo)高取齊有困難，可調(diào)整個別塔的群座高度或安裝高度，以便平臺標(biāo)高取齊。

在榆林兗礦60萬噸/年甲醇項目中，T-2104塔的裙座高度原來是4500mm。考慮到和臨近的T-2103塔之間要設(shè)置聯(lián)合平臺，而T2103塔的裙座高度是6500mm。按照T-2103和 T-2104塔的人孔位置計算標(biāo)高后，發(fā)現(xiàn)二塔的各個人孔高度之間有一定距離，都沒有在一個高度平面。經(jīng)過和工藝及設(shè)備專業(yè)協(xié)商，對T-2104塔的群座高度進(jìn)行調(diào)整，使其最大程度的滿足二塔之間設(shè)置了3道聯(lián)合平臺。

三、塔的間距

兩塔之間的間距主要是從平臺設(shè)置，再沸器的相對位置，兩塔間是否管道敷設(shè)以及管口方位等方面來綜合考慮。從塔體上的管口考慮，通常，塔平臺的寬度應(yīng)使塔周邊法蘭距平臺邊不小于600mm。按照人孔伸出塔外壁250mm，其它管口伸出塔外壁也為200mm~250mm，可以得出，塔的平臺外邊距塔外壁最少應(yīng)為800 mm；對保溫的塔，還要考慮直爬梯的設(shè)置處的寬度是否合適，通常，若塔的保溫厚度小于100 mm，梯子內(nèi)側(cè)距塔外壁為250mm；若塔的保溫厚度大于100 mm，梯子內(nèi)側(cè)距塔外壁為350mm；

現(xiàn)在以其中塔T-2102，T-2103布置為例來簡要的論述一下塔間距的布置。先從塔平臺設(shè)置方面來考慮：兩個塔的保溫厚度要求都是110 mm，則梯子內(nèi)側(cè)距塔外壁應(yīng)為350mm，考慮到上人方便，梯子內(nèi)側(cè)距平臺邊不小于600mm，由此可以得出，塔的平臺外邊距塔外壁最少為950mm；這樣兩個塔的凈間距至少應(yīng)為1900mm；塔徑分別是T-2102是4200mm，T-2103是5000mm，則間距應(yīng)該至少是D1/2+D2/2+1900（其中D1是T-2102塔徑，D2是T-2103塔徑）;另外從管道敷設(shè)方面來考慮：有上塔T-2102和塔T-2103的 進(jìn)料管線，有進(jìn)塔T-2103再沸器E-2105B蒸汽管線，這樣兩塔之間又需要一定的凈距離，大約1100mm;第三，從塔T-2103的再沸器和兩個塔之間的相互位置關(guān)系來考慮，再沸器的支架寬需要3800mm;再沸器E-2105的支架寬度大于T-2102和T-2103之間所走管線的間距要求，取大者3800mm.這樣綜合三方面因素，兩塔之間的 最小距離應(yīng)為8600mm;此時還需和結(jié)構(gòu)專業(yè)討論，看塔之間的距離是否能夠滿足兩塔的基礎(chǔ)間距要求，是否需要作一定的放大。通過討論，此塔間距離滿足基礎(chǔ)要求。這樣兩塔之間的間距最終確定為8600mm.

四、塔的再沸器的布置

塔的再沸器與塔的距離在滿足配管及安裝、檢修的情況下，盡量靠近塔布置。臥式再沸器的管束抽出側(cè)要留出足夠的檢修空間。立式再沸器至塔之間的管線越短越好，常常管口直接相接。這里尤為注意的是：在再沸器布置時，需勾出塔與再沸器所有連管的草圖，提交管機專業(yè)計算，根據(jù)結(jié)果看再沸器的支耳是否要加彈簧。然后，核算再沸器的支耳標(biāo)高是否合適，有時甚至要調(diào)整塔的安裝高度。

五、塔的配管研究對塔布置的影響

設(shè)備布置完畢后，還需要進(jìn)行一些配管研究工作，具體包括：塔上梯子平臺的設(shè)置，塔上管道的布置，塔的管道支架的設(shè)置。這些方面的研究對塔的設(shè)備布置也有一定的影響。例如，塔頂餾出管的管徑一般較大，介質(zhì)為氣相。在塔管道布置時，應(yīng)首先考慮其位置，考慮其是否影響到塔的間距及其他工藝的要求。

六、結(jié)束語

以上是筆者就精餾塔的設(shè)備布置的一些心得體會，論述比較簡要。總之，塔的布置既要考慮滿足工藝流程，又要考慮經(jīng)濟合理；既要考慮實用、安全，又要考慮整齊、美觀。設(shè)計時，只有綜合考慮各種因素，才能設(shè)計出好的作品。文中的不妥之處，歡迎閱者批評指正，共同提高設(shè)計水平。

參考文獻(xiàn)：

1.《化工裝置管道布置設(shè)計規(guī)定》HG/T20549-1998

2.《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)定》HG 20546-92