淺談塔器的配管設計

劉紅果　張倩

【摘 要】作為氣—液或液—液相間傳質、傳熱的設備，塔器在石油化工裝置中的應用非常廣泛，然而塔器設備因其與許多其他相關設備相連，其管口數量要遠多于其他化工設備，因此塔器的配管設計比較復雜，本文僅僅圍繞石油化工裝置中塔器的管道設計要點、支吊架設置中須注意的問題以及配管中的常見錯誤進行闡述。

【關鍵詞】塔；配管；支吊架

0 引言

塔器是用于氣—液或液—液相間傳質、傳熱的設備，廣泛用于石油化工企業。所以塔器設備的管道設計也是石化設計中十分重要的組成部分。與塔器設備相關聯的設備有進料加熱器、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，塔器的管口數量與其他設備相比多很多，另外，塔器設備往往比較高，設備需要設置爬梯、平臺、吊裝等，因而塔器設備可以用于配管的空間有限，配管設計相比其他設備會更加復雜。

所以就需要配管工程師按照經濟合理、美觀、實用的原則，綜合考慮各種因素，科學配管。本文將從塔器配管設計的原則、塔器管線支吊架設置原則、配管過程中常見錯誤出發，淺談塔器的配管設計。

1 塔器配管設計、支吊架設置要點及配管常見錯誤

1.1 塔器配管的設計要點

塔器按照功能分類可分為精餾塔（蒸餾塔）、反應塔、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計原則是一致的。

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和配管所需的管道側。操作側要充分滿足檢修、吊裝、爬梯和儀表的需要。然而，由于塔內構件復雜和開口數量多，有時難以將上述兩側嚴格分清。

1.1.1 塔器的管口方位布置原則

塔器的管道與其他設備管道相比，雖然復雜，但是也具有一些獨特的特點，需要根據工藝要求合理安排管口方位和塔盤等內部結構的關系，安排的好壞直接影響后期管道布置的簡繁，操作是否方便、檢修是否容易，是否足夠經濟等，因此，配管工程師配管之前需要對塔的內部結構、塔的操作進行充分的了解。

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

2）為了避免人孔打開關閉時碰到儀表，增加儀表的破損風險，儀表管口不應布置在人孔附近。其中，液位計及液位調節器宜布置在便于觀察、檢查及能從抽出泵和調節閥的旁路處看得見的位置；壓力表口應布置在氣相區，考慮安裝的可能性，不能離結構梁太近。

3）塔頂中心布置氣相管口，安全閥、放空管開口在氣相管口附近。塔頂和中段回流口布置在管道側；氣相物料進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 配管側的主要管線種類

塔頂管道：塔頂油氣、放空、安全閥管道；

塔側管道：回流、進料、側線采出、氣提蒸汽、再沸器入口及返回；

塔底管道：塔底抽出、排液；

雜項管道：液位計、溫度計、壓力表。

1.1.3 配管側要遵守以下幾大原則

1）首先要詳細了解工藝要求及塔的內部結構，開口應滿足工藝要求、安全、方便操作及檢修。

2）從塔頂到塔底規劃布置，先考慮塔頂管道（尤其有空冷器時應先結合空冷器位置確定其走向）和大直徑管道。

3）管道應盡量沿塔體，成組布置，盡可能短，布局美觀，易設支架。

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范的要求。

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

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

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

7）塔底溫度一般比較高，布置塔底管線時應注意管線柔性，滿足相關標準和規范要求。尤其塔底與抽出泵相連時，塔底抽出管線要盡量短且少彎頭、少盲端，水平管段不能有“袋形”，應該“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 塔的管道支吊架設置要點

管道支吊架主要分為三大類：承重、導向、限位。根據設備管口的承重大小、整個管系的穩定安全等方面的需要設置不同類型的管架。塔管線的支吊架設置原則有以下幾點：

沿塔和容器敷設管道的支架，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下沉產生的位移與管道的熱漲量不同，會產生相對位移。因而，生根在塔或容器外壁上的承重架的設計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置承重架，其他位置根據需要設置導向架，以免管口受力過大而損壞。

2）從塔頂出來的附塔管線和塔側進出的側線管道，在靠近管口處的第一個支架設為承重架，如果需要設兩個承重架時，第二個承重架應設為彈簧承重架，承重架下面的支架根據規定間距設置導向架。

3）支架設置的順序由上往下依次為固定、導向、彈簧、導向。以免影響管道的自然補償，最后的導向架距離水平管道應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，水平管段需要設置彈簧架，熱位移量不大時，設為導向架即可。

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

1.3 塔器配管中常見錯誤

1）沒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，且布置在平臺內側遠離平臺入口，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）塔底管線的管架沒有設為彈簧架。因塔底管線溫度較高，具有熱位移量，普通支架就會托空，起不到支架的作用，所以塔底管線如需設置支架，應設為彈簧架。

5）塔底管線的閥門距離塔底管口太遠，閥門關閉后管道容易存有積液。

6）經常操作的閥門下面沒有設置操作平臺，操作時需要站在梯子上。不利于現場工人操作，增加了現場工人的工作危險性。

7）管架位置與塔平臺相撞。

8）設備生根的管架預焊件相互重疊相撞。

2 小結

塔器的配管雖然復雜，但是還是有一定的原則和規律性，所以配管工程師在進行塔器配管時要僅僅圍繞相關規定，遵循相關配管原則進行配管設計。結合類似塔器的配管經驗、經典配管設計案例、項目現場操作經驗，了解上下游相關專業知識，不斷總結、積累，提高自己的設計水平。

【參考文獻】

[1]李永艷.對塔器管道的配管設計淺析[J].科技與企業，2013.22.

[2]都基環.塔器管道的配管設計探究[C]//科技研究——2015科技產業發展與建設成就研討會論文集（上），2015.02.14.

[3]宋苛苛.壓力管道設計及工程實例[M].化學工業出版社，2013.1.

[責任編輯：王楠]