塔器設備管道配管設計

楊長青

（上海緯縱化工工程咨詢有限公司，上海 200233）

現如今，我國石油化工行業已然歷經數十年的發展，逐漸邁向成熟化的發展方向，并歷經有史以來從未有過的繁榮局面。但在這個繁榮背后，其實有很多新技術涌現、運用以及創新，換而言之，也就是提出問題和解決問題。在一系列問題中，擺在石油化工行業面前的一個難題就是塔器設備管道的配管設計中存在的問題，由于塔器在不同使用環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量較多相同共同點。這個共同點還和塔器本身和諸多生產設備間存在著相對密切的關聯。所以，為了將這種關系合理協調，相關人員需要強化掌握與之相關的知識，并對科學性設計管道方法的運用，考慮多種因素，保證塔器設備管道配管的高效設計。

1 塔器設備管道的配管設計準則

在塔器設備管道的配管設計中，在各部位塔平臺間容易出現空間矛盾，為了防止出現縱橫矛盾，塔器管道的設計需遵守的第一個準則：塔器可以分成管道側與操作側，劃分示例塔器分成管道側與操作側后，全部接管口與平臺均需在操作側設置，而沿著塔體的上下管道需要在管道側設置。因有的塔器的內件相對復雜，并具有諸多開口，有時無法對以上兩側明顯區分，但越嚴格的區分，塔器管道的設計也就越經濟合理。在沿塔壁敷設及管道側布置的管道中，高處管道總能向下貫穿，為了不和下部塔側的接管口管道銜接產生沖突，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，塔器設備管道的配管設計第二個準則：塔器設備管道的配管布置需做到上下兼顧、從上到下。塔器設備管道的配管設計兩個基礎準則，需要在塔器開口位置、梯子、平臺布置及其塔器管道的設計始終融匯貫穿，這作為提升塔器設備管道配管設計效果的基礎保障。

2 塔器設備管道設計中需特別重視的問題

2.1 塔器管道整體設置

（1）一般來說，塔器設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；塔體側面管道涵蓋汽提蒸汽、側線抽出、物料進入、回流、返回、重沸器進口等相關管道；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。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當在人員能夠操作的高度設計。

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

（3）布置管道時需要從塔頂至塔底從上到下規劃進行，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，再布設壓力管道和常規管道，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域的中央位置及其中下部分的連接部位，并根據標準順序布置于其兩邊。

（4）管道側面布置的“管束”距離設備中間同一曲率的半徑上。還需將管道布置在平行設備的切線部位。一般管道外壁和塔外壁之間凈距離應該維持在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 塔頂管道的具體設計環節

（1）塔頂位置的油氣管道又被業界稱作塔頂餾出線，其在塔頂至換熱或冷卻設備中屬于一個管道。管道內產生的介質一般為氣相，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U形現象。若是管道和此類冷卻設施進行連接時，為了規避偏流的出現，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，會設置防燙避免操作人員燙傷。

（2）待設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；并不能產生U形，避免積液的出現；調節熱旁路的閥門應設置于回流罐的相關平臺上。

（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。一般塔頂的放空管道應該布置于塔頂的油氣管道高處，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油氣和蒸汽。

2.3 塔側管道的具體設計環節

（1）一般塔側管道中主要有重沸器入口、汽提蒸汽、側線抽出、物料進口、返回、回流等相關管道。為了保證閥門被關閉后不會產生積液，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）進料或抽出管道應維持同樣角度，標高不同具有≥2個開口時，不能運用剛性實現連接，最佳的連接方法為柔性連接。

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

2.4 塔底管道的具體設計環節

（1）塔底端的抽出線需要在塔裙或底座外引入，塔裙內不可以進行儀表連接頭等部件的設置。從塔底到塔底泵的抽出管道和水平管道處不能出現U形，需要滿足“步步低”的原則，避免塔底出現汽濁情況。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計過程中，管道的柔性度必須滿足有關指標或規范指標。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標準，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應力實施計算。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靜壓頭、升氣管、重沸器、降液管等壓力方面的損失，在設計管道的過程中，需要對塔器與重沸器裝置高度及其相關管線設施方法由工藝專業詳細核算。

2.5 塔上其他管道的具體設計環節

（1）塔器設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該與平臺保持切線方向落實安裝工作，其位置應該設置于靠近梯子且便于操作的位置，聯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，以便于各塔的有效運用。

（2）在塔管道需要伴熱時，應確保低處疏水、高處供汽，凝結水是否存在回收再次利用的價值，需根據全設備統一需求來確定。

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

3 塔器設備管道的支吊架設置

沿著塔管道進行支架的合理敷設，一般都根植于塔的外壁處，由于塔體的熱脹或基礎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計方面應根據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力，避免管道振動現象的發生，需沿著塔敷管道均勻設置承重支架和導向支架，必要時還要設置彈簧式支架。同時根據管道內的介質特性以及流向，管道支架作成可移動的，減少管道運動的應力。

（2）在安裝固定承重支架時，應按照應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力。若管道的重量太沉，使用單一固定承重支架進行承重無法滿足應力要求時，需進行彈簧承重支架的增加設置。

（3）敷塔管道的距離很長時，在承重支架的作用下，可以按照預先規定好的距離進行導向支架的設置。導向之間距離可以按照項目相關規定進行選擇。

（4）待管道離開塔器管嘴及轉彎時，需在立管和管嘴就近處進行固定承重支架的布設；待管道位于中央轉彎部位時，彎管下邊的第一個支架到底是進行導向支架的設置還是固定承重支架的設置，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置，其他需要設置導向支架。

（6）在安全閥管道上設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該設置一個固定式支架。

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

（8）敷塔管道支架應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備，并在塔體上直接進行焊接。

4 結束語

塔器設備管道的配管設計，不僅應該符合相關工藝標準，對管道的柔性、預應力、塔器本身的熱位移、基礎下沉等狀況深入考慮，還需確保檢修與實際操作環節的便捷性，并盡可能節省管道，使其更美觀、更整齊、更經濟、更合理的布設。雖然說塔器配管相對繁雜，但仍有一定規律和原則，因而，塔器設備配管的工程師在設計塔器配管的同時，只需要掌握相關規定，遵守配管的相關原則實施合理設計。并將相似塔器配管經驗、經典配管的設計實例、現場實踐經驗等充分結合，對上下游的專業知識深入了解后，不斷總結、不斷積累，從而保障自身塔器設備管道配管的設計水平全面提升。