浅谈塔器的配管设计

刘红果　张倩

【摘 要】作为气—液或液—液相间传质、传热的设备，塔器在石油化工装置中的应用非常广泛，然而塔器设备因其与许多其他相关设备相连，其管口数量要远多于其他化工设备，因此塔器的配管设计比较复杂，本文仅仅围绕石油化工装置中塔器的管道设计要点、支吊架设置中须注意的问题以及配管中的常见错误进行阐述。

【关键词】塔；配管；支吊架

0 引言

塔器是用于气—液或液—液相间传质、传热的设备，广泛用于石油化工企业。所以塔器设备的管道设计也是石化设计中十分重要的组成部分。与塔器设备相关联的设备有进料加热器、非明火加热的再沸器、塔顶冷凝冷却器、回流罐、塔底抽出泵等，因而，塔器的管口数量与其他设备相比多很多，另外，塔器设备往往比较高，设备需要设置爬梯、平台、吊装等，因而塔器设备可以用于配管的空间有限，配管设计相比其他设备会更加复杂。

所以就需要配管工程师按照经济合理、美观、实用的原则，综合考虑各种因素，科学配管。本文将从塔器配管设计的原则、塔器管线支吊架设置原则、配管过程中常见错误出发，浅谈塔器的配管设计。

1 塔器配管设计、支吊架设置要点及配管常见错误

1.1 塔器配管的设计要点

塔器按照功能分类可分为精馏塔（蒸馏塔）、反应塔、萃取塔、吸收塔、洗涤塔，虽然每种塔的功能大小外形不同，但是塔的管道布置设计原则是一致的。

通常我们可将塔的四周大致划分为操作和检修所需的操作侧和配管所需的管道侧。操作侧要充分满足检修、吊装、爬梯和仪表的需要。然而，由于塔内构件复杂和开口数量多，有时难以将上述两侧严格分清。

1.1.1 塔器的管口方位布置原则

塔器的管道与其他设备管道相比，虽然复杂，但是也具有一些独特的特点，需要根据工艺要求合理安排管口方位和塔盘等内部结构的关系，安排的好坏直接影响后期管道布置的简繁，操作是否方便、检修是否容易，是否足够经济等，因此，配管工程师配管之前需要对塔的内部结构、塔的操作进行充分的了解。

1）考虑检修和操作的因素，人孔方位应该布置在检修侧，应注意塔的内部构件，将人孔设在塔板上方的鼓泡区，不可设在降液管或受液槽区；人孔尽量布置在同一垂直线上，美观整齐。

2）为了避免人孔打开关闭时碰到仪表，增加仪表的破损风险，仪表管口不应布置在人孔附近。其中，液位计及液位调节器宜布置在便于观察、检查及能从抽出泵和调节阀的旁路处看得见的位置；压力表口应布置在气相区，考虑安装的可能性，不能离结构梁太近。

3）塔顶中心布置气相管口，安全阀、放空管开口在气相管口附近。塔顶和中段回流口布置在管道侧；气相物料进料口布置在塔板上方，与降液管平行；单溢流塔板的抽出口与受液槽垂直布置，双溢流塔板的抽出口宜布置在与降液管平行的塔中心线上。

1.1.2 配管侧的主要管线种类

塔顶管道：塔顶油气、放空、安全阀管道；

塔侧管道：回流、进料、侧线采出、气提蒸汽、再沸器入口及返回；

塔底管道：塔底抽出、排液；

杂项管道：液位计、温度计、压力表。

1.1.3 配管侧要遵守以下几大原则

1）首先要详细了解工艺要求及塔的内部结构，开口应满足工艺要求、安全、方便操作及检修。

2）从塔顶到塔底规划布置，先考虑塔顶管道（尤其有空冷器时应先结合空冷器位置确定其走向）和大直径管道。

3）管道应尽量沿塔体，成组布置，尽可能短，布局美观，易设支架。

4）管道与塔呈同心圆布置，或与塔外壁呈切线布置。

5）塔顶管道一般是气体管道，管径比较大，配管要遵循步步低，无袋形、尽可能短且具有一定柔性的原则：

（1）塔顶放空管线一般安装在塔顶管线水平管段的顶部且符合安全防火规范的要求。

（2）安全阀的配管注意事项，安全泄压排放大气时，放空口不能朝向临近设备或者有人通过的地方，放空口应高出以安全泄压装置为中心，半径8m范围内最高操作平台3m。

（3）安全阀后管道要步步低，不能积液，出口管要有支撑，安全阀要有可以检修的平台。

（4）如果安全阀进出口管线上设有切断阀时，切断阀应选用单闸板闸阀，并且阀杆应该水平安装。

6）塔体侧面一般是再沸器入口及返回口管线，回流管线、进料管线、侧线抽出管线、汽提蒸汽线等，阀门宜直接与管口相连，避免阀门关闭后管道有积液；另外，同一角度有大于等于两个进出口时，管道要有一定的柔性。

7）塔底温度一般比较高，布置塔底管线时应注意管线柔性，满足相关标准和规范要求。尤其塔底与抽出泵相连时，塔底抽出管线要尽量短且少弯头、少盲端，水平管段不能有“袋形”，应该“步步低”。抽出管线上的切断阀要距塔体尽量近，以减少积液。

1.2 塔的管道支吊架设置要点

管道支吊架主要分为三大类：承重、导向、限位。根据设备管口的承重大小、整个管系的稳定安全等方面的需要设置不同类型的管架。塔管线的支吊架设置原则有以下几点：

沿塔和容器敷设管道的支架，一般生根在塔和容器的外壁上，由于塔和容器的热涨或者基础下沉产生的位移与管道的热涨量不同，会产生相对位移。因而，生根在塔或容器外壁上的承重架的设计要按照最不利的工况确定位置和支架形式。

1）每一根附塔管线要在重心上部设置承重架，其他位置根据需要设置导向架，以免管口受力过大而损坏。

2）从塔顶出来的附塔管线和塔侧进出的侧线管道，在靠近管口处的第一个支架设为承重架，如果需要设两个承重架时，第二个承重架应设为弹簧承重架，承重架下面的支架根据规定间距设置导向架。

3）支架设置的顺序由上往下依次为固定、导向、弹簧、导向。以免影响管道的自然补偿，最后的导向架距离水平管道应不小于管道公称直径的25倍。

4）如果沿塔壁方向垂直管段的热位移量比较大时，水平管段需要设置弹簧架，热位移量不大时，设为导向架即可。

5）与管口直连的阀门公称直径大于等于DN150时，阀门下面宜设置承重支架，避免管口受力过大。

1.3 塔器配管中常见错误

1）没有充分考虑塔的保温层厚度及管架所需空间，附塔管线距离塔外壁太近，所留空间不够安装管道支架。

2）消防蒸汽、冲洗水的快装接头朝向操作者，且布置在平台内侧远离平台入口，紧急情况不利于安装使用。

3）视镜、手孔、人孔等的上方布置管道，不利于观察检修。

4）塔底管线的管架没有设为弹簧架。因塔底管线温度较高，具有热位移量，普通支架就会托空，起不到支架的作用，所以塔底管线如需设置支架，应设为弹簧架。

5）塔底管线的阀门距离塔底管口太远，阀门关闭后管道容易存有积液。

6）经常操作的阀门下面没有设置操作平台，操作时需要站在梯子上。不利于现场工人操作，增加了现场工人的工作危险性。

7）管架位置与塔平台相撞。

8）设备生根的管架预焊件相互重叠相撞。

2 小结

塔器的配管虽然复杂，但是还是有一定的原则和规律性，所以配管工程师在进行塔器配管时要仅仅围绕相关规定，遵循相关配管原则进行配管设计。结合类似塔器的配管经验、经典配管设计案例、项目现场操作经验，了解上下游相关专业知识，不断总结、积累，提高自己的设计水平。

【参考文献】

[1]李永艳.对塔器管道的配管设计浅析[J].科技与企业，2013.22.

[2]都基环.塔器管道的配管设计探究[C]//科技研究——2015科技产业发展与建设成就研讨会论文集（上），2015.02.14.

[3]宋苛苛.压力管道设计及工程实例[M].化学工业出版社，2013.1.

[责任编辑：王楠]