一种板式精馏塔的管口方位设计理念

郭晓莹

(中海油石化工程有限责任公司，山东 济南　250010)

某芳烃抽提装置采用“两头一尾”的工艺组合，原料分别为来自裂解汽油加氢装置的裂解汽油脱戊烷油和催化重整装置(Ⅱ)的重整汽油脱戊烷油。装置由裂解汽油预分馏(A系列)、裂解汽油芳烃抽提(A系列)、重整汽油预分馏(B系列)、重整汽油芳烃抽提(B系列)、芳烃精馏及配套公用工程部分组成。在设备布置方面，采用南北分别为A系列和B系列，中间为公用工程管廊的设备布置方案。其中，A系列脱庚烷塔位于流程上游，宜布置在物料进界区附近，其再沸器纵向布置于塔的东侧，如图1。

1　塔盘方位的确定

板式塔的塔盘与管口的相对位置息息相关，以回流口为例，回流液体进塔后不应直接进入降液管，以保证回流口所在塔盘的分离效率，这就决定了回流口的方位要受限于塔盘溢流堰的形式、降液管的方位(即塔盘方位)等因素。反过来说，某些重要的管口位置也可制约塔盘的方位，如再沸器返回口。

本装置脱庚烷塔共66块塔盘，其中第1#到33#为单溢流塔盘，34#到66#为双溢流塔盘，塔盘结构如图2。根据塔盘的内部结构可知，再沸器返回口宜平行于66#塔盘的降液管布置。

图1　脱庚烷塔的设备布置

图3　塔和再沸器工艺管道配管

而与再沸器返回口相连的管道操作温度高、直径大，管道自身热应力大，需设置自然补偿以满足应力吸收；再加上布置的空间通常有限，还需结合釜液抽出管道综合布置，在实际的配管中往往只有微量的调整余地。因而在设计中宜优先考虑塔和再沸器之间的管道布置，结合设备布置和应力分析结果，确定再沸器返回口管口方位，进而确定塔盘的方位。经应力分析后，再沸器和塔之间管道走向如图3所示。

图4　塔盘方位

由此确定了34#到66#塔盘的方位,如图4。可见，确定好对布置要求最高的再沸器返回口的方位，在塔盘方位设计工作中至关重要。而33#塔盘降液管应垂直于34#塔盘的降液管布置，可布置于塔的南侧或北侧。结合回流口的位置(在第2部分详述)，将1#到33#奇数塔盘的方位定在塔的北侧。

2　进料口和回流口的方位

进料口和回流口的布置上有相似之处，都要求液体进入塔内后落在塔板上，而不是流入降液管内。因而按照塔内结构，图3所示，进料口宜平行于34#塔盘降液板布置，回流口宜布置于1#塔盘降液管的对侧，此外考虑到塔的配管侧位于塔的左下角，为方便配管，将回流口和进料口都布置于塔的南侧，如图5所示。因而1#塔盘降液板也就确定为在塔的北侧，从而确定了奇数塔盘的合理方位。

图5　回流口和进料口方位

3　人孔方位的确定

塔盘方位确定后，人孔的方位布置原则一是人员进去不踩空，二是朝向吊装检修侧，三是不与塔内部件碰撞，四是尽量布置在一个方位。本装置脱庚烷塔有5个人孔，其中位于单溢流塔盘上的2个，双溢流塔盘上的2个，塔釜一个。单溢流、双溢流塔盘人孔和塔盘的相对位置如图6所示，阴影部分为理论布置范围。

图6人孔方位的确定

按照人孔方位尽量统一的原则，结合吊装检修区的位置，将人孔的方位确定为塔的右下角。

4　液位计及温度计的方位

液面计和液面调节器的管口应布置在便于观察、检查的位置，且液面应不受流入液体冲击的影响。不宜布置在进料或重沸器返回管口正对面60°范围之内，液位调节器应优先于液位计考虑布置在最合适的液位测量位置。液面调节变送器应设在平台或梯子操作方便的地方，站在梯子上操作的液位调节器和液位计宜安装在梯子的右侧，如图7。

图7　液位计的布置

对于温度计或热电偶，应确认测量温度是液相还是气相温度后，再进行布置。温度计管口不得与降液管及其他内件碰撞，此外为了抽出热电偶，其开口前方应保证600mm 的最小空间。

5　平台及梯子的设计

塔平台和梯子是为检修和操作而设计，塔平台的布置要求能覆盖所有的设备管口，便于后期拆卸或隔离。梯子则更多的采用安全且又方便的侧进式。

6　结语

综合来说，高效的出具塔设备的管口方位，应考虑必要的优先顺序：

(1)优先考虑塔和再沸器相连管道的布置，确定好再沸器返回口的方位，并以此为据确定塔下部塔盘的方位。在较为复杂的塔中，还应考虑塔釜集液槽、挡板的影响。

(2)重点结合回流口及进料口的内部结构，确定上部塔盘的方位。

(3)在塔盘方位确定的基础上，根据塔内部构造及工艺、管道布置、操作检修的要求，确认人孔、液位计等管口方位，并在此过程中完成塔的平台及梯子等辅助设施的设计。

依据这个思路，抓住关键因素，极大的提高了管口方位设计成功率，避免了因管口方位达不到配管要求引起的反复修改，缩短了工期。