塔器设备管道配管设计

杨长青

（上海纬纵化工工程咨询有限公司，上海 200233）

现如今，我国石油化工行业已然历经数十年的发展，逐渐迈向成熟化的发展方向，并历经有史以来从未有过的繁荣局面。但在这个繁荣背后，其实有很多新技术涌现、运用以及创新，换而言之，也就是提出问题和解决问题。在一系列问题中，摆在石油化工行业面前的一个难题就是塔器设备管道的配管设计中存在的问题，由于塔器在不同使用环境下可以分成多种使用种类，而在诸多种类中，又具备着管道开孔的数量较多相同共同点。这个共同点还和塔器本身和诸多生产设备间存在着相对密切的关联。所以，为了将这种关系合理协调，相关人员需要强化掌握与之相关的知识，并对科学性设计管道方法的运用，考虑多种因素，保证塔器设备管道配管的高效设计。

1 塔器设备管道的配管设计准则

在塔器设备管道的配管设计中，在各部位塔平台间容易出现空间矛盾，为了防止出现纵横矛盾，塔器管道的设计需遵守的第一个准则：塔器可以分成管道侧与操作侧，划分示例塔器分成管道侧与操作侧后，全部接管口与平台均需在操作侧设置，而沿着塔体的上下管道需要在管道侧设置。因有的塔器的内件相对复杂，并具有诸多开口，有时无法对以上两侧明显区分，但越严格的区分，塔器管道的设计也就越经济合理。在沿塔壁敷设及管道侧布置的管道中，高处管道总能向下贯穿，为了不和下部塔侧的接管口管道衔接产生冲突，塔器管道需要从上到下进行布置，但有的时候塔底接管口管线也会影响到上部管线，这就要求做到上下兼顾。因此，塔器设备管道的配管设计第二个准则：塔器设备管道的配管布置需做到上下兼顾、从上到下。塔器设备管道的配管设计两个基础准则，需要在塔器开口位置、梯子、平台布置及其塔器管道的设计始终融汇贯穿，这作为提升塔器设备管道配管设计效果的基础保障。

2 塔器设备管道设计中需特别重视的问题

2.1 塔器管道整体设置

（1）一般来说，塔器设备的管道可以分成塔顶、塔体、塔底三类。塔顶管道中涵盖放空油气、安全阀进出、塔顶油气一系列管道；塔体侧面管道涵盖汽提蒸汽、侧线抽出、物料进入、回流、返回、重沸器进口等相关管道；塔底管道涵盖排液、塔底抽出两种管道。以上管道皆与塔体上部分的开口处连接在一起，而且通常属于沿着塔体进行敷设。无论何种塔器布置方式，所有的配管均不能影响检修口或是人孔，操作管道的高度也应当在人员能够操作的高度设计。

（2）一般塔四周大概可以分成检修与操作需要的操作区与配管需要的管道区。管道应布置在配管区，并集中布置，不应在四周布置，通常由于管道区不进行操作所以不设平台，平台与人孔都要设置于操作区便于设备维修、塔内件的吊装更换等。在平台侧的管道配管，距离检修平台的位置不能过远，若工艺需要管道距离平台的位置超过人员的操作范围，应该根据管道的位置调整平台尺寸。

（3）布置管道时需要从塔顶至塔底从上到下规划进行，并深入思考塔顶与直径较大的管道方位和自流管道的走势，再布设压力管道和常规管道，最后步骤就是对塔底与小直径管道的布置操作。塔上大直径管道需布置于配管区域的中央位置及其中下部分的连接部位，并根据标准顺序布置于其两边。

（4）管道侧面布置的“管束”距离设备中间同一曲率的半径上。还需将管道布置在平行设备的切线部位。一般管道外壁和塔外壁之间净距离应该维持在300mm左右，如果管道抑或塔进行了隔热层的布置需同时计算隔热层的外壁。管束的配管不仅要求满足工艺需求，同时还要整体美观，需要保温的管道要预留出保温的厚度，避免保温施工无法进行。

2.2 塔顶管道的具体设计环节

（1）塔顶位置的油气管道又被业界称作塔顶馏出线，其在塔顶至换热或冷却设备中属于一个管道。管道内产生的介质一般为气相，一般管道的管径很大，管道需尽量短，并需要按照“逐渐降低”的原则布置，不能出现U形现象。若是管道和此类冷却设施进行连接时，为了规避偏流的出现，需要对称布置方法的合理运用，分馏塔顶位置的油气管道一般没有隔热功能，只有操作者在接近管道处，会设置防烫避免操作人员烫伤。

（2）待设置塔顶油气管道到顶回流罐热旁路用于对塔顶压力进行控制的同时，热旁路管需尽可能短，以促进压降的有效减少；并不能产生U形，避免积液的出现；调节热旁路的阀门应设置于回流罐的相关平台上。

（3）放空管道与安全出口阀门管道的排放方式有密闭与直接两种。一般塔顶的放空管道应该布置于塔顶的油气管道高处，在安装前或者检修前需要吹扫暖塔，可通过此类放空管有效排放塔内油气和蒸汽。

2.3 塔侧管道的具体设计环节

（1）一般塔侧管道中主要有重沸器入口、汽提蒸汽、侧线抽出、物料进口、返回、回流等相关管道。为了保证阀门被关闭后不会产生积液，以上管道阀门需要连接塔开口处，不能直接在下弯垂直的管段部位设置阀门。敷塔管道阀的安装高度需保持在1.0～1.5m。

（2）进料或抽出管道应维持同样角度，标高不同具有≥2个开口时，不能运用刚性实现连接，最佳的连接方法为柔性连接。

（3）分馏塔侧线到汽提塔管道调节阀，调节阀需尽量安装在与汽提塔很近的地方，保证调节阀的前部分拥有液柱，液柱的高度应该满足我国的工艺指标。

2.4 塔底管道的具体设计环节

（1）塔底端的抽出线需要在塔裙或底座外引入，塔裙内不可以进行仪表连接头等部件的设置。从塔底到塔底泵的抽出管道和水平管道处不能出现U形，需要满足“步步低”的原则，避免塔底出现汽浊情况。抽出管段隔断阀需尽可能地贴近塔体，以便于相关工作的开展。

（2）通常塔底操作的温度较高，所以在塔底管道的设计过程中，管道的柔性度必须满足有关指标或规范指标。尤其是在温度较高的状况下，塔底的抽出管道和泵衔接时，管道不仅要短还要少拐弯，但对其自然段无法符合自补偿时，需选用转变管嘴实际方向及其塔底泵的移位方式，让管系柔韧度符合相关标准，从而减少泵嘴的受力。

（3）在连接塔底部的重沸器与塔体本身的液相与气相时，应该将管道进行均匀布置，并尽量降低压降，一般重沸器气相的返塔管道需对其预应力实施计算。同时为了积极克服塔底部液面与重沸器液面的高度差出现静压头、升气管、重沸器、降液管等压力方面的损失，在设计管道的过程中，需要对塔器与重沸器装置高度及其相关管线设施方法由工艺专业详细核算。

2.5 塔上其他管道的具体设计环节

（1）塔器设备中的消防蒸汽管道引出部位为蒸汽总管的上部分，总阀门需要在塔器下部分的平台易操作位置进行布置。为促进操作安全性的有效提升，各平台消防蒸汽的半固定式接头应该与平台保持切线方向落实安装工作，其位置应该设置于靠近梯子且便于操作的位置，联合平台与楼梯间或中央高塔处进行消防蒸汽管的合理搭设，以便于各塔的有效运用。

（2）在塔管道需要伴热时，应确保低处疏水、高处供汽，凝结水是否存在回收再次利用的价值，需根据全设备统一需求来确定。

（3）需设置软管站的塔，以将软管站设置在人孔平台处，针对底层平台人孔可与地面上的软管站进行共同使用。

3 塔器设备管道的支吊架设置

沿着塔管道进行支架的合理敷设，一般都根植于塔的外壁处，由于塔体的热胀或基础下沉的形成部位移动与管道热胀量不良容易造成位移。所以根植于塔体外壁的支架设计方面应根据不利的工况实施型式和位置的加强明确。

（1）为了降低敷塔管道对塔器管嘴的应力，避免管道振动现象的发生，需沿着塔敷管道均匀设置承重支架和导向支架，必要时还要设置弹簧式支架。同时根据管道内的介质特性以及流向，管道支架作成可移动的，减少管道运动的应力。

（2）在安装固定承重支架时，应按照应力分析的要求尽量贴近塔的管口位置，进一步减少管道对管嘴的应力。若管道的重量太沉，使用单一固定承重支架进行承重无法满足应力要求时，需进行弹簧承重支架的增加设置。

（3）敷塔管道的距离很长时，在承重支架的作用下，可以按照预先规定好的距离进行导向支架的设置。导向之间距离可以按照项目相关规定进行选择。

（4）待管道离开塔器管嘴及转弯时，需在立管和管嘴就近处进行固定承重支架的布设；待管道位于中央转弯部位时，弯管下边的第一个支架到底是进行导向支架的设置还是固定承重支架的设置，需深入研究热力才可以确定。

（5）没有和塔器管嘴连接的敷塔管道，如消防蒸汽类管道或是引至塔上放空管道，这种固定承重支架需要在立管的下边设置，其他需要设置导向支架。

（6）在安全阀管道上设置的支架需用于承重阀相反的作用力，安全阀门出口管道应该设置一个固定式支架。

（7）针对必须和阀门直接连接的塔器管嘴而言，其公称直径应该保持在DN≥150mm时，需设置承重支架。

（8）敷塔管道支架应该焊接在与塔器垫板靠近之处，待热处理塔器时，需将其专门托付给设备，并在塔体上直接进行焊接。

4 结束语

塔器设备管道的配管设计，不仅应该符合相关工艺标准，对管道的柔性、预应力、塔器本身的热位移、基础下沉等状况深入考虑，还需确保检修与实际操作环节的便捷性，并尽可能节省管道，使其更美观、更整齐、更经济、更合理的布设。虽然说塔器配管相对繁杂，但仍有一定规律和原则，因而，塔器设备配管的工程师在设计塔器配管的同时，只需要掌握相关规定，遵守配管的相关原则实施合理设计。并将相似塔器配管经验、经典配管的设计实例、现场实践经验等充分结合，对上下游的专业知识深入了解后，不断总结、不断积累，从而保障自身塔器设备管道配管的设计水平全面提升。