化工装置中塔设备的管道布置

化工装置中塔设备的管道布置

周航

单位：中国五环工程有限公司省市：湖北省武汉市邮编：430223

摘要：化工装置中的塔设备在化工生产中起着重要的作用，其管道布置也相对重要。所以在进行塔设备管道布置时，首先需要满足仪表流程和管道正常运行的要求，然后再对管道按照自上而下的步骤进行设计，在设计的过程中还要充分的考虑管道的位置、自流方向以及规格尺寸等参数因素[1]。其次应紧密结合管道日常运行和操作的需求，保证管道布置的合理性和安全可靠性，进而实现经济最优化目标。最后尽可能的沿着塔体进行管道布置，在保证管道布置外观的基础上，合理的安排管道组成的方式，根据以往的经验，科学的开展塔设备管道布置工作。

关键词：化工装置；塔设备；管道布置

引言

化工企业在不断的发展，生产规模不断扩大，塔设备的重要性也凸显出来，在化工装置中，根据塔设备的种类不同，相应的管道布置方式也有着较大的区别。塔设备本身的结构较为复杂，在管道布置上也有更高的要求，管道布置质量直接影响到塔设备性能的发挥，需要进一步重视。

1塔的管道布置

笔者从某化工项目中选取Ⅴ塔（T-751）作为研究对象展开说明。管道布置的一般流程是：（1）根据工艺流程和设备布置进行配管研究，然后根据配管研究和设备图确定管口方位，同时对塔平台和梯子的设置进行规划；（2）设备管口方位确定后,根据P&ID进行管道的详细设计；（3）根据管架标准及管线的应力条件进行支架设置。根据工艺流程和设备图进行管道研究设备布置完毕后，应先根据工艺流程和设备图进行管道研究确定塔的管口方位，同时对塔平台和梯子的设置进行规划。Ⅴ塔（以下用设备位号T-751表示）汽提段为板式塔，提馏段为填料塔[2]。

1.1确定管口方位及塔平台

（1）塔T-751的操作检修区和配管区应分开布置，整个装置的设备运输安装区在框架的北侧，所以无论是塔盘和填料的填装还是拆除检修从框架北侧操作是最方便的；冷凝器、冷却器、回流槽等布置在塔的南侧，所以管线布置在塔的南侧从流程上更顺，节省成本。由以上两点可以得出操作检修区在塔的北侧（270°~90°区间），配管侧在塔的南侧（90°~270°区间），并且确定人孔M1~M8在0°方向上，由于M9与N5管口标高相近，N5管口优先布置在0°方向，M9布置在300°方向上。

（2）塔T-751的工艺管口方位一般根据流程和各设备之间的位置关系确定,使流程更顺，管道更短，以提高效率。N1进料口进料由E-733冷却进入T-751，由于E-733在T-751西侧，所以N1管口布置在180°~270°区间比较合适；N2安全阀口影响因素较少，可暂定顶部90°方向上；N3回流口由于T-751的回流泵P-751a/b布置在T-751的东侧，所以N3管口布置在90°~180°区间比较合适；N4、N5釜液再沸出口、进口，再沸器应尽量靠近塔布置，两设备间的管线也尽量短，所以N4、N5管口应朝向E-751，布置在0°方向上；N6塔顶气相出口在塔顶部；N14塔底釜液出口，釜液进E-753冷却,根据E-753位置，N14应在90°方向上。

（3）塔T-751的仪表管口方位:液位计口N7a/b，N8a/b塔釜测点的操作面在EL6500mm平台上，而N7a、N8a管口标高在EL8500mm。为方便液位计的观测及其阀门的操作，在T-751的180°位置上增加了一段直爬梯。N7a/b，N8a/b布置在直爬梯附近，分别在155°和205°方向上；压力计口N9b，N10b及温度计口N11i三个测点标高都在EL8500mm，所以同样布置在操作直爬梯附近。

2塔设备管道的配套设备设施布置

2.1管道支架的布置

管道支架布置上，根据塔设备管道的走向确定支架位置，并且确定管道的受力条件，结合应力变化，确定具体的塔设备管道支架，同时确定塔设备预焊件。塔设备在运行过程中，会存在一定的应力，在设计支架时，需要在管道口附近处增加承载架，承载管道本身的重量和管道发生的热胀反力。一旦管道口承受的压力过大，可借助专门的弹簧支架承重，分担荷载[3]。管道之间的距离较近时，需要为管道支架留出足够的空间，充分考虑到塔设备之间的距离，必要时增加管道高度，避免管道支架发生碰撞。根据管道应力的计算结果，确定负载要求和管道支架的形式，对于一些应力可以忽略不计的管线，承重架的荷载直接由输送介质和管道自身的重量得出。安全阀放空过程中会产生较大的反作用力，因此在安全阀的出口处，要布置特定的管道止推支架，并尽量靠近安全阀。

2.2塔设备管线布置

在附塔管道敷设时，需要结合敷设工艺的要求，保证整个管道整齐美观，可操作性较强，并且保证管道安全，尽可能的减小管道长度，应考虑热应力的影响。管道形状为塔外壁同心圆，从塔顶到塔底顺序敷设，完善不同口径管道的布置。根据管道布置确定设备管线位置，塔设备的管线包括公共管线和取样管线，不同的塔设备管线布置方式有所不同。公共管线沿塔设备布置时，尽量靠近人孔，在维修时更为方便，而且也能方便日常清洗，一般管径为DN25。

2.3再沸器管道设计

从塔到再沸器和由再沸器返回塔的管道配管时，要减少阻力降、考虑热应力的问题。在管道柔性允许范围内配管形状尽量简单。如果立式再沸器较小，直接支撑在塔体上，同时尽量缩短再沸器与塔体之间的距离，工艺介质返塔管线一般与塔管口直接对接。由于再沸器与塔体有相近的热膨胀量，应力计算容易通过。当立式再沸器支撑在独立框架上时，也将其与塔靠近布置。但如果再沸器与塔的固定点高度不同，导致热膨胀量也不同，则需采用在再沸器的支耳位置设置弹簧或在管路上设置膨胀节等其他措施来补偿两者之间产生的相对位移。卧式再沸器的工艺介质进出口管道宜采用直管与塔体连接，并缩短管道长度，如果此种配管方式无法满足应力分析的要求，可调整塔管口方位，通过在进出口管道上增加弯头和直管段的方式来增加管道柔性，达到热补偿的效果。当再沸器有两个升气口时，为使其管内流量均匀，升气管应对称布置，即使无法对称布置，也应力求使两根管道的阻力相等。

2.4塔底管道设计

由于塔底操作温度一般较高，塔底出料到泵的管道需有足够的柔性以减少管口受力，同时还要注意阻力降的要求，保持“步步低”配管，不得出现“袋形”。泵吸入管路在满足管道应力条件下应短而直，减少不必要的弯头、阀门及其他管件，以避免塔底泵产生汽蚀现象［4］。如管底有人员通行要求，则管底至地面需有至少2.2m的净空高度。塔底抽出管线引至裙座外后，应在靠近裙座的地方安装切断阀和放净阀，以便于操作。

3结语

塔设备是化工产业生产过程中必不可少的重要设备，在进行塔设备的管道布置时，既要追求管道布置的美观和整齐度，又要切实满足塔设备正常运行的需要。这就要求专业人员应熟练的掌握塔设备管道安装的技巧，满足塔设备管道布置经济合理和安全的要求，切实保障塔设备稳定、安全的运行，进而实现化工企业经济效益最大化目标。

参考文献：

[1]马鹏举.浅析化工装置中塔设备的管道布置[J].化学工程与装备,2014,(02):67-70.

[2]马大博.简述石油化工装置中塔的管道布置[J].中国石油和化工标准与质量,2014,(11):245+243.

[3]战书鹏.刍议化工装置中塔设备的管道布置[J].化学工程与装备,2015,(05):43-44+51.

[4]王瑞杰,孙明州.浅谈石油化工设计中塔的管道设计[J].化工管理,2016,(08):198