浅析塔布置和管道设计注意事项
李光 烟台万华化工设计院有限公司 山东 烟台 264006
摘要：
塔器是石油化工装置中广泛应用的重要设备，本文主要浅析了塔的管口方位的确定、配管、平台设置及附塔支架的设计要点，并给出了相应设计规定及注意事项。
关键词：塔 管口布置 管道设计 支架
Liguang
Yantai Wanhua Chemical Engineering Design Co.,Ltd,Yantai,264006,China
Abstract : Tower is an important equipment widely used in petrochemical plants. This article mainly analyzes the determination of the orientation of the tower nozzle, the piping, the platform setting and the design points of the attached tower support, and the corresponding design regulations and precautions are given.
Key words: tower; nozzle arrangement ;pipeline design; suspension and support
塔器是在石油化工、轻工等各个行业广泛应用的工艺设备。主要用于处理流体(气体或液体)之间的传热与传质，是实现物料净化、分离的主要设备。一般来说化工工业中的如蒸馏、萃取、吸收、解吸、气提、增温等气-液之间的相际传质过程均在塔器中进行。塔器投资在化工装置中也占至少20%以上，是项目能否良好开车的基础。根据塔的种类与作用不同，其设备布置与管道布置要求也不尽相同。本文主要对塔器设备布置及配管方面的一些通用原则进行探究。不足之处望指正交流。
1.塔的安装高度
塔的安装高度主要由工艺要求决定。考虑的主要因素：
1）利用塔的内压或塔内流体重力卸料时，应根据塔内压力和输送管道的压损、目标设备的高度来确定核算塔的高度。
2）用泵抽吸塔釜物料时，应满足净正吸入压头和管道压力降的要求。高真空或温度接近沸点液体的塔要特别注意。
3) 带有非明火加热的再沸器的塔安装高度，应按照专利方要求来确定。
4）成组（排）布置的塔通常采用联合平台，联合平台标高可根据调整塔裙座高度尽可能取齐，难以实现时可通过设置错层楼梯保证平台通行。
2.塔操作平台设置
1）凡有工艺管口、人孔、手孔、调节阀组、阀门和检测仪表的部位均应考虑设置操作检修平台，平台的宽度一般在0.8~1.5m 之间。人孔中心距平台面的高度为450~1 300 mm，最佳为800 mm,人孔距塔平台边缘最小距离为700mm。
2）上下两层平台的净空不应小于2.2 m,每段直梯的最大高度不应超过8 m。最下层平台的高度应高出地面2.2m 以上，以确保通行安全。
3）两个以上的塔成组布置时，优先考虑设置联合平台。平台层高应考虑结合各设备的管口高度、人孔和检修疏散要求。
4）塔与框架靠近布置时，宜在塔平台和框架之间设通道。成组布置的塔平台可以连在一起，当操作工况不同导致热膨胀不同时，两设备操作平台宜采用铰接。
3.塔的管口方位确定
3.1 管口布置一般原则
塔类设备管口方位的确定一般分为操作区和配管区，操作区一般包括平台、梯子、安全阀及其它阀门、人孔、仪表检测口和吊柱等。配管区是作为塔器连接管廊、泵和冷热换热器等设备的管道设置的区域。塔器的管道接口应尽量在操作区布置，方便操作。同时设计时应注意塔内件整体结构与管口的相对关系以及设备专利商的特殊要求。
下面对各部分做一下简要描述。
图1 塔的操作区和配管区示意图
3.2人孔方位设置
1）人孔应满足在操作区内进出塔方便、安全，易于疏散。
2）当一个塔有多个人孔时，满足操作前提下人孔方位尽可能同一朝向；若多台塔成组布置时，人孔宜朝向一致，保证足够的检修空间。
3) 对于板式塔，人孔方位不得开在降液管或受液槽区域内，宜布置在与塔板溢流堰平行的塔直径上，现场不满足平行时，至少保证人孔与溢流堰在水平方向上的净距不小于50mm。
4）人孔四周考虑开启，管口和管线不要太靠近布置，同时人孔应满足吊柱工作范围内。
3.3 液位计管口
塔釜通常设置液位计，为保证指示准确，确定管口方位时应避开再沸器返回管口正面60°角范围内，见图2。为避免上述范围限制，接口处可设置挡板。通常与塔直连的外浮筒式液位计管口也考虑加挡板。
图2 塔釜液位计管口方位示意图
3.4温度计和压力表管口
对板式塔而言，温度计和压力表通常是测量某一块塔板上的液相温度和气相压力。测量液相温度时，温度计管口应布置在其上一层塔板的降液管内，同时小于本层塔板向上100 mm 。同时还要注意温度计或者热电偶安装时不得与降液管及其它塔内件碰撞。温度计和压力表应布置在塔可操作平台范围内或者直爬梯两侧方便观察和检修。
4.塔上管道布置
4.1一般原则：
1) 附塔管道应布置在配管区，人孔、仪表和梯子宜布置在操作区；
2) 管道布置规划一般从上到下，优先布置塔顶大直径和有特殊要求的管道，再布置其他管道，最后布置塔底和小直径管道；
3) 附塔管线尽量布置在距设备中心同一曲率半径上，同时保证管道外壁距塔外壁净距至少为300 mm。
4.2 塔顶气相配管
(1) 塔顶气相管道一般温度都较高，一般考虑设置“L”型配管满足应力计算。
(2) 气相管道配管不能人为制造“液袋”，防止积液。
(3) 塔顶气相采用空冷器时，进入空冷器的配管要对称布置，使其阻力降相同，避免出现偏流。
4.3 塔顶安全阀的排放管
(1) 排放至大气的安全阀宜安装在塔顶部人孔下的第一层平台上，以便于支撑出口管和用塔吊柱吊装安全阀。安全阀排放管的位置也应符合规范要求。
(2) 排放到火炬系统的安全阀:安全阀应安装在高于火炬总管的操作平台上，管道布置时要核算入口段压损要小于安全阀定压值的3%，不满足时考虑扩径；安全阀出口段压损不大于安全阀定压值的10%，不满足时也考虑扩径。
(3) 安全阀出口管道与火炬总管连接，宜45°从顶部顺流接入。
4.4 塔底管道
塔底管道操作温度往往饱和态，塔底出口与泵连接的管道要保证足够柔性以减少泵口受力，又要尽量减少管道的长度和拐弯，减小管道压损，保证泵的正常运转。
5.塔的管道支架设计
附塔管线支吊架的设置原则：
1）从塔顶出来的管道或侧线进出口的管道，靠近管口处的第一个支架设置为承重支架，如根据应力计算再设第二个承重支架时要考虑为弹簧支吊架。承重支架之后，按规定的间距设导向支架。
2）导向支架间距随支承的管道直径及载荷不同而不同，其最大间距见表3 所示。
3）多根附塔管线支架的设置应在满足跨距规定下，尽量将支架布置在同一层高，且错落有致，便于施工和维修，又能达到美观的效果
6.总结
塔的布置和配管设计是石化装置中一项难度较高的工作，需要综合考虑多方面因素和经验积累，只有这样平台、管口方位、梯子及支架设置才能安全合理。本文只是结合实际工作，介绍一些塔器布置和配管的通用做法。实际工程中肯定会因为塔器内部结构不同而有对应不同的要求。只有在平时工作中不断积累、学习和总结，才能避免出现设计失误，保证装置的顺利开车。
参考文献
[1]石油化工工艺装置布置设计规范[S]．SH3011-2011.北京：中国石化出版社，2011.7．
[2]石油化工金属管道布置设计规范[S]．SH3012-2011.北京：中国石化出版社，2011.7．
[3]张德姜，王怀义，刘绍叶．石油化工装置工艺管道安装设计手册[M]．北京：中国石化出版社．
[4]孙腾龙. 论石油化工装置塔的管道布置与设计要点[J]. 化工管理,2016(20):249.
[5]丁海涛.浅谈石油化工装置中塔的布置以及管道设计［J］.山东化工，2017，46(19) : 121－124，130．
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作者：李光，男，1986-01-28，籍贯：河北保定人。本科，工程师，主要从事化工工艺及配管设计工作。
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