高威 刘洋 唐春
中石油华东设计院有限公司，山东 青岛 266071
摘要：塔用于气液或液液传质或者传热过程的设备，广泛应用于石油化工的企业，如分馏塔、吸收塔、汽提塔、解吸塔等等气液传质的设备、液液传质设备。塔有多种类型，按其中结构可以分为了板式塔与填料塔。根据塔内工艺的流程，与换热器、回流罐、空冷器、底泵、加热炉等多种设备密切相关，因此塔体开孔数远远大于其它设备和管道。塔器设计要考虑满足工艺流程要求、符合平面布置规定以及相关设备的操作要求。
关键词：敷塔管线；配管设计；分析
引言
经过几十年以来的发展，我国石化的企业逐渐走向了成熟，经历了前所未有的繁荣。然而，在繁荣的背后中是一套技术的创新与运用，换言之，是解决与发现问题的渐进过程。事实之上，在这些的问题当中，塔管的设计就是石化企业生产经营当中的一个重要问题，由于塔管与许多生产的设备密切相关，根据使用其环境的不同，塔管可以分为了不同的类型。因此，有必要加强对于相关知识的掌握，选择了合理的管道设计方案，并且综合考虑到各种的因素，以充分协调这一关系。
一、塔器管道配管设计原则
在塔器管道的实际设计中，我们需要遵循相应的设计原则。来去不同相联设备间的敷塔管线容易发生空间冲突。为了避免冲突，通常可以将塔的四周大致可以划分为了检修与操作所需的“检修侧”（操作侧）与管道的敷设所需要的“管道侧”，将用于操作和检修的阀门及管口置于检修侧，平设置操作平台，敷塔的管道位于了管道侧，不设置检修平台。由于某些塔体的工艺结构比较复杂，管口的数量比较多，有时很难将两者严格区分开来，但区分越严格，敷塔管线设计就越合理、越经济。在沿着管道侧的塔壁铺设的管道中，塔顶的管道一直向下延伸。为了不与下方进出的管道发生冲突，敷塔管道应自上而下设计，同时为了满足工艺要求，遇到复杂管系需要上下兼顾，综合考虑。这是优秀塔管设计的基础。
二、塔器主要管道的配管设计
塔管一般分为了顶管、侧管与底管。架空的管道包括了架空输气管道、安全阀进出口的管道、排气的管道等等，塔体的侧管包括了回流管、进料管、侧线抽汽管、汽提管、再沸器进出口管道等等。
塔管设计的原则是根据工艺管道和仪表流程图，满足可操作性、安全性和防火规范的要求。根据进出管口在塔壁的位置，从塔顶到塔底进行总体规划。根据塔管的重要性，一般按照塔顶的管线、大口径的管线、重力流的管线、压力的管线、普通的管线、塔底管线和小口径管线的顺序进行管线方向规划。在满足柔性要求的前提下，管道应尽可能短，尽可能集中在管道侧，使管道美观，易于安装和支撑。
（一）轻组分塔塔顶配管设计
轻组分塔的顶部冷凝器与塔体的顶部法兰连接，因此冷凝器管可视为塔管系统的一部分。顶部馏分的轻质成分被浓缩并回流到顶部塔盘进行萃取。冷凝器的凝结水回流是自吸的，进入低压汽包。该工艺要求管道尽可能短，弯头尽可能少，以减少管道的阻力降。冷凝管的设计温度为较高，考虑到管道的热膨胀，在冷凝器一侧设置冷凝器出口，喷嘴对接法兰直接弯头焊接，形成立式“Z”型管道。在的框架梁下的直管段上设置弹簧支架，消除凝汽器喷嘴处的热应力。通过改变管道方向，设置合适的支撑和弹簧支撑，解决了管道的热补偿问题。应力计算结果满足管道柔度要求。
（二）塔体侧面的配管设计
1）人孔
检修孔应布置在塔架的操作侧。对于板式塔、上塔板下管不允许有检修孔，否则人员不能进入。对于本盘原则之上也禁止将其放置在倾盆大雨管当中，以免人员进入时出现其危险。单个溢流托盘在任何托盘上方的墙上可能有检修孔；双溢流托盘在每个交替层中下水管上方的托盘壁上可能还有检修孔，或在托盘壁之上可能有人孔，托盘壁中没有下降管，但这种的情况则需要两个人孔，不常进行使用。从单溢流板塔人孔开孔的范围可以看出，人孔的最佳开孔方向布置在塔径平行于托盘溢流堰的塔径之上，为托盘溢流堰创造出了最大的空间。主管进来了。如上所述，为了避免管道与平台的冲突，将立柱水平分为管道侧与操作侧。当管道及其部件连接到工艺喷嘴之时，引管侧距离有利于最短，避免进行冲突，节省了材料。可见，操作侧与管道侧的边界是运行维护的最佳位置，也是管道与管道之间距离最短的部位。板式塔，工艺喷嘴和溢流堰往往要求垂直，因此塔板的最佳方向应为正。
2)进出物料管口
进料口可以布置在容器上部或者上部侧壁，出料口普遍布置在容器下部或下部侧壁，进出物料孔不应该排布在同一侧。如果布置视镜，其位置应该和进料口接近，这样便于随时查看进料情况。
加气口一般布置在托盘上方，并且与淋水管平齐。当气体的流量比较大时，应该设置分配管。气液混合物的进料口一般设置在托盘的上方，并且设有分配管。当流量比较大之时，应将其切割并且提供了螺旋的导板。汽提汽口一般布置在汽提段塔盘的下方，并且增设了分配管。
3)抽出口
中下管双溢流板，出水可以在排污管底部任意角度进行布置，吸水桶的深度不小于出水口直径的1.5～2倍，最小应为150mm。
出口通常与集水槽或者集水槽托盘进行相连。只要不影响下吸力，出水口可以布置在罐底，并沿0°～180°的任何方向抽出。
（三）塔底的配管设计
通过管道将塔底的液体泵入轻组件塔底的循环泵。由于管道设计温度较高，需要对管道进行柔性设计，以满足相关标准或规范的要求。另外，塔底的泵送管路与泵连接。管路的方向应尽可能短，转弯小，以减少阻力下降。同时，应有足够的弹性，以减少泵喷嘴的应力。在设计中，。两台循环泵前面的液体泵送管路自上而下分为两台循环泵。管道进口前端的泵为“L”形，直管段前端的泵由弹簧支架支承，消除泵嘴处的应力。在设计中，通过与应力专业人员的配合，设置合理的支撑和弹簧支撑，以满足管道的柔性要求。
三、结语
通过以上对敷塔管线设计的潜析和介绍，对敷塔管线的总体设计原则以及侧线和塔底的配管有了一定的了解。随着石化企业的发展，对化工设备的要求越来越高，复杂性越来越大，如何通过合理的设计来改进整个石化系统就显得尤为重要和必要。事实上，就敷塔管线设计而言，在实际设计的过程当中，应该综合考虑到相关设备的平面布置与详细的规格，并对敷塔管线进行改进分析。这也意味着我们在实际塔管设计过程中，要不断提高自身的设计质量，并全面贯彻落实。
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