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石化装置中塔布置和配管设计探究

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  摘 要:在进行石油化工工艺设计时,考虑到塔及其管线在运行中的特殊性,所以,在设计石油化工塔及配管的过程中,除了要考虑其美观性和合理性,还需要可以达到设计要求,如此一来,才能保证石化工艺的安全运行,保证装置处于最佳的运行状态下。
  关键词:石化装置;塔布置;配管设计
  1 塔的布置
  1.1 塔的平面布置
  在对塔进行平面布置时,对于大中型的塔的布置时一般会采用露天布置的方法,对于小型或有特殊要求的塔可以安装于室内。对于露天布置的塔群,在安装布置多个塔时要尽可能的集中布置,尽量将塔的中心线布置在一条直线上,或者塔外壁成一条直线布置(沿塔的一边切线对齐),对于直径较小的塔,可以三角形布置或双排布置,以提高其操作状态的稳定性。对于直径小于等于1m的塔可布置在框架内或框架的一侧,利用框架来对塔进行加固。塔与其关联设备,最好按照相关工艺流程就近布置。其中特别要注意的是两塔之间的净距离不宜小于2.5m,这样塔的周围就有充足的操作和配管空间,可以将这些空间分为配管区和操作检修区,可以更加方便的进行操作、维护等工作。
  1.2 塔的高度控制
  塔的安装高度主要由相关的工艺要求决定。对于工作在真空环境下操作的塔或需要从塔底抽出接近沸点液体的塔,在用泵抽出液体时容易出现闪蒸现象,所以在安装时要考虑液体排出时的高度是否合适,针对这种情况一般用裙座结构将塔的高度进行抬高。其中用泵送出塔底液体时,泵的有效吸入高度应满足需要吸入高度(有效吸入高度至少比需要吸入高度多0.3m)。对于工作在常压或中、低压环境下操作的塔,如果没有特殊要求,可以直接在地面的基础上进行安装。
  1.3 塔操作平台设置
  塔平台的设置,应按最小用途设置。操作平台应设置在人孔、液位计、手孔、阀门、塔顶吊杆等经常需要操作和检修的位置,平台的宽度一般在0.8m到1.5m之间。相邻的两层平台之间的高度一般不要超过10m。如果有规定或着用户有明确要求设计大于10m的层高的,应在两层平台之间设置梯间平台用于休息。塔顶平台的设置,考虑塔顶安全阀的检修和拆卸空间以及对塔顶吊柱的操作,为确保安全,以围绕全塔为宜。
  2 塔装置的配管设计
  2.1 配管专业设计要点
  对于配管设计来说,在满足管线尽量短的工艺条件下,应避开构架柱子及斜撑,并找到合适的支架生根点,满足支撑要求。同时支耳大小以及管口方位也由配管专业提出,支耳大小应考虑弹簧支架不应与设备保温外壁相碰,管口方位应满足工艺要求并便于操作和检修,在现场施工安装时需要先吊装设备再铺设平台。
  2.2 塔管线的管架设计
  附塔管线要有足够的支撑,对于大直径高温管线,应与应力分析人员一起确定管线的走向。一般地,第一个支架设置在管口附近,以减少管口的荷载,每隔一段距离设置一导向架,使管线不产生横向位移和管口不产生力矩,最下面的导向架比下边的弯头至少高出25D。设置支架及应力分析要注意塔内的温度梯度,以及因塔和管道材料不同引起的膨胀率的差别。
  3 塔布置案例分析
  以低温甲醇洗工艺为例,进行塔装置布置设计。整个低温甲醇洗装置中的大部分设备为塔、换热器、泵,因此,做好这些设备的布置设计至关重要。
  3.1 塔布置设计
  低温甲醇洗工艺(八塔流程)中包含有吸收塔、中压闪蒸塔、CO2产品塔、H2S浓缩塔、N2气提塔、热再生塔、甲醇水分离塔和尾气洗涤塔,塔的数量较多,在布置时需注意以下几点:①各塔根据工艺流程顺序布置在管廊两侧且尽量靠近框架;②塔和管廊之间布置管道,塔的另一侧预留检修场地,以满足塔的吊装、塔板装卸,塔的人孔、手孔朝向检修侧;③塔和管廊立柱之间没有布置泵时,塔外壁和管廊立柱之间距离一般为3~5m,一般在此区域内设置调节阀组、排水管道和排水井等;④塔和管廊之间布置泵时,应按泵的操作、检修和配管要求確定有关距离,一般情况下,塔外壁和管廊立柱之间距离不宜小于2.5m;⑤塔底、塔侧接入泵的,在塔的裙座高度设计时要充分考虑泵的汽蚀余量要求。
  3.2 塔管线的布置
  塔的配管,尽量集中在靠近管廊一侧,即配管去内,呈扇形布置。由于塔顶馏出管线的管径比较大,因此布置管线自上而下,使大直径的管线首先占有空间位置,管线离开关口后,应改变方向,沿塔体平行方向布置。
  3.3 附塔配管和支架设计
  附塔管道布置时遵守以下原则:①附塔管道布置时首先要考虑操作和安全的相关要求;②附塔管道的布置要满足工艺管道和仪表流程图的设计要求;③在进行管道布置时应尽量使管道沿塔体分布,并且应注意有一个有序的外观,便于支架的统一规划;④应从塔顶至塔底自上而下的进行统一规划。
  4 结语
  综上所述,在进行石油化工工艺塔装置及其配管设计时,要综合考虑到运行中的实际情况,在保证美观性和合理性的基础上,达到塔平面布置、高度布置、平台布置及配管设计的要求,如此一来,才能保证塔装置运行的安全性和经济性。
  参考文献:
  [1]杨利军.石油化工装置夹套管设计[J].化工设计通讯,2018, 44(09):88.
  [2]陈曼玲.石油化工工艺蒸汽管道配管设计重点[J].化工管理,2018(27):124-125.
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