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1、 目录目录 设计任务书设计任务书.1 第一部分第一部分 精馏计算精馏计算.2 一、下塔精馏计算.2 到第六块塔板的时候氧浓度已经超过 36 了,故第 I 段取 7 块.5 二、液空、污液氮、纯液氮节流气化率的确定.5 三、液空节流后气液相组分的计算.6 四、膨胀空气过热引起气化量的计算.7 五、上塔的精馏计算.7 六、实际塔板数的确定.12 第二部分第二部分 塔板流动工况及结构计算（下塔）塔板流动工况及结构计算（下塔）.13 一、塔径的计算.13 二、溢流斗结构设计计算.15 三、塔板阻力计算.16 四、溢流斗尺寸及塔板间距计算.17 第三部分第三部分 容器及强度计算容器及强度计算.19 一、
2、塔体壁厚计算.19 二、封头的设计计算.20 三、塔体开孔及开孔补强.21 四、支座设计.24 五、支撑梁工字钢的选取.27筛板式精馏塔设计说明书- 1 -设计任务书设计任务书已知条件：已知条件： 上塔压力MPaP136. 0上下塔压力MPaP58. 0下氧产量hNmVo/100003 2氧浓度%6 .99 2oy氮产量hNmVN/1000032氮浓度%99.992Ny加工空气量hNmVK/550003液空氧浓度OX21LK%36过冷度Ct5冷过热度Ct20热膨胀空气量14. 0PKV标准空气体积百分含量20.95%，0.93%，78.12%2OAr2N设计任务：设计任务：1、三相液体精馏计算
3、确定上下塔板数； 2、塔板动力工况及结构计算确定塔径、塔板间距、溢流斗个数等； 3、容器及强度计算包括选材、壁厚、封头的选择计算； 4、绘制下塔装配图包括焊接形式及主要装配结构； 5、书写设计说明书。备注：备注：1、 本设计中凡涉及标注 1，2，3 的均分别表示氧、氩、氮组分； 2、 本设计为双高精馏塔，理论塔板数计算为三元逐板计算法；3、 假设纯产品为二元混合物，即纯或中杂质为；2O2NAr4、本设计中数据多采集自深冷手册和压力容器设计国家标准以及部分经验公式。筛板式精馏塔设计说明书- 2 -第一部分第一部分 精馏计算精馏计算课程设计主要对精馏塔的塔板数、下塔装配结构作设计，下塔精馏采 用中
4、间抽污氮进入上塔参加精馏，另外一部分压缩空气进膨胀机节流 提供冷量进入上塔。其简单流程示意图见下图：图一 精馏塔流程示意图一、下塔精馏计算一、下塔精馏计算1、污氮量及其含氮浓度计算、污氮量及其含氮浓度计算根据全塔物料守恒和组分平衡得到如下方程组：1-12222233332222KOCNWNKKOOCNCNWNWNKKOOCNCNWNWNVVVVV yV yVyVyV yV yVyVy 将已知条件代入方程组 1-1，得：325500010000 1000055000 78.12%10000 0% 10000 99.99%55000 0.93%10000 0.4% 10000 0.01%WNWNW
5、NWNWNVVyVy 解得：筛板式精馏塔设计说明书- 3 -332135000/94.2%1.34%4.46%WNWNWNWNVNmhyyy 2、下塔物料平衡计算、下塔物料平衡计算由下塔物料守恒得到如下方程组：1-233332222KKCNWNKKKKCNCNWNWNKKKKCNCNWNWNVLLLV yL xLxLxV yL xLxLx 其中：3/KKVVNmh总（1-0. 14）=55000 0. 86=47300假设：（1）且纯液氮与纯气氮组分一310000/CNCNLVNmh致（2），浓度略少于污液氮中的氩浓度21.618%Kx （3）污液氮与污气氮中氮组分相同，即。33 WNWNxy
6、将以上假设条件代入方程组 1-2 得：2473001000047300 78.12%62.18%10000 99.99%94.19%47300 0.93%1.32% 10000 0.01%KWNKWNKWNWNLLLLLLx 解得：332125723.93/11576.07/0.196%5.604%KWNWNWNLNmhLNmhxx 3、回流比及操作线方程的确定、回流比及操作线方程的确定下塔理论塔板数用逐板法计算试凑法计算。从污氮抽取出口把下塔分 为 I、II 两段，从污氮出口往下到液空上方为第 I 段，从污氮出口往上 到液氮出口下方为第 II 段。全塔物料守恒得到：332135000/94.
7、19%1.34%4.46%WNWNWNWNVNmhyyy 下塔物料守恒：332125723.93/11576.07/0.196%5.604%KWNWNWNLNmhLNmhxx 筛板式精馏塔设计说明书- 4 -第 I 段回流比及操作线方程的确定：回流比：25723.93()0.543847300K I KLL VV根据物料守恒得到操作线方程组：1-311 1122 22() ()() ()IKKIKKLyxxyV LyxxyV 将回流比及假设条件代入操作线方程组 1-3 得：21.32%Kx 11220.54380.013732 0.54380.0005yx yx （2）第 II 段回流比及操作
8、线方程的确定：回流比：47300 10000()0.788647300KCN II KVLL VV根据物料守恒得到操作线方程：1-41 112 22IICNIIIICNCNIIIICNCNIILLVL xLxV yL xLxV y 并将3331247300/10000/37300/0%0.01%IIKCNIICNCNVVNmhLNmhLNmhxx代入方程 1-4 得到第 II 段操作线方程：11220.78860.78860.000021yxyx 4、下塔理论塔板数计算（逐板计算法）、下塔理论塔板数计算（逐板计算法）首先，根据吉普斯相率可以做以下假设： 离开塔板的两股物质处于相平衡，进入塔板的两股物质浓度关系由操 作线方程确定。 计算过程：由污氮中氧浓度和氩浓度算出和,再由下氧-氩-氮三元1y2y0.58MPa系相平衡图中查得第一块塔板的和,从而查出 y.如此循环最后使1x2x下塔第 I 段操作线方程：11220.54380.013732 0.54380.0005yx yx
