ASPEN学习笔记 20: DSTWU 例题

介绍- 计算结果用做严格塔的初值

多组分精馏的简捷设计模块 DSTWU 假定恒摩尔流和恒定的相对挥发度,采用 Winn-Underwood-Gilliland 方法计算仅有一股进料和两股出料的简单精馏塔,其中,采用 Winn 方程计算最小理论板数,通过 Underwood 公式计算最小回流比,依据 Gilliland 关联式确定指定回流比下所需要的理论板数及进料位置,或指定理论板数下所需要的回流比及进料位置。塔的理论板数由冷凝器开始自上向下进行编号, DSTWU 模块要求一股进料、一股塔顶产品
出料及一股塔底产品出料,其中,塔顶产品允许在冷凝器中分出水相,其连接如图所示。

Material Streams 物料流股

Inlet 入口
One material feed stream 一个进口物料流股

Outlet 出口
One distillate stream 塔顶馏出流股
One bottoms stream 塔底产品流股
One water decant stream from condenser (optional) 塔顶的析出水

Heat Streams 热流

Inlet 入口
One stream for condenser cooling (optional) 冷凝器冷却
One stream for reboiler heating (optional) 再沸器加热

Outlet 出口
One stream for condenser cooling (optional) 冷凝器冷却
One stream for reboiler heating (optional) 再沸器加热

Each outlet heat stream contains the net heat duty for either the condenser or the reboiler. The net heat duty is the inlet heat stream minus the actual (calculated) heat duty.

每股出口热流包含的为冷凝器或者再沸器的净热负荷。这个净热负荷 = 入口热流 – 实际或者计算的冷凝器-再沸器的热负荷

If you use heat streams for the reboiler, you must also use them for the condenser.

如果对再沸器使用了热流，则应该对冷凝器使用。

Specification 规格	Result 结果
Recovery of light and heavy key components	Minimum reflux ratio and minimum number of theoretical stages 最小回流比和最小理论板数
Number of theoretical stages 理论板数	Required reflux ratio 要求的回流比
Reflux ratio 回流比	Required number of theoretical stages 要求的理论板数

DSTWU also estimates the optimum feed stage location, and the condenser and reboiler duties.

DSTWU也同时估算最优的进料位置以及冷凝器和再沸器的热负荷

DSTWU can generate an optional table of reflux ratio versus number of stages. Use the Input | Calculation Options sheet to enter specifications for the table.

DSTWU也可以提供回流比对板数的表格，在Input-Calculation options 中设置即可

winn method 介绍

最小塔板数

$N{min}=\frac{ ln[\frac{x{LK,D}}{x{LK,B}}(\frac{x{HK,B}}{x{HK,D}})^{\theta{LK}}]}{ln\beta_{LK/HK}}$

其中

$\beta{LK/HK} = \frac{K{LK}}{(K{HK})^{\theta{LK}}}$

也就是

\beta_{LK/HK} = \frac{K_{LK}}{(K_{HK})^{\theta_{LK}}}

由于θ在一定压力下为定制，则β也为定值

B= bottom ，塔底

D= distillate 塔顶

HK = heavy key component 关键重组分

LK = light key component 关键轻组分

x = liquid mole fraction 液相摩尔分率

例7.1

简捷法设计乙苯 – 苯乙烯精馏塔。进料量 12500kg / h ,温度 45℃ ,压力101.325kPa ,乙苯 0.5843 (质量分数,下同),苯乙烯 0.415 ,焦油 0.0007(本例采用正十七烷表示焦油),塔顶为全凝器,冷凝器压力 6kPa ,再沸器压力 14kPa ,回流比为最小回流比的 1.2 倍。要求塔顶产品中乙苯含量不低于 0.99 ,塔底产品中苯乙烯含量不低于 0.997 。物性方法采用 PENG-ROB 。求最小回流比、最小理论板数、实际回流比、实际理论板数、进料位置以及塔顶温度,并生成回流比随理论板数变化图。