Modeling and Optimization of a Crude Distillation Unit: a case Study for Undergraduate Students

OMEZ
Figure 4
Process flow diagram. [Color figure can be viewed in the online issue, which is available at
www.interscience.wiley.com.]
The profiles of the atmospheric distillation column, presented
in Figure 5, show how the feed streams and side products affect
the liquid flow in each stage. Particularly, the pumparounds (trays
12, 17, and 21) and the crude feed form the peeks observed in the
figure. The general trend is that there is a larger vapor flow at the
lower part of the column and a larger liquid flow at the upper part,
which relates to the temperature profile that in turn is due to the
location of heat sources at the bottom of the column.
In the stabilization column, the same temperature tendency is
observed. Nevertheless, this column operates at lower temperatures
compared to the other two columns. At tray 10, a jump of the liquid
flow caused by the feed stream should be apparent; this feed also
has an effect on vapor flow since at each plate compositions are in
equilibrium.
When analyzing the compositions of the different products,
it should be observed that more volatile components and pseudo-
Figure 5
Profile of flows and temperature in the atmospheric distillation. [Color figure can be viewed in the online issue,
which is available at www.interscience.wiley.com.]

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CRUDE DISTILLATION UNIT
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Figure 6
Profile of flows and temperature in vacuum distillation. [Color figure can be viewed in the online issue, which
is available at www.interscience.wiley.com.]
components have higher molar fractions in products from the
rectifying sections while the opposite occurs with products from
the stripping sections. These profiles are the result of the fraction-
ing process. Since the proposed example deals with high-quality
crude, the flows of light Naphtha (LSR) and heavy Naphtha (Naph-
tha) should be considerably high, representing approximately half
of the crude.
Specified Model
According to the degrees of freedom analysis, it is necessary to
add specifications to each column in order to have a completely
specified system that has the same number of equations as vari-
ables. To choose these specifications one must be aware that not
all specifications are compatible and that if they are not chosen
properly, the system might not have a solution.