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

CRUDE DISTILLATION UNIT
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Table 9 Range of the Variables for Optimization
Variable
Minimum
Maximum
STEAM flow (lb/h)
100
15,000
STEAM-1 flow (lb/h)
100
9,000
STEAM-2 flow (lb/h)
100
7,500
STEAM-3 flow (lb/h)
100
3,500
WET-GAS flow (lb mol/h)
0
250
Reflux rate of C1 (mol)
0
20
Condenser temperature of C3 (
◦
F)
100
140
Gas flow, and reflux rate of C1) are variables from the atmospheric
distillation column. They influence the objective function because
of the LSR flow it produces. In this sense, the objective of these
variables is to maximize the feed flow in the stabilization column.
In the results it can be observe how the value of the objec-
tive function increases with greater steam flows (Steam, Steam-1,
Steam-2, Steam-3). The steam feed to the main column of the
atmospheric distillation is supposed to be the one with greater
effect on the flow which is to be maximized. All of these feed
flows should obtain values close to the upper limit when they are
varied individually.
The variables with the greatest influence over the objective
function are the reflux rate of C1 and the flow of vapor from the
C1 condenser (Wet-Gas). In the first case, this is explained due to
the fact that the reflux rate affects the degree of separation of the
fractions directly, which means that a greater separation allows a
greater flow of lighter products. In the case of the flow of the vapor
from the condenser (Wet-Gas), a smaller production of these light
components allows to fulfill the LSR specification by their mixture
with heavier components, since this specification refers to only one
point on the distillation curve. In this way, it is possible to increase
the LSR flow.
In the stabilization column the effect of the condenser tem-
perature on the Stab-LSR flow is smaller; nevertheless there is
a tendency of a maximization of the objective function with the
increase in temperature. Despite this, it should be noted that this
variable cannot be moved in a wide range while keeping the column
under specification.
When grouping variables, it is found that at the optimum value
of the objective function, the inlet flows of steam feed streams are
not necessarily expected to locate at their upper bound. This can
be interpreted as a limit in the separation for their effect as a heat
source.