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

1

---

2
GARC´IA-HERREROS AND G ´
OMEZ
to design a system, component, or process to meet desired needs
within realistic constrains; an ability to identify, formulate, and
solve engineering problems; and an ability to use techniques, skills,
and modern engineering tools necessary for engineering practice.
Even though any process simulator can be used to develop
this case study, the simulation and optimization of the crude distil-
lation unit has been carried out successfully using the commercial
software PRO/II
®
. Special consideration should be given to the
methods of calculation used by the software in order to avoid the
common mistake of using software packages as black boxes [2,3].
Students should be compelled to notice how process simulators
applied fundamental concepts to solve the optimization problems.
ACADEMIC CONTEXT
The modeling and optimization of a crude distillation unit has
been proposed as the final project for the course in Optimization
of Chemical Processes offered at the Universidad de los Andes for
seventh semester students of Chemical Engineering. Students have
as prerequisites the courses in Separation Processes and Process
Modeling. The motivation for this kind of projects is based on the
intention of integrating the knowledge acquired through the course
of study into specific case studies.
The students are taught in the different optimization meth-
ods throughout the semester in lecture classes of 70 students and
assisted in complementary sessions of 35 students where most of
the semester the optimization concepts are applied to small prob-
lems. Before the final project, two short projects are worked out
in groups of three students in subjects concerning the use of pro-
cess simulators for optimization. All projects are worked out as
homework and its execution is supported in the complementary
sessions.
The same procedure is used for the modeling and optimiza-
tion of the crude distillation unit. The groups are expected to
accomplish the modeling and optimization on a period of 4 weeks,
spending four and a half hours on working by themselves and an
hour and a half assisted in the complementary sessions. Computer
rooms are available for group work at the university campus where
the students can use the software licenses of the process simulators.
On the deadline, the groups must give in a paper that discusses the
most relevant aspects of their work and their input files.
THE MODEL
Correspondent to the configuration of a crude distillation unit,
a typical case composed of an atmospheric distillation column,
a vacuum distillation column, and a stabilization column is pro-
posed to be studied according to the example proposed by Kaes
[6]. The models of these distillation columns represent the theo-
retical stages of the equipment, without considering the problem
of tray efficiencies. Furthermore, it can be assumed that there is no
chemical reaction at any part of the process and that the columns
are ideally isolated.