Distillation of the “Light Ends” from
Crude Oil in Petroleum Processing
David S. J. Jones
Contents
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
A Process Description of a “Light End” Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Developing the Material Balances for Light Ends Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Light Ends Specifications Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Example Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Calculating the Operating Conditions in Light Ends Towers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Calculating the Tower Top Pressure and Temperature for Totally
Condensed Distillate Product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Calculating the Overhead Conditions for Partially Condensed Distillate and Product . . . 208
Calculating the Tower Bottom Conditions for Light Ends Towers . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . 210
Calculating the Number of Trays in Light Ends Towers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
The Short-Cut Method for Predicting Number of Theoretical Trays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
An Example of the Underwood Equation Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Condenser and Reboiler Duties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Calculating the Condenser Duty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Calculating the Reboiler Duty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Calculating the Overall Tower Heat Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Tower Loading and Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Tower Loading and Overall Tower Diameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Tray Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Example Tower Sizing Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Checks for Light Ends Tower Operation and Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Cold Feed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Hot Feed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Ideal Feed Condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Entrainment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Downcomer Backup and Flooding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Low Tower Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Operating Close to Critical Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
David S. J. Jones: deceased.
D.S.J. Jones
Calgary, AB, Canada
# Springer International Publishing Switzerland 2015
S.A. Treese et al. (eds.), Handbook of Petroleum Processing,
DOI 10.1007/978-3-319-14529-7_26
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Crude Oil in Petroleum Processing
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Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
A Process Description of a “Light End” Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Developing the Material Balances for Light Ends Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Light Ends Specifications Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Example Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Calculating the Operating Conditions in Light Ends Towers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Calculating the Tower Top Pressure and Temperature for Totally
Condensed Distillate Product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Calculating the Overhead Conditions for Partially Condensed Distillate and Product . . . 208
Calculating the Tower Bottom Conditions for Light Ends Towers . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . 210
Calculating the Number of Trays in Light Ends Towers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
The Short-Cut Method for Predicting Number of Theoretical Trays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
An Example of the Underwood Equation Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Condenser and Reboiler Duties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Calculating the Condenser Duty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Calculating the Reboiler Duty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Calculating the Overall Tower Heat Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Tower Loading and Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Tower Loading and Overall Tower Diameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Tray Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Example Tower Sizing Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Checks for Light Ends Tower Operation and Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Cold Feed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Hot Feed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Ideal Feed Condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Entrainment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Downcomer Backup and Flooding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Low Tower Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Operating Close to Critical Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
David S. J. Jones: deceased.
D.S.J. Jones
Calgary, AB, Canada
# Springer International Publishing Switzerland 2015
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DOI 10.1007/978-3-319-14529-7_26
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