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Mémoire présentée en vue de l’obtention du diplôme de Master en : Génie des Pro

Mémoire présentée en vue de l’obtention du diplôme de Master en : Génie des Procédés Option : Génie Chimique Optimisation des paramètres de fonctionnement d’un procédé de dessalage de l’unité traitement brut sud à Hassi Messaoud (UTBS). Présentée par : AD Bachir & AMOR Bachir Devant le jury composé de : Promotion Juin 2013 اﻟﺠﻤﮭﻮرﯾﺔ اﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔ اﻟﺪﯾﻤﻘﺮاﻃﯿﺔ اﻟﺸﻌﺒﯿﺔ République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة اﻟﺘﻌﻠﯿﻢ اﻟﻌﺎﻟﻲ و اﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Mohamed Khider – Biskra Faculté des Sciences et de la technologie Département : Chimie Industrielle ﺟﺎﻣﻌﺔ ﻣﺤﻤﺪ ﺧﯿﻀﺮ ﺑﺴﻜﺮة ﻛﻠﯿﺔ اﻟﻌﻠﻮم و اﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﯿﺎ ﻗﺴﻢ : اﻟﻜﯿﻤﯿﺎء اﻟﺼﻨﺎﻋﯿﺔ Président : Dr DJEKHABA.S Encadreur : Mr SAKRI.A Examinateur : Dr BEN DJAWAHDOU.C Remerciements Nous remercions le bon dieu de nous avoir donné du courage afin que ce mémoire vous soit présenté aujourd’hui. Cette étude a été réalisée aux l’unité traitement brut sud (UTBS) à Hassi Messaoud. Nous exprimons nos reconnaissances à notre Professeur SAKRI Adel, et Mr LKMITI Hicham, chef service d’exploitation à l’UTBS pour la confiance qu’ils nous ont témoignée en nous accueillons au sein de leurs l’unité. Nos plus sincères remerciements s’adressent à tous les agents de SONATRACH, notamment à du service d’exploitation et l’équipe de laboratoire et de formation pour leurs accueils. Nous remercions vivement notre chef de département le professeur BARKAT DJAMEL pour son aide précieux et ses conseils judicieux ainsi que tous les enseignants du département de chimie industriel pour leur contribution à notre formation. Nous remercions le Président et les membres de Jury pour l’honneur qu’ils nous font on acceptant de juger notre travail. Qu’ 'ils trouvent ici l'expression de notre profond respect. Nous tenons à remercier infiniment Monsieur MADFOUNI Samir, Ingénieur d’état à l’UTBS. Qu’il trouve ici l’expression de notre profonde gratitude pour son soutient constant et ses précieux conseils tout au long de ce travail. Notre gratitude s’adresse également à tous nos amis pour leurs précieuses disponibilités et pour les années inoubliables que nous avons passés ensemble et surtout pour le temps et la patience qu’ils nous ont volontiers consacré à la réalisation de ce mémoire. Enfin, tout ceux qui ont contribué de prés ou de loin à la concrétisation de notre projet Dédicace AMOR-Bachir Je dédie ce modeste travail à : Mon très cher père Ma très chère mère Mes très chères frères et sœurs Ma fiancée Lamia Mon cousin moustafa Toute ma famille Mon binôme bachir A tous mes amis (Rabeh , khalil, Nadji ) et toutes mes amies de l’université AD -Bachir Je dédie ce modeste travail à : Ma très chère mère, Mon très cher père Toute ma famille, Mon binôme Bachir A toutes mes amies surtout Abedallah , Raouf , Salah ,Nour ,Amira , Romaisa... [Sommaire] Sommaire Liste des figures Liste des tableaux Liste des Nomenclature Introduction Générale ......................................................................................................... 1 Chapitre I : Dessalage du pétrole I-1- Introduction ..................................................................................................................... 3 I-2- Définition du dessalage ................................................................................................... 3 I-3- Nature de sals .................................................................................................................. 4 I-3-1- Inconvénients des sels ............................................................................................... 4 I-4- Objectifs du dessalage .................................................................................................. 4 I-5-Exemple d’un dessaleur ................................................................................................... 5 I-6- Emulsion ........................................................................................................................ 6 I-6-1- Principe des émulsions ................................................................................................ 7 I-6-2- Etapes de désintégration des émulsions ....................................................................... 8 I-7- Mécanisme de dessalage électrique ................................................................................ 9 I-7-1- Lavage ou diffusion des sels dans l’eau de lavage ......................................................... 9 I-7-2- Coalescence des gouttelettes d’eau ............................................................................. 9 I-7-2- Décantation ................................................................................................................ 10 I-8- Paramètres de réglage du dessaleur et leur influence ..................................................... 11 I-8-1- Niveau d’interface eau/brut ....................................................................................... 11 I-8-2- Température de dessalage .......................................................................................... 11 I-8-3- Taux de l’eau de lavage ............................................................................................ 12 I-8-4- Point d’injection de l’eau de lavage .......................................................................... 12 I-8-5- Nature de l’eau de lavage .......................................................................................... 12 I-8-6- Pression de service et les pertes de charge dans la vanne de mélange ........................ 12 I-8-7- Taux de désémulsifiant ............................................................................................. 12 I-8-8- Champ électrique ...................................................................................................... 12 I-8-9- Temps de passage ..................................................................................................... 13 I-9- Avantages et Inconvénients .......................................................................................... 14 I-9-1- Introduction ............................................................................................................... 14 I-9-2- Avantages .................................................................................................................. 15 [Sommaire] I-9-3- Inconvénients ............................................................................................................ 15 Chapitre II : Description de l’UTBS II-1- introduction ................................................................................................................ 16 II-2- Description générale de l’UTBS ................................................................................... 16 II-2-1- Manifold de production ............................................................................................ 16 II-2-2- Trains de stabilisation de brut ................................................................................... 16 II-2-3- Compression de gaz ................................................................................................. 17 II-2-4- Unité de traitement des eaux huileuses ..................................................................... 17 II-2-5- Système d’huile hors -spec ....................................................................................... 18 II-2-6- Réseau de torches ...................................................................................................... 18 II-2-7- Bacs de stockage ...................................................................................................... 18 II-3- Description d’un train de l’UTBS ................................................................................. 19 II-3-1- Réception du brut ..................................................................................................... 19 II-3-2- Traitement du brut ..................................................................................................... 20 II-3-2-1- Séparateur triphasique ........................................................................................... 21 II-3-2-2- Séparateur diphasique ............................................................................................ 21 II-3-2-3- Package de dessalage ............................................................................................ 22 II-3-2-4- Colonne de stabilisation ......................................................................................... 23 II-3-2-5- Pompes de recirculation du rebouilleur et le rebouilleur ......................................... 23 II-2-2-6- Réfrigérant ............................................................................................................. 24 II-3-2-7- Représentation schématique d’un train de l’UTBS ................................................. 25 II-4- Description du dessaleur électrostatique (VW-21-01) de l’UTBS ................................. 26 II-4-1- Tuyauterie intérieure ................................................................................................. 26 II-4-1-1 Tuyauterie d’entrée et de distribution de l’émulsion ................................................ 26 II-4-1-2- Tuyauterie de sortie du brut dessalé ....................................................................... 26 II-4-1-3- Tuyauterie d’écoulement d’eau ............................................................................. 26 II-4-2- Electrodes ................................................................................................................ 26 II-4-3- Ensemble transformateur-réactance .......................................................................... 26 II-4-4- Ensemble de l’alimentation électrique haute-tension.................................................. 26 II-4-5- Tableau électrique et liaison électrique ..................................................................... 27 II-4-6- Instrumentation ......................................................................................................... 27 II-4-6-1- Vanne de mélange (21-PV-0X524) ........................................................................ 27 II-4-6-2- Régulateur de niveau interface .............................................................................. 27 II-4-6-3- Vanne automatiques de l’eau d’écoulement ........................................................... 27 [Sommaire] II-4-7- Accessoires et équipements de protection .................................................................. 27 Chapitre III: sécurité de l’unité III-1- Introduction ................................................................................................................ 29 III-2- Organisation de la sécurité ........................................................................................ 29 III-2-1- Service prévention ................................................................................................... 29 III-2-2- Service intervention ................................................................................................. 30 III-2-3- Cellule surveillance .................................................................................................. 30 III-3- Système de lutte contre l’incendie ............................................................................... 30 III-3-1- Eau incendie ............................................................................................................ 30 III-3-2- Mousses physiques................................................................................................... 30 III-3-3- Véhicules et appareils mobiles ................................................................................. 30 III-3-4- Moyens fixes............................................................................................................ 30 III-3-5- Extincteurs automatiques au halon CBrF3 ................................................................ 31 III-3-6- Signaux d’alarme ..................................................................................................... 31 III-3-7- Détecteurs ................................................................................................................ 31 III-4- Protections contre incendie ......................................................................................... 31 III-5- Système d’alarme de l’installation Chapitre IV: Optimisation de taux d'injection IV-1-Introduction.. ............................................................................................................ ...33 VI-2-Résultats et discussions ................................................................................................ 34 IV-3-Conclusion ................................................................................................................... 35 Chapitre V: Calcul et vérification V-1-Introduction.. .............................................................................................................. ...42 V-2- Comparaisons des paramètres du design et de l’optimum ............................................ 43 V-3- Bilan de matière .......................................................................................................... 44 V-4 calcul des caractéristiques électriques du dessaleur ....................................................... 46 V-5- Calcul du distributeur .................................................................................................. 50 V-6- Calcul de la vitesse de décantation ............................................................................... 52 V-7- Calcule du temps de décantation .................................................................................. 54 V-8- Calcule du temps de séjour .......................................................................................... 55 V-9- Redimensionnement du dessaleur ................................................................................ 56 V-10- Conclusion ................................................................................................................ 57 [Sommaire] Chapitre VI : Etude économique VI-1-Spécification du désémulsifiant ................................................................................... 58 VI-1-2-Quantité de désémulsifiant consommé cas design ..................................................... 58 VI-1-3-Quantité de désémulsifiant consommé cas optimum.................................................. 58 VI-1-4-Quantité de désémulsifiant à économisé ou perdu ..................................................... 59 VI-1-5-coté financier ............................................................................................................ 59 VI-1-6- Conclusion ............................................................................................................... 59 VI-2- Spécification de l’eau ................................................................................................. 59 VI-2-1- Quantité d’eau de lavage consommé cas design ....................................................... 60 VI-2-2- Quantité d’eau de lavage consommé cas optimum .................................................. 60 VI-1-3-Quantité d’eau à économisé ou perdu pour deux trains .............................................. 61 VI-2-4- Conclusion ............................................................................................................... 61 Conclusion générale Annexe [Liste des figures] Liste des figures Chapitre I : théorique sur le dessalage Figure I-1 : Chlorure de Sodium ............................................................................................ 4 Figure I-2 : Dessaleur électrostatique ..................................................................................... 5 Figure I-3 : Représentation d’une émulsion EAU / HUILE Gouttes d’eau entourées de stabilisants naturels ................................................................................................................ 7 Figure I-4 : Principe de l'émulsion .......................................................................................... 7 Figure I-5 : Principe dessalage ............................................................................................... 8 Figure I-6 : Influence de la température sur la viscosité ........................................................ 11 Figure I-7 : Action d’un champ électrique ............................................................................ 13 Figure I-8 : Schéma de principe d’un dessaleur électrostatique ............................................ 14 Chapitre II : Description d’UTBS Figure II-1 : Schéma général de fonctionnement d’UTBS .................................................... 19 Figure II-2 : Schéma général d’un train de l’UTBS ............................................................. 25 Figure II-3 : Dessaleur électrostatique (VW-21-01) .............................................................. 29 Chapitre IV : optimisation des taux d’injection Figure IV-1 :Variation de l’efficacité en fonction du taux d’injection d’eau pour le taux de désémulsifiant 1.2 (l/h) du package de dessalage .................................................................. 34 Figure IV-2 : Variation de l’efficacité en fonction du taux d’injection d’eau pour le taux de désémulsifiant 1 (l/h) ........................................................................................................... 35 Figure IV-3 : Variation de l’efficacité en fonction du taux d’injection d’eau pour le taux de désémulsifiant 0.8 (l/h) ........................................................................................................ 37 Figure IV-4 : Variation de l’efficacité en fonction du taux d’injection d’eau pour le taux de désémulsifiant 0.6 (l/h) ........................................................................................................ 38 Figure IV-5 : Variation de l’efficacité en fonction du taux d’injection d’eau pour le taux de désémulsifiant 0.4 (l/h) ........................................................................................................ 39 Figure IV-6 : Variation de l’efficacité en fonction du taux d’injection d’eau pour le taux de désémulsifiant 0.35 (l/h) ...................................................................................................... 40 Chapitre V : Calcul et vérification Figure V-1 : Schéma de bilan de matière .............................................................................. 44 Figure V-2 : Représentation de la distance entre l’électrode et la phase eau .......................... 46 [Liste des figures] Figure V-3 : Variation du coefficient de proportionnalité (A') en fonction du taux de lavage . 48 Figure V-4 : Variation de la gouttelette d’eau en fonction de la teneur en eau et du taux de lavage ................................................................................................................................... 49 Figure V-5 : Représentation du distributeur .......................................................................... 50 Figure V-6 : Schéma uploads/s1/ dessalage.pdf