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Promotion 2012/2013 Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Sc

Promotion 2012/2013 Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Abderrahmane MIRA-Béjaia Faculté de Technologie Département de Génie des Procédés Mémoire de MASTER Présenté par Melle ABDENNOUCHE Djida et Melle MOUHOUB Fadila Pour l’obtention du diplôme de Master en Génie des Procédés Option : Génie Chimique Thème Etude préventive de la formation des hydrates lors de la déshydratation du gaz naturel de Hassi R-mel Optimisation de la consommation du glycol du module processing plant 4 : MPP4 Soutenue publiquement le : 02 /07/ 2013 Devant le jury composé de : Nom et Prénom Grade Mr BOUDRAHEM F. Maître de Conférences à l’Université A.MIRA- Béjaia Président Mr YAHIAOUI I. Maître de Conférences à l’Université A.MIRA- Béjaia Examinateur Mlle KHENNICHE L. Maître assistant à l’Université de Skikda Examinatrice Mme AISSANI F. Professeur à l’Université A.MIRA- Béjaia Rapporteur Promotion 2012/2013 Remerciements Nous tenons à remercier madame Aissani, notre encadreur pour sa compréhension, ses précieux conseils, son écoute, ainsi que pour l’inspiration, l’aide et le temps qu’elle a bien voulu nous consacrer. Nous remercions aussi tous les membres du jury pour avoir accepté de juger ce travail. Nos remerciements s’adressent également à : - Monsieur H .ABOUT et mademoiselle N.MOUSSI, qui nous ont fait découvrir l’industrie du gaz. - Monsieur A. BOUGUETTAYA pour son accueil au sein du module 4 et ses conseils avisés. -Monsieur Y. ZERROUKI pour nous avoir proposé ce sujet et pour son bon vouloir à nous aider en dépit du manque de temps. - Messieurs : R.AMRI, M. FERGUI et ABDI, pour leur écoute. Nous exprimons toute notre gratitude à Malek (instrumentiste) et à Moussa (opérateur sur machine) pour leurs conseils et leur entière disposition à nous faire partager leur savoir faire. Notre reconnaissance va aussi à l’égard de : -Monsieur H.REMDANE et ses deux collègues de Bejaia pour nous avoir accueilli au module 1 et qui n’ont pas hésité à nous offrir leur aide. -Monsieur DEHANE et monsieur BELAID du module 3 pour leur accueil et pour nous fourni la documentation. Nous adressons nos vifs remerciements à nos familles, nos amis (es) et à tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin à la réalisation de ce travail. Dédicaces Rien n’est aussi beau à offrir que le fruit d’un labeur que je dédie du fond du cœur à ceux que j’aime A mes très chers parents, à qui revient le mérite de ma réussite Pour leurs sacrifices, leur affection et leur amour, que dieu les protèges A mes extraordinaires frères et sœurs qui sont mes meilleurs (es) amis(es) et qui font mon bonheur quotidien A tous mes proches : grands parents, oncles, tantes, cousins et cousines A tous mes amis et à toutes mes amies A Fadila et à sa famille A Mr.About Houcine et à sa famille Djida Dédicaces Rien n’est aussi beau à offrir que le fruit d’un labeur que je dédie du fond du cœur à ceux que j’aime A la mémoire de mes grands parents qu’ils reposent en paix A mes très chers parents que dieu les protèges A mes extraordinaires frères et sœurs qui sont mes meilleurs (es) amis(es) et qui font mon bonheur quotidien A mon adorable nièce Dassine A Hassiba, Nacera, Khaled, Chouchou, Naoual, Amirouch d’être toujours la pour moi A tous mes proches : oncles, tantes, cousins, cousines et à mes beaux frères A tous mes amis et toutes mes amies A mon groupe du lycée d’Adekar à qui je dis même si on s’est tous perdu de vue, vous resterez toujours exceptionnels à mes yeux A Djida et à sa famille A Mr.About Houcine, Moussi Nadia et à leurs familles Fadila Nomenclature des paramètres MEG : Mono Ethylène Glycol Nomenclature des équipements Symbole Signification D101, D102, D103, D104, D105, D106, D107, D108 Ballons séparateurs E102, E103, E104, E106 Echangeurs de chaleur E101, E107, E108 Aero-réfrigérants H101, H102 Fours C101 Colonne déethaniseur C102 Colonne débutaniseur K101 Turbo-expander K002 Compresseur des gaz moyennes pressions P101, P102, P103, P104, P105 pompes Désignations Paramètres Unités P Pression kg/cm2 T Température °C F Débits massiques de MEG kg /h G Débit de gaz m3 /h THF Température °C ΔT Abaissement de température °C U Point d’injection I Indicateur t/h N Nombre d’unité Y Teneur en eau kg/m3 Q Quantité d’eau kg/h ţ Taux de MEG % δ Pertes kg/an K Constante LISTE DES TABLEAUX Tableau I.1 : Les différentes zones de Hassi R’Mel…………………………………………..6 Tableau III.1 : Caractéristiques des trois structures d’hydrates……………………………..30 Tableau VI.1 : Résultat des calculs de la TFH pour le cas été………………………………54 Tableau VI.2 : Débits de MEG injectés actuellement au niveau du MPP4…………………55 Tableau VI. 3 : Résultat des calculs : Cas ETE……………………………………………..61 Tableau VI. 4 : Résultat des calculs du nombre d’unité à réduire: Cas ETE ……………...62 Tableau VI.5 : Résultat des calculs de la TFH : Cas HIVER………………………………..63 Tableau VI.6 : Résultat des calculs des débits de MEG : Cas HIVER……………………...63 Tableau VI. 7 : Résultat des calculs de débit réel du MEG : Cas HIVER…………………..64 Tableau VI. 8 : Résultat des calculs du nombre d’unités à réduire : Cas HIVER………….64 Tableau VI.9 : récapitulatif des résultats…………………………………………….65 Tableau VI.10 : récapitulatif des résultats…………………………………………………...70 LISTE DES FIGURES Figure I.1 : Situation géographique du site de HASSI R’MEL……………………………...3 Figure I.2 : La carte géométrique des champs de HASSI R’MEL…………………………....4 Figure I.3 : Section haute pression…………………………………………………………....7 Figure I.4 : Section stabilisation……………………………………………………………...9 Figure I.5 : Section fractionnement………………………………………………………….10 Figure II.1 : Répartition des réserves de gaz naturel en 2009……………………………….13 Figure II.2 : Production de gaz naturel en millions de tonnes équivalent pétrole sur la période 1970-2009…………………………………………………………………………………….14 Figure II.3 : Consommation de gaz naturel en millions de tonnes équivalent pétrole de 1965 à 2009…………………………………………………………………………………………...15 Figure II.4 : Production du gaz naturel en Algérie………………………………………….16 Figure II.5 : La répartition de réserves gazières en Algérie…………………………………17 Figure II.6 : Coupe schématique d’un gisement d’huile et de gaz associé………………….18 Figure III.1 : Solubilité de l’eau dans les hydrocarbures liquides…………………………...23 Figure III.2 : Solubilité du méthane dans l’eau (Culberson and McKetta 1951)……………24 Figure III.3 : Solubilité d’hydrocarbures en fraction molaire*103 à 377.59K………………24 Figure III.4 : Effet du sel sur la quantité de gaz dissoute dans l’eau (McKetta et Wehe , 1962)………………………………………………………………………………………….25 Figure III.5 : Courbe de rosée eau d’un gaz naturel…………………………………………27 Figure III.6 : Structure cristalline de la glace(a) et de la cavité unitaire d’hydrate (b)…….28 Figure III.7 : Géométrie des cavités 512(a), 51262(b), 51264(c), 435663(d), 51268(e)……….29 Figure III.8 : Structures cristalline d’unité d’hydrate : (a) SI, (b) SII, (c) SH……………..31 Figure III.9 : Cavités constituants les structures SI, SII, SH………………………………..32 Figure III.10 : courbe de formation des hydrates……………………………………………33 Figure IV.1 : schéma du procédé déshydratation par absorption par lavage avec un liquide hygroscopique…………………………………………………………………..38 Figure IV.2 : schéma du procédé d’adsorption sur lit fixe avec des adsorbants solides…………………………………………………………………………………..40 Figure IV.3 : schéma du procédé de déshydratation par perméation gazeuse………...41 Figure IV.4 : schéma du procédé de déshydratation du gaz par fractionnement par refroidissement et condensation………………………………………………………..42 Figure VI.1 : Schéma du procédé utilisé au MPP4, montrant les points d’injection du ME (les points exposés au risque de formation des hydrates sont encerclés)…………50 FigureVI.2 : schéma de la section haute pression montrant le point 1 d’injection de MEG……………………………………………………………………………………51 Figure VI.3: Schéma de la section stabilisation montrant les points d’injection (3 et 6) de MEG…………………………………………………………………………………51 Figure VI.4 : Diagramme de la spécifique gravité du gaz ……………………………53 Figure VI.5 : Schéma simplifié du procédé de refroidissement avec injection de MEG……………………………………………………………………………………55 Figure VI.6 : Points de congélation des glycols en fonction de leurs compositions massiques……………………………………………………………………………….58 Figure VI.7 : diagramme de McKetta et Wehe………………………………………..59 Figure VI.8 : Diagramme de pression de vapeur pour différents glycol……………...67 SOMMAIRE Introduction ……………………………………................................................1 Chapitre I : Présentation du champ de HASSI R’MEL I.1.Situation géographique…………………………………………………………………….3 I.2.Historique du champ de HASSI R’MEL…………………………………………………...4 I.3. Développement du champ de HASSI R’MEL……………………………………………..4 I.4. La capacité de production actuelle…………………………………………………………5 I.5. Installation gaziers de HASSI R’MEL…………………………………………………….5 I.6.Traitement du gaz…………………………………………………………………………..6 I.7. Description du module IV…………………………………………………………………7 I.7.1.Section séparation à haute pression…………………………………………………...7 I.7.2. Section fractionnement et stabilisation……………………………………………….8 I.8. Ojectifs du procédé………………..……………………………………………………...11 Chapitre II : Généralités sur le gaz naturel II.1. Historique………………………………………………………………………………..12 II.2. Le gaz naturel dans le monde…………………………………………………………....13 II.2.1. Les réserves en gaz naturel………………………………………………………….13 II.2.2. La production du gaz naturel……………………………………………………….14 II.2.3. La consommation du gaz naturel……………………………………………………14 II.3. Le gaz naturel en Algérie………………………………………………………………..15 II.3.1. Richesse Algérienne en gaz naturel………………………………………………...15 II.3.2. Les réserves gazières en Algérie…………………………………………………...16 II.4. Caractéristiques du gaz naturel………………………………………………………….17 II.4 .1. La densité………………………………………………………………………….17 II.4.2. Pouvoir calorifique…………………………………………………………………17 II.5. Gaz associé……………………………………………………………………………....18 II.6. Avantages et inconvénients du gaz naturel…………………………………………… ..18 II.6.1. Avantages…………………………………………………………………………..18 II.6.2. Inconvénients……………………………………………………………………….18 II.7. Utilisation et valorisation du gaz naturel………………………………………………...19 II.7.1. Utilisation…………………………………………………………………………..19 II.7.2. Valorisation………………………………………………………………………...20 Chapitre III : Les hydrates III.1. Introduction……………………………………………………………………………21 III.2.2. Eaux de gisements………………………………………………………………....22 III.2.1. Solubilité du gaz naturel dans l’eau……………………………………………….22 III.2.3. Salinité de l’eau……………………………………………………………………25 III.2.4. Teneur en eau des gaz naturels…………………………………………………….25 III.2.5. Mesure de la teneur en eau en laboratoire…………………………………………26 III.3. Bref historique des hydrates…………………………………………………………….27 III.4. Définition des hydrates…………………………………………………………………27 III.5. Les cavités des hydrates………………………………………………………………..29 III.6. Structures des hydrates………………………………….................................................30 III.6.1. Structure SI………………………………………………………………………..30 III.6.2. Structure SII……………………………………………………………………….30 III.6.3. Structure SH……………………………………………………………………….30 III.7. Les conditions de formation des hydrates………………………………………………33 III.8. Courbe (P, T) de formation des hydrates……………………………………………….33 III.10. Inconvénients des hydrates…………………………………………………………...34 III. 11. uploads/s1/ etude-preventive-de-la-formation-des-hydrates-lors-de-la-deshydratation-du-gaz-naturel-de-hassi-r-mel-optimisation-de-la-consommation-du-glycol-du-module-processing-plant-4-mpp4.pdf