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Etude technico-économique d’une nouvelle installation de récupération du boil-o

Etude technico-économique d’une nouvelle installation de récupération du boil-off éthylèn ﺍﻟﻤﻌﻬﺪ ﺍﻟﺠﺰﺍﺋﺮﻱ ﻟﻠﺒﺘﺮﻭﻝ INSTITUT ALGERIEN DU PETROLE Ecole de IAP BOUMERDES Projet professionnel de fin de formation Pour l’obtention du diplôme d'ingénieur spécialisé En raffinage et pétrochimie Thème Thème Réalisé par : Suivi par : Melle Y.SAADI Mr D.E. BOUTINE Mlle R.KERMECHE Promotion : 2015 - 2017 i Remerciements Tout d’abord nous remercions le Dieu tout puissant pour nous avoir donné, le pouvoir, la force et la volonté pour réaliser ce travail. On adresse nos gratitudes à nos familles «parents, sœurs & frères» pour leur patience, compréhension, encouragement, aide et soutient. On tient à remercier notre encadreur Mr D.E.BOUTINE pour avoir accepté de diriger notre travail on a apprécié en vous l’esprit écoutant, jugeant, enseignant et conseillant. Nous remercions tous les enseignants de l’UFR-GRP, permettez nous d’exprime notre profonde gratitude pour nous avoir fait bénéficier de vos vastes connaissances scientifiques, On tient à remercier sincèrement tous le personnel du complexe CP2K en particulier ; Mr DOB, AICHAOUI, BOULEMCHE, Mme FERRAGUENA et KOUAHLA, pour nous avoir aidé et facilité le travail pendant le MSP Enfin, on clos par des remerciements Mr EULMI et à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à l’aboutissement de ce mémoire ou à ceux qui lui accordent un intérêt, aussi minime soit-il. Résumé Absract ﻣﻠﺨﺺ Ce travail porte sur l’étude technico-économique d’une nouvelle installation de récupération du Boil-off avec l’intention de réduire le cout de production du PEHD, l’importation d’éthylène et l’impact sur l’environnement. Les gaz torchés constituent une grande part des gaz consommés dans le complexe. Venant à les quantifier, le boil-off est classé en première position, il est issus essentiellement du bac de stockage et le poste d’appontement des navires. La persistance des facteurs tels que les conditions météorologiques, la consignation du port, stock bas, la multiplication des arrêts/démarrages, laissent penser qu’un gaspillage d'une telle source non renouvelable à long terme serait fatale. De ce fait la récupération de ces gaz s’impose et est capitale. Dans cette étude, une méthode est proposée pour récupérer ces gaz par méthode de flash. L’investissement relatif à cette modification est évalué sur la base des prix des équipements qui est décrit comme 10%de ces pertes annuelles. L’étude économique montre que le capital investi pour ce projet est d’une rentabilité évidente. Mots clé : Boil off, éthylène, cryogénie, liquéfaction, torchage, récupération, bac de stockage, perte, investissement. This work deals with the technico-economic study of a new Boil-off recovery facility with the intention of reducing HDPE’s production costs, ethylene import, environmental impact From its recycling. Flared gases form a large part of the gases consumed in the complex. Being quantified, the boil-off is ranked in first position, it comes mainly from the storage tank and the docking station of the ships. The persistence of factors such as meteorological conditions, port consignment, low stock, and multiple stops / starts, suggest that wasting such a long-term non-renewable source would be fatal. As a result, the recovery of these gases is essential and is essential. In this study, a method is proposed to recover these gases by flash method. The investment related to this change is valued on the basis of equipment prices which represent 10% of these annual losses. The economic study shows that the capital invested for this project is obviously profitable. Key words: Boil off, ethylene, cryogenics, liquefaction, flaring, recovery, storage tank, loss, investment ﺰﻛﺮ ﻞﻤﻌﻟا مﺪﳌﻘ ا ﰲ ﻩﺬﻫ اوﺮﻃﺔ ﲆ اراﺳﺔ اﻟﺘﻘ نﻴﺔ وﻗ ت ﺔﻳدﺎﺼ ﻟﻮةﺪ ةﺪﻳ ﺪ ﻻةدﺎ ﻊﻴﻴﲤ ٔأ ﲞﺮة ا ٕﻻﺛﻴﻠ ﲔ ﲠﺪف ﺧﻔ ﺾ ﺔﳫﻔ ٕاﻧﺘﺎج اﻟﺒﻮ ﱄ ا ٕﻻﺛﻴﻠ ﲔ ، ا ٕﻻﺛﻴﻠ ﲔ، وﺗأٔﺛ ﲑ ﰻ ذ ﲆ اﻟﺒ ي ئﺔ. وﰐ زﺎ ا ٕﻻﺛﻴﻠ ﲔ ﰲ اﲆ ﺮﺗ ي ﺐ اﻟﻐﺎزات ا ﶈﺮوﻗﺔ ﰲ ﻣﺮﺐ اﻟﺒﻮ ﱄ ٕاﺛﻴﻠ ﲔ. ﴫﻨﺤﺗ ﻣ ﻩرﺎدﺼ ٔأﺳﺎﺳﺎ ﰲ اﲞﺮة ﻣﻦ ا ﳋﺰان ,ﲻﻠﻴﺔ ﻧﻔﺮﻳﻎ ا ٕﻻﺛﻴﻠ ﲔ ﻣﻦ اﻟﻨﺎﻗ, اﻮﺘﻟاﺮ ﱄﻌﺎﻟا ﻠل تﺸﻐﻴﻞ و ا ٕﻻﻳﻘﺎف, ﻣﺴﺘﻮى ﺪ ﻣ ن ﺨﻔ ﺾ لﻠﺴﺎﺋﻞ ﰲ ا ﳋﺰان و ا ٕﻻرﺗﻔﺎع ا ﳌﺴﳣﺮ رﺔ ٕاﺳ ﱰاد اﳌ ﺪة ﺘﺼﺎ ﺸ ﲁ اﳊﺎﺔ ﻻﺳﺘﻌﺎدة ﻫﺬﻩ اﻟﻐﺎزات ةراﺮﺣ ﻮ اﳉ. ﻳﻌﺘﱪ ٕاﻫﺪار ﻫﻜﺬا ﻣ ﺼﺪر ﲦ ﲔ و ﲑ ﻣ تﺪد ﻣﻔﻠ ﺲ ﳌ ﲒاﻧﻴﺔ اﻟﺘ ﻴﻊﻨﺼ ﲆ ا ﳌﺪى اﻟﻄﻮﻳﻞ, و ﻫﻨﺎ ﺗأٔﰐ ﻊﴎﻳ وٕﺟا بﺎري.ﰲ ﻫﺬﻩ اراﺳﺔ، حﻘﱰﻧ ﺔﻘﻳﺮﻃ دادﺳﱰﻻ ﻩﺬﻫ تازﺎﻐﻟا ﺔﻴنﺘﻘﺑ ﻼشﻔﻟا ﻣ تﺒﻮﺔ ﺑﺘﻘ ي ﲓ ﺳ تر ﲆ ٔسﺳﺎ أ ﺮﻌﺳ ا ﳌﻌﺪات و اي ٕاﺗ ﻀﺢ ٔأﻧﻪ ﻻ ﳝﺜﻞ ٕاﻻ 10 ٪ ﻣﻦ ا ﳋﺴﺎﺮ ا ﳌ ﱰا ﳈﺔ ﻃﻮال ا ﶆ ﺲ ﺳتاﻮﻨ ﺔﻘﺎﺑﺴﻟا .وﻣ نﻪ ر ﲝﻴﺔ ﻫﺬا ا ﳌ ﴩوع وا ﲵﺔ. ﳇ ﲈ ت ا ﺳﺘﺪﻻﻟﻴﺔ : ا ﳋﺰات, ٔةﲞﺮ أ ﻣ ت ﺼﺎﺪة، اﻻﺛﻴﻠ ﲔ، ﻓ ﲒء درﺎت ا ﳊﺮارة ا ﳌﺘﺪﻧﻴﺔ وٕاﺎدة ﳕﻴﻴﻊ تازﻐﺎﻟا , ﺳ تر Liste des abréviations iii A : Surface d’échange m 2 . a : Surface d’échange du tube m 2  a ct: La section de la calandre m 2 . a t: La section par passe m 2 . l : La longueur du tube. m DC: Diamètre de la calandre m. De: Diamètre équivalentm. di: Diamètre intérieur m . de: Diamètre extérieurm. V : vitesse de circulation de fluidem / s. GB : vitesse massique côté tubes [kg/h.m²] Gct : vitesse massique côté calandre kg/h.m²] DTLM : Différence de température logarithmique moyenneC F : Facteur de correction. Qv : Débit volumique dans les tubes [m 3/h]. Qv’ : Débit volumique dans la calandre [m3/h] Nt: Nombre de tube. NU : nombre de Nuselt. P : Le pas. m Us’ = coefficient d’échange choisé [ Kcal / hm 2 C ]. Us = coefficient d’échange estimé [ Kcal / hm 2 C ]. Up= coefficient de transfert propre [ Kcal / hm 2 C ] Pr : Nombre de Prendlt. Q: Quantité de chaleur. [Kw] Re : Reynolds. T2: Température de sortie côté tube [°C] t1 : Température d’entrée côté calandre [°C] t2 : Température de sortie côté calandre [°C] Tc : Température calorique côté tube [°C] tc : Température calorique côté calandre [°C] Pt : Perte de charge côté tube [kg/cm²] Pc : Perte de charge côté calandre [kg/cm²] B : espace entre chicane [m] M : débit massique coté calandre (kg/h). m : débit massique coté tube (kg/h ρ : densité (kg/m3). Cp : chaleur spécifique (kJ/kg℃). λ : conductivité (W/m℃). μ: viscosité (kg/s.m). nc : Nombre de passe côté calandre H : hauteur B.O.G: boil off gaz CP2K : complexe petrochimique n°2 skikda TEMA : tubular exchanger manufacturers association Liste des tableaux iv Tableau 2.1 : La composition molaire de l’éthylène ……………………………… 07 Tableau 2.2 : Conditions et propriétés du gaz éthylène……………………………. 07 Tableau 2.3 : Comparaison entre les deux cycles………………………………… 08 Tableau 2.4 : Comparaison technico-économique entre les deux méthodes……… 09 Tableau 4.1 : Domaines d’applications de l’équation de Peng Robinson……….. 23 Tableau 5.1 : Le PFD du procédé………………………………………………… 27 Tableau 5.2 : Conditions opératoires des échangeurs…………………………….. 31 Tableau 5.3 : Résultats de calcul de dimensionnement des échangeurs………….. 38 Tableau 5.4 : Fiche technique de l’échangeur E-104 proposé (data sheet)………. 39 Tableau 5.5 : Fiche technique de l’échangeur E-105 proposé (data sheet)………. 40 Tableau 5.6 : Fiche technique de l’échangeur E-106 proposé (data sheet)………. 41 Tableau 5.7 : Fiche technique de l’échangeur E-107 proposé (data sheet)………. 42 Tableau 5.8 : Conditions de dimensionnement des échangeurs à plaques……….. 43 Tableau 5.9 : Résultats du dimensionnement des échangeurs à plaques…………. 43 Tableau 5.10: Fiche technique de l’échangeur LNG-100 proposé (data sheet)….. 44 Tableau 5.11: Fiche technique de l’échangeur LNG-101 proposé (data sheet)…... 45 Tableau 5.12: Résultats de calcul de dimensionnement des ballons……………… 48 Tableau 5.13: résultat dimensionnement des ballons d’aspiration……………….. 49 Tableau 6.1 : Relevée des quantités de boil off………………………………...... 50 Tableau 6.2 : Différance entre l’actualisation et l’inflation……………………... 51 Tableau 6.3 : extrait des bilans du complexe CP2K……………………………… 51 Tableau 6.4 : Calcul coût boil off………………………………………………… 52 Tableau 6.5 : calcul de cout de base par la méthode hand (base 2012)………….. 53 Liste des figures v Figure 1.1 : vue satellite de la zone industriel Skikda……………………………. 02 Figure 1.2 : Organigramme du complexe CP2k………………………………….. 04 Figure 2.1 : Procédés de cryogénie……………………………………………... 08 Figure 3.1 : boite de distribution et calandre……………………………………... 11 Figure 3.2 : disposition des tubes………………………………………………… 12 Figure 3.3 : type de chicane……………………………………………………… 13 Figure 3.4 : Échangeur tubulaire fixe (type bem)………………………………... 13 Figure 3.5 : échangeur à plaque sur site………………………………………….. 15 Figure 3.6: principe de fonctionnement d’un échangeur à plaque………………. 16 Figure 3.7: constitution d’un séparateur vertical………………………………… 19 Figure 3.7: séparateur horizontal………………………………………………… 19 Figure 3.8: Séparateur sphérique………………………………………………… 19 Figure 5.1 : schéma simplifié du procédé proposé……………………………….. 25 Figure 5.2 : schéma détaillé du procédé proposé………………………………… 26 Figure 5.3 : schéma synoptique du procédé choisi……………………………….. 28 Figure 5.4 : Type de compresseur en fonction des débits et pression……………. 30 Liste des Annexes vi Annexe A : Propriété et stockage d’éthylène………………………………… 57 Annexe B : Dimensionnement des échangeurs tubulaires……………………… 60 Annexe C : Caractéristiques des chicanes……………………………………. 64 Annexe D : uploads/Finance/ msp-saadi-kermeche-converti.pdf