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UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des hydrocarbures, des énergies renouve

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des hydrocarbures, des énergies renouvelables et des sciences de la terre et de l’univers Département de production MEMOIRE DE FIN D’ETUDES Pour Obtenir Le Diplôme De Master Option : Production Presenté par : AHMOUDA Fouad, MADANI Hocine Thème Modélisation Et Simulation D’une Unité De Décarbonatation Du Gaz Naturel Au Niveau De Complexe D’Alrar Soutenu le 27/05/2015 Devant le jury composé de : Mr. OUAZAZI Mohamed M A Président Mr. REMITA Abderaouf M A Examinateur Mr. BRAHMIA Nabil M A Encadreur 2014-2015 N° d’ordre : N° de série : Résumé : La principale source alternative en énergie avec moins d'impact environnemental est celle à partie du gaz naturel ce dernier contient un certain constituant contaminant à ses conditions géologiques des gisements, à savoir, le CO2 qui constituent un grand risque environnemental majeur pour l’atmosphère et les équipements des procédés gaziers. L’objectif tracé dans ce mémoire est d’optimiser une unité de décarbonatation au niveau du complexe de traitement de gaz d’ALRAR. L’opération de décarbonatation se basse sur le phénomène d’absorption, dans ce travail on a appliqué l’absorption chimique en utilisant l’amine MEA comme absorbeur, la simulation a été fait par le logiciel ASPEN HYSYS, les résultats obtenus par ce dernier montre que l’unité diminue le teneur de CO2 a des très faibles quantités (moins de 1%). Mots clefs : Décarbonatation, Dioxyde de carbone, Traitement de gaz, Absorption, MEA, ALRAR. Abstract: The main alternative source of energy with less environmental impact is the one of the natural gas, which contains some components contaminants at its geological deposits, like CO2 witch have a great major environmental risk to the atmosphere and amenities gas processes. The object traced in this work is to simulate a decarbonation unit in the treatment gas complex of Alrar. The decarbonation is low on the absorption phenomenon, in this work we applied the chemical absorption using the MEA as absorber, the simulation was done by ASPEN HYSYS software, results shows that the unit content decreases the CO2 to very small quantities (less than 1%). Keywords: Decarbonation, Carbon dioxide, Gas processing, Absorption, MEA, Alrar. Tout la gratitude et le merci au dieu le tout puissant qui a fait que ce travail soit mené et terminé. Nous adressons nos vifs remerciements à notre promoteur consultant MR BRAHMIA NABIL pour nous avoir diligenté tout au long de ce travail, pour sa Compréhension , sa patience, sa compétence, et ces remarques qui nous ont été précieuses. Nous tenons à remercier également les membres du jury pour l’honneur qu’ils nous font en acceptant de juger et d’évaluer notre travail. Il nous est très agréable de remercier tout le personnel au niveau de la division EP et XP à SONATRACH-DP- STAH Nous tenons aussi à remercier tous nos profs à partir l’étude primaire jusqu’à L’étude universitaire. Nos derniers remerciements, vont à tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin à la réalisation de ce travail. Remerciements FOUAD et HOCINE Dédicace Quoi que de plus que de pouvoir partager les meilleurs moments de sa vie avec les êtres qu'on aime. Arrivé au terme de mes études, nous avons le grand plaisir de dédier ce modeste travail à :  Nos chers parents.  Nos chères sœurs .  Nos chers frères.  Nos chers oncles.  Toutes nos grandes familles.  Tous nos amis chacun a son nom. Fouad & Hocine LISTE DES TABLEAUX ET DES FIGURES LISTE DES TABLEAUX Tableau. II.1 : Acidité du gaz naturel (% volumique) 07 Tableau.III.1 : les classes des systèmes qui utilisent le modèle d’amine 18 Tableau IV.1 : les caractéristiques physiques et chimiques du gaz naturel d’ALRAR entrée et sortie de l’absorbeur. 25 TableauIV.2 : Composition chimique de MEA entrée de l'absorbeur et leur caractéristique physique 25 Tableau IV.3 : caractéristique physique et chimique MEA entrée et sortie de régénérateur 26 LISTE DES FIGURES Figure I.1 : situation géographique de la région stah 05 Figure II.1 : organigramme de procédés de la décarbonatation 08 Figure II.2 : L’installation du procédé d’absorption. 09 Figure II.3 : les étapes du procédé d’adsorption 13 Figure II.5 : organigramme montre la position de l’unité 14 Figure III.1 : principe du procédé de décarbonatation (absorption chimique). 16 Figure III.2 : face de simulateur Aspen HYSYS 18 Figure III.3 : Structure générale du HYSYS 19 Figure III.4 : choix du modèle thermodynamique (Amine pkg) 20 Figure III.5 : choix des composes pour simulation 20 Figure III.6 : organisme de simulation de procédé d’absorption par Amine 21 Figure III.7 : fenêtre d'information d'entrée Gaz 21 Figure III.8 : fenêtre convergée de l’absorbeur de CO2 22 Figure III.9 : fenêtre convergée de l'unité de régénération d'Amine 22 Figure III.10 : l'unité d'Absorption complète simulée 23 Figure V.1 : moyen des sucurite dans l’unite 30 NOMENCLATURE P : Pression [Bar] T : Température [°C] V : Volume [m3] Pi : puissance d'échangeur Abréviation : GN : Gaz Naturel GNT : Gaz naturel traité GNP : Gaz naturel pauvre MEA : Monoéthanolamine MEAP : Monoéthanolamine pauvre en CO2 MEAP : Monoéthanolamine riche en CO2 AminePkg: amine de pakage( modèle d'amine contient les modèles thermodynamique pour les calculs) CH4 : Méthane C2H6 : Ethane C3H8 : Propane i-C4H10 : I-Butane n-C4H10 : n-Butane i-C5H12 : I-pentane n-C5H12 : n-Pentane C6H14 : Hexane C7H16 : Heptane C8H18 : Octane N2 : Nitrogène CO2 : dioxyde de Carbone H2O : eau Noms des équipements constituants le cycle de décarbonatation : T-100 : colonne d’absorption (absorbeur) V-100 : Séparateur de fluide E-100 : échangeur (amine/amine) t-101 : colonne de régénération (régénérateur) E-101 : Echangeur a eau P100 : pompe RCY-1 : recycle (pour la réinjection). SOMMAIRE SOMMAIRE Introduction Générale 01 La problématique 02 Les Objectifs de cette étude 02 La Méthodologie 03 Les Objectifs de cette étude 02 La Méthodologie 02 Moyen et méthode 02 Présentation des données utilisées 03 Traitement des données 04 I. APERÇU SUR LA ZONE D’ETUDE I.1. Présentation de la région STAH 05 I .2 Les champs de la région 05 I.1.1. Le Champ de STAH 06 I.1.2 Le Champ de MEREKSEN 06 I.1.3-Le Champ d ‘ALRAR 06 I.3. Le complexe d’ALRAR 06 I.4.Le Complexe Industriel ALRAR 06 II. GENERALITE SUR LES PROCEDES DE DECARBONATATION II.1. introduction II.2. Le Dioxyde de Carbone 07 07 II.3. Le dioxyde de carbone dans le gaz naturel 07 II.4. L’acidité du gaz naturel 07 II.5. Les procédés de décarbonatation 08 II.5.1. Décarbonatation par absorption 08 II.5.1.1.Les différents procédés d’absorption 10 1- Procédé d'absorption chimique 10 A. Procédé amine 10 A.1. Monoethanolamine (MEA) 10 A.2. Diéthanolamine (DEA) 10 A.3.Diglycolamine (DGA) 11 B. Procédé de carbonate de potassium 11 2- Procédés d'absorption physique 11 II.5.2. Procédé d'adsorption 12 II.6. Choix du procédé 13 II.6.1.Diagramme comparatif pour le choix du procédé d’extraction du CO2 d’Alrar 13 II.6.2. Justification du choix 14 II.7. Description du procédé d’absorption par solvant (MEA) Conclusion 15 III.MODELISATION ET SIMULATION DE L’UNITE DE DECARBONATATION III.1. Généralité Sur Procédé A Simulé 16 III.2. Simulation de l’unité 17 III.2.1. Présentation du logiciel de simulation Aspen HYSYS 17 III.2.2.Présentation des Procédures de simulation par HYSYS 18 SOMMAIRE III.2.3.Modèle thermodynamique 19 III.2.3.1. Choix de modèle thermodynamique 19 A. Le modèle thermodynamique choisie (Amine pkg) 19 B. Modèles de colonne dans le logiciel de simulation Conclusion 20 IV.DISCUSSION DES RESULTATS Conclusion V : SECURITE DE L’UNITE Introduction 28 V.1. Conseils générales pratiques 28 V.1.1. Fuite de gaz 28 V.1.2. Feu de gaz 29 V.1.3. Feu de liquide 29 V.2. Identification des dangers de MEA 29 V.2.1. Effets sur les yeux 29 V.2.2. Effets sur la peau 29 V.2.3. Effets par ingestion 29 V.3. Effets par inhalation 30 V.4. Premiers secours 30 V.4.1. Contact avec les yeux 30 V.4.2. Contact avec la peau 30 V.4.3. Ingestion 30 V.4.4. Inhalation 31 V.5. Systèmes de Sécurité des installations de l’unité 31 CONCLUSION GENERALE 32 REFERENCE ET BIBLIOGRAPHIE 33 00 00 00 INTRODUCTION GENERALE Introduction Générale Le gaz naturel. Il est considéré comme la troisième source d'énergie la plus utilisée dans le monde après le pétrole et le charbon, et aujourd’hui le gaz naturel est une principale source alternative en énergie avec moins d’impact environnemental. Le gaz naturel est acheminé aux consommateurs par voie classique (transport par canalisation - gazoduc). Cependant, l’augmentation de la distance de transportation par canalisation rendre cette alternative non économique. Le transport liquide (gaz naturel liquéfié (GNL)) est la voie la plus avantageuse. Le gaz subit plusieurs modes de transformation à des températures très basses, rendre le givrage de CO2 possible dans les équipements énergétiques et les installations industrielles, ce qui baisse l’efficacité des installations. De plus son présence conduit à la corrosion des équipements. Par conséquent, il est important d'éliminer les traces de CO2 avant de procéder à la liquéfaction du gaz naturel. Le présent travaille s’articule sur les parties suivantes : La partie 1 : aperçu sur la zone d’étude. La partie 2 : généralité sur les procédés de décarbonatation. La partie 3 : aperçu sur la modélisation et la simulation des procédés, principe de fonctionnement des simulateurs de uploads/Geographie/ ahmouda-madani 1 .pdf