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UNIVERSITE MOHAMMED V AGDAL ECOLE MOHAMMADIA D’INGENIEURS Département : Génie d

UNIVERSITE MOHAMMED V AGDAL ECOLE MOHAMMADIA D’INGENIEURS Département : Génie des Procédés Industriels Mémoire de Projet de Fin d’Etudes Pour l’obtention du Diplôme d’Ingénieur d’Etat Réalisé par : Souhaib BEN TOUHAMI Soufiane OMAMAS Soutenu le 01/06/2015 Devant le jury composé de : Prof. M. SALOUHI Président (EMI) Prof. Z. EL AHMADI Encadrante (EMI) Prof. M. AYADI Encadrant (EMI) Prof. A. BENAYADA Rapporteur (EMI) M. A. KESSAB Parrain (JACOBS) Année Universitaire 2014/2015 Amélioration du fonctionnement des convoyeurs séparateurs de l’unité « Downstream » OCP de Jorf Lasfar I بسم هللا الرحمان الرحيم: صدق هللا العظيم سورة التوبة اآلية501 A nos parents A nos frères et sœurs A nos proches, nos amis, nos enseignants et tous ceux qui nous sont chers II Remerciements Au terme de notre projet de fin d’étude, nos profonds remerciements s’adressent tout d’abord, à nos encadrants de l’école Madame Z. ELAHMADI et Monsieur M. AYADI, qui par leurs précieux conseils et leurs compétences techniques, nous ont permis de mener à bien notre projet. Nous exprimons notre immense gratitude à notre parrain industriel Monsieur A. KESSAB pour ses orientations, ses conseils et son soutien continuel sans qui ce travail n’aurait pas abouti. Nos sincères remerciements s’adressent par la même occasion à Monsieur HETITI Directeur de l'unité de « Downstream », pour sa rigueur sur la qualité des résultats des essais qui a été capitale dans l’atteinte de nos objectifs. Nos vifs remerciements s’adressent également à Monsieur BOUHALTIT pour son aide durant notre parcours à l’EMI. Nous remercions Monsieur BOUDI professeur à l'EMI, génie mécanique, pour sa disponibilité et sa collaboration à la réalisation d'un système de prise d'échantillons. Nous tenons aussi à remercier Monsieur JABERI chef de production, et Monsieur KAMAL chef de poste des convoyeurs séparateurs pour leur aide et leur implication pour le recueil des informations. Nous tenons également à remercier vivement Monsieur A. ZAD et lui exprimer nos profondes reconnaissances. Nous saisissons cette occasion pour exprimer nos vifs remerciements à tout le personnel du Laboratoire Public d'Essais et d'Etudes (LPEE) et plus particulièrement notre ami ZAKARIA pour son assistance continue. Nos remerciements sont destinés à l’ensemble du personnel de Jacobs et de l'OCP, pour leur accueil et leur soutien. Nous tenons également à remercier tous les enseignants du Département du Génie des Procédés Industriels de l’Ecole Mohammedia d’Ingénieurs pour leurs efforts tendant à nous assurer une formation de qualité et spécialement pour les membres du jury pour avoir accepté d’encadrer et d’évaluer notre travail. Nous voudrions exprimer enfin nos remerciements pour nos amis, nos familles, ainsi que toutes les personnes qui nous ont soutenues et qui ont contribuées à la réalisation du présent mémoire. Merci à vous tous III Résumé Dans le cadre de la réduction du taux d’humidité du minerai de phosphate mis en pulpe, transporté par pipeline et destiné à l’export, l'Office Chérifien du Phosphate (OCP) a développé une nouvelle technologie de convoyeur séparateur au sein de l'unité « Downstream » à Jorf Lasfar. Dans ce but, et vu qu'il y a des changements des paramètres à partir desquels ces convoyeurs séparateurs ont été dimensionnés, il a été jugé nécessaire d'effectuer des études et des essais afin de trouver le point de fonctionnement et d'améliorer cette nouvelle technologie. Dans un premier temps, nous avons étudié la sédimentation de la pulpe de phosphate pour déterminer son évolution sur les convoyeurs séparateurs. Ensuite, nous avons envisagé toutes les solutions afin d'améliorer leur fonctionnement. Les deux solutions qui nous ont paru envisageables sont la floculation et l'hydrocyclone. La solution qui a été adoptée finalement est celle de l'hydrocyclone. IV Abstract As part of reducing the moisture content of the phosphate slurry transported from Khouribga to Jorf Lsfar by pipeline and intended for export, the Office Chérifien Phosphate (OCP) has developed a new technology: separator conveyor within the unit " Downstream " at Jorf Lasfar. The separators conveyors are designed to provide 8.5 Mtpa of humid phosphate but given the circumstances that there are changes in the parameters by which these separators conveyors have been designed, it was considered necessary to conduct studies and trests to find the operating point and improve this new technology. Thus, several solutions have been proposed. After the analysis of these solutions and several laboratory tests, we propose to maintain the solution of the installation of a hydrocyclone on the separators conveyors feeding. V ملخص في إطار مواكبة التطورات والمستجدات التي تطرأ في ميدان الفوسفاط، قام المكتب الشريف للفوسفاط وبشراكة مع ''Jacobs'' بإحداث محطة استقبال الف وسفاط القادم من مدينة خريبكة. .الهدف من وراء إنشاء هذه المحطة يكمن في تخفيض نسبة الرطوبة في الفوسفاط ولجعل هذا المشروع يتماشى مع الحجم والمستوى الكبير الذي يعرفه المغرب في هذا المجال، فقد تم تشييد تكنولوجيا جديدة من أجل عزل الماء عن الفوسفاط يتعلق االمر بConvoyeur séparateur'' '' هذه التكنولوجيا والتي يتوفر المكتب الشريف للفوسفاط على حق ملكيتها هي محور الد راسة التي قمنا بها من أجل الم ضي ،قدما في سبيل بلورتها وجعلها حيز التنفيذ، حيث تسني لنا القيام بعدة اختبارات سنتم سردها وتفصيلها في خضم الموضوع وقد توصلنا إلى ضرورة إضافةhydrocyclone'' '' في بداية تزويدConvoyeur séparateur'' '' .بالفوسفاط VI Table des matières Résumé .................................................................................................................................................. III Abstract ................................................................................................................................................. IV Liste des figures.................................................................................................................................. VIII Liste des tableaux ................................................................................................................................... X Liste des abréviations ........................................................................................................................... XII Introduction générale ............................................................................................................................... 1 Partie I: Présentation du projet « Downstream », position du problème et méthode de travail .............. 3 Chapitre 1 : Présentation du projet « Downstream » ............................................................................... 4 1.1 Organisme d’accueil JESA ...................................................................................................... 4 1.2.1 Présentation de JESA ...................................................................................................... 4 1.2.2 Projets de JESA ............................................................................................................... 5 1.2 Installation « Downstream » .................................................................................................... 6 1.2.1 But du projet « Downstream » ......................................................................................... 6 1.2.2 Description de l’installation ............................................................................................ 7 1.2.3 Description de l’unité de filtration................................................................................. 11 1.2.3.1 Filtres presse .............................................................................................................. 11 1.2.3.2 Convoyeurs séparateurs ............................................................................................. 11 1.2.4 Etablissement du flowsheet ........................................................................................... 15 Chapitre 2: Position du problème et méthode de travail ....................................................................... 18 Introduction ....................................................................................................................................... 18 2.1 Diagnostic de l’état actuel ..................................................................................................... 18 2.1.1 Bilan de matière ............................................................................................................. 18 2.1.2 Essais effectués .............................................................................................................. 20 2.1.3 Problématique ................................................................................................................ 21 2.2 Méthodologie de résolution ................................................................................................... 22 2.2.1 Analyse des causes ........................................................................................................ 22 2.2.2 Actions d’amélioration .................................................................................................. 24 Partie II: Etude de la réduction du taux d’humidité de la pulpe de phosphate ...................................... 26 Chapitre 3: Technologies de filtration utilisées dans l’industrie du phosphate ..................................... 27 3.1 Différents types de filtres [3] ................................................................................................. 27 3.2 Justification du choix du filtre presse .................................................................................... 29 Chapitre 4 : Réduction du taux d'humidité par les convoyeurs séparateurs .......................................... 32 Introduction ....................................................................................................................................... 32 4.1 Etude théorique de la sédimentation de la pulpe ................................................................... 32 4.2 Détermination expérimentale de la vitesse de sédimentation ................................................ 39 VII 4.3 Etude expérimentale du comportement de la pulpe du phosphate dans le convoyeur séparateur .......................................................................................................................................... 41 4.3.1 Réalisation d'un système d’échantillonnage .................................................................. 41 4.3.2 Procédure de prise d'échantillon .................................................................................... 41 4.3.3 Résultats et interprétations ............................................................................................ 42 Partie III: Amélioration du fonctionnement des convoyeurs séparateurs .............................................. 47 Chapitre 5 : Calcul de la vitesse et de la longueur du convoyeur séparateur ........................................ 48 Introduction ....................................................................................................................................... 48 5.1 Calcul de la vitesse du convoyeur Vc .................................................................................... 48 5.2 Calcul de la longueur du CS afin d’avoir une sédimentation totale de la pulpe .................... 49 5.3 Interprétations ........................................................................................................................ 49 Chapitre 6 : Essais de la floculation ...................................................................................................... 51 Introduction ....................................................................................................................................... 51 6.1 Théorie de la floculation ........................................................................................................ 51 6.2 Différents types de floculant ................................................................................................. 51 6.3 Choix du floculant ................................................................................................................. 52 6.4 Etude expérimentale de la floculation ................................................................................... 53 6.4.1 Caractérisation de la pulpe ............................................................................................ 53 6.4.2 Influence du floculant (Essais au laboratoire) ............................................................... 53 6.4.3 Détermination de la quantité optimale du floculant ...................................................... 55 Chapitre 7 : Essai sur l’hydrocyclone .................................................................................................... 59 Introduction ....................................................................................................................................... 59 7.1 Théorie sur les hydrocyclones ............................................................................................... 59 7.2 Dimensionnement de l’hydrocyclone .................................................................................... 62 7.3 Essais expérimentaux sur l’hydrocyclone ............................................................................. 68 7.3.1 Caractérisation de l’hydrocyclone ................................................................................. 69 7.3.2 Influence de l’hydrocyclone sur le fonctionnement du convoyeur séparateur .............. 70 7.3.3 Performance de l’hydrocyclone ..................................................................................... 71 7.3.4 Traitement de la surverse de l’hydrocyclone ................................................................. 73 7.4 Dimensionnement du décanteur ............................................................................................ 74 7.5 Estimation du coût de l'installation........................................................................................ 80 Conclusion générale .......................................................................................................................... 84 Bibliographie ..................................................................................................................................... 86 Annexes ............................................................................................................................................. 87 VIII Liste des figures Figure I-1 : Joint-venture entre l’OCP et Jacobs Engineering Figure I-2 : Slurry pipeline Figure I-3 : Schéma de l’unité de séchage Figure I-4 : Convoyeurs séparateurs Figure I-5 : Système d’alimentation de la pulpe sur le convoyeur séparateur Figure I-6 : Comportement de la zone de décantation Figure I-7 : Système de collecte du produit débordé Figure I-8 : Représentation graphique des pompes existantes dans la fosse de récupération Figure I-9 : Zone d’égouttage Figure I-10 : Flowsheet de l'unité de filtration Figure I- 11 : Représentation des résultats Figure I- 12 : Bassin plein de phosphate Figure I- 13 : Diagramme d'Ishikawa des problèmes de convoyeur séparateur Figure II-1 : Schéma de filtre à tambour rotatif Figure II-2 : Schéma d'un filtre à bande sans fin Figure II-3 : Forces appliquées sur une particule isolée en déplacement dans un fluide Figure II-4 : Variation de la vitesse uploads/Geographie/ bentouhami-amp-omamas.pdf