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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l'Enseignement Sup

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Kasdi Merbah Ouargla Faculté des sciences Appliquées Département de Génie des Procédés MEMOIRE de Fin D’études MASTER ACADEMIQUE Domaine : Sciences et technologique Filière : Industries Pétrochimique Spécialité : Génie de Raffinage Présenté Par : maloI idauoD Bouchareb Azzeddine -THEME- Dimensionnement d'une nouvelle colonne de stabilisation de condensat hors spécification(dé-isopentaniseur) Soutenue le : 06 /07/2019 Devant la commission d'examen Jury: Président: Ben Abd Salam Soulaf MCA MAA Univ. K.M Ouargla Encadré par: Hidaya Izza MCA MAA Univ. K.M Ouargla Examinateurs: Beka Ouidad MCB MAA Univ. K.M Ouargla Année Universitaire: 2018/2019 N° d’ordre : N° de série : Je dédie ce modeste travail à : Ma très chère mère et très cher père, et surtout mon très cher grand père et ma très chère Grande mère pour leurs soutiens, leurs patiences et leurs confiances. Qu’ils trouvent ici l’expression de ma profonde gratitude pour tout ce qu’ils font pour moi « que Dieu vous garde et vous bénisse ». Mes très chères soeurs : Hiba ,Dounia aya .. Toute ma famille « Douadi,Slimani » Tous mes amis (es), sans oublier taha mon frère dans la réalisation de ce travail. Toute ma promotion. Islam Je dédie ce modeste travail à : Ma très chère mère et très cher père, pour leurs soutiens, leurs patiences et leurs confiances Qu’ils trouvent ici l’expression de ma profonde gratitude pour tout ce qu’ils font pour moi «Que Dieu vous garde et vous bénisse ». Mon très cher frère Sofiane et Mohamad et Abdel nour et Walide. Sans oublier mon cousin Khaled. Mes très chères soeurs : Hayat, Kholoud,et Sirine. Toute ma famille (Bouchareb.Boukhalfa) Tous mes amis (es), sans oublier Islam mon frère dans la réalisation de ce travail. Toute ma promotion Azzeddinne Nous tenons à remercier en premier lieu le bon dieu pour le courage qu'il nous a donné Afin de mener ce travail à terme. Nous adressons avec tous nos respects nos remerciements aux ingénieurs MR.Djouaher massinissa Mem.Ounouh Fatima Je tien à remercier tous les responsables et le personnel d’usine ZCINA Toute notre reconnaissance et gratitude pour notre promoteur : Nous remercions également notre encadreur « DR.Hidaya izza »Pour ses compréhensions et ses remarques qui nous ont été précieuses Nous remercions aussi tout ce qui nous a contribués de prés ou de loin. Enfin nous tenons à remercier : L'ensemble des enseignements du département de "Génie des procédés ". Sommaire DEDICACE REMERCIEMENT LISTE DES FIGURES LISTE DES TABLEAUX LISTE DES SYMBOLES Introduction Générale...................................................................................................1 Chapitre I-Généralité sur GPL et condensat I-1- LE GPL : ......................................................................................................................... 2 I-1.1- Définition : ................................................................................................................... 2 I-1-2- Lés sources de GPL : ................................................................................................... 3 I-1-3- Caractéristiques générales de GPL ............................................................................. 3 I-1-4- Caractéristiques du GPL produit ................................................................................ 5 I-1-5- Le GPL dans le monde ............................................................................................... 5 I-1-5- 1-La production mondiale du GPL ............................................................................. 5 I-1-5-2 La consommation mondiale en GPL ......................................................................... 6 I-1-6- Le GPL en Algérie : .................................................................................................... 7 I-1-6-1-Production nationale du GPL : .................................................................................. 7 I-1-6-2- Consommation nationale du GPL : .......................................................................... 8 I-1-7- Utilisations du GPL : ................................................................................................... 9 I-1-7-1 Source de chauffage : .............................................................................................. 10 I-1-7-2.GPL dans la climatisation : ................................................................................... 10 I-1-7-3-GPL dans la pétrochimie :...................................................................................... 10 I-1-7-4-GPL pour la production d’électricité ; .................................................................... 10 I-1-7-5-GPL carburant : ....................................................................................................... 11 I -2-Le condensât : ............................................................................................................... 12 I -2-1-Définition : ................................................................................................................ 12 Sommaire I-2.2- Caractéristiques du Condensât................................................................................... 13 I -2-3- Domaines d’utilisation du Condensât : .................................................................... 14 I -2-3 -1- Utilisation du condensât dans le raffinage : ......................................................... 14 I -2-3-2- Utilisation du condensât dans la pétrochimie : ..................................................... 14 I-3-l’iso pentane :................................................................................................................. 15 I -3-1- Définition et utilisation d’iso pentane : .................................................................... 15 I -3-2-Propriétés physique d’iso pentane : ........................................................................... 16 I -3-3-Inflammabilité et explosibilité .................................................................................. 16 I -3-4-Données sur les risques d'incendie : .......................................................................... 16 Chapitre II-Partie Technologique II-1-Présentation de champ de Hassi Messaoud .................................................................. 17 II-1-1-Historique du champ Hassi Messaoud ...................................................................... 17 II-1-3- Situation géologique ................................................................................................ 18 II-2 -Présentation de l’usine GPL LDHP ZCINA ............................................................... 19 II-2 -1-Présentation d’usine ................................................................................................. 19 II-2-2-Caractéristiques principales des équipements ........................................................... 22 Chapitre III-Généralités sur la rectification III-1-Généralités sur la rectification .................................................................................... 26 III -2-Définition : ................................................................................................................. 27 III -3-Description de la colonne de rectification ................................................................. 28 III -4-Fonctionnement d’une colonne de rectification ......................................................... 29 III- 5- Types de colonne de rectification ............................................................................. 30 III -5-1- Colonne à plateaux ................................................................................................ 30 III- 5- 1-1-Types de plateaux ............................................................................................... 30 III- 5- 1-2-Disposition des éléments de barbotage .............................................................. 35 III -6- Colonne à garnissage ................................................................................................ 36 III-7- Lois fondamentales de transfert de matière ............................................................... 36 III-7-1- Lois de DALTON ................................................................................................... 36 Sommaire III-7-2- Lois de RAOULT et d’HENRY ............................................................................. 36 III-8- Bilan matière de la colonne et des ses zones ............................................................. 38 III-8-1 Bilan matière de la zone de rectification ................................................................. 38 III-8-2- Bilan matière de la zone d’épuisement .................................................................. 39 III-8-3- Bilan matière de la zone d’alimentation : ............................................................... 39 III-9- Utilisation de la volatilité relative .............................................................................. 41 III-10- Choix de la pression dans la colonne ....................................................................... 41 III-11- Régime de la température dans la colonne .............................................................. 42 III-12- Taux de vaporisation et composition des phases liquides et vapeurs de la charge...44 III-13- Choix du taux de reflux ........................................................................................... 45 III-13-1- Fonctionnement à reflux minimal : ...................................................................... 45 III-13-2- Taux de reflux optimal : ....................................................................................... 45 III-13-3- Taux de remouillage optimal ................................................................................ 46 III-14-Calcul du nombre de plateaux par la methode de Gilliland ...................................... 46 III-15- Bilan thermique de la colonne ................................................................................. 46 Chapitre IV-Patrie Calcule IV-1-Présentation du problème ........................................................................................... 48 IV-2-Données de départ....................................................................................................... 48 IV-3-Caractéristiques des constituants de la charge ............................................................ 49 IV-4-Procédure de calcul ..................................................................................................... 49 IV-4-1-Bilan matière de la colonne ..................................................................................... 50 IV-4-2 Détermination des Débit et composition de distillat D et le résidu R ..................... 51 IV-4-2-1 Détermination de XRi et YDi ............................................................................... 52 IV-4-3- Pression et température dans la colonne : .............................................................. 54 IV-4-3-1-pression dans le ballon de reflux : ........................................................................ 54 IV-4-3-3-Température au fond de la colonne ...................................................................... 56 IV-4-3-4-Dans l’alimentation de la colonne ........................................................................ 56 IV-5- Calcul du taux de vaporisation de la charge .............................................................. 56 Sommaire IV-5-1-Volatilités relatives des constituants ....................................................................... 58 IV-6- Fonctionnement à reflux minimal :............................................................................ 59 IV-6- 1- Calcul du taux de reflux minimal et taux de rebouillage minimal ........................ 60 IV-6-1-1- Calcul du taux de reflux minimal :...................................................................... 60 IV-6-1-2-Le taux de rebouillage minimal: .......................................................................... 60 IV-7- Calcul du nombre de plateaux théoriques dans la colonne : ...................................... 61 IV-7-1- Calcul du nombre de plateaux dans la zone de rectification : ................................ 61 IV-7-2- Calcul du nombre de plateaux dans la zone d’épuisement :................................... 62 IV-8- Bilan thermique de la colonne ................................................................................... 63 IV-8-1- Détermination des masses moléculaires ................................................................. 64 IV-8-1-1- Pour la zone de flash : ......................................................................................... 64 IV-9- Dimensionnement de la colonne :.............................................................................. 68 IV-9-1- Diamètre de la colonne : ......................................................................................... 69 IV-9-2- Hauteur de la colonne stabilisation : ...................................................................... 73 IV-10- Simulation de la colonne de stabilisation par le logiciel ‘HYSYS’........................ 74 IV-10-1-introduction ........................................................................................................... 74 IV-10-2-Objectifs simulateurs ............................................................................................. 74 IV-10-3-Choix du modèle thermodynamique ..................................................................... 74 IV-10-4-Procédure de la simulation .................................................................................... 76 IV-10-4-1-Les étapes de simulation .................................................................................... 76 IV-10-5-Les résultats de la simulation ................................................................................ 78 IV-10-5-1-Comparaison entre cas calculé et cas simulé ..................................................... 79 IV-10-6-Le Cout de réalisation............................................................................................ 81 CONCLUSION ANNEXES BIBLIOGRAPHIE RESUME Liste des figures Chapitre I-Généralité sur GPL et condensat Figure I-1-Offre mondiale de GPL....................................................................................6 Figure I-2-Evaluation de la production d’énergie primaire en Algérie.............................9 Figure I-3-Offre prévisionnelle national de GPL en (MT)................................................9 Figure I-4-Dispositif de mesure de pression de vapeur REID.........................................13 Figure I-5-Représentation d’isopentane..........................................................................15 Chapitre II-Partie Technologique Figure II-1-Position Géographique du champ Hassi Messaoud......................................18 Figure II-2-Schéma de l’unité GPL/LDHP ZCINA.......................................................19 Figure II-3-Schéma de l’unité GPL ZCINA...................................................................25 Chapitre III- Généralités sur la rectification Figure III-1-Schéma simplifié de la rectification............................................................28 Figure III-2-Synoptique de la colonne de rectification...................................................29 Figure.III.3-Type de plateaux selon l’écoulement des phases.........................................31 Figure III-4-Plateau à calotte...........................................................................................31 Figure III-5-Plateau perforé avec déversoir.....................................................................32 Figure III-6-Plateau à clapet............................................................................................32 Figure III-7-Plateau à jet directionnel.............................................................................33 Figure III-8-Plateau à tunnel............................................................................................33 Figure III-9-Plateau perforé sans déversoir.....................................................................34 Figure III-10-Disposition des éléments de barbotage......................................................35 Chapitre IV-Patrie Calcule Figure IV-1-Choix du modèle thermodynamique (EOS Peng-Robinson) ...................... 76 Figure IV-2-La liste des compositions ............................................................................ 77 Figure IV-3-Choix du modèle thermodynamique (EOS Peng-Robinson ....................... 77 Liste des figures Figure IV-4- La liste des paramètres .............................................................................. 78 Figure IV-5-La liste des équipements ............................................................................... 78 Figure IV-6- les fractions de la charge et des produits....................................................78 Figure IV-7-Les données de départ..................................................................................78 Figure IV-8-Profil de température le long de la colonne.................................................79 Figure IV-9-Profil de pression à l’intérieur de la colonne...............................................80 Figure IV-10-Profil du débit............................................................................................80 Figure IV-11-le cout de la colonne de stabilisation en dollars........................................81 Liste des tableaux Chapitre I-Généralité sur GPL et condensat Tableau I-1-Composition molaire de GPL........................................................................3 Tableau I-2-La production moyenne annuelle de ces raffineries .....................................8 Tableau I-3-Composition molaire du condensat stabiliser..............................................12 Tableau I -4-Propriétés physique d’iso pentane..............................................................16 Chapitre II-Partie Technologique Tableau II-1-Caractéristiques principales d’équipement G11-VL-3205.........................22 Tableau II-2-Caractéristiques principales d’équipement G11-CB-320...........................22 Tableau II-3-Caractéristiques principales d’équipement 32C-VD3501..........................23 Tableau II-4-Caractéristiques principales d’équipement 35G-PA-33-06 A/B .. .. ............24 Tableau II-5-Caractéristiques principales d’équipement 35G-PA-33-06 A/B................25 Chapitre III- Généralités sur la rectification Tableau III-6-comparaison entre les plateaux......................................................................34 Chapitre IV-Patrie Calcule uploads/Geographie/ dimensionnement-d-x27-une-nouvelle-colonne-de-stabilisation-de-condensat-hors-specification-de-isopentaniseur.pdf