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République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement sup

République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique UNIVERSITE BADJI MOKHTAR-ANNABA Faculté des Sciences de l’Ingéniorat Département de Génie Mécanique MEMOIRE Présenté en vue de l’obtention du diplôme de MASTER Présenté par : HOCINI NOUR EL HOUDA Directeur de mémoire : Pr. BOUMARAF LATRA Membre Université Badji Mokhtar-Annaba DEVANT LE JURY Pr. MZAD HOCINE Président Université Badji Mokhtar-Annaba Dr. DJEMILI. A Membre Université Badji Mokhtar-Annaba Mr. KADRI. S Membre Université Badji Mokhtar-Annaba Promotion : JUIN-2018 جامعة باجي مختار – عنابة ETUDE D’UN SYSTÈME DE VAPORISATION DU GPL AU NIVEAU DE L’UNITE GPL-2/ CIS-HMD Remerciements Remerciements Premièrement louange à « Dieu » qui m’a fourni de la patience au moment de besoin, de la force au moment de la faiblesse et de la volonté contre le désespoir, et aussi je le remercie car il m’a mis dans des bonnes mains. Je tien à exprimer mes sincères remerciements à mon encadreur « Pr Boumaraf Latra» professeur à l’université de BADJI MOKHTAR, qui m’a proposé ce sujet de projet si passionnant et intéressant à qui me témoigne mes profondes reconnaissances pour le suivi constant et conseils dont j’ai pu bénéficier au cours de ce travail. Je tien à remercier les membres de jury pour leur présence parmi nous et d’avoir accepté de juger ce travail. Je remercie mes chers « parents » pour leur soutien moral et financier, le courage qui m’a donné pour surmonter toutes les difficultés durant mes années d’études et de m’avoir aidé à élaborer ce modeste projet. Je voudrais exprimer mes plus vifs remerciements à tous le personnel de l’unité GPL2, pour leurs collaborations et leurs accompagnements avec leur savoir-faire et leurs grandes expériences professionnelles. J’adresse aussi mes remerciements à ceux qui m’ont encouragé et participé de prés ou de loin à la réalisation de ce travail. Dédicace DEDICACE Au meilleur des pères « LAKHDAR » à ma très chère maman « NADIA » qu’ils trouvent en moi la source de leur fierté à qui je dois tout. Ce travail est le fruit de vos sacrifices que vous êtes consentis pour mon éducation. À mes chères sœurs IMENE, LINA, ISRAA, avec tous mes vœux de les voir réussir dans leurs vies. À mon frère ALLA, à qui je souhaite un avenir radieux plein de réussite. À mon fiancé ALI, que dieu vous préserve et vous procure bonheur et santé. À mes ami(e)s, à qui je souhaite le succès en les remerciant pour l’amitié qui nous a toujours unis. À ma chère et dynamique professeur « Boumaraf Latra » un remerciement particulier et sincère pour tous vos efforts fournis. Vous avez toujours été présente. Que ce travail soit un témoignage de ma gratitude et mon profond respect. Page i Table des matières Remerciement Dédicace Table des matières i Liste des figures iii Liste des tableaux iv Nomenclature v Introduction générale 1 Partie 1 : Etude théorique Chapitre I: Généralités sur le gaz de pétrole liquéfié Introduction 3 I.1 Définition 4 I.2 Origine de GPL 4 I.3 Propriétés et caractéristiques des GPL 5 I.3.1 Propriétés physiques 5 I.3.2 Propriétés chimiques 8 I.4 Les différentes utilisations du GPL 9 I.5 Stockage du GPL 16 I.6 Transport des GPL 17 I.7 Avantages et inconvénients techniques des GPL 19 I.7.1 Avantages 19 I.7.2 Inconvénients 21 I.8 Risques et sécurités des GPL 21 I.9 Situation nationale des GPL 22 I.9.1 Production des GPL issus des champs 23 I.9.2 Demande nationale des GPL 24 I.9.3 Consommation de GPL 24 I.9.4 Exportations algériennes de GPL 25 I.10 Le GPL au monde 25 Conclusion 27 Chapitre II : Description du procédé de production du GPL Introduction 28 II.1 Description de l’unité GPL-2 28 II.1.1 Capacité de l’unité GPL-2 30 II.1.2 Principe de fonctionnement de l’unité GPL-2 33 II.2 Procédé de production du GPL au niveau de l’unité GPL-2 34 II.2.1 Section manifold 34 II.2.2 Section boosting 36 II.2.3 Section déshydratation 37 II.2.4 Section de refroidissement et détente 38 II.2.5 Section de fractionnement 40 II.2.6 Section d’huile chaude 42 II.2.7 Section de dépropaniseur 43 II.2.8 Section de stockage et pomperie 44 II.2.9 Section utilité 45 II.2.10 Réseau torche 46 II.2.11 Salle de contrôle 46 II.2.12 Laboratoire d’analyses 46 II.3 Système de sécurité de l’unité GPL-2 47 Page ii Partie 2 : Etude numérique Chapitre III : Problématique III.1 Les problèmes de transport de GPL 50 III.1.1 Les problèmes externes 50 III.1.2 Les problèmes internes 50 III.2 Les statistiques de manque à produire en condensat 52 III.3 Mise en chauffage de l’unité 53 Chapitre IV : Dimensionnement de l’évaporateur IV.1 Bilan énergétique de l’installation 56 IV.2 Caractéristiques de GPL à vaporiser 57 IV.2.1 Calcul de point de bulle (tb) et de point de rosé (tr) 58 IV.2.2 Calcul de la capacité calorifique spécifique (Cp) 60 IV.3 Calcul d’énergie nécessaire pour la vaporisation 64 IV.3.1 Calcul d’énergie reçue par le GPL (Qr) 64 IV.3.2 L’énergie cédée par l’huile (Qc) 65 IV.4 Calcul d’échangeur à faisceau et calandre 66 IV.4.1 Estimation de la surface A’ 66 IV.4.2 Choix de diamètres d et D des deux tubes concentriques 68 IV.4.3 Détermination de nombre des tubes N’t 69 IV.4.4 Détermination de Us de l’appareil 69 IV.4.5 Choix des fluides à l’intérieure du faisceau et dans la calandre 69 IV.4.6 Température calorique Tc 69 IV.4.7 Calcul de coefficient de transfert propre Up 71 IV.4.8 Calcul de nombre de chicanes 77 IV.4.9 Calcul de Température de tube Tt 77 IV.4.10 Calcul de la résistance d’encrassement Rs 77 IV.4.11 Les pertes de charges (∆p) 78 IV.5 Propriétés et paramètres de l’évaporateur 80 Chapitre V : Simulation et vérification par HYSYS V.1 Généralités sur la simulation 81 V.1.1 Définition de la simulation 81 V.1.2 Modèle mathématique 81 V.1.3 Utilisation du simulateur 82 V.2 Aperçu sur le mode de fonctionnement de HYSYS 82 V.2.1 Les composants du gaz 83 V.2.2 Les paramètres d’huile 84 V.2.3 Choix du modèle thermodynamique 84 V.2.4 Les paramètres de l’évaporateur 87 V.3 La simulation de l’évaporateur 89 V.4 Les résultats obtenus par HYSYS 90 V.4.1 Le GPL 90 V.4.2 L’huile TORADA TC 32 90 V.5 Comparaison des résultats 91 Conclusion 91 Conclusion générale 92 Références bibliographiques 93 Annexe : Tableaux et graphes de calcul 95 Page iii Liste des figures Figure I.1 Origine du GPL 05 Figure I.2 Principales transformations du propane 10 Figure I.3 Principales transformations du butane 11 Figure I.4 Utilisation du GPL dans la cuisiner 11 Figure I.5 Utilisation du GPL dans le chauffage 12 Figure I.6 Les utilisations industrielles du GPL 13 Figure I.7 Utilisation du GPL comme carburant 14 Figure I.8 Le GPL dans le loisir 15 Figure I.9 Le GPL dans le secteur agricole 16 Figure I.10 Transport de GPL par canalisations 17 Figure I.11 Transport du GPL par wagon- citernes 18 Figure I.12 Transport du GPL par bateaux 18 Figure I.13 Transport du GPL par camions-citernes 19 Figure I.14 : offre prévisionnelle nationale en GPL 23 Figure I.15 La demande nationale en GPL 24 Figure I.16 Répartition de la demande en GPL 24 Figure I.17 Consommation des GPL par secteur 26 Figure II.1 : Schéma synoptique de l’unité GPL-2 29 Figure II.2 : Schéma de process simplifié de l’unité GPL-2 30 Figure II.3 : organigramme du process 33 Figure II.4 : Section manifold 35 Figure II.5: Section boosting 37 Figure II.6 : Section déshydratation 38 Figure II.7 : Section de refroidissement et détente 39 Figure II.8 : Section de fractionnement 42 Figure II.9 : Section d’huile chaude 43 Figure II.10 : Section de dépropanisation 44 Figure II.11 : Section de stockage 45 Figure III.1 : Capacité de production de l’unité de récupération de GPL/condensat dans le cas normal 51 Figure III.2: Capacité de production de l’unité de récupération de GPL/condensat dans le cas d’arrêt d’expédition du GPL 51 Figure IV.1 : Schéma de l’unité de vaporisation (HYSYS-Photo écran-) 55 Figure IV.2 : Circuit d’huile chaude (énergie fournie, données design). 56 Figure IV.3 : Perte d’énergie au niveau du refroidisseur E-231. 57 Figure IV.4 : La méthode de détermination de tr par itérations successives. 58 Figure IV.5 : Echangeur à Contre - courant pur. 66 Figure IV.6 : Le pas carré, et le pas triangulaire. 69 Figure IV.7 : Les résistances d’encrassement. 71 Figure IV.8 : Les chicanes. 76 Figure V.1 : Fenêtre de simulation de base (HYSYS-Photo écran-) 83 Figure V.2 : Introduire les composants de GPL (HYSYS-Photo écran-) 83 Figure V.3 : Introduire les paramètres d’huile (HYSYS-Photo écran-) 84 Figure V.4 : Introduire le modèle thermodynamique (HYSYS-Photo écran-) 85 Figure V.5 : Introduire les paramètres de GPL (HYSYS-Photo écran-) 86 Figure V.6 : Introduire la composition de GPL (HYSYS-Photo écran-) 87 Figure V.7 : Introduire les ∆P de l’évaporateur (HYSYS-Photo écran-) 88 Figure V.8: Introduire les paramètres dimensionnels de l’évaporateur (HYSYS-Photo écran-) 88 Page iv Figure V.9 : La simulation par un débit d’huile de 152,6 T/H (HYSYS-Photo écran-) 89 Liste des tableaux Tableau I.1: Caractéristiques des composants du GPL 07 Tableau I.2: Propriétés chimiques du GPL 08 Tableau I.3: Equivalence thermique du propane 20 Tableau I.4: Le GPL au uploads/Geographie/ hocini-nour-el-houda-pdf.pdf