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UNIVERSITE KASDI MARBAH OUARGLA Faculté des Sciences et Technologie et Sciences

UNIVERSITE KASDI MARBAH OUARGLA Faculté des Sciences et Technologie et Sciences de la matière Département de Génie des Procédés Mémoire MASTER ACADEMIQUE Domaine : Sciences et Techniques Filière : Génie des Procédés Spécialité : Ingénierie de gaz naturel Présenté Par : Berretima El Hadj Belkacem & Aribi Lakhdar Thème Soutenu publiquement Le : 18/06/2013 Devant le jury : M. Skirifa Med Lamine Président UKM Ouargla Melle. Mokhbi Yasmina Examinatrice UKM Ouargla M. Sellami Med Hassen Encadreur UKM Ouargla Année Universitaire : 2012 /2013 LA DESHYDRATATION DU GAZ Techniques et Problèmes Remerciement En premier lieu, nous tenons à remercier notre Dieu, notre créateur, pour le courage et la patience qu’il nous donné pour accomplir ce travail. Nous remercions notre encadreur Mr Sellami Med Hassen pour ses orientations et conseils. Nous tenon à notifier un remerciement spécial à tous mes professeurs qui ont contribué à notre formation de master. Nous tenons aussi à exprimer nos profonds remerciements au membres de jury qui ont accepté de juger ce modeste travail. Nous tenons aussi à remercier nos enseignants de département de génie des procédés pour la formation que nous avons reçue. Nos derniers remerciements et qui ne sont pas les moindres, vont à tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin pour l'aboutissement de ce travail. El Hadj Belkacem & Lakhdar Dédicace J’ai le grand honneur de dédier ce travail a celui qui fait de moi un homme, Ma très chère mère Saliha mon très cher père Lahcene. Et A Ma chère sœur Meriem et a mes frères : Mohamed seghir, Nabil, Zohir, Abdelssamed, Bilal et Lokman. A toute ma famille BERRETIMA. A notre Encadreur Sellami Mohamed Hassen. A tous mes amis: Houssem, Madjed, walid, Ahmed Essedik, Abdelali, yasser, Abdelbasset, Azzou, sadok, Hicham, lakhdar, Ahmed, Tahar, Amine et Laid. A tous ceux qui sèment le bonheur sur mon chemin. A toutes les enseignantes et tous les enseignants de génie de gaz naturel et Tous le groupe I.G.N. A tous les habitants de M’rara et Djamaa. A tous ceux que j’aime. EL HADJ BELKACEM Dédicace J’ai le grand honneur de dédier ce travail A celui qui fait de moi un homme, Ma très chère mère Zohira mon très cher père Djamel eddine. Et A Mes chère sœurs Amina et Karima et a mes frères : Ilyes,Aymen, Abdelmonaim. A toute ma famille Aribi. A notre Encadreur Sellami Mohamed Hassan. A tous mes amis :Walid,Chrif, Elhadj, Houssem, Madjed, Ramzy ,Sédik , Abdelali, sadok, Hicham, Tahar, Amine, Abdelhak, bilal, Salmen, Mouataz, Nabil, Ahmed, Ibrahim, toufik, Sami,Yazid, Boubaker, Abdelaziz, Zobir, Othman Ayoub, Moussa, Messaoud, Basset, Rabah, youssef et Natra. A tous ceux qui sèment le bonheur sur mon chemin. A toutes les enseignantes et tous les enseignants de génie de gaz naturel et Tous le groupe I.G.N. A tous les habitants de Zaoualiya, et Djamaa. A tous ceux que j’aime. Lakhdar SOMMAIRE Remerciement Dédicace Nomenclature Liste des figures Liste des tableaux Introduction générale……………………………………………………........................ 01 Chapitre I : Généralité I. Présentation de la région …………………………………………………………….. 02 I-1 Situation géographique …………………………………………………………….. 02 I.2. Généralités sur le gaz naturel ……………………………………………………... 03 I.2.1. Définition du gaz naturel ……………………………………………………….... 03 I.2.2. Les sources du gaz naturel ………………………………………………………. 03 I.2.3. Origine des constituants du gaz naturel ………………………………………... 03 I .2.4.Caractéristiques du gaz naturel ……………………………………………….… 04 I.2.5 .Les différents types de gaz naturel ……………………………………………… 04 I .2.6.Technique du traitement du gaz naturel ……………………………………….. 05 Chapitre II : Description de l’UTG II. Process ……………………………………………………………………………….. 07 II.1. Introduction ……………………………………………………………………….. 07 II.2. Section de stabilisation ………………………………………………………….… 08 II.3. Section de déshydratation ……………………………………………………….... 08 II.4. Section de réfrigération …………………………………………………………... 10 II.5. Section de compression de gaz de vente …………………………………………. 10 II.6. Section de gaz lift ……………………………………………………………….…. 10 II.7. Section de fractionnement ………………………………………………………... 10 II.8. Utilités ………………………………………………................................................ 11 Chapitre III : Déshydratation III. Le séchage de gaz …………………………………………………………………... 13 III.1. Les Hydrates …………………………………………………………………….... 13 III.1.1. Définition ……………………………………………………………………...... 13 III.1.2. Structures des hydrates ……………………………………………………....... 13 III.1.3. Prévention des hydrates ……………………………………………………….. 13 III.1.3.1. Chauffage ……………………………………………………………………... 14 III.1.3.2. Réduction de pression ………………………………………………………... 14 III.1.3.3. Utilisation des inhibiteurs …………………………………………………… 14 III.2. Méthodes de Déshydratation ……………………………………………………. 15 III.2.1. Séchage par refroidissement ou compression ………………………………... 15 III.2.2. Séchage par absorption ………………………………………………………... 15 III.2.3. Déshydratation par membrane ……………………………................................ 15 III.2.4. Déshydratation par Adsorption (cas de Guellala) ………………. ………….. 15 III.3. Types d’adsorbant ……………………………………………………………….. 16 III.4. Adsorption sur les tamis moléculaires (cas de Guellala)……………………….. 17 III.4.1. Description sur les tamis moléculaires ……………………………................... 17 III.4.2. Principe de l’adsorption ………………………………………………………. 20 III.4.3. Régénération des tamis moléculaires …………………………………………. 22 Chapitre IV : partie calcul Introduction ……………………………………………………………………………. 24 IV.1.L’équipement …………………………………………………………………….... 25 IV.1.1. L’adsorbeur …………………………………………………………………….. 25 IV.1.2. Système d’adsorption à tamis moléculaires ………………………………….. 26 IV.1.3. Conception de la zone de transfert de masse …………………………………. 26 IV.1.4. Durée de cycle …………………………………………………………………... 27 IV.1.5. L’efficacité thermique du procédé de régénération ………………….......... 27 IV.2. La contamination des tamis moléculaire ……………………………………….. 27 IV.3. Le dimensionnement d’un déshydrateur (sécheur V 403 A/B/C) de gaz à base de tamis moléculaires (1/16˝) ……………………………………………………..……. 29 IV.4. Calcul de la quantité de chaleur nécessaire pour la régénération …………….. 33 IV.5. Régénération sur tamis moléculaires (1/16˝) …………………………………… 35 IV.6. Interprétations et commentaires………………………………………………… 39 Conclusion……………………………………………………………………………...... 40 Nomenclature BKA : Benkahla. BP : Basse pression. Cp : Chaleur spécifique (kcal/kg. °C). D : Diamètre du lit (ft). G : Vitesse massique admissible (lb/hft2). GLA : Guellala. Héq : La longueur de la zone saturée (ft). HBK : Haoud Berkaoui. HP : Haute pression. Ht : Hauteur total de lit (ft). HZ : La longueur de ZTM (ft). MW : Poids moléculaire (kg). MP : Moyen pression. P : Pression de gaz en (psi). Q : Débit de gaz (ft/jour). q : quantité d’eau adsorbée par unité de temps et unité de surface en (lb H2O/ft2.h). RS : Saturation relative de l’alimentation en %. R° : Rankine. T : Température de gaz en R°. UTG : Usine de traitement de gaz. Vg : Vitesse superficielle du gaz en (ft/h). W : Quantité d’eau adsorbée par cycle (lbH2O/cycle). X : Capacité d’adsorption. YW : Teneur en eau dans la charge en ppm. Z : Facteur de compressibilité. ZTM : la zone de transfert de masse (ft). g : masse volumique du gaz (lb/ft3). b : masse volumique du dessicant (lb/ft3). Liste des tableaux Tableaux Page Tableau (II.1) : Spécification des produits d’unité de traitement de gaz GLA. 07 Tableau (III.1) : Différents types des tamis moléculaires. 18 Tableau (III.2) : les dimensions critiques de certaines molécules. 19 Tableau (III.3): représente la polarité des tamis moléculaires. 20 Tableau (III.4) : cycle de d’adsorption et régénération. 22 Tableau (IV.1) : représente la composition de gaz entrée sécheur. 29 Tableau (IV.2) : caractéristique des adsorbants. 30 Tableau (IV.3) : Résultats de calcul de dimensionnement de sécheur (v403 A/B/C). 33 Liste des figures Les figures Page Figure (I.1): Schéma descriptif de la région de Haoud – Berkaoui. 02 Figure (II.2) : Schéma de boosting de Guellala. 08 Figure (II.3) : Schéma de la section de déshydratation. 09 Figure (III.2): Adsorption idéale en colonne (ZTM). 21 Introduction Générale Introduction générale 1 Introduction générale Quelques années auparavant le gaz associé sortant des gisements de pétrole était brûlé au niveau des torches de la section de séparation, sachant que les infrastructures nécessaires permettant sa récupération et son recyclage n’étaient pas rentables du point de vue économique. Le progrès technologique et le souci de valoriser ce gaz nous permettent aujourd’hui d’investir dans ce domaine afin de récupérer ce gaz et de le traiter pour produire le GPL et le gaz de gaz lift qui contribue à l’augmentation de la production pétrolière, vu qu’en comprimant celui-ci et en le réinjectant dans les puits de pétrole, on augmente de ce fait la pression de la colonne d’où l’augmentation du débit de production du puits c’est ce qu’on appelle la production assistée d’un puits de pétrole. Dans ce domaine l’entreprise nationale SONATRACH vient d’installer une nouvelle usine de gaz au centre de production de GUELLALA (région de Haoud Berkaoui) pour la récupération et le traitement du gaz des trois principaux champs de cette région : HBK, BKA, GLA, dont l’expédition de ces trois champs vers cette usine est assurée par trois stations de compression. Le gaz naturel joue un rôle énergétique croissant, l’importance de ses réserves et les avantages qu’il présente sur le plan d’environnement favorisent son utilisation, notamment dans des secteurs à forte valeur ajoutée : industrie de précision, production d’électricité. Dés le début de siècle, l’exploitation du gaz naturel, s’est heurtée à des difficultés liées au bouchage des canalisations par dépôts de cristaux, d’abord considérés comme étant de la glace. Ces cristaux sont, en fait, constitués par des hydrates de gaz naturel apparaissent bien au dessus de la température de la formation de la glace. Le problème posé par la formation d’hydrates dans les conduites a pris une importance croissante ces dernières années. La recherche d’une optimisation technico-économique nécessite une amélioration des connaissances dans le domaine. La mise au point de nouvelles techniques, pour éviter la formation ou tout au moins la prise en masse des hydrates, représente un enjeu économique majeur. Chapitre I Généralités uploads/Geographie/ la-deshydratation-du-gaz.pdf