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جامعـة عبد الحميد بن باديس– مستغانـم Université Abdelhamid ben Badis de Mostaga

جامعـة عبد الحميد بن باديس– مستغانـم Université Abdelhamid ben Badis de Mostaganem قسم الكيمياء Département de chimie Mémoire de fin d’étude pour l’obtention du diplôme de Master Spécialité : Analyses Spectrales en Chimie Thème Présenter par : KHALDI MOHAMED AMINE Devant le jury composé de : Président Examinateur Encadreur : Mr. BELHAKEM ANNEE UNIVERSITAIRE 2016/2017 الجمهوريـة الجزائريـة الديمقراطيـة الشعبيـة République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليـم العالـي والبحـث العلمـي Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Date de dépôt………………………Sous le n° :…………./2017 Amélioration et analyse de la qualité d’eau de refroidissement au sein de CP1/Z Dédicace Je dédie ce modeste travail à : Mes chers parents que je les remercie énormément pour leurs sacrifices, leur soutien et leurs encouragements durant toutes ces années ; que dieu les gardes pour moi. Ma sœur : Ferdous Mon frère : Farouk Toute la famille Khaldi. Tous mes amis de promotion ANALYSE SPECTRALE EN CHIMIE. Tous mes amis spécialement :krimo, tarik et yamina ,lidia Tous ceux qui me connaissent Remerciements En premier lieu, nous tenons à remercier DIEU notre créateur, pour nous avoir donné la force d’accomplir ce travail. Nous adressons nos vifs remerciements à notre encadreur Mr Belhakem pour sa compréhension, sa patience, ses remarques qui ont été précieuses et ces soutiens dans des moments très difficiles. Nos plus sincères remercîments vont également à tous les enseignants du département de chimie qui nous ont aidés, conseillés et guidés afin de finaliser se présent mémoire dans des bonnes conditions. Sans oublier de remercier l’ensemble du personnel du complexe de Pétrochimie CP1/Z pour leurs encouragements. Ainsi qu’à tous ceux qui nous ont aidés de près ou de loin. Nous remercions également les membres du jury qui nous ferons l’honneur de juger notre travail. Résumé Les eaux de refroidissement sont largement utilisées dans la plupart de l’industrie des pays développés notamment dans l’industrie chimique et pétrochimique. Généralement, les eaux de refroidissement contribue peu à la contamination mais génère une contamination thermique qui peut déséquilibrer le système environnementale. L’objectif de ce travail consisté à la représentation de système de refroidissement et la détermination de la qualité des eaux alimentant le circuit de refroidissement. D’après les résultats obtenus, le circuit de refroidissement dans le complexe CP1/Z Arzew est de type semi ouvert, sert à refroidir les échangeurs de chaleurs, le système de refroidissement de l’huile de lubrification des turbines…ect. La qualité des eaux alimentant le circuit de refroidissement semble médiocre car ces eaux sont caractérisées par une forte minéralisation, une dureté et alcalinité qui dépassent le design. Cette qualité a provoquée des problèmes dans le circuit le dépôt de tartre. Pour minimiser ses problèmes l’ajout d’autres inhibiteur d’entartrage et la purge. Mots clés : circuit de refroidissement, entartrage, purge, inhibiteur, alcalinité, la dureté, échangeurs de chaleurs. Table des matières Introduction générale 01 I. Généralité sur le méthanol et la corrosion 02 I.1. Description du procédé de fabrication 02 I.1.1. Définition du méthanol 02 I.1.1.1. Les propriétés physico-chimiques du méthanol 02 I.1.1.2. Utilisation et les Donges de méthanol 03 I.1.1.3. Réaction et structure de méthanol 03 I.2. Les voies d’utilisation et valorisation de méthanol 03 I.2.1. Applications direct 03 I.3. Statistiques sur le méthanol 04 I.4. Généralités sur la corrosion 05 I.4.1. Définition de la corrosion 05 I.4.2. les facteurs de la corrosion 05 I.5. Aspect économique de la corrosion 06 I.6. La lutte contre la corrosion 07 II. Présentation de complexe CP1/Z II.1. Introduction 08 II.2. Présentation de complexe CP1/Z 09 II.2.1. Activités principales de complexe CP1/Z 09 II.2.2. Objectif de complexe CP1/Z 10 II.3. Les Utilités 10 II.3.1. Air comprimé et air service 11 II.3.2. Azote 11 II.3.3. Electricité 11 II.3.4. Vapeur 11 II.3.5. Gaz naturel 11 II.3.6. Eau déminéralisé 12 II.3.7. La tour de refroidissement 12 II.3.7.1. Description et fonctionnement de la tour de refroidissement 12 II.3.7.2. Cycle de l’eau de refroidissement au niveau de CP1/Z 13 II.4. Description du procédé de fabrication 14 II.4.1. Section 100 « Distribution des gaz naturel » 15 II.4.2. Section 200 « reforming catalytique » 16 II.4.3. Section 300 « Refroidissement Et Élimination de l’eau » 17 II.4.4. Section 400 « Compression du gaz synthèse » 18 II.4.5. Section 500 « Synthèse du méthanol » 19 II.4.6. Section 600 « Distillation du méthanol brut » 20 II.4.7. Section 700 « Système de vapeur » 22 II.5. Service de laboratoire 23 II.5.1. Importance de laboratoire 23 II.5.2. Le rôle de laboratoire 24 II.5.3. Les différentes sections de laboratoire 24 II.5.4. Les types d’analyses 24 II.5.4.1. Analyse du méthanol 24 II.5.4.2. Analyse des gaz 25 II.5.3. Analyses des eaux 25 II.6. conclusion III. Eau de refroidissement 26 III.1. Introduction 27 III.2. L’eau de refroidissement 27 III.2.1. Les différents traitements de l’eau de refroidissement 27 III.2.1.1. Traitements physiques 27 III.2.1.2. Traitements chimiques 27 III.2.1.3. Traitements biologiques 28 III.2.2. Description sommaire de la tour de refroidissement 28 III.2.3. Eléments constitutifs d’une tour de refroidissement 29 III.3. Différents types de circuits 30 III.4. Echangeurs de chaleur 32 III.4.1. Echangeurs tubulaire à faisceau et calandre 32 III.5. Les problèmes rencontré dans un circuit de refroidissement à eau re-circulée 34 III.5.1. L’entartrage 35 III.5.2. La corrosion 36 III.5.3. L’encrassement biologique 36 III.5.4. Corrosion et l’entartrage sur les circuits d’eau et de chaudières 37 III.5.4.1. L’encrassement et l’entartrage des échangeurs de chaleur pour l’eau 38 III.5.4.2. Rappel sur la mesure de coefficient d’échange 39 III.5.4.3.Evolution de l’encrassement des échangeurs de chaleur par l’eau de refroidissement 39 III.6. Conclusion IV. Partie expérimentale 40 IV.1. Introduction 41 IV.2. Echantillonnage 41 IV.3. Analyses physico-chimiques des eaux 42 IV.3.1. pH à T= 20°C 42 IV.3.2. La conductivité 43 IV.3.3. Le taux de sel (TDS) 44 IV.4. Analyse volumétrique 45 IV.4.1. Détermination de titre alcalimétrique complète (TAC) 46 IV.4.2. Titre hydrométrique (TH) 47 IV.4.3. Calcium Ca++ 48 IV.4.4. Magnésium Mg++ 50 IV.4.5. Le chlorure Cl- 51 IV.5. Analyse colorimétrique 52 IV.5.1. La silice SiO2 2-(di oxyde de silicium) 52 IV.5.2. Fer Fe++ 54 IV.5.3. Matière en suspension MES 55 IV.6. Les conséquences et les solutions 56 IV.6.1. Les conséquences pour le pH, TH, TAC, TDS 57 IV.6.1.1. Solution pour ce problème 57 IV.6.1.2. Inhibiteur d’entartrage (poly phosphate) 58 IV.6.2. Conséquence de chlorure Cl- 58 IV.6.2.1. Solution 58 IV.6.3. Conséquence silice 58 IV.7. Préconisation 58 IV.8. Lavage chimique 60 IV.8.1. Principe de fonctionnement de nettoyage chimique 61 IV.8.2. Installation simplifiée 61 IV.8.3. Contrôle de l’efficacité de nettoyant 62 IV.8.3.1. L’acidité 62 IV.8.3.2. Le pH 63 IV.9. Conclusion 63 CONCLUSION 64 Références Bibliographiques Annexe LISTE DES TABLEAUX Tableau I.1 : Spécifications commercial moyens du méthanol pour la chimie Tableau II.1 : Unité méthanol Tableau II.2 : Regroupe les différentes unités au niveau du complexe CP1/Z avec leur capacité. Tableau II.3 : Modèle d’un tableau pour analyses de gaz de synthèse. Tableau III.1 : Traitements physiques. Tableau III.2 : Traitements chimiques. Tableau IV.I : Spécification du l’eau brute et l’eau de refroidissement selon le design du méthanol Tableau IV.2 : Les résultats d’analyses du pH. Tableau IV.3 : Les résultats d’analyses de la conductivité (en us). Tableau IV.4 : Les résultats d’analyses pour le TDS (en ppm). Tableau IV.5 : Les résultats d’analyses pour le TAC (en °F). Tableau IV.6 : Les résultats d’analyses pour le Titre Hydrométrie TH (en ppm). Tableau IV.7 : Les résultats d’analyses pour le calcium [Ca++] (en ppm). Tableau IV.8 : Les résultats d’analyses pour le Magnésium [Mg ++] (en ppm). Tableau IV.9: Les résultats d’analyses du chlorure [Cl-] (en ppm). Tableau IV.10: Les résultats d’analyses du Silice (ppm). Tableau IV.11: Les résultats d’analyses du [Fe++] (ppm). Tableau IV.12: Les résultats d’analyses de l’Index de saturation Liste des figures Figure I.1: Structure du méthanol. Figure I.2: Evolution de la production de CP1/Z en méthanol FigureI.3: Corrosion de l'acier doux en fonction de la durée d'exposition en atmosphère industrielle, marine et rural (humide et sèche). Extrait de "Des matériaux FigureII.1 : Tour de refroidissement Figure II.2 : La tour de refroidissement du CP1/Z. Figure II.3: Schéma simplifier du cycle de l’eau de refroidissement au sein de CP1 /Z. Figure II.4: Schéma simplifié de l’unité méthanol Figure II.5: Section 100 « distribution du gaz ». Figure II.6 : Four de reforming Figure II.7: Section 200 Four de reforming Figure II.8 : Section 300 « refroidissement et séparation ». Figure II.9: Section 400 « compression ». Figure II.10: Section 500« Synthèse du méthanol » Figure II.11: Colonnes de distillation (V601) et (V602) Figure II.12: Section 600 « Distillation du méthanol brut » Figure II.13: Section 700 « Système de vapeur » Figure:III.1 : Tour de refroidissement Figure:III.2 : Circuit ouvert Figure:III.3 : Circuit fermés Figure:III.4 : Circuit semi ouvert(CP1\Z) Figure:III.5 : Un échangeur tubulaire Figure III.6: Corrosion CP1/Z Figure III.7: L'entartrage Figure III.8: L'encrassement biologique Figure III.9: Phénomène de corrosion Figure III.10: Phénomène de corrosion Figure III.11 : Corrosions et entartrage sur circuits d'eau et chaudières. Figure III.12: Exemples d'échangeurs sale et propre. Figure IV.1 : Variation du pH en fonction du temps (jour) Figure IV.2 : Variation de la conductivité en fonction du temps (jour). Figure IV.3 : Variation du TDS uploads/Geographie/ mchi49.pdf