Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Diminution de dépôt de coke par augmentation de température de la charge de F20

Diminution de dépôt de coke par augmentation de température de la charge de F201 ou; ¹¹ u;' ¹' ¹ a¹' INSTITUT ALGERIEN DU PETROLE Ecole de Boumerdes Complexe de production du méthanol et résines synthétiques CP1Z Projet professionnel de fin de formation Pour l’obtention du diplôme d'ingénieur spécialisé en Pétrochimie Thème Thème Réalisé par : Encadré par : Benkaddour Med Rafik Mr. Tekkouk Fouad Promotion : Avril 2015 Dédicaces Remerciements A ma famille, mes amis et mes collègues qui par leurs prières et leurs encouragements, J’ai pu surmonter tous les obstacles ; Je leurs dédie ce modeste travail. Mohamed Rafik. Je tiens tout d’abord à remercier ALLAH le tout puissant et miséricordieux, qui m’a donné la force et la patience d’accomplir ce travail. En second lieu, Je tiens à remercier mon encadreur « Mr Tekkouk » son aide et le temps qu’il a bien voulu me consacrer m’a poussé à réaliser ce mémoire. Mes sincères reconnaissances à toute l’équipe de département « production » particulièrement, le chef de département « Mr Benyoub », l’équipe de quart « D » et tout le personnel du complexe CP1Z. J’exprime mes vifs remerciements également à tous mes enseignants de l’école IAP- Boumerdes aussi les membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à ma recherche en acceptant de l’examiner et de l’enrichir par leurs propositions. Enfin, je tiens également à remercier toutes les personnes qui ont participé de près ou de loin à la réalisation de ce travail. Résumé Ce travail vise à l’étude du four de steam reforming de l’unité Methanol F201 et la diminution de dépôt de coke dans cet équipement en quatre chapitres : Le premier chapitre présente le complexe de production du méthanol et résines synthétiques « CP1Z », et explique le procédé de fabrication du méthanol dans ces 7 sections. Le deuxième chapitre définit les fours de steam reforming, leurs rôles, leurs types et décrit les catalyseurs utilisés dans ces équipements. Dans ce chapitre on donne aussi une description détaillée du four de reforming de l’unité Methanol F201. Ainsi dans le troisième chapitre on explique le phénomène de dépôt de coke et ses conséquences sur la production ; et on montre qu’une baisse de température à l’entrée de la charge dans le four aide à favoriser ce phénomène ce qui nous introduit le dernier chapitre. Enfin, dans le quatrième chapitre on propose une amélioration qui fera intervenir un économiseur existant, au niveau d la zone de convection du four, et dont les caractéristique sont connues, cette partie du travail portera essentiellement sur le calcul de la surface d’échange nécessaire à cette opération et de vérifier la compatibilité de l’économiseur existant pour cette opération. Mots Clés : Pétrochimie ; méthanol ; steam reforming ; dépôt du coke ; Economiseur ; échange de chaleur Table des Matières Liste des abréviations Liste des tableaux Liste des figures Liste des annexes Introduction générale....................................................................................................................................... 1 Chapitre I: Présentation du complexe CP1Z.............................................................................................2 I.1. Historique et création du complexe CP1Z..............................................................................2 I.2. Activités et missiondu complexe CP1Z....................................................................................2 I.3. Description de l’unité Methanol...............................................................................4 I.3.1. Détente et désulfuration de la charge d’alimentation GN (Section 100)...............5 I.3.2. Four de Steam reforming (Section 200).....................................................................................8 I.3.2.1 Mélange vapeur d’eau /gaz.....................................................................................................8 1.3.2.2 Four de reforming.............................................................................................................................8 I.3.3. Refroidissement du gaz de synthèse (Section 300)...........................................................10 I.3.4. Compression du gaz de synthèse (Section 400)..................................................................12 I.3.5. La boucle de synthèse (Section 500)........................................................................................13 I.3.6. Détente et stockage du méthanol brut..............................................................................15 I.3.7. Distillation du méthanol brut (Section 600)..........................................................................15 I.3.7.1. Elimination des produits légers.........................................................................................15 I.3.7.2. Gaz de stripping........................................................................................................................16 I.3.7.3. L’élimination des produits lourds.....................................................................................16 I.3.8 Système de vapeur (section 700).................................................................................................18 Chapitre II: Les fours de steam reforming..............................................................................................20 II.1.Introduction......................................................................................................................................20 II.2 Types des fours de steam reforming............................................................................................20 II.2.a Fours à chauffage par sommet « TOP FIRED REFORMERS ».................................20 II.2.b .Fours à chauffage latéral « SIDE FIRED REFORMERS »...........................................21 II.2.c .Fours à chauffage par sol « DOWN FIRED REFORMERS ».......................................21 II.3. Les catalyseurs utilisés dans le steam reforming............................................................21 II.3.1 Poisons des catalyseurs..................................................................................................................22 II.4. Description du four de steam reforming de l’unité méthanol du CP1Z.................23 II.4.1 Système de combustion..................................................................................................................25 II.4.2 Systèmes des fumées................................................................................................................26 II.4.3 Zone de convection..........................................................................................................................26 Chapitre III : Le dépôt de coke.............................................................................................................29 III.1. Introduction.........................................................................................................................................29 III.2. Formation de coke dans le four F201................................................................................29 III.3. Les réactions de formation de coke...........................................................................................30 III.4. Cause de formation de coke...................................................................................................30 III.5. Dépôt de coke sur le catalyseur............................................................................................30 III.6. Les différents formes de coke......................................................................................................31 III.7. Zone de dépôt de coke.....................................................................................................................32 III.8. Conséquences de dépôt de coke..................................................................................................32 III.8.1 Augmentation de la température des tubes.................................................................33 III.8.2 Résistance à l’écoulement à l’intérieur des tube..............................................33 III.8.3 Augmentation de la perte de charge................................................................................34 III.8.4 Désactivation du catalyseur.................................................................................................34 III.8.9 Prévention de dépôt de coke................................................................................................34 Chapitre IV: Etude du remplacement d’économiseur F207 par une section de préchauffage35 IV.1 Introduction...........................................................................................................................................35 IV.2 Description de la modification proposée...........................................................................35 IV.3 Données de l’étude........................................................................................................35 IV.3.1 Données du gaz process...............................................................................................................35 IV.3.2 Données des fumées.......................................................................................................................36 IV.3.3 Données de l’économiseur.........................................................................................36 IV.4. Calcul de la chaleur absorbé par l’économiseur F207.................................................37 IV.5 Vérification de la surface d’échange pour la surchauffe de la charge Gaz- Vapeur........................................................................................................................................................38 IV.5.1 Calcul de DTLMcc......................................................................................................................38 IV.5.2. Détermination du coefficient global d’échange...............................................38 IV.5.2.1 Calcul du coefficient de transfert coté gaz process hg « fluide froid »................40 IV.5.2.2 Calcul du coefficient de transfert coté fumées hg « fluide chaud ».......................40 IV.5.3 Calcul du coefficient global d’échange.....................................................................42 IV.5.4 Calcul de la surface d’échange requise.....................................................................43 IV.6 Conclusion et recommandations..................................................................................................43 Conclusion générale........................................................................................................................................ 45 Bibliographie..................................................................................................................................................... 46 Annexe A : Chaleurs spécifiques des hydrocabures et des gaz.........................................................47 Liste des abréviations GN : Gaz naturel GP : Gaz de purge GF : Gaz de flash ΔP : Perte de charge (bar) Cp : la chaleur spécifique molaire à pression constante Kcal/Kmol.°C ΔHf° : l’enthalpie standard de formation Kcal/Kmol n : rendement thermique du four (en %) μ : viscosité dynamique (centipoise) λ : conductivité thermique (W/m.°K) Mw : masse molaire moyenne Kg/Kmol D : diamètre extérieur d’un tube mm A : surface d’échange (m) Up : coefficient global d’échange (kcal/h.m2.°C) DTLMcc : différence de température logarithmique moyenne à contre-courant hg : Coefficient de transfert coté gaz process, Kcal/h.m2.°C ; hf : Coefficient de transfert des gaz de combustion (coté fumées), Kcal/h.m2.°C Liste des tableaux Tableau 3.1: Augmentation de la perte de charge par rapport au temps..............................................34 Tableau 4.1: Données du gaz process...................................................................................................36 Liste des figures Diminution de dépôt de coke par augmentation de température de la charge de F201 2 Figure 1.1 : Schéma descriptive du complexe CP1Z..............................................................................1 Figure 1.2 : Organigramme de l’unité methanol.....................................................................................5 Figure 1.3 : Schéma de la section 100....................................................................................................7 Figure 1.4 : Schéma de la section 200....................................................................................................9 Figure 1.5: Schéma de la section 300..................................................................................................11 Figure 1.6 : Schéma de la section 400..................................................................................................12 Figure 1.7 : Schéma de la section 500..................................................................................................14 Figure 1.8 : Schéma de la section 600..................................................................................................17 Figure 1.9 : Schéma de la section 700..................................................................................................19 Figure II.1 : Fours à chauffage par sommet « TOP FIRED REFORMERS ».......................................20 Figure II.2 : Fours à chauffage latéral « SIDE FIRED REFORMERS »..............................................21 Figure II.3 : Photo du four de reforming F201......................................................................................25 Figure II.4 : Schéma du four de reforming...........................................................................................28 Figure III.1 : Difference entre un catalyseur affecté par le coke et un catalyseur neuf.........................29 Figure III.2 : Effet du dépôt de carbone sur le catalyseur.....................................................................31 Figure III.3 : Les formes de coke sur le catalyseur...............................................................................31 Figure III.4: La zone affectée par le dépôt de coke...............................................................................32 Figure III.5 : Apparition d’une zone chaude dans un tube de reforming...............................................33 Figure IV.1 : Schéma de l’économiseur du four et modification proposée...........................................44 Diminution de dépôt de coke par augmentation de température de la charge de F201 3 Liste des annexes Annexe A : Les chaleurs spécifiques à une pression constantes des hydrocarbures et des gaz Diminution de dépôt de coke par augmentation de température de la charge de F201 1 Introduction générale Introduction générale Le processus de steam reforming a pour but la production du gaz de synthèse ou « syngas » qui est un mélange gazeux composé de monoxyde de carbone, d’anhydride carbonique et d’hydrogène , ce processus est effectué dans un four pétrochimique afin de considérer l'important transfert calorifique et produire un gaz réformé ; Cependant, le chauffage de la charge entrante dans le four composée de gaz naturel et de vapeur d’eau– engendre des réactions indésirables et qui conduisent à la formation de dépôt indésirable qu’on appelle le Coke. Ce phénomene cause certains problèmes comme : - Une augmenetation de la température de la peau des tubes. - Une résistance à l’écoulement dans les tubes - Une perte de charge importante - Une désactivation du catalyseur de steam reforming. Afin d’améliorer le rendement du four d’un côté, en récupérant une partie de la chaleur perdue à travers les fumées et d’un autre côté de réduire le phénomène de dépôt de coke, nous avons étudié la possibilité d’exploiter un économiseur qui est en stand by pour pouvoir améliorer la préchauffe de la charge de steam reforming, à savoir le gaz naturel et la vapeur d’eau. Chapitre 1: Présentation du complexe CP1Z Diminution de dépôt de coke par augmentation de température de la charge de F201 2 Chapitre 1 : Présentation du complexe CP1Z I .1. Historique Dans le uploads/Geographie/ memoire 12 .pdf