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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOHAMED KHIDER BISKRA FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DÉPARTEMENT DE CHIMIE INDUSTRIELLE Mémoire de Fin d'Étude en Vue de l'Obtention du Diplôme de Master En Génie des Procédés Option : Génie chimique THÈME Présenté par: RAHIM Khaled et BEN RAHLA Sohaib Président: Mme ADJEL Fatima Examinateur: Mme MENASRA Hayet Encadreur: Mr BEN TEMAM Hachemi Promotion Juin 2012 Calcul de vérification et optimisation des paramètres de fonctionnement du colonne de Stabilisation PX0-CB-21-01 de l’ UTBS Mes remerciements les plus respectueux vont à mon promoteur Mr BEN TEMAM.H qui nous a dirigé et qui a été à la hauteur de sa noble tâche. Nous tenons aussi à remercier profondément tout le Personnel de Hassi-Messaoud : Mr. GHORAB , chef de Division Exploitation ; Messieurs : LASMAR FOUAD, MEDFOUNI SAMIR et BEN AMARA HOSIN et tous les travailleurs de la Division Exploitation(UTBS) ; Et avec immense plaisir que nous présentons nos vives gratitudes à tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin au déroulement de notre stage pratique. Nous à remercier également ; les membres du jury pour l’honneur qu’il nous fait en acceptant l’évaluation de notre travail. Finalement nous remercions toutes les enseignants de «DÉPARTEMENT DE CHIMIE INDUSTRIELLE» ٭nombreuses sont les personnes que nous n`avons pas cité. RAHIM KHALED BEN RAHLA SOHAIB. W°w|vtvx W°w|vtvx W°w|vtvx W°w|vtvx Je dédie ce modeste travail à: Ma très chère mère, Mon très cher père, Mes très chers frères et soeurs, Toute ma famille, A tous les enseignants et toutes les enseignantes de chimie industrielle, Et à tous mes amis. RAHIM K W°w|vtvx W°w|vtvx W°w|vtvx W°w|vtvx J J’ ’a ai i l le e g gr ra an nd d h ho on nn ne eu ur r d de e d dé éd di ie er r c ce e m mo od de es st te e t tr ra av va ai il l : : A A c ce eu ux x q qu ui i m m’ ’o on nt t e en nc co ou ur ra ag gé é e et t s so ou ut te en nu ue e m mo or ra al le em me en nt t e et t m ma at té ér ri ie el ll le em me en nt t p pe en nd da an nt t l le es s m mo om me en nt ts s l le es s p pl lu us s d di if ff fi ic ci il le es s e et t d du ur ra an nt t t to ou ut te e m ma a v vi ie e. . M Ma a t tr rè ès s c ch hè èr re e m mè èr re e M Mo on n t tr rè ès s c ch he er r p pè èr re e A A m me es s t tr rè ès s c ch hè èr rs s f fr rè èr re es s e et t m me es s s sœ œu ur rs s S Sa an ns s o ou ub bl li ie e à à r re en nd dr re e u un n g gr ra an nd d h ho om mm ma ag ge e à à M Me es s c co ou us si in ns s d da an ns s n no os s m mé ém mo oi ir re es s e et t t to ou ut te e l la a f fa am mi il ll le e K Kh ha al le ed d . .R R BEN RAHLA.S SOMMAIRE Nomenclature INTRODUCTION GENERALE……………………………….……………….01 CHAPITRE I : Historique de champ de Hassi Messaoud I.1. Historique…………………………………………………………………...........……02 I.2. Situation du champ de Hassi Messaoud……………………………………………….02 I.2.1. Situation géographique………………………………………………………….02 I.2.2. Situation géologique…………………………………………………………….03 I.3. Zones et numérotation des puits…………………………………………………….…04 I.4. Intérêt pétrolier………………………………………………………………………...05 CHAPITRE II : Généralités sur le pétrole brut II.1. Généralités sur le pétrole brut………………………………………………………..07 II.2. Définition du pétrole brut…………………………………………………………….07 II.3. Origine du pétrole brut………………………………………………………………..07 II.4. Classification des pétroles brut………………………………………………….……07 II.4.1. Classification industrielle………………………………………………………08 II.4.2. Classification chimique………………………………………….……………..08 II.4.3. Classification économique (technologique)…………………………..………..08 II.4.3.a. D’après la teneur en soufre……………………………......…………...….08 II.4.3.b. Selon la teneur potentielle en fractions claires PF=350ºc….…..………… …….08 II.5. Composition des pétroles brut………………………………………………..………09 CHAPITRE III : Description de l’unité III.1. Introduction………………………………………………………………….………10 III.2. Vue générale de L’UTBS……………………………………………………………10 III.3. Description de l’unité………………………………………………………………..13 III.3.1. Unités de Production…………………………….…………………………….13 III.3.2. Réseau de Collecte Production de Satellite……………..……………………..13 III.3.3. Traitement et Stabilisation d’Huile……………………………………………14 3-3.a) Séparation d’Huile …………………………………………………………..14 3-3.b) Dessalage.………………………………………………………...………….15 3-3.c) Stabilisation………………………………………………….……...………..16 III.3.4. Stockage, Comptage et Expédition de l’Huile Stabilisée……………………..19 III.3.5. Traitement et du stockage de l’huile hors spec…………………………..……19 III.3.6. Unité de Compression de Gaz………………………………………..………..20 III.3.7. L’unité de traitement des eaux huileuses………………………….………….21 III.3.8. Les systèmes utilités…………………………………………………...………21 CHAPITRE IV : Théorie de rectification IV.1. Introduction……………………………………………….…………………………23 IV.2. Définition……………………………………………………...…………………….23 IV.3. Description d’une colonne de rectification…………………………………...……..24 IV.4. Principe de fonctionnement d’une colonne de rectification………………...……….25 IV.5. Types des colonnes de rectification…………………………………………..……..26 IV.5.1. Colonnes à plateaux…………………………………………………….…….26 IV.5.2. Colonnes à garnissage…………………………..……………………………..27 IV.6. Lois fondamentales de la rectification……………...………………………………27 IV.6.1. Lois de DALTON……………………………………………….…………….27 IV.6.2. Lois de RAOULT et d’HENRY………………………………………………27 IV.6.3. Bilan matière de la colonne et de ses zones………………………..………….28 IV.6.4. Utilisation de la volatilité relative……………………………..………………32 IV.6.5. Choix de la pression dans la colonne…………………………..……………..33 IV.6.6. Régime de la température dans la colonne……………………………………34 IV.6.7. Taux de vaporisation et composition des phases liquides et vapeurs de la charge……………………………………………………………..……………………….34 IV.6.8. Choix du taux de reflux……………………………….………………………35 IV.6.8.a. Fonctionnement à reflux minimal……………..………………………….36 IV.6.8.b. Taux de reflux optimal……………………………………………………36 IV.6.9. Bilan thermique de la colonne……………………………..…………………..36 IV.6.10. Nombre de plateau théorique à reflux opératoire…………………………….37 IV.6.11. Détermination des dimensions de la colonne………………………………..39 IV.6.11.a. Hauteur de la colonne…………………………………………..……….39 IV.6.11.b. Nombre de plateaux…………………...………………………………..39 IV.6.11.c. Espacement entre les plateaux…………………...………………………40 IV.6.11.d. Diamètre de la colonne……………………………..……………………40 CHAPITRE V : Partie calcul Présentation du projet.…………………………………….…………..…….……………..41 V.1. Donnes de départ…………………………………………..…….………….……….42 V.2. Les débits de distillat et du résidu de la colonne PX0-CB-21-01…….…..…………44 V.3. Pression dans les différents zones de la colonne……………...……………………..48 V.3.1. Pression de la charge froide (reflux)…………………………………..……….48 V.3.2. la pression au sommet de la colonne…………………………….…………….48 V.3.3. la pression au fond de la colonne………………………………...……………49 V.3.4. la pression de zone d’alimentation chaude………………….…………………49 V.4. Détermination de la température…………………………….………………………49 V.4.1. Pour l’alimentation chaude et froide…………………....……………………..49 V.4.2. Dans le sommet de la colonne…………………………………………………50 V.4.3. Dans le fond de la colonne……………………………….……………………51 V.5. Volatilités relatives…………………………………………………..………………52 V.6. Taux de vaporisation e’0 et composition des phases vapeur et liquide d’alimentation……………………………………………….……………………………..54 V.7. Taux de rebouillage…………………………………………..…………….………..57 V.8. Bilan thermique de la colonne……………………………………………..….……..58 V.8.1. Détermination des enthalpies des phases vapeurs et liquides…………….……59 V.8.2. Calcul des charges thermiques…………………………..…………………….62 V.9. Calcul du diamètre de la colonne……………………………………………………62 V.10. Calcul de la hauteur de la colonne………………………………………….……….66 CHAPITRE IV : Partie optimisation et simulation VI.1. Définition……………………………………………...……………………………68 VI.2. Le choix du modèle thermodynamique………………….………………………….68 VI.3. Remarques concernant l’utilisation des logiciels de simulation……………………69 VI.4. Le choix des paramètres………………………………………….….………………71 VI.5. Présentation des résultats et interprétation…………………………………………..72 VI.5.1. Influence de taux reflux froid sur le fonctionnement de la colonne de stabilisation………………………………………………………………………..……….72 VI.5.2. Présentation et interprétation des profils de la colonne de stabilisation…..........…76 VI.8. Tableaux comparatifs…………………………………………………………….…79 CONCLUSION GÉNÉRALE………………………...……………………….…80 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ANNEXES Nomenclature Symboles Désignation Unité C coefficient qui dépend du type de plateau Di Débit molaire du constituant « i » dans le distillat [Kmol/h] Dim Débit massique partiel du constituant « i » dans le distillat [Kg/h] D’ Diamètre de la colonne [m] 20 4 d Densité mesurée à 20°C 15 4 d Densité mesurée à 15°C e'0 Taux de vaporisation de la charge F Débit molaire de la charge froide [Kmol/h] HT La hauteur totale [m] H1 Hauteur de l’espace libre au dessus du plateau supérieur [m] H2 Hauteur de LA zone de rectification [m] H3 Hauteur de la zone d’expansion [m] H4 Hauteur de la zone d’épuisement [m] H5 Hauteur de l’espace libre au-dessous du plateau inférieur [m] H6 L’espace entre le plateau 13 et le plateau 14 [m] Hp Distance entre deux plateaux [m] hL Enthalpie molaire de la charge chaude [Kcal/kmol] hF Enthalpie molaire de la charge froide [Kcal/kmol] hD Enthalpie molaire de distillat [Kcal/kmol] hR Enthalpie molaire de résidu [Kcal/kmol] H0 Enthalpie molaire à l’état vapeur [Kcal/kmol] h0 Enthalpie molaire à l’état liquide [Kcal/kmol] kiL Coefficient d’équilibre du constituant «i» dans la charge chaude kiF Coefficient d’équilibre du constituant «i» dans la charge froide kiD Coefficient d’équilibre du constituant « i » dans le distillat kiR Coefficient d’équilibre du constituant « i » dans le résidu Kuop Facteur de caractérisation L Débit molaire de la charge chaude [Kmol/h] Mi Masse molaire du constituant « i » [Kg/kmol] Mn Masse molaire moyenne de la charge chaude et froide [Kg/kmol] MmR Masse molaire moyenne du résidu [Kg/kmol] MmD Masse molaire moyenne du distillat [Kg/kmol] NR Nombre de plateaux dans la zone de rectification NE Nombre de plateaux de la zone d’épuisement np1 Nombre de plateau entre le sommet et l’alimentation chaude P Taux de rebouillage Pr La Pression de la charge froide [bars] PS Pression au sommet de la colonne [bars] Pf Pression au fond de la colonne [bars] uploads/Industriel/ calcul-de-verification-et-optimisation-des.pdf