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N° d’ordre : M..…/GCH/2019 MEMOIRE DE FIN D’ETUDES DEMASTER ACADIMIQUE Filière

N° d’ordre : M..…/GCH/2019 MEMOIRE DE FIN D’ETUDES DEMASTER ACADIMIQUE Filière : Génie des procédés Option :Génie chimique Thème Présenté par BELHADJ CHIKH Mohamed Soutenu le 12/12/ 2019 devantle jury composé de : Année Universitaire 2018/2019 وزارة البحث العلمي والتعليم العالي MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPEREUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE جامعــة عبد الحميد بن باديس مستغانم Université Abdelhamid Ibn Badis Mostaganem ل ــك ـي ـ ة ال ــل ـــ عـ وم و ال ـت ـك ـن يـ وج ـ ول ـ ـا Faculté des Sciences et de la Technologie DEPARTEMENT DE GENIE DES PROCEDES Présidente : BENTATA Rachida MCB Université de Mostaganem Examinatrice : MEKIBES Zohra MAA Université de Mostaganem Reportrice : CHERID Samira MCA Université de Mostaganem Hydrocraquage des huiles de base Table des matières Dédicace Remercient Résumé Liste des figures Liste des tableaux Liste desabréviations Introduction ......................................................................................................................... P1 Chapitre I : présentation de la raffinerie 1.1. Historique ........................................................................................................................ P3 1.2. Production ........................................................................................................................ P4 1.3. Principaux produitschimiquesutilisés .............................................................................. P6 1.4. Présentation des principales installationsdeRA1Z ........................................................... P7 1.4.1. Principales zonesducomplexe ...................................................................................... P8 1.4.1.1 .Département deproductionP1 .................................................................................... P8 1.4.1.2. Département deproductionP2 .................................................................................. P12 1.4.1.3. DépartementdeproductionP3 ................................................................................... P14 1.5. Stockageetexpéditions ................................................................................................... P15 1.6. Laboratoiredecontrôle ................................................................................................... P15 Chapitre II : généralités sur les huiles lubrifiantes 2 .1.Définition deshuileslubrifiantes .................................................................................. P16 2 .2. Classificationdeslubrifiants ........................................................................................ P16 2 .2.1.Lubrifiantssolides ...................................................................................................... P16 2.2.2. Lubrifiants semi solidesouplastiques ........................................................................ P16 2.2. 3.Lubrifiantsliquides ................................................................................................... P16 .2.2. 4.Lubrifiantsindustriels ............................................................................................... P16 2.3. Le rôle des huileslubrifiantes ...................................................................................... P17 2.4. Composition deshuileslubrifiantes ............................................................................. P17 2.4.1. Lesbasesminérales ................................................................................................... P18 2.4.2. Lesbasessynthétiques ............................................................................................... P19 2.5. Principales caractéristiquesdeshuiles .......................................................................... P19 2.6. Huiles debaseminérales ............................................................................................... P21 2.6.1. Huiles de base minérales fabriquées à laraffineried’Arzew ..................................... P21 2.6.1.1. Distillation sous vide(unité21) .............................................................................. P23 2.6.1.2. Désasphaltage au propane(Unité22) ..................................................................... P24 2.6.1.3. Extraction aufurfural(Unité23) ............................................................................. P27 2.6.1.4. Déparaffinage au MEC/Toluène(Unité24) ........................................................... P29 2.6.1.5. Hydrofinishing-hydrotraitement (Unité25)) ......................................................... P31 2.6.1.6 Evolution des spécifications pendant la fabrication des huiles de la raffineried’Arzew ............................................................................................................... P32 2.6.1.7. Compondage deshuilesfinies ................................................................................. P36 2.6.2. Huiles de base minérales dugroupe(II) ..................................................................... P37 2.6.2.1. Distillationsousvide) .............................................................................................. P37 2.6.2.2. Procédéd’hydrocraquagerigoureux ....................................................................... P37 2.6.2.3. Procédé dedéparaffinagecatalytique ..................................................................... P37 2.6.2.4. Hydrofinishingdeshuiles ........................................................................................ P37 2.6.2.5. Principales propriétés requises pour une huile de base minérale du groupe (II) P38 2.6.3. Huiles de base minérale dugroupeIII ........................................................................ P40 2.6.3.1. Distillationsousvide .................................................................................................. P40 2.6.3.2. Procédéd’hydrocrackingrigoureux ........................................................................... P40 2.6.3.3. Procédéd’hydroisomérisation ................................................................................... P40 2.6.3.4. Procédéd’Hydrofinishing ......................................................................................... P41 2.6.3.5. Principales propriétés requises pour une huile de base du groupe (III) P41 2.7. Huiles debasesynthétiques ............................................................................................ P43 2.7.1. Huiles de base synthétiques du groupe IV (Les polyalphaoléfines ............................ P43 2 .7.2. Huiles de base synthétiques du groupe V(Lesesters) ................................................. P43 Chapitre III : procédé de l’hydrocraquage 3.1. Les différents raisons de choix duprocédéd’hydrocraquage .......................................... P45 3.1.1. Desraisonsenvironnementales ..................................................................................... P45 3.1.2 Les raisonsdequalité .................................................................................................... P46 3 .1.2.1 Lecoûtapproximatif ................................................................................................... P46 3.1.2.2. Résistanceàl’oxydation ............................................................................................ P47 3.1.2.3. Duréedevie ................................................................................................................ P47 3.1.2.4. Propriétésetspécifications ...................................................................................... P47 3 .2. Procédédel’hydrocraquage ............................................................................................ P48 3.2.1. Définition ..................................................................................................................... P48 3.2.2. Rôledeprocédé ............................................................................................................. P48 3.2.3. Donnéesdebase ............................................................................................................ P49 3.2.3 .1.Lescatalyseurs ........................................................................................................... P49 3.2.3 .1.1. Les Catalyseursbifonctionnels .............................................................................. P49 3.2 .3.2.Typesderéactions ...................................................................................................... P50 3.2 .3.3. La composition surlaqualité .................................................................................... P50 3.2.3.4. Réactiond’hydrotraitement ...................................................................................... P51 3.2.3.5. Réactions d’hydrocraquageetd’hydro-isomérisation .............................................. P52 3.2.3.6. Thermodynamiquedesréactions ................................................................................ P54 3.2.3.7. Fonctionhydro-déshydrogénant ................................................................................ P55 3.2.3.8. Tamismoléculaire .................................................................................................... P55 3.2.3.9. Composition typique deschargesd’hydrocraquage .................................................... P56 3.2.3.10. Descriptiondeprocédé ............................................................................................ P57 3.2.3.10.1. Conditionsopératoires .......................................................................................... P57 3.2.3.10.2. Pressionpartielled’hydrogène .............................................................................. P58 3.2 .3.10.3. Températurederéaction ...................................................................................... P58 3.2.10.4. Vitesse spatiale horaire delacharge ........................................................................ P58 3 .2.10.5. Taux derecyclaged’hydrogène .............................................................................. P58 3 .2.3.10.6. Consommationenhydrogène .............................................................................. P59 3.2.3.10.8. Comparaison entre les huiles de base synthétiquesetminérales .......................... P59 3.2.3.10.9. Classification des huilesdebase .......................................................................... P60 3.2.3.10.10. Spécifications des huiles de baseshydrocraquée ............................................. P60 3 .2.10.11. Huiles raffinées au solvant versus les huileshydro craquées ........................... P61 3.2.10.12. Les Principaux avantages et InconvénientduProcédé ........................................ P63 3.2.10.12.1. Avantages ......................................................................................................... P63 3.2.10.12.2. Inconvénients ................................................................................................... P63 Conclusionetpropostions ..................................................................................................... P67 Référencesbibliographiques ................................................................................................. P69 Dédicace En premier lieu, au Dieu tout puissant de m'avoir accordé la puissance et la volonté et m’avoir guidé tout au long de ma vie dans le droit chemin. À ceux qui m’ont élevée, aidée, enseignée dans les années passées À mes parents Nouria et Houcine, les plus chers que ma vie, qui ont su m’apporter l’amour et le sentiment tendre et qui ont fait de moi ce que je suis aujourd’hui. Et je leur serai toujours redevable. À mes chers frères BECHIKH Abdel Ghafour et Bouchama Belkacem À ma grande mère et mon grand-père que leur âme repose en paix et à tous la famille BELHADJ A tous ce qui me sont chers. Que je dédie ce travail avec beaucoup de gratitude, et leur souhaite une longue et heureuse vie BELHADJ CHIKH Mohamed REMERCIMENT قال زسول هللا صلى هللا عليه وسلم: " من أولي معسوفا فليركسه فمن ذكسه فقد شكسه ومن كتمه فقد كفسه" Je tiens, en premier lieu, à remercier Dieu le tout puissant de m’avoir donné le courage et la patience durant toute ces années. J'ai l'honneur et le plaisir de présenter ma profonde gratitude et mes sincères remerciements à mon encadreur Mme CHERID.S pour sa précieuse aide, ses orientations et sa confiance et sa gentillesse. Je tiens à remercier tous ceux qui m‘ont aidé à réaliser mon stage dans la raffinerie d’Arzew Notamment Mr. AIT.A directeur de la sous production des lubrifiants et des huiles de base. Mes grands remerciements vont à mon encadreur Mr. SOUCI.S pour la gentillesse et la patience qu’il a manifestées à mon égard durant ce stage, pour ses précieux conseils, sa disponibilité et sa confiance et pour la façon efficace avec laquelle il a suivi ce modeste travail. Ainsi que tous le personnel des ingénieurs de département technique. Mes respects aux membres de jury, qui nous feront l’honneur d’accepter de juger ce modeste travail, d’apporter leurs réflexions et leurs critiques scientifiques. Je tiens à exprimer mes profonds remerciements à tous les enseignants du département de génie des procédés de l’université Abdelhamid Ibn Badis de Mostaganem Ce travail n'aurait jamais pu se réaliser sans le soutien continu de mes parents qui ont eu confiance en moi et qui m'ont aidé à surmonter certains moments difficiles, merci mille fois ma très chère famille. RESUME L’huile minérale constitue le liquide le plus communément employé d’une part pour ses propriétés physico-chimiques et d’autre part pour son faible coût et sa disponibilité. Cependant les performances de cette huile commencent à être limitées par rapport aux nouveaux critères. Pour pallier à ce problème, deux solutions sont envisageables trouver des liquides de substitution ou améliorer les propriétés de l’huileminérale. C’est à cette première solution qu’est dédié ce travail. Il s’agit de d’hydrocraquage rigoureux, ce procédé donne des huiles de base ayant des VI plus élevés (jusqu'à 130) et un rendement en produits amélioré comparativement aux procédés classiques satisfaisant la demande croissante du marché et élargir la clientèle tout en respectant l’environnement. Liste des figures Figure 1 : Production des différentsproduitspétroliers ...................................................... P4 Figure 2 :Plan d’implantation delaraffinerie ..................................................................... P7 Figure 3 : Chaîne de fabrication des huilesdebase ........................................................... P22 Figure 4 : Distillationsous vide ........................................................................................... P24 Figure5: Désasphaltageaupropane ................................................................................... P26 Figure 6 :Extractionau furfural ......................................................................................... P28 Figure 7 :Déparaffinageau MEC/Toluène ....................................................................... P30 Figure8 :Hydrofinishing .................................................................................................... P32 Figure 9 : La chaine de fabrication des huiles de basegroupeII ................................... P39 Figure10 : La chaine de fabrication des huiles de basegroupeIII ................................. P42 Figure 11 : Les émissions (dioxyde de carbone) émis par kilomètre parcouru en 2008 ....................................................................................................................................... P45 Figure 12 : Représentation schématique des composés présents dans les catalyseurs HDT[9] ................................................................................................................................. P52 Figure 13: Mécanisme bifonctionneldel’hydrocraquage[8] ........................................... P54 Figure 14 : Structure a trois dimensionsdeZSM-5 ........................................................... P56 Figure 15 : Représentation schématique de l’hydrotraitement delacharge .................. P65 Figure 16 : Représentation schématique de l’hydrocraquage de la charge hydrotraitée ......................................................................................................................... P66 Liste des tableaux Tableau 1 :Capacités annuellesdeproduction ................................................................... P5 Tableau 2 : Consommation énergétiques delaraffinerie .................................................... P6 Tableau 3 : Produits chimiques utilisée parlaraffinerie ..................................................... P6 Tableau 4:Caractéristiques des produits obtenus de la distillationsousvide ................ P33 Tableau 5:Caractéristiques des produits obtenus de désasphaltage au propane …..…………………………………………………………………………………………..P33 Tableau 6: Caractéristiques des produits obtenus de l’extractionaufurfural .............. P34 Tableau 7: Caractéristiques des produits obtenus de déparaffinage au MEC/Toluène ...................................................................................................................... P34 Tableau 8 :Caractéristiques des produits obtenusdel’hydrotraitement ........................ P34 Tableau9 : Spécifications des huiles de base groupe « I » de la raffinerie d’ARZEW ............................................................................................................................. P35 Tableau 10:Production et coût relatif des huilesdebase .................................................. P46 Tableau 11: Test d’oxydation avec la duré de vie d’une huile raffinée par solvant groupe I et une huiles de groupe (IIetIII) ..................................................................................... P47 Tableau 12:Durée de vie d’une huiledebase ................................................................... P47 Tableau 13:Classification selon (API) des catégories des huilesdebase ....................... P48 Tableau 14:Caractéristique desgroupesd’hydrocarbures ............................................ P50 Tableau 15: La chaleur des différentes réactions [10] .................................................. P54 Tableau 16:Composition typique d’un distillatsousvide ................................................ P56 Tableau 17: Comparaison entre les huiles de base synthétiqueset minérales ............. P59 Tableau 18:Classification des huilesdebase ...................................................................... P60 Tableau 19:Spécifications des huiles debaseshydrocraquée ........................................... P60 Tableau 20: Huiles raffinées au solvant versus leshuileshydrocraquées ...................... P61 Tableau 21: Comparaison entre le bilan matière actuel etdel’hydrocraquage ............ P63 Liste des abréviations SPO: Spindle Oil MVO:Medium Viscous Oil VO: Viscous Oil BS :Bright Stock RSV : Résidu Sous Vide LVGO : Light Gas Oil HGO: Heavy uploads/Industriel/ cd-pdf-mimoire-midou-m-converti-non-modifiee-2.pdf