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[Etude d’amélioration de la qualité du méthanol produit par CP1/Z selon la spéc

[Etude d’amélioration de la qualité du méthanol produit par CP1/Z selon la spécification IMPCA] Sommaire Liste des abréviations ................................................................................................................ I Nomenclature ......................................................................................................................... III Liste des tableaux .................................................................................................................... V Liste des figures ...................................................................................................................... VI Liste des annexes .................................................................................................................. VII INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................ 1 CHAPITRE I : PRODUCTION DU METHANOL .............................................................. 2 I.1. Introduction ...................................................................................................................... 2 I.2. Description du méthanol .................................................................................................. 2 I.2.1. Propriétés physico-chimiques du méthanol ............................................................... 2 I.2.2. Utilisation et les dangers du méthanol ....................................................................... 3 I.2.3. Voies d’utilisation et de valorisation du méthanol .................................................... 3 I.2.4. Réaction du méthanol ................................................................................................ 3 I.3. Production du méthanol au complexe CP1/Z ................................................................... 4 I.3.1. Présentation du complexe .......................................................................................... 4 I.3.2. Produits et activités du complexe .............................................................................. 4 I.4. Procès du méthanol .......................................................................................................... 4 I.4.1. Section 100 « Distribution des gaz naturel » ............................................................. 5 I.4.2. Section 200 « Reforming catalytique » ..................................................................... 6 I.4.3. Section 300 « Refroidissement et élimination de l’eau » .......................................... 6 I.4.4. Section 400 « Compression du gaz synthèse » .......................................................... 7 I.4.5. Section 500 « Synthèse du méthanol » ...................................................................... 7 I.4.6. Section 600 « Distillation du méthanol brut » .......................................................... 8 I.4.7. Section 700 « Système de vapeur » ......................................................................... 10 I.5. Service des utilités .......................................................................................................... 11 I.6. Service de laboratoire .................................................................................................... 11 I.6.1. Importance du laboratoire ........................................................................................ 11 I.6.2. Le rôle de laboratoire ............................................................................................... 11 I.6.3. Les types d’analyses ................................................................................................ 11 I.6.3.1. Analyse du méthanol ........................................................................................ 12 I.7. Conclusion ...................................................................................................................... 12 Liste des abréviations BP : Basse Pression CP1/Z : Complexe Pétrochimique 1 d’Arzew. ED : Eau Déminéralisé ESD : Eau Semi Déminéralisé F201 : Four de reforming F204 : Réchauffeur du gaz naturel F205 : Chaudière fermée F208 : Ballon vapeur H : Echangeur. H301 : Chaudière gaz H302 : Economiseur gaz H303 : Réchauffeur de l’eau déminée H304 : Réfrigérant de gaz H501 : Echangeur d’alimentation H502 : Economiseur méthanol H503 : Réchauffeur de démarrage H610 : Rebouilleur de la V601 HP : Haute Pression IMPCA : International Méthanol Producers & Consumers Association K201 : Ventilateur d’extraction de fumée K401 : Compresseur à deux étages K402 : Recirculateur Me OH: Methanol MP : Moyenne Pression Q401 : Turbine du 1er compresseur Q402 : Turbine du 2eme compresseur RTO : Région de Transport Ouest S201 : Cheminée SM401 : Séparateur d’huile V105 : Désulfureur Production du méthanol PRODUCTION DU METHANOL 1. Introduction De nos jours, le méthanol est l’un des produits les plus consommés dans le monde avec une demande annuelle de 70 millions de tonnes [1]. Ses principales applications sont comme combustibles, additif ou réactif dans la chimie fine, mais d’autres applications émergentes, telles que transporteur d’hydrogène pour les piles à combustible ou agent de dénitrification dans le traitement des eaux usées. Le méthanol peut être obtenu à partir de la conversion d’un gaz de synthèse venant de l’oxydation partielle dans un gazéifieur alimenté en oxygène utilisant n’importe quelle source de biomasse carbonée renouvelable. 2. Description du méthanol Le méthanol est produit à partir du méthane CH4 et de vapeur d’eau pour obtenir le gaz de synthèse (CO2+CO+H2). Ce dernier destiné pour la fabrication du méthanol vers la production du formaldéhyde, et de la matière plastique à l’aide de différents procédés et opération de transformation. 2.1. Propriétés physico-chimiques du méthanol Le méthanol (alcool méthylique) de formule chimique CH 3OH (figure I.1), est un liquide incolore et possède une odeur agréable ; il est miscible dans l’eau. Le méthanol produit à une pureté supérieur ou égale à 99,85%, sa masse volumique à 20°C est de 0,7928 g/cm 3, sa masse moléculaire est égale à 32 g/mole et sa température d’ébullition est de 64,5°C. Le méthanol est très toxique : 25 à 100 cm 3 de méthanol ingéré par l’homme peuvent provoquer la mort (tableau .1). Figure .1 : Structure du méthanol. Production du méthanol Tableau 1 : Spécifications commerciales moyennes du méthanol pour la chimie [3]. 2.2. Utilisation et les dangers du méthanol Il est utilisé pour la production du formaldéhyde, et de la matière plastique à l’aide de différents procédés et opération de transformation. Il est dangereux car Il est explosif avec l’air comme il représente une perte énergétique d’environ 50% par rapport au CO2. 2.3. Voies d’utilisation et de valorisation du méthanol [2]  Traitement des eaux usées.  Nettoyage et séchage des fractions de charbon pulvérisé.  Nettoyage des résines échangeuses d’ions.  Agent d’extraction dans les industries pétrolières, chimiques et agro-alimentaires.  Dégivreur.  Antigel pour la déshydratation des pipelines.  Plusieurs d’autre application. 2.4. Réaction du méthanol La production de méthanol à partir de mélange de CO et CO 2 et H2 peut être représentée sous une forme simplifiée par les réactions globales ;  CO + 2H2 CH3OH (.1)  CO2 + 3H2 CH3OH + H2O (.2) Qualité Grade A Méthanol (%pds) mini. 99,85 Densité 20/20°C. 792,8 Acétone et aldéhydes (ppm) max. 30 Acétone (ppm) max. - Ethanol (ppm) max. - Acide acétique (acides) (ppm) max. 30 H2O (ppm) max. 1500 Intervalle de distillation sous 1,013.105pa abs 1°C autour de 64,6°C Couleur (échelle pt-Co) max. 5 Résidu non volatil (g/100 ml). 0,001 Test au permanganate à 17-18°C mini. 30 Production du méthanol 3. Production du méthanol au complexe cp1/z [4] 3.1. Présentation du complexe Le complexe CP1Z est produit le méthanol et de Résines. Le 10 septembre 1970, ALMER signe un contrat avec la société HUMPHREYS et GLASEGOW pour la construction de l’unité Méthanol, contrat qui entrera en vigueur en février 1971. En novembres 1971, la société ALMER est dissoute .la SONATRACH Poursuit la réalisation du projet en signant deux contrats avec la société italienne ITALCONSULT, celle des unités de production de résine. Le CP1/Z occupe une superficie de 27 hectares sur le plateau de Mahgoun dominant la baie d’Arzew à 2 Km de la ville, situé au nord de la raffinerie. 3.2. Produits et activités du complexe Le complexe CP1Z a pour activité la prise en charge de toute opération de transformation chimique des hydrocarbures liquides ou gazeux ainsi que leurs dérivés pour la production de produits pétrochimiques de base et des produits finis destiné au marché national et à l'exportation. Jusqu'à la fin des années 90 et avant l'arrêt de la production de quelques unités suite aux problèmes de commercialisation et obsolescence des produits, le complexe produisait la gamme des produits suivants:  100 000 Tonnes / an de Méthanol.  20 000 Tonnes / an de Formaldéhyde.  6000 Tonnes / an de phénoliques liquides.  10000Tonnes /an de uréiques liquides, et uréiques poudre à mouler. 4. Procès du méthanol L’unité méthanol (figure 2) a une capacité de production de 300T /J avec apport de CO2 340 T/J. On fait la synthèse du méthanol par réaction d’hydrogène sur l’oxyde de carbone (CO) et l’acide carbonique. Ces gaz peuvent être obtenus par le Reforming à la vapeur du gaz naturel. La synthèse du méthanol dans cette unité passe par sept sections successives : 100, 200, 300, 400, 500,600 et 700. Production du méthanol Figure 2 : schéma simplifié de l’unité méthanol. 4.1. Section 100 « Distribution des gaz naturel » D'abord, le gaz naturel qui provient de RTO avec une pression 30 bars s'écoule vers le séparateur V106 à une pression 28 bars pour que toutes les traces des hydrocarbures liquides soient éliminées (annexe A.1). Le gaz naturel sortant du V106 est réparti et utilisé comme :  Gaz combustible dans le four de reforming.  Gaz combustible pour les brûleurs auxiliaires.  Gaz combustible vers cantine.  Gaz de processus.  Gaz de blinkting. Le gaz du processus doit passer par un déssulfureur, pour éviter l’empoissonnage du catalyseur (NiO) du four de reforming suivant la réaction de destruction : H2S + NiO NiS + H2 (3) Le catalyseur dans déssulfureur est à base de zinc, la réaction de la désulfuration à 400 °C la suivante : ZnO + H2S ZnS + H2 (4) La teneur limite du soufre dans le gaz naturel traité ne doit pas dépasser 0,5 ppm. [Chapitre I : Production du méthanol [Etude d’amélioration de la qualité du méthanol produit par CP1/Z selon la spécification IMPCA] 6 I.4.2. Section 200 « Reforming catalytique » Le gaz naturel désulfuré qui sort du désulfureur (V105) est mélangé avec la vapeur Surchauffée qui vient de la ligne de vapeur à une pression de 27 bars. Le rapport vapeur/gaz a une valeur normale de 3/1 (03 moles de vapeur par l'atome de carbone). Ce rapport optimal est obtenu après avoir considéré le coût relatif du produit d’alimentation du combustible et de l’eau de refroidissement. Le four de reforming est alimenté par le mélange gaz/vapeur à 360 °C ce dernier passe à l’intérieur des 168 tubes verticaux où la réaction est faite au-dessus d’un catalyseur à base de l’oxyde de nickel NiO. Ce catalyseur existe dans les 168 tubes. Pour prendre en considération le temps nécessaire pour surchauffer le gaz entrant c’est pour ça on laisse 1m vide à l’entrée de tube. La chaleur nécessaire à la réaction endothermique est fournée par les 60 brûleurs installés verticalement uploads/Industriel/ memoire-kallel-et-djezare-2019.pdf