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Projet de fin d’études En vue de l’obtention du diplôme de master spécialisé: S

Projet de fin d’études En vue de l’obtention du diplôme de master spécialisé: Systèmes de protection des métaux conception et environnement Rapport sous le thème : Période de stage : du 13/05/2019 au 10/09/2019. Année universitaire : 2018-2019 Etude de la gestion des boues de l’acide phosphorique Parrainé par : M. AZHARI Encadrant : Pr BRAHIM SALAK Réalisé par : BENMEHDIA NADIA HJOUJI KAOUTAR Faculté des Sciences de Kenitra Département de chimie Remerciement C’est avec la gratitude la plus profonde que nous traçons ces lignes, que nous adressons notre vive reconnaissance à tous ceux qui nous ont épaulés dans les moments les plus difficiles de notre projet, son avènement vient pour couronner leurs efforts. Notre immense gratitude est allouée à Mr. AZHARI, notre encadrant industriel, pour l’intérêt qu’il a éprouvé à l’égard de notre projet, il n’a épargné aucun effort pour nous soutenir et nous orienter dans l’aboutissement de notre travail à travers ses conseils pertinents et ses propositions congruentes. Nos vifs remerciements s’adressent, ainsi, à Mr. CHAMI, notre contre maitre pour le temps qu’il nous a consacré, son aide inestimable, ses directives concises, sa disponibilité et sa participation au cheminement de ce travail. Nous exprimons, ainsi, notre sincère gratitude à Mme ISMAILI, Mr. MAMI, Mr KHOUCHFI, Mr LMAOUI et Mr. BIYA de nous avoir transmis leur riche expérience et leur savoir-faire. Nous remercions, aussi, tout le personnel de la division maintenance mécanique, et qui ont été d’utilité considérable pour l’élaboration de cet humble travail. Sommaire Introduction générale..................................................................................................................1 Chapitre I : Présentation de l’entreprise et le procédé de fabrication de l’acide phosphorique Partie I : Présentation de la société OCP et du Maroc phosphore II I. Introduction ............................................................................................................................4 II. Présentation du groupe office chérifien des Phosphates (OCP)............................................4 1. Historique de l’OCP...........................................................................................................4 2. Le Rôle et les activités de l’OCP .......................................................................................4 3. Organigramme du groupe OCP.........................................................................................6 4. Emplacement géographique de l’OCP...............................................................................7 III. Présentation de Maroc Phosphore-Safi ................................................................................7 1. Présentation du Site ...........................................................................................................8 2. Principales divisions du Maroc Phosphore- Safi .............................................................8. 2.1 Atelier laverie............................................................................................................10 a) secteur de déchargement du phosphate .............................................................10 b) secteur de manutention du phosphate brut.........................................................10 c) secteur des lignes de lavage ...............................................................................10 d) secteur de manutention du phosphate lavé ........................................................10 2.2 .Atelier sulfurique .....................................................................................................10 2.3. Atelier phosphorique ...............................................................................................11 2 .4 . Atelier énergie et fluides ........................................................................................12 Partie II : Généralités sur le procédé de fabrication de l’acide phosphorique (MP II) I. Introduction.........................................................................................................................12 II. Fabrication industrielle........................................................................................................12 1. procédés de voie sèche.....................................................................................................13 2. Procédés de voie humide.................................................................................................13 A. L’attaque à l’acide chlorhydrique..............................................................................13 B. L’attaque à l’acide nitrique.........................................................................................14 C. L’attaque à l’acide sulfurique ...................................................................................14 III. Description de procédé de fabrication d’acide phosphorique.............................................15 1. Procédé NISSAN ..........................................................................................................16 A. Lavage du phosphate ..................................................................................................17 B. Broyage .....................................................................................................................19 C. Réaction – filtration – désulfatation (RFD) ..............................................................19 1) La réaction ..........................................................................................................22 1) La dé-sulfatation.................................................................................................22 2) La Filtration.........................................................................................................25 D. La concentration.........................................................................................................25 1) L’évaporation ......................................................................................................26 2) l’unité à vide .......................................................................................................26 3) le transformateur de vapeur ...................................................................................27 E. Clarification et stockage.............................................................................................29 IV. Principaux aménagements liés à la production des qualités Spéciales...............................29 1) Station de désulfatation...........................................................................................30 2) Station de défluoration ............................................................................................31 3) Station désursaturation.............................................................................................31 4) Station désarséniation...............................................................................................33 V. Evolution de la production des qualités Tortuga et tessenderlo............................................33 VI. Rendement de procède .......................................................................................................34 1. Pertes chimiques ...........................................................................................................34 2. Pertes physiques ...........................................................................................................35 3. Flux des pertes...............................................................................................................36 4. Rendement chimique ....................................................................................................38 5. Rendement industriel ....................................................................................................38 Chapitre II : Etude sur la gestion des boues de l’acide phosphorique Partie I : Etude des boues de décantation de l’acide phosphorique 30% et 54%. I. Etude des boues 30%.............................................................................................................39 I.1. Description de l’unité ....................................................................................................40 I.2. Description de l’opération de soulagement...................................................................40 I.3. Répartition des boues 30% sur les lignes RFD..............................................................41 II. Etude des boues 54%...........................................................................................................43 II.1. Description de l’unité...................................................................................................44 II.2.Répartition des boues 54% sur les lignes RFD..............................................................44 Partie II: Etude de l’impacte de recyclage des boues I. Introduction...........................................................................................................................44 II. Recyclage des boues vert les décanteurs..............................................................................44 II.1. Aspects théoriques de la décantation............................................................................45 II.1.2. Principe du fonctionnement d’un décanteur........................................................45 II.2. Description de la recirculation des boues dans un circuit fermé..................................47 III. Recyclage des boues vers l’unité réaction-filtration-désulfatation (RFD)..........................47 III.1. Correction de la qualité de l’acide à l’aide des boues 54% P2O5..............................50 Partie III : Caractérisation des boues et calcule de bilan de matière (P2O5) des décanteurs / bacs en terme boues. I. Introduction............................................................................................................................50 II. Méthodes de caractérisation ................................................................................................50 II.1. Analyse du P2O5 : Gravimétrique................................................................................50 II.2. Mesure de densité : Densimétrie ..................................................................................50 II.3. Dosage du Zn, Fe, As, Cd… : Méthode Spectrométrie d’Absorption atomique..........51 a. Principe de la méthode ...............................................................................................56 II. Caractérisation et calcule de bilan de matière des boues d’acide phosphorique 30% et 54% II.1.Bilan de matière des boues d’acide phosphorique 30 % et 54% ..................................56 A. Bilan de matière théorique de l’unité 22.....................................................................57 B. Bilan pratique................................................................................. ...........................58 C. Bilan matière théorique de l’unité 33..........................................................................62 D. Bilan pratique..............................................................................................................64 III. Evaluation de la production des boues 54% .....................................................................64 1. Analyse de la consommation............................................................................................64 1.1. Débit de consommation ..........................................................................................66 Partie IV : La mise en application de la démarche MRP le long de l’opération du Récupération des boues. I. Introduction............................................................................................................................66 II. Application de la démarche MRP.......................................................................................66 1. Identification du problème...............................................................................................66 A. La méthode QQOQCP...............................................................................................67 2. Fonctionnement normal du système.................................................................................67 A. Diagramme ISHIKAWA............................................................................................67 B. Analyse des causes racines avec la méthode 5 pourquoi............................................69 3. Fixation des objectifs........................................................................................................71 4. Actions et contre-mesures ...............................................................................................71 Partie IV: Amélioration et évaluation technico-économique I. Dimensionnement du réservoir ..........................................................................................73 I.1. Généralité sur les réservoirs..........................................................................................73 i. Rôle du réservoir...........................................................................................................73 ii. Les différents types de réservoirs ................................................................................73 iii. Paramètres généraux de dimensionnement ..................................................................74 iv. Choix de la capacité .....................................................................................................74 I.2. Partie pratique « Volume du réservoir » .......................................................................74 1. Capacité théorique du réservoir ................................................................................74 2. Equipements du réservoir..........................................................................................77 2.1. Les équipements de mesure ..............................................................................77 2.1.1. Capteurs de niveau.......................................................................................78 2.1.2. Capteurs de débits .......................................................................................79 2.2. L’Agitateur ......................................................................................................80 2.3. Les équipements annexes « Robinetterie » .......................................................81 3. Les pompes..............................................................................................................81 3.1. Dimensionnement des pompes ..........................................................................81 3.1.1. Calcul de la hauteur manométrique totale (HMT) d'une pompe ................81 3.1.2. Calcul des Pertes charges.............................................................................81 3.1.3. N.P.S.H (Net Positive Suction Head) ou Hauteur de charge nette absolue.82 3.1.4. Partie pratique « Calcul des pompes » ........................................................84 3.1.4.1. Circuit de pompage ..............................................................................84 3.1.4.2. Calcul des pompes ...................................................................................85 a) Perte de charge linéaire ..............................................................................86 b) Perte de charges singulières ........................................................................86 d) Calcul du N.P.S.H disponible .....................................................................87 e) Puissances et rendement .............................................................................87 4. Evaluation du gain et de l’investissement ...........................................................................88 Conclusion................................................................................................................................89 Références bibliographiques....................................................................................................... LISTE DES FIGURES Figure 1 : Organigramme du groupe OCP..................................................................................1 Figure 2 : Les emplacements géographiques de l’OCP..................................................................7 Figure 1: Maroc Phosphore II.....................................................................................................9 Figure 4: Procédé NISSAN: Production de L'ACP..................................................................15 Figure 5: Schéma du procédé NISSAN....................................................................................16 Figure 6: schéma de l’unité de broyage...................................................................................18 Figure 7: Schéma de l’unité Réaction......................................................................................19. Figure 8: Le filtre UCEGO à MPII..........................................................................................22 Figure 9 : Les 7 secteurs de la surface de filtration...................................................................23 Figure 10 : schéma de l’unité de concentration d’acide phosphorique.....................................27 Figure 11: Schéma représente l’opération de désulfatation......................................................29 Figure 12 : Schéma représente l’opération de défluoration......................................................30 Figure 13 : Schéma représente l’opération de désarséniation...................................................32 Figure 14 : Evolution de la production des différentes qualités d’acide...................................33 Figure 15:Flux des pertes..........................................................................................................35 Figure 16. Système de récupération des boues 30%.................................................................39 Figure17: Répartition des boues dans la RFD..........................................................................40 Figure 18 : système de récupération des boues 54%...............................................................42 Figure 19: Transfert des boues du stock 54% vers RFD...........................................................43 Figure 20: schéma de décanteur..............................................................................................45 Figure 21 : Circuit fermé...........................................................................................................46 Figure 22 : courbe de sédimentation avec recyclage des boues (essai 1).................................46 Figure 23 : courbe de sédimentation sans recyclage des boues (essai 2)................................47 Figure 24 : L’impact de recyclage des boues sur le titre d’acide produit.................................49 Figure 25 : Image de la spectrométrie d’absorption atomique..................................................51 Figure 26: Les instruments de base de la spectrométrie d’absorption atomique......................53 Figure 27 : La lampe à cathode creuse......................................................................................54 Figure 28 : le nébuliseur............................................................................................................55 Figure 29 : La flamme – atomisation........................................................................................55 Figure 30. Répartition journalière de la consommation des Boues 54%..................................65 Figure 31. Répartition horaire de la consommation des Boues 54%........................................65 Figure 32 : Diagramme Ishikawa du non récupération des boues............................................69 Figure 33 : Emplacement du réservoir des boues....................................................................77 Figure 34. Agitateur hélices tripales doubles, turbine de fond................................................81 Figure 35. Schéma d'une installation aspiration- refoulement..................................................82 Figure 36. Calcul du NPSH disponible pour une pompe en charge.........................................84 Figure 37 .Circuit de pompage des boues.................................................................................85 LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: les paramètres de marche à différents cadences......................................................21 Tableau 2 : Produit obtenus lors de filtration et leur utilisation................................................24 Tableau 3 : Tableau des débits des boues et le titre d’acide produit.........................................49 Tableau 4. Débit des boues 30%.............................................................................................58 Tableau 5. Suivi de la teneur en P2O5 des Boues 30%...........................................................59 Tableau 6. Suivi de la densité des Boues 30%.......................................................................59 Tableau 7. Tableau récapitulatif des résultats obtenus............................................................59 Tableau 8. Suivi de la teneur en P2O5 des Boues 54%............................................................62 Tableau 9. Suivi de la densité des Boues 54%........................................................................62 Tableau 10. Tableau récapitulatif des résultats obtenus............................................................63 Tableau 11. Répartition horaire des débits de consommation..................................................75 Tableau 12. Calcul d’investissement........................................................................................88 uploads/Industriel/ page-de-garde 2 .pdf