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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE d’ADRAR FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DES HYDROCARBURES ET ENERGIES RENOUVELABLES Soutenu le : Juin 2019 Présenté par : Membres de jury Mr BENELARBI Eltayeb Mr MAZZER Moustafa Encadreur :MrA.BENABDELKABIR MAA Univ d’Adrar Président :MrM.RAHMOUNI MAA Univ d’Adrar Examinateur :Mr I.ARBAOUI MAB Univ d’Adrar Année Universitaire : 2018 / 2019 Thème MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER EN GENIE CHIMIQUE Etude de l’influence de l’entartrage des tubes à ailettes des aéros réfrigérants humides E651 et E652 sur le taux de récupération de GPL au niveau de l’unité GPL1/CIS Hassi–Messaoud Remerciements Nous tenons à présenter nos plus vifs remerciements à notre encadreur Mr.A.BENABDELKABIR, pour nous avoir accordé de son temps et surtout pour son aide précieuse et ses conseils constructifs, aussi pour son suivi et pour sa patience durant la période de rédaction de notre mémoire. Nous remercions Mr.MOURAHImedet Mr. MENCEUR Amined’avoir formé et surtout pour leur aide précieuse et leurs conseils constructifs. Nos remerciements vont également à l’encontre du personnel du service GPL1 sud pour leur accueil, gentillesse et générosité, ainsi que pour le personnel des autres unités visitées. Nous remercions tous les enseignants du département Génie chimique université Ahmed Daria Adrar afin de nous transmettre des connaissances théoriques solides dans le domaine. Enfin nous remercions nos parents qui n’ont jamais cessé de nous soutenir et de nous encourager, ainsi que toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à l’élaboration de ce travail. Résumé La formation des dépôts solides (tartre) sur les ailettes des tubes des aéroréfrigérants humides E651 et E652 et les dépôts de sels (sulfates) côté tube du condenseur à eau de la boucle de propane sont causés principalement par l’utilisation de l’eau brute de l’ALBIEN très dure. Cette étude nous a permis de quantifier la perte en GPL dues à l’entartrage des tubes à ailettes des aéroréfrigérants humides E651 et E652 et l’encrassement des tubes de l’échangeur à eau de la boucle de propane. Les résultats de calcul montrent qu’il y a une perte de 238 tonnes par jour en GPL dans le gaz résiduel. L’installation d’une unité de traitement d’eau d’une capacité de 50 m3/j est indispensable, pour éradiquer le problème de l’entartrage des équipements thermiques depuis sa source à savoir l’eau saumâtre. Le choix du procédé d’électrodialyse ou l'Osmose inverse s’avère intéressant d’un point de vu coût et qualité de l’eau traitée obtenue. Mots Clés : Albien, saumâtre,aéroréfrigérants, condenseur, entartrage, perte, retubage, traitement, électrodialyse, Osmose inverse. Table des Matières Liste des abréviations Liste des tableaux Liste des figures Liste des annexes Introduction générale.............................................................................................................1 Problématique........................................................................................................................3 Chapitre 1 : Présentation du complexe industriel sud de Hassi Messaoud ..........................4 1.1 Complexe industriel sud (CIS) ............................................................................ 6 1.2 Présentation de l’unité GPL1 .............................................................................. 8 1.3 Description du procédé de fonctionnement de l’unité ...................................... 12 Chapitre 2 : Généralités sur les GPL ................................................................................. 21 2.1 Généralités sur les GPL .................................................................................... 21 2.1.1 Définition des GPL .......................................................................................... 21 2.1.2Propriétés des GPL .......................................................................................... 21 2.1.3 Caractéristiques des GPL ............................................................................... 22 2.1.4 Caractéristiques du butane et propane commerciaux ................................... 24 2.1.5 Sources des GPL ............................................................................................. 25 2.1.6 Utilisations des GPL ....................................................................................... 25 2.1.7 Stockage des GPL ........................................................................................... 27 2.1.8 Risque des GPL ............................................................................................... 28 2.2 Situation internationale et nationale des GPL .............................................. 29 2.2.1 Demande mondiale de GPL ............................................................................ 28 2.2.2 Le GPL en Algérie ........................................................................................... 30 Chapitre 3 : Encrassement et analyse de l'eau ALBIEN ................................................... 32 3.1 Encrassement des équipements thermiques .................................................... 32 3.1.1 Classification des différents types d’encrassement ....................................... 32 3.1.2 Prévention de l’encrassement dans l’échangeur ............................................ 35 3.1.2.1 Prévention pendant la phase de fonctionnement ....................................... 35 3.1.2.2 Nettoyage des échangeurs pendant la phase d’arrêt ................................. 35 3.2Analyse de l’eau de refroidissement de GPL1 ................................................... 38 3.2.1 Analyse de l’eau brute (ALBIEN) ................................................................... 38 3.2.2 Analyse chimique des dépôts (tartre) ............................................................. 39 Chapitre 4 : Partie Calcul .................................................................................................. 41 4.1 Simulation de la boucle propane ....................................................................... 41 4.1.1 Généralités sur la simulation ......................................................................... 41 4.1.2 Simulation de la boucle de propane cas design ............................................. 43 4.1.3 Etude de cas d’encrassement de l’échangeur E674 ....................................... 47 4.2 Evaluation des pertes de production de GPL ................................................... 50 4.2.1 Bilan de matière global aurour de l’unité GPL1 ............................................ 50 4.2.2 Etude de l’effet de l’entartrage sur le taux de récupèration de GPL ............ 52 4.2.2.1 Etude de cas des aéroréfrigérants E651 et E652 à l’état entartré ............. 56 4.2.2.1.1 Bilan de matière autour des ballons de flash .......................................... 56 4.2.2.1.2 Bilan thermique autour des échangeurs de la section cryogénique ....... 63 4.2.2.2 Etude de cas des aéroréfrigérants E651 et E652 à l’état neuf ................... 70 4.2.2.2.1 Résultas des bilans de matière autour des ballons de flash ................... 70 4.2.2.2.2 Résultats de bilans thermiques à l’état neuf ........................................... 71 4.2.3 Comparaison des résultats des deux cas d’étude........................................... 72 4.2.4 Solutions préconisées ...................................................................................... 75 4.3Calcul économique .............................................................................................. 76 4.3.1 Concéption des aéroréfrigérants humides E651 et E652 .............................. 76 4.3.2Concéption de l’échangeur E674 ..................................................................... 76 4.3.3 Coût global de l’opération de retubage ........................................................... 76 4.3.4 Coût d’investissement et temps d’amortissement ......................................... 77 conclusion ................................................................................................................. 78 Chapitre 5 : Traitement de l’eau....................................................................................... 79 5.1 Sélection du procédé de traitement ................................................................... 80 5.2 Principe de l’électrodialyse ................................................................................ 82 5.3 Etapes de traitement de l’eau............................................................................ 84 5.4 Osmose inverse .................................................................................................. 85 5.4.1.Principe de l’osmose inverse ........................................................................... 85 5.4.2.Description générale de processus Osmose Inverse : .................................... 86 5.4. 3. Membranes et modules d’osmose inverse .................................................... 88 5.4.4.Procédé de prétraitement dans l’osmose inverse ........................................... 90 5.4.5.Prétraitement conventionnel .......................................................................... 90 5.4.6.Caractéristiques principales d’une unité d’osmose inverse .......................... 92 5.4.7.Applications de l'osmose inverse ................................................................92 Conclusion générale ............................................................................................................ 93 Bibliographie ...................................................................................................................... 94 Annexe A : Les Abaques ...................................................................................................... 96 Annexe B : Les propriétés des mélanges ........................................................................... 101 Annexe C : Résultats de calcul des bilans de matière et thermique à l’état neuf .............. 103 Annexe D : Les données de calcul économique .................................................................. 114 Liste des tableaux Tableau 1.1: Spécifications des produits finis .............................................................................................. 8 Tableau 1.2: Cycles de déshydratation gaz et liquide ................................................................................ 13 Tableau 2.1: Comparaison de pouvoir calorifique entre l’essence et GPL ................................................ 23 Tableau 2.2: Caractéristiques des composants des GPL. ........................................................................... 23 Tableau 2.3: Point d’ébullition et masse volumique des GPL ................................................................... 24 Tableau 2.4: Caractéristiques du butane et propane commerciaux ............................................................ 24 Tableau 2.5: Puissance énergétique d’un kg de GPL par rapport aux autres combustibles ....................... 25 Tableau 3.1: Résultats d’analyse d’agressivité des échantillons d’eau des piscines E51 et E80 ............... 38 Tableau 3.2: Composition de l’eau brute Albien ....................................................................................... 39 Tableau 3.3: Résultats d’analyse des dépôts .............................................................................................. 39 Tableau 4.1: Composition du fluide réfrigérant ......................................................................................... 43 Tableau 4.2: Paramètres des dimensionnements de l’échangeur E674 B .................................................. 45 Tableau 4.3: Comparaison des résultats de simulation avec ceux du design ............................................. 46 Tableau 4.4: Résultats de calcul du bilan global de l’unité GPL ............................................................... 51 Tableau 4.5: Composition du gaz d’alimentation HP ................................................................................ 56 Tableau 4.6: Résultats du calcul de flash dans le ballon V651 .................................................................. 57 Tableau 4.7: Résultats de flash à la sortie E652 à l’état entartré ............................................................... 58 Tableau 4.8: Résultats de flash V654 à l’état entartré ................................................................................ 59 Tableau 4.9: Résultats de flash V658 à l’état entartré ................................................................................ 60 Tableau 4.10: Résultats de flash V665 à l’état entartré.............................................................................. 61 Tableau 4.11: Résultats de flash V656 à l’état entartré .............................................................................. 62 Tableau 4.12: Récapitulatif des quantités de GPL récupérées ................................................................... 63 Tableau 4.13: Résultats de calcul d’enthalpie à l’entrée et sortie côté tube à l'état entartré ...................... 67 Tableau 4.14: Résultats de calcul d’enthalpie à l’entrée et sortie côté calandre E656 ............................... 67 Tableau 4.15: Résultats de calcul d’enthalpie à l’entrée et sortie côté calandre E655 ............................... 68 Tableau 4.16: Résultats d’enthalpie à l’entrée et sortie côté calendre E654 à l'état entartré ...................... 68 Tableau 4.17: Résultats finals de calcul de l’enthalpie de la batterie cryogénique .................................... 69 Tableau 4.18: Résultats de bilan énergitique des échangeurs cryogéniques. ............................................. 70 Tableau 4.19: Récapitulatif des quantités de GPL récupérées ................................................................... 71 Tableau 4.20: Résultats de bilan énergitique des échangeurs cryogéniques. ............................................. 71 Tableau 4.21: Paramètres utilisés (T et P) .................................................................................................. 72 Tableau 4.22: Taux de condensation aux différents ballons de flashs ....................................................... 72 Tableau 4.23: Quantités des GPL récupérées dans la section cryogénique................................................ 73 Tableau 4.24: Quantités des propanes perdus dans le gaz sortant du V656 (ballon de reflux du dééthaniseur) ............................................................................................................................................... 73 Tableau 4.25: Quantités des GPL récupérées ............................................................................................. 73 Tableau 4.26: Paramètres des aéroréfrigérants E651 et E652. ................................................................... 78 Tableau 4.27: Paramètres des dimensionnements de l’échangeur E674 B ................................................ 78 Tableau 4.28: Bordereaux des couts de retubage ....................................................................................... 78 Tableau 4.2.9:Tableau récapitulatif de résultat de la partie économique ................................................... 77 Liste des figures Figure 1.1 : Schéma simplifié du centre industriel sud de Hassi Messaoud............................................5 Figure 1.2 : Schéma synoptique de l’unité GPL1....................................................................................9 Figure 1.3 : Schéma simplifié de l’unité GPL1......................................................................................20 Figure 2.1 : Utilisations de n-Butane.....................................................................................................26 Figure 2.2 : Utilisations de Propane.......................................................................................................27 Figure 2.4 :Demande nationale en GPL................................................................................................30 Figure 2.5 : Offre prévisionnelle nationale de GPL (en uploads/Litterature/ etude-de-l-x27-influence-de-l-x27-entartrage.pdf