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Université 20 Août 1955 SKIKDA Faculté de Technologie Département de Pétrochimi

Université 20 Août 1955 SKIKDA Faculté de Technologie Département de Pétrochimie et de Génie des Procédés Mémoire En vue de l’obtention du diplôme de Licence Filière : industrie petrochimiques Spécialité : automatisation et contrôle des industries pétrochimique Réalisé par : Encadré par : Ben ahmed aissa med el amine Mr.Zennir Youcef Kheri abderrahim Année universitaire : 2012-2013 République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Sientifique La sureté de fonctionnement d’un bac de stokcage de GNL avec la méthode d’analyse AMDEC Titre Page Remerciement ………………………………………………………………..……………………………….… I Dédicace ………………………………………………………………..………………………………………….. II Liste des figures ……………………………………………………………………………………………...… III Liste des schémas ……………………………………………………………………………………………… IV Liste des tableaux ……………………………………………………………………………………………..… V Abréviations ………………………………………………………………..……………………………………. VI Introduction Générale ………………………………………………………………………………………..................1 1. Présentation du complexe GL1k et description du procédé de liquéfaction ……….......................2 1.1 Localisation du complexe ...…………………………………………………………………………...................2 1.2 Présentation de complexe GL1K ……………………………………………………………………………...2 1.3 Présentation d’une unité de liquéfaction de GN……………………………………………......................3 1.3.1 Principe de la préparation du gaz ……………………………………………………………………….3 1.3.1.a) Décarbonatation ………………………………………………………………………………………...4 1.3.1.b) Déshydratation ………………………………………………………………………………………….4 1.3.1.c)Démercurisation …………………………………………………………………….…………….………4 1.3.2 Liquéfaction / Extraction ………………………………………………………………………………….4 1.3.2 .a) Principe de la liquéfaction …………………………………………………………..…………….4 1.3.2 .b) Extraction des hydrocarbures lourds …………………………………………………………...4 1.4 Organisation du complexe GL1/K …………………………………………………………………………....6 1.4 .1 Organisation du service d’instrumentation…………………………………………………………...7 Chapitre I: Le bac de stockage TK102 I.1 Généralité sur le stockage ………………………………………………………………..…………………….. 8 I.2 Principaux types de capacités de stockage …………………………………………………..…………….8 I.2.1 Bacs cylindriques verticaux………………………………………………………………...………………8 I.2.2 Bacs cylindriques horizontaux…………………………………………………………………………….8 I.2.3 Sphères ………………………………………………………………..……………………….………………… 9 I.2.4 Silos………………………………………………………………..………………………………………….……9 I.2.5 Conteneur………………………………………………………………..…………………………..…………… 9 I.3 Stockage de GNL ………………………………………………………………..…………………………..…... 10 I.4 Le back TK102 ………………………………………………………………..………………………….............11 I.4.1 Description et Dimensionnement du TK102 ……………………………………………………... 11 I.4.2 Description fonctionnelle du TK102 ………………………………………………………………….12 I.4.3 Le système de sécurité du TK102 ……………………………………………………………………..12 I.4.4 Historique du bac TK 102………………………………………………………..……………..................13 Chapitre II : la sureté de fonctionnement II. Introduction………………………………………………………………..………………………………………….17 II .1 Définition ………………………………………………………………..…………………………………………17 II .2 Concepts de base et sûreté de fonctionnement ………………………………………………………...17 II .2.1 Fiabilité (Reliability) ……………………………………………………………………………………...17 II .2.1.a) Densité de défaillance ……………………………………………………………………………..17 II .2.1.b) Taux de défaillance …………………………………………………………………...……………17 II .2.1.c) Moyenne de temps de vie avant la première défaillance (MTTF) ............................17 II .2.2 Disponibilité (Availability) …………………………………………………………………………..…18 II .2.3 Maintenabilité (Maintainability) ………………………………………………………………...……18 II .2.4 La sécurité (Security) …………………………………………………………………………………..…19 II.3 Le but de la sûreté de fonctionnement ………………………………………………………………….…19 II.4 Les études de sûreté de fonctionnement ………………………………………………………………….19 II.5 Démarche sécuritaire ……………………………………………………………………………………………20 II.6 Approche de la fiabilité par les probabilités …………………………………………………………….22 II.6.1 Rappels sur les probabilités ……………………………………………………………………………...22 II.6.2 Conséquences ………………………………………………………………..…………………………..…...22 II.6.3 Probabilités Conditionnelles …………………………………………………………………………….22 II.6.4 Indépendance ………………………………………………………………..………………………………..22 II.6.5 Théorème de Conditionnement …………………………………………………………..……………22 II.6.6 Théorème 2 (Formule de Bayes) ………………………………………………………………………22 II.7 Comment évaluer la ﬁabilité ………………………………………………………………………………...23 II.7.1 Modèles ………………………………………………………………..………………………………..……...23 II.7.1.1 RBD: Reliability Block Diagram …………………………………………………….…………..…23 II.7.1.2 RBD-2 ………………………………………………………………..……………………………...………23 II.7.1.3 RBD-3 ………………………………………………………………..………………………..……………..23 II.7.1.4 Logique ………………………………………………………………..……………………………...……...24 II.7.1.5 Blocs en Série ………………………………………………………………..………………….………..24 II.7.1.6 Blocs en Parallèle ………………………………………………………………..………………...….…24 II.7.1.7 Systèmes Série-Parallèles…………………………………………………………………...…………24 II .8 Les principale techniques d’analyse…………………………………………………………… ………..24 II .8.1 L’analyse des risques sur schémas type HAZOP ………………………………………………24 II .8.2 L’analyse par arbre des défaillances ………………………………………………………………..25 II .8.3L’analyse arbre d’évènement ……………………………………………………………………………25 II .8.4 Le Nœud Papillon ……………………………………………………………………………………….…25 II.9 Conclusion ………………………………………………………………..…………………………………..……25 Chapitre III : LA Méthode AMDEC III.1 Définition de l’AMDEC ………………………...…………………………………………………………… 26 III.2 Les types d’AMDEC ………..…………………………..………………………………………………….…26 III.3 Pour quoi mettre en place l’AMDEC ……………………..……………………………………………...26 III.4 Les différentes étapes de la mise en place de la méthode AMDEC ……..................................26 III.4.1 Étape 1 : Initialisation………………………………………………………………………..……………26 III.4.2 Étape 2 : Décomposition fonctionnelle………………………………………….…………..……..27 III.4.3 Étape 3 : Analyse AMDEC…………………………………………………………………………...…27 III.4.4 Étape 4 : synthèses……………………………………………………………….......…………………….30 III.5 Les Grilles de cotation …………………………………………………………………………..…………….30 III.6 Conclusion ………………………………………………………………..………………………………..……...31 Chapitre IV : Application de la méthode AMDEC sur le TK102 IV.1 Introduction ………………………………………………………………………………………………..……...32 IV.2 Le système étudié :le bac TK102………………………………………………………………………..…32 IV.2.1 Analyse du système ………………………………………………………………………………………….32 IV.2.2 Décomposition de système…………………………………………………………………………...……32 IV.3 Synthèse des résultats de l’AMDEC sur le bac TK 1 …………………………………………..…..33 IV.4 Hiérarchisation des risques ………………………………………………………………………...………...44 IV.5 Interprétation …………………………………………………………………………..…………………………45 IV.6 Perspectives …………………………………………………………………………………...…………………..46 Conclusion générale……………………………………………………………………………………..……………..47 Référence bibliographie ……………………………………………………………………...48 Remerciements Remercier ,c’est le plaisir de se souvenir de tous ceux qui, par leurs encouragements, leur disponibilité, leur amitié et leurs compétences, ont su créer une ambiance de travail nous ayant permis de finaliser ce mémoire . Nous tenons à remercier nos encadreur Mr Zennir Youcef pour leur aide, remarque et conseil. Nous remercions également le chef de département de pétrochimie et génie de procédé Mr Nabil Bougdahe , et les enseignants Mr Boussaha et Mr menighd . A tous ceux qui de prés ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce mémoire. Enfin, nos derniers remerciement vont à l’ensemble de la famille enseignante de l’université de Skikda Kheiri………. Ben Ahmed….. I Dédicace Nous dédions ce travail à : Nos parents et nos famille Nos collègues et nos amis Notre copain de chambre Benhabilas Mehdi II Liste des figures Figures N° de la page Figure N°1: Situation du complexe GL1K dans la zone industrielle de Skikda (ZIK) ………..…2 Figure N°2: Bacs cylindriques verticaux ……………..……………………………………………………….…8 Figure N°3: Bacs cylindriques horizontaux …………………………...…………………………………...……8 Figure N°4: Des Sphères ……………………...…………………………………………………………………...….9 Figure N°5: Des Silos …………………………...………………………………………………………………….….9 Figure N°6: Conteneur …………………………..………………………………………………………..……………9 Figure N°7: Photo d’un méthanier …………………………..…………………………………………...……...10 Figure N°8: Unités de stockages et d’expédition du GNL (complexe GL1K) ...............................10 Figure N°9: Photo du TK102 …………………………….…………………………………………………….…..12 Figure N°10 : Processus AMDEC ……………………………...……………………………………………...…31 Figure N°11 : Histogramme de pourcentage de la criticité dans le système de sécurité………..45 Figure N°12: Histogramme de pourcentage de la criticité dans le corps de système………...….45 Figure N°13: Histogramme de la criticité dans les lignes de chargement et déchargement…...46 III Liste des schémas Schémas N° de la page Schéma N°1: Procédé de liquéfaction de GN ……………………………………………...………..….………5 Schéma N°2: Organigramme du complexe ………………………………………………..……………………6 Schéma N°3: Organigramme du service d’instrumentation ……………………………………...………..7 Schéma N°4: Représentation de MTBF, MDT, MUT ……………………………………...….…………..18 Schéma N°5: Relation entre les liens temporels en fiabilité, disponibilité, maintenabilité........19 Schéma N°6: Représentation de la sureté de fonctionnement …………………………….…………….20 Schéma N°7: Etapes principales de l’analyse prévisionnelle de la SDF d’un système ...............21 Schéma N°8:Exemple de découpage d’un système A ………………………………………...………….27 Schéma N°9: Principe d’identification des modes de défaillance……..…….…………..……………..27 Schéma N°10: Diagramme de causes à effets …………………………………………………..…………....28 Schéma N°11: la décomposition du TK 102……………………………………………………………….… 32 IV Liste des tableaux Tableaux N° de la page Tableau N°1: Historique du bac TK 102 …………………………………………………………..…….…....13 Tableau N°2: Mode de défaillance ……………………………………………………………………………....28 Tableau N°3: Synthèse des résultats ………………………………………………………...…………….…..30 Tableau N°4: Grille de cotation de la Fréquence …………………………………………...………………30 Tableau N°5: Grille de cotation de la Gravité …………………………………………………..…….……...30 Tableau N°6:Grille de cotation de la Non-détection ………………………………………………….……31 Tableau N°7: Grille de cotation de la criticité …………………………………...…………………….…….31 Tableau N° 8: Synthèse des résultats de l’AMDEC sur le bac TK 102 …………..……………….…33 Tableau N°9: grille de criticité…………………………………………………………………..…………….……44 Tableau N°10: Grille de cotation de la criticité du TK 102………………………….……………...……44 V Liste des abréviations GNL GAZ naturel liquéfié GN GAZ naturel TK 102 Bac de stockage du GNL H2 Hélium N2 Azote CO2 Mono oxyde de carbone AMDEC Analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité. HAZOP Hazard & operability study APR Analyse préliminaire des risques ADD Arbre des défaillances ADE Arbre des événements BOW TIE Nœud de papillon CCA Analyse des causes Pcv Vanne régulatrice MTTF Moyenne de temps de vie avant la première défaillance MTTR mean time to repair TMI le temps moyen d’indisponibilité MTBF mean time between failure MDT mean down MUT mean up time SDF La sureté de fonctionnement VI Introduction Générale 1 Introduction Générale SONATRACH est la compagnie algérienne de recherche , d’exploitation , de transport par canalisation , de transformation et de commercialisation des hydrocarbures et de leurs dérives, Elle a pour mission essentielles l’exploitation des installation existantes de liquéfaction de gaz naturel et de séparation de GPL , de raffinage ,de pétrochimie et de gaz industriels (Hélium et Azote ) . Dans le cadre de l’obtention d’un diplôme de licence (système LMD) en industrie pétrochimique spécialité automatisation et contrôle des industries pétrochimiques, nous avons élaboré ce mémoire avec tout les moyens qu’on a, et a l’aide de plusieurs gents, afin de un travail considérable .Le stage pratique a été réaliser au sien du SONATRACH de Skikda (complexe GL1K). Notre travail consiste à l’application de la méthode AMDEC pour étudies l’un des plus importants unités du complexe GL1K, unité 80 (zone de stockage) est spécifiquement le bac de stockage TK102 qui fait l’objet de stocker le GNL (Gaz Naturel Liquéfie) et le expédier vers les méthaniers, et pour ce but la on a décomposer notre travail en 4 chapitre qui les suivants : Chapitre I : Le bac de stockage TK102 Dans ce chapitre on va voir une généralité sur le stockage, en suit la description fonctionnelle et le dimensionnement TK 102 et leur système de sécurité . Chapitre II : la sureté de fonctionnement Dans ce chapitre on va expliquer la sureté de fonctionnement et leur concepts de base (fiabilité, maintenabilité , disponibilité, sécurité) et les outilles qui sont utilisée par cette science . Chapitre III : la méthode AMDEC Dans ce chapitre on va définir et détailler cette méthode avec ses étapes et leur opération Chapitre IV : application de la méthode AMDEC sur le TK 102 Dans ce chapitre on va appliquer la méthode AMDEC sur le bac TK 102 dans des tableaux de synthèse de cette méthode et interpréter les résultats dans des histogrammes avec des commentaire. Et avant ces chapitres précédents on a présenté le complexe GL1K et le procédé uploads/Management/ memore-de-licence.pdf