Mémoire de Magister - univ-boumerdes.dzdlibrary.univ-boumerdes.dz:8080/bitstream/... · A ma petite ange Malak Sajida, et mon petit bébé Amdjad, que je les aime du fond du cœur

N° Ordre........../Faculté/UMBB/2013

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE

SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA-BOUMERDES

Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie

Mémoire de Magister

Présenté par

MOUNI Nasseredine

Filière : Génie des ProcédésOption : Technologie des Hydrocarbures

Simulation et optimisation des paramètres technologiques

de l’unité de fractionnement des GPL à Haoud Berkaoui

Devant le jury :

Mr. KADDOUR Omar Prof UMBB Président

Mr. MIMOUN Hadj MC/A UMBB Encadreur

Mr. HACHEMI Messaoud Prof UMBB Examinateur

Mr. BOUCHEFFA Youcef Prof EMP Examinateur

Mr. BENTAHAR Noureddine MC/B UMBB Examinateur

Année Universitaire : 2012/2013

Title: Simulation and Optimization of Technological Parameters of LPGFractionation Unit in Haoud Berkaoui

ABSTARCT

The world consumption of LPG is in continuous growth, due to its balance sheet and reliable economicas a clean and efficient fuel for the future, it is highly recommended to produce it respecting standardsand specifications well determined.

The objective of this work is to study the influence of the changing steam composition which is feedingthe separation unit over the purity and production norms of LPG and Gasoline, for this reason, we chosethe gas processing unit of Haoud Berkaoui as example of work, and study the various thermodynamicsmodels and calculation algorithms to improve the accuracy of simulation results.

We had used the simulator Aspentech HYSYS to evaluate the current case and optimize thetechnological parameters of fractionation columns in order to get the final products respecting thestandards and specifications required.

Key words:

Simulation, optimization, modeling of distillation column, thermodynamic models, LPG, Gasoline,Aspentech HYSYS.

صخــــمل

و بأنھ وقود نظیف و فعال مربحةاالقتصادیةھباعتبار حصیلت,مستمرازدیادفي ترول الممیعبلمادة غاز الالعالميستھالكاالإن

.بدقةةوخصائص محددسلمقاییذا فإن إنتاج ھذا األخیر یخضع ل, للغد

إنتاج غاز رالفصل على نقاوة ومعاییھو دراسة تأثیر تغیر طبیعة الشحنة البترولیة التي تغذي وحدة إن الھدف من ھذا العملاألنماطعملي و قمنا بدراسة مختلف لكمثا لحوض بركاويالغازوحدة معالجة باختیارولھذا الغرض قمنا البنزینالبترول الممیع و

.المحاكاةالترمودینامیكیة وخوارزمیات الحساب لتحسین دقة نتائج

العوامل التكنولوجیة على أعمدة بمفاضلةوالقیام حالیاحالة وحدة الغازلتقیمیسیس اأسبنتاك ھدام برنامج المحاكاة خإستبقمنا لقد .و الخصائص المطلوبةسللمقاییالفصل للحصول على منتجات نھائیة تخضع

:ھیمفتاحالالكلمات .ھایسیسأسبن تك ,البنزین,غازالبترول الممیع,صیغ الترمودینامیك,أنماط أعمدة التقطیر ,األمثلیة,المحاكاة

Résumé:

La consommation mondiale des GPL est en croissance continue due à son bilan économique fiable entant qu’un carburant propre et efficace pour l’avenir. La production de ce dernier doit répondre à desnormes et des spécifications bien déterminées.

L’objectif de ce travail est d’étudier l’influence du changement de la charge qui alimente l’unité defractionnement sur la pureté et les normes de production de GPL et Condensat. Pour cette raison, nousavons choisi l’unité de traitement de gaz de Haoud Berkaoui comme un exemple de travail, et étudier lesdifférents modèles thermodynamiques et les algorithmes de calcul afin d’améliorer la précision desrésultats de simulation.

Nous avons utilisé le simulateur Aspentech HYSYS pour évaluer le cas actuel et optimiser lesparamètres technologiques dans les colonnes de fractionnement pour avoir les produits finaux enrespectant les normes et les spécifications exigées.

Mots Clés :Simulation, optimisation, modélisation des colonnes de distillation, modèles thermodynamiques, GPL,Condensat, Aspentech HYSYS.

Discipline : Génie de Procédés

Remerciements

Ce travail a été réalisé au département de génie des procédés chimiques et pharmaceutiquesà l’Université de M’hamed Bougara à Boumerdès, dans le cadre d’un travail de recherche enMagister option : Technologie des Hydrocarbures.

Tout d’abord, je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à mon directeur de thèseDocteur MIMOUN Hadj, à qui j’adresse mes sincères remerciements pour sa grandedisponibilité d’écouter et discuter, et pour ces encouragements constants, ses conseils et sesnombreuses idées. Enfin j’ai eu le plaisir de travailler avec une personne d’une qualité tantscientifique qu’humaine exceptionnelle.

Je veux adresser mes sincères remerciements à notre Professeur KADDOUR Omar, levice recteur de la Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie pour son soutien et aussi d’avoiraccepté de présider cette commission d’examen.

Je suis extrêmement sensible à l'honneur que me fait Mr. BOUCHEFFA YoucefProfesseur à l’École Militaire Polytechnique de Bordj El-Bahri pour avoir acceptéd’examiner ce travail et d’être membre du jury.

Je tiens à remercier particulièrement les deux Docteurs; BENTAHAR Nourddine etHACHEMI Messaoud, maîtres de conférences à l’Université de M’hamed Bougara, pouravoir accepté de juger ce travail en tant qu’examinateurs, leur présence dans le jury m’honore.

Mes vifs remerciements s’adressent à notre Professeur HAMADA Boudjamea pour sesprécieux encouragements, je remercie également tous mes enseignants du département génie desprocédés chimiques et pharmaceutiques pour leur soutien et formation.

Enfin je tiens à remercier chaleureusement l’ensemble du personnel de l’usine de Guellala

(DP-SONATRACH) à Haoud Berkaoui, je précise surtout les messieurs ; Djamel

DERDOUHA, Mohamed FERKHA, Hadj DAHOU, Mostapha, Chérifi, qu’ils

trouvent ici le témoignage de ma profonde sympathie et de ma gratitude pour leur gentillesse et

l’aide qu’ils m’ont apportée.

Dédicaces

Dieu Merci

C’est avec grande joie que je dédie cette thèse :

A mes chers parents, symbole d’amour pour leur soutien moral et matériel

depuis mon enfance, que Dieu puisse les garder éternellement heureux.

A ma chère femme Hind pour ses sacrifices et encouragements, sans elle ce

travail n’aurait jamais pu être réalisé.

A ma petite ange Malak Sajida, et mon petit bébé Amdjad, que je les aime

du fond du cœur.

A mes beaux-parents avec mon infinie reconnaissance et pour leurs aides

depuis la réalisation de cette thèse.

A mon oncle Ahmed et mes chers frères ; Fekhredine, Salahedine, Badredine,

Takiedine, Mohiédine, Alla, Sans oublier mon cousin Rachid.

A Niri Djamel pour son aide durant la préparation de ce mémoire.

A ma chère sœur : Salema et ma belle sœur Hana.

A toute la famille et les amis.

Que je dédie ce travail avec beaucoup de gratitude, et leur souhaite une longue et

heureuse vie.

SOMMAIRE

i

Sommaire

Résumé en anglais, arabe et français.

Sommaire

Liste des figures

Liste des tableaux

Introduction générale 1

Analyse Bibliographique

Chapitre I : Généralités sur les GPL

I-1 Introduction 4I-2 Historique des GPL 4I-3 Définition des GPL 5I-4 Origine des GPL 5I-5 La composition des GPL ___________________________________________________________________ 5I-6 Les propriétés des GPL 5I-7 Les caractéristiques des GPL 6

I-7.1 Le pouvoir calorifique des GPL 6I-7.2 Point d’ébullition et la masse volumique 7I-7.3 Tension de vapeur 7

I-8 Les Caractéristiques de butane et du propane commerciaux 8I-8.1 Le butane commercial 8I-8.2 Le propane commercial 8

I-9 Utilisation principales des GPL 10I-9.1 La combustion 10I-9.2 Les GPL/c (Carburants) 10I-9.3 La production d’électricité 11I-9.4 Dans le domaine de la pétrochimie 12

I-9.4.1 propane 12I-9.4.2 n-butane 12I-9.4.3 isobutane 12

I-10 Conclusion 13

Chapitre II : Situation Internationale et Nationale des GPL

II-1 Introduction 14II-2 La production mondiale des GPL 14

II-2.1 La production du Moyen Orient 15II-2.2 La production des États Unis et du Canada 16II-2.3 La production de l’Amérique latine 16II-2.4 La production de l’Afrique 16II-2.5 La production de l’Asie 16II-2.6 La production de l’Europe et L’ex-URSS 16

II-3 les perspectives de l’offre et de la demande mondiale en GPL 17II-3.1 La demande en GPL en Asie 17

ii

II-3.2 La demande en GPL au Moyen orient 17II-3.3 La demande en GPL aux USA et au Canada 18II-3.4 La demande en GPL en Amérique latine 18II-3.5 La demande en GPL en Europe 18II-3.6 La demande des GPL en l’ex-URSS 18II-3.7 La demande en GPL en Afrique 19

II-4 La consommation mondiale des GPL par secteur d’utilisation 19II-5 La production nationale des GPL 19II-6 L’infrastructure algérienne des GPL 21II-7 La consommation nationale des GPL 21II-8 Exportation algérienne des GPL en méditerranée 22II-9 Perspectives de l’exportation algériennes des GPL 23II-10 Conclusion 24

Chapitre III : Les modèles thermodynamiques des équilibresLiquide-Vapeur

III-1 Introduction 25III-2 Historique des modèles thermodynamiques 25III-3 Concepts et outils pour l’analyse d’équilibre entre phases 27

III-3.1 Analyse thermodynamique d’un équilibre entre phases 27III-3.2 Expression des fugacités et états standards de référence 27III-3.3 L’approche thermodynamique pour la modélisation des équilibres L-V 28

III-4 Chronologie succincte des équations d’état 29III-4.1 Loi gaz parfaits et théorie cinétique des gaz 29III-4.2 Les gaz réels 30

III-4.2.1 Équation d’état pour les gaz réels 31III-4.2.1.1 Gaz réels à molécules sphériques (gaz rares, méthane) 31III-4.2.1.2 Gaz réels à molécules non sphériques 33

III-4.3 Développement de Viriel 33III-5. Les équations d’états cubiques 34

III-5.1 L’équation d’état de Van Der Waals 34III-5.2 Détermination des paramètres des équations d’état cubique 35III-5.3 L’équation d’état cubiques et les règles des mélanges 36

III-5.3.1 Règle de mélange classique 36III-5.3.2 Règle de mélange complexe 36

III-5.4 Estimation des propriétés thermodynamiques par l’équation d état cubiques 37III-5.5 Équation d’état de Redlich Kwong 38III-5.6 Équation d’état de Soave, Redlich Kwong 39III-5.7 Équation de Lee, Kesler, Plôcker 40III-5.8 Modèle de Peng Robinson 42III-5.9 Modèle de Chao Seader 43III-5.10 Modèle de Grayson Streed 43

III-6 Utilisation les modèles thermodynamiques dans l’industrie 44III-7 Conclusion 45

iii

Chapitre IV : La modélisation et les algorithmes de simulation.

IV-1 Introduction 46IV-2 L’historique de la modélisation de la colonne de distillation 46IV-3 Modélisation mathématique des colonnes multi-étagés de séparation L-V 48

IV-3.1 Formulation des équations du modèle 49IV-3.1.1 Formulation en termes de fractions molaires 50IV-3.1.2 Formulation en termes de débits partiels 51

IV-3.2 Choix des variables indépendantes 52IV-4 Approches fondamentales de la simulation des colonnes de séparation L-V 53

IV-4.1 Approche mathématique de la résolution du modèle MESH 54IV-4.1.1 Approche Séquentielle 54IV-4.1.2 Principaux algorithmes de l’approche séquentielle 55IV-4.1.3 Les approches des corrections simultanées 55

IV-4.2 Principaux algorithmes de l’approche de corrections simultanées 56IV-5 Algorithme Inside-Out 56

IV-5.1 Procédure de calcul 56IV-5.2 Boucle externe 58IV-5.3 Boucle interne 59IV-5.4 Calcul des débits molaires partiels et des compositions liquide et vapeur 60IV-5.5 Calcul de la température de bulle par la (kb Méthode) 61IV-5.6 Résolution des équations de bilan d’énergie et des équations des spécifications 61IV-5.7 Test de convergence 62

IV-6 Conclusion 62

Chapitre V : Présentation du complexe et description du procédé

V-1 Introduction 63V-2 Présentation du complexe 63V-3 Description de l’unité de fractionnement 64

V-3.1 Dééthaniseur 64V-3.2 Débutaniseur 64

V-4 Spécifications des Produits finis 65V-5 Conclusion 65

Chapitre VI : Simulation et optimisation des procédés

VI-1 Introduction 67VI-2 Principe de fonctionnement et rôle des simulateurs 67VI-3 Modes de fonctionnement du simulateur 68VI-4 Concepts et caractéristiques du simulateur HYSYS 69

VI-4.1 Concepts de base du simulateur HYSYS 69VI-4.2 Environnement de simulation 70

VI-5 Caractéristiques principales de HYSYS 71VI-6 Conclusion 72

iv

Partie Simulation

Chapitre VII : Analyse de la charge et mesure des paramètres opératoires

VII-1 Introduction 73VII-2 Analyse de la charge alimentant l’unité de fractionnement 73VII-3 Analyse des paramètres opératoires de l’unité de fractionnement 75VII-4 Problématique 75

Chapitre VIII : Simulation du cas design et cas actuel

VIII-1 La simulation du cas design de l’unité de fractionnement 76VIII-1.1 Introduction 76VIII-1.2 Simulation du cas design de l’unité de dééthanisation 76

VIII-1.2.1 Diagramme de simulation du procédé étudié 76VIII-1.2.2 Les caractéristiques de la charge 76VIII-1.2.3 Introduction des modèles thermodynamiques 77VIII-1.2.4 Introduction des algorithmes de simulation 77VIII-1.2.5 Les paramètres opératoires de dééthaniseur (cas design) 77VIII-1.2.6 Les résultats de simulation du cas design de dééthaniseur 78

VIII-1.3 Simulation du cas de design de l’unité de débutanisation 80VIII-1.3.1 Schéma de simulation du procédé étudié 80VIII-1.3.2 Paramètres opératoires de débutaniseur (cas design) 80VIII-1.3.3 Résultats de simulation du cas de design de débutaniseur 80

VIII-2 Comparaison entre les résultats obtenus lors de la simulation du cas de design(modèle Peng Robinson) et les données des design de constructeur 82

VIII-2.1 Section Dééthanisation 82VIII-2.2 Etude comparative entre la composition du distillat (Fuel Gaz) avec celle du

cas de design 83VIII-2.3 Etude comparative entre la composition du résidu simulée et le cas de design 83VIII-2.4 Section débutanisation 84VIII-2.5 Etude comparative entre la composition du GPL simulé (405) et le cas de design 85VIII-2.6 Etude comparative entre la composition du C5+ simulée et celle de design 85

VIII-3 Résultats de simulation du cas de design de la colonne de dééthanisation 86VIII-4 Résultats de simulation du cas de design de la colonne débutanisation 88VIII-5 Conclusion 89VIII-6 La simulation du cas actuel de l’unité de fractionnement 90

VIII-6.1 Introduction 90VIII-6.2 Simulation du cas actuel de l’unité de dééthanisation 90

VIII-6.2.1 Schéma de simulation du procédé (PDF) 90VIII-6.2.2 Les caractéristiques de la charge 90VIII-6.2.3 Introduction des modèles thermodynamiques 90VIII-6.2.4 Les paramètres opératoires de dééthaniseur 91VIII-6.2.5 Les résultats de simulation du cas actuel de dééthaniseur 91

VIII-6.3 Simulation du cas actuel de l’unité de débutanisation 93VIII-6.3.1 Caractéristiques de la charge 94VIII-6.3.2 Les paramètres opératoires de débutaniseur 94VIII-6.3.3 Procédure de simulation 94

v

VIII-6.3.4 Résultats de simulation du cas actuel de débutaniseur 94VIII-7 Etude comparative entre la composition de fuel gaz du cas design et du cas actuel 97VIII-8 Etude comparative entre la composition du résidu(309) du cas design et cas actuel 97VIII-9 Etude comparative entre la composition des GPL du cas design et cas actuel 98VIII-10 Etude comparative de la composition et les caractéristiques du condensat C5+ du casdesign simulé et cas actuel simulé 99VIII-11 Conclusion 100

Chapitre IX : Optimisation des paramètres opératoiresIX-1 Introduction 101IX-2 Objectif de l’optimisation 101IX-3 Etude des paramètres de marche de dééthaniseur 101IX-4 Méthodologie 101IX-5 Etude de l’effet de la variation du taux de reflux sur la composition des GPL 103IX-6 Etude sur l’effet de la variation de température de fond sur les spécifications ducondensat 104IX-7 Etude comparative entre le cas design, actuel et optimisé 106IX-8 Les résultats de simulation du cas optimisé (colonne de débutanisuer) 107IX-9 Vérification du phénomène d’engorgement dans le débutaniseur 110IX-10 Conclusion 111

Conclusion Générale 112Références Bibliographiques 114Annexes 121

Liste des figures

lv

Liste des figures

Figure I.1 : Tensions de vapeur du butane et propane à la température ambiante 8

Figure I.2 : Organigramme d’utilisation de propane en pétrochimie 13

Figure I.3 : Organigramme d’utilisation de n-butane en pétrochimie 13

Figure II.1 : Évolution de la production mondiale des GPL par région (2000 - 2012) 15

Figure II.2 : Évolution de la demande mondiale des GPL par région (2000 - 2012) 17

Figure II.3 : Consommation mondiale des GPL par secteur (2007) 19

Figure II.3 : La production des GPL par champ /source en 2008 20

Figure II.4 : L'évolution de la production nationale des GPL 20

Figure II.5 : Profil de consommation des GPL du marché national 21

Figure II.6 : Consommation nationale des GPL par secteur en 2008 [37] 22

Figure II.7 : Exportations de Sonatrach des GPL par region [43] 22

Figure II.7.1 : L’évaluation des exportations de Sonatrach en GPL (propane et butane)[37] 23

Figure II.7.2 : L’évaluation des exportations de Sonatrach des GPL par région [37] 23

Figure II.8 : Les futures perspectives de l’exportations algériennes des GPL 23

Figure III.1 : L’évaluation des modèles thermodynamiques 26

Figure III.2 : Représentation universelle de la coexistence de la phase liquide et vapeur de

certains fluides (Guggenheim, 1945) 32

Figure III.3 : Le volume soustrait autour de chaque sphère dure 34

Figure IV.1 : Schéma générale d’une colonne de distillation 49

Figure IV.2 : Schéma général d'un plateau d'équilibre 49

Figure IV.3 : L’organigramme des approches de résolution du modèle mathématique des colonnes

multi-étagées de séparation liquide-vapeur 54

Figure IV.4 : Organigramme des étapes de calcul de l’algorithme « Inside Out » 57

Figure V.1 : Schéma de procédé de l’usine de traitement de gaz à Guellala 66

Figure VI.1 : Interface HYSYS montrant quelques vocabulaires qui sont utilisés pendant les

étapes de construction d’un modèle 70

Figure VI.2: Environnements de développement dans HYSYS 71

Figure VI.3: Schéma de procédé de fractionnement 73

Figure VIII.1 : Diagramme de simulation (PFD) de l’unité de dééthanisation 76

Figure VIII.2 : Profil de la variation de la composition de fuel gaz en fonction de différents

modèles thermodynamique (cas de design) 78

Figure VIII.3 : Profil de la variation de la composition du résidu (308) en fonction du modèle

thermodynamique (cas de design) 79

Figure VIII.4 : Schéma de simulation (PFD) de l’unité de débutanisation 80

Figure VIII.5 : Profil de la variation de la composition de GPL(405) en fonction des différents

modèles thermodynamiques 81

Figure VIII.6 : Profil de la variation de la composition du condensat C5+ (410) en fonction des

différents modèles thermodynamiques 82

Liste des figures

lvi

Figure VIII.7 : Histogramme de la variation de composition du distillat (fuel gaz) 83

Figure VIII.8 : Histogramme de variation de la composition du résidu (308) 84

Figure VIII.9 : Histogramme de variation de la composition du GPL (405) avec le cas de design

et le cas simulé 85

Figure VIII.10 : Histogramme de variation de la composition du C5+ Condensat (410) dans le cas

de design et le cas simulé 86

Figure VIII.11 : Variation de la température dans la colonne de dééthanisation 86

Figure VIII.12 : Profil des débits liquide et vapeur dans le dééthaniseur 87

Figure VIII.13 : Profil de la composition en phase liquide dans le dééthaniseur 87

Figure VIII.14 : Profil de la composition en phase vapeur dans le dééthaniseur 87

Figure VIII.15 : Variation de la température dans le débutaniseur 88

Figure VIII.16 : Profil des débits liquide et vapeur dans le débutaniseur 88

Figure VIII.17 : Profil de la composition en phase liquide dans le débutaniseur 88

Figure VIII.18 : Profil de la composition en phase vapeur dans le débutaniseur 89

Figure VIII.19 : Schéma de procédé (colonne de dééthaniseur) 90

Figure VIII.20 : Variation de la température dans le dééthaniseur 92

Figure VIII.21 : Profil des débits liquides et vapeur dans le dééthaniseur 92

Figure VIII.22 : Profil de la composition en phase liquide de dééthaniseur 93

Figure VIII.23 : Profil de la composition en phase vapeur de dééthaniseur 93

Figure VIII.24 : Variation de la température dans le débutaniseur 95

Figure VIII.25 : Profil de débit liquide et vapeurs dans le débutaniseur 95

Figure VIII.26 : Profil de la composition en phase liquide de débutaniseur 96

Figure VIII.27 : Profil de la composition en phase vapeur de débutaniseur 96

Figure VIII.28 : Histogramme de la composition de Fuel gaz en cas design et cas actuel simulé

97

Figure VIII.29 : Composition du résidu (309) du cas design et cas actuel simulé 98

Figure VIII.30 : Composition des GPL(405) du cas design et cas actuel simulé 99

Figure VIII.31 : Composition du condensat C5+ du cas design et cas actuel simulé 100

Figure IX.1 : Variation de TVR en fonction de débit de reflux et température du fond 102

Figure IX.2 : Effet de la variation de débit de reflux sur les paramètres opératoires et les

caractéristiques des GPL 103

Figure IX.3 : Effet de la variation de débit de reflux sur les quantités de chaleur échangées entre

aéroréfrigérant et le rebouilleur et les débits de production des GPL et du condensat

104

Figure IX.4 : Effet de la variation de la température de fond sur les paramètres opératoires et les

caractéristiques des produits 105

Figure IX.5 : Effet de la variation de la température de fond sur les quantités de chaleur

échangées à l’aéroréfrigérant et le rebouilleur et les débits des produits 106

Figure IX.6 : Profil optimal de la température dans le débutaniseur 109

Figure IX.7 : Profil des débits liquide et vapeur de débutaniseur 109

Figure IX.8 : Profil de la composition en phase vapeur de débutaniseur 109

Figure IX.9 : Profil de la composition en phase liquide de débutaniseur 110

Figure IX.10 : Le pourcentage d’engorgement et le débit du gaz avec les températures de liquide

et vapeur dans le débutaniseur 111

Liste des tableaux

lvii

Liste des tableaux

Tableau I.1 : Comparaison de pouvoir calorifique entre GPL et l’essence 6

Tableau I.2 : Caractéristiques des composants des GPL [12], [13] 7

Tableau I.3 : Les tensions de vapeur du butane et propane algérien 8

Tableau I.4 : Caractéristiques du butane et propane commerciaux 9

Tableau I.5 : Résumé général des caractéristiques des GPL commerciaux 9

Tableau I.6 : Puissance énergétique de GPL par rapport aux autres combustibles 10

Tableau I.7 : Valeurs comparatives PCI des GPL avec d’autres carburants 11

Tableau I.8 : Données de pollutions des différents combustibles 11

Tableau III.1 : Le choix des modèles thermodynamiques utilisés dans les processus industriels 44

Tableau IV.1 : Équation du modèle 52

Tableau IV.2 : Liste des variables indépendantes 52

Tableau IV.3 : Liste des variables à fixer 53

Tableau IV.4 : Variables indépendantes 53

Tableau IV.5 : Résumé des principaux algorithmes de l’approche séquentielle 55

Tableau IV.6 : Équations de spécifications pour l’algorithme Inside Out 62

Tableau VII.1 : Composition des charges d’alimentation de l’unité de fractionnement 73

Tableau VII.2 : Caractéristiques des produits finaux actuels GPL et du condensat par rapport au cas

de design 74

Tableau VII.3 : Les paramètres opératoires actuels et celui de design 75

Tableau VIII.1 : Composition de la charge (206) de dééthaniseur 76

Tableau VIII.2 : Domaine d’application des modèles thermodynamiques 77

Tableau VIII.3 : Paramètres opératoires de dééthaniseur cas de design 77

Tableau VIII.4 : Résultats de simulation du cas de design de dééthaniseur 78

Tableau VIII.5: Résultats de simulation du résidu (308) en fonction des différents modèles

thermodynamiques 79

Tableau VIII.6 : Paramètres opératoires de débutaniseur cas de design 80

Tableau VIII.7 : Résultats de simulation de la charge de GPL (405) en fonction des différents modèles

thermodynamiques 80

Tableau VIII.8 : Résultats de simulation du condensat (410) en fonction des différents modèles

thermodynamiques 81

Tableau VIII.9 : Résultats de simulation et les données de design de l’unité de dééthanisation 82

Tableau VIII.10 : Résultats de simulation du distillat (fuel gaz) dans le cas de design et cas simulé en

utilisant le modèle Peng Robinson 83

Tableau VIII.11 : Composition du résidu (308) en cas simulée avec le modèle Peng Robinson et en

cas de design 83

Tableau VIII.12 : Résultats de la simulation et les données de design de constructeur 84

Tableau VIII.13 : Composition du GPL (405) en cas simulé et cas de design 85Tableau VIII.14 : Composition du condensat C5+ (410) simulée et celle de design 85

Tableau VIII.15 : Composition de la charge (206) alimentant le dééthaniseur 90

Liste des tableaux

lviii

Tableau VIII.16 : Paramètres opératoires actuels de dééthaniseur 91

Tableau VIII.17 : Caractéristiques de la charge et des produits de dééthaniseur 91

Tableau VIII.18 : Composition molaire des différentes charges de dééthaniseur 91

Tableau VIII.19 : Composition molaire de la charge (123) 93

Tableau VIII.20 : Composition molaire de la charge (309) 94

Tableau VIII.21 : Paramètres opératoires actuels de débutaniseur 94

Tableau VIII.22 : Conditions opératoires des différentes charges de débutaniseur 94

Tableau VIII.23 : Composition molaire de constituants des différentes charges 95

Tableau VIII.24 : Composition du fuel gaz dans le cas de design et le cas actuel 97

Tableau VIII.25 : Composition du résidu (309) du cas design simulé et cas actuel simulé 97

Tableau VIII.26 : Composition et les caractéristiques du GPL du cas design simulé et cas actuel

simulé 98

Tableau VIII.27 : Composition et les caractéristiques du condensat du cas design simulé et cas actuel

simulé 99

Tableau IX.1 : Variation de la TVR du condensat en fonction du débit de reflux et la température du

fond de débutaniseur 102

Tableau IX.2 : Effet de variation de débit de reflux sur les paramètres opératoires et les

caractéristiques des GPL 103

Tableau IX.3 : Effet de variation de température de fond sur les paramètres opératoires et les

caractéristiques des charges 105

Tableau IX.4 : Etude comparative entre les cas de design, actuel et optimisé 106

Tableau IX.5 : Caractéristiques des différents charges et produits du débutaniseur 107

Tableau IX.6 : Composition optimale de différents charges et produits du débutaniseur 107

Tableau IX.7 : Les propriétés physico-chimique de différents charges et produits de débutaniseur 108

Tableau IX.8 : Conditions opératoires optimales de la section de fractionnement 108

Tableau IX.9 : Spécifications géométriques des plateaux de la colonne débutaniseur 110

Tableau IX.10 : Résultats de vérification d’engorgement 111

INTRODUCTION GENERALE

Introduction générale

1


Durant la dernière vingtaine d’années, une nouvelle énergie a réussi à se frayer un chemin à

côté du pétrole et du gaz naturel ; il s’agit des gaz de pétrole liquéfiés (GPL). Grâce à leurs

atouts d’énergie propre et transportable, les GPL ont réussi à pénétrer des secteurs aussi divers

que la pétrochimie, l’agriculture, l’industrie et l’automobile (GPL/c) [1]. La compagnie "Purvin

& Gertz" a estimé que le marché mondial va croître pour atteindre environ 270 millions de

tonnes en 2012, ainsi que la demande totale va augmenter d’environ 3.1% par an [2].

Le GPL s’est imposé essentiellement grâce à ses caractéristiques propres, sa souplesse

d’utilisation, en tant que combustible dans de nombreuses applications, le coût raisonnable que

présente son stockage et son transport, sa sécurité d'approvisionnement, son prix compétitif, et

d'autres avantages d'un point de vue écologique. L'atout majeur du propane est la réduction

importante considérée comme l'une des préoccupations prioritaires de l'heure à travers le monde,

la destruction de la couche d'ozone, l'utilisation du propane pourrait réduire à néant les émissions

de dioxyde de soufre, 60% celles de dioxyde de carbone et 50% celles des dioxydes d'azote.

Le GPL occupe une place de grande importance dans la stratégie de commercialisation des

hydrocarbures de Sonatrach. Cependant, l’évolution qu’a connue le secteur de l’énergie, offre

aujourd’hui de meilleures opportunités de commercialisation. D’autre part, la production du

GPL doit répondre aux normes de commercialisation et c’est pour cela qu’on doit optimiser les

paramètres opératoires dans les unités de fractionnement de ce dernier.

De nos jours, la simulation et l’optimisation des procédés chimiques nécessitent la

connaissance précise des propriétés d’équilibre des mélanges sur de larges gammes de

températures, de pressions et de compositions. Ces équilibres entre phases peuvent être mesurés

par différentes méthodes. Les calculs d’équilibrés liquide-vapeur sont très souvent réalisés à

l’aide d’équations d’état cubiques, lorsque ces équations d’état sont appliquées aux mélanges,

les interactions moléculaires sont prises en compte par un coefficient d’interaction binaire,

appelé kij, dont le choix est très délicat, même pour des mélanges simples [3]. Ces méthodes

représentent les modèles thermodynamiques qui ont connu un développement progressif depuis

leurs apparitions.

La modélisation et la simulation de ces opérations en utilisant les modèles thermodynamiques

bien choisis permettent d’aboutir à une meilleure utilisation de l’énergie, un accroissement de la

productivité et une diminution des coûts de fonctionnement. Beaucoup de travaux ont été menés

dans ce domaine, ce qui a conduit à l’élaboration de plusieurs algorithmes de simulation. Ces

derniers se différencient en fonction de la manière de gérer les équations descriptives de la

colonne. Bien que celles-ci soient d’apparences simples, elles sont fortement non linéaires

et indépendantes. Ainsi, leur résolution fait appel à des méthodes numériques itératives et très

compliquées, à cela vient s’ajouter la difficulté liée à la taille du problème car souvent, le

nombre d’équations à résoudre est très élevé [4].


2

Les opérations de séparation concernent respectivement le traitement de la matière première et

la séparation des produits. De telles opérations occupent donc une place essentielle dans tous les

schémas de fabrication des produits, et surtout dans les filières énergétiques (pétrolière et gazière

notamment) et constituent souvent une part majeure du coût de fabrication. Les colonnes à

plateaux en particulier sont parmi les opérations les plus utilisées. Nous citerons entre autres la

distillation et l’absorption. Les premières applications de la distillation étaient destinées à la

concentration des alcools dans la fabrication de différentes liqueurs. La première colonne de

distillation continue a été développée en 1813, en France par Cellier-Blumenthal [4].

La compétition de plus en plus rude entre les sociétés, la volonté de réduire les coûts de

production nécessitent plus de rigueur dans la conception et l'exploitation des procédés

chimiques et plus généralement des procédés de transformation de la matière. C'est la raison

pour laquelle depuis de nombreuses années, il est très largement fait appel à l'informatique,

d'une manière générale, et plus particulièrement à l'utilisation de simulateurs généraux de

procédés aussi appelés programmes de flowsheeting [5].

Ces simulateurs sont utilisés soit lors de la conception d’unités de production soit pour la

vérification du fonctionnement des processus de production et d’optimiser les conditions

opératoires pour contrôler la qualité des produits finaux.

Dans ce cadre, la société nationale Sonatrach a investi dans un projet d’implantation d’une

usine de traitement de gaz. Il s’agit de l’usine de Haoud Berkaoui à Ouargla, qui est conçue pour

la récupération des gaz associés au pétrole, dont la capacité de production était de 182500

tonnes /an de GPL. Au fur et à mesure, la capacité de production a diminué de moitié suite à la

chute de pression des puits qui a influé directement sur la production.

Des bilans de matière ainsi que les analyses effectuées sur les échantillons de GPL et

condensat et les différentes charges dans la section de fractionnement ont montré une

insatisfaction de qualité de GPL et du condensat désirés.

Par conséquence, l’objectif de ce travail est :

1- d’étudier l’influence du changement de la charge sur les conditions opératoires de l’unité

de fractionnement et la qualité des produits finaux,

2- de simuler l’unité de fractionnement à l’aide d’un simulateur HYSYS, pour proposer le

modèle thermodynamique qui représente bien les interactions moléculaires de notre cas et

l’algorithme de convergence à partir de la simulation de cas de design. Ces deux

paramètres seront ensuite utilisés pour effectuer la simulation du cas actuel. La

comparaison entre les deux cas va nous permettre de détecter les anomalies,

3- de simuler le cas actuel en optimisant les paramètres technologiques dans le but de

contribuer à l’amélioration de la quantité et la qualité des produits finaux satisfaisant les

normes commerciales exigées.


3

Ce mémoire est structuré en neuf chapitres.

Dans le premier chapitre, on introduira d’abord des généralités sur les gaz de pétrole liquéfiés,

son historique, ses sources et ses caractéristiques, ainsi que ses domaines d’utilisation.

Le deuxième chapitre traite la situation internationale et nationale des GPL, concernant la

production et la consommation et les perspectives de l’offre et la demande, et le futur perspectif

d’exportation de cette énergie stratégique.

Le troisième chapitre s’oriente sur des approches thermodynamiques pour la modélisation

d’équilibre liquide-vapeur et les différents modèles d’équations d’état cubiques (modèle Redlich

Kwong, Peng Robinson, Chao Seader, Grayon Streed, etc.).

Le quatrième chapitre est consacré à la modélisation d’une colonne de distillation et les

algorithmes de simulation. En premier lieu, on a présenté l’historique sur l’évaluation de ces

algorithmes ainsi que les approches fondamentales de la simulation, en détaillant l’algorithme

Inside-Out version Russel qui sera ensuite utilisé dans le simulateur HYSYS.

Dans le cinquième chapitre, on décrit le procédé de fractionnement en montrant les

spécifications des produits finaux.

Le sixième chapitre sera consacré à la simulation et l’optimisation des procédés et le principe

de fonctionnement de simulateur HYSYS et ses caractéristiques.

Les chapitres restants seront consacrés à la simulation des cas de design et cas actuel, en

faisant l’optimisation des paramètres opératoires de l’unité de fractionnement pour atteindre

notre objectif des produits finaux qui satisfont les normes de commercialisation et de

transportation.

CHAPITRE I

GENERALITES SUR LES GPL

CHAPITRE I Généralités sur les GPL

4

Chapitre I

Généralités sur les GPL

I-1 Introduction

L’appellation « Gaz de Pétrole Liquéfiés » est exclusivement réservée au Propane et au

Butane, car ils sont les seuls à être gazeux à pression et température ambiante (1,013 bar et

15°C) et à se laisser liquéfier sous faible pression (respectivement à 7,5 et 1,5 bar).

Ceci, présente l'intérêt de stocker une importante quantité d'énergie, dans un volume réduit, ce

qui permet de le transporter plus facilement que pour les gaz non condensables (méthane,

éthane) qui exigent des pressions très élevées et le commercialiser aisément dans des bouteilles

en acier puisqu’il gazéifie au moment de son utilisation.

L’utilisation des GPL présente des avantages par rapport au diesel en permettant de réduire

- 50% les émissions d’oxyde d’azote.

- 60% celles des monoxydes de carbone.

- 90% celles des hydrocarbures et particules.

I-2 Historique des GPL

C’est au cours du processus de croissance du marché des produits pétroliers qu’un ingénieur

de la Riverside Oil Company en Virginie (20ème Siècle) a découvert les Gaz de Pétrole Liquéfié

(GPL).

Le 24 décembre 1910, H. Stukeman réussit pour la première fois à obtenir les 658 premiers

litres de GPL liquide. Cet ingénieur avait entrepris ses travaux sous l'impulsion de son directeur

général, A.N. Kerr, qui dirigeait la raffinerie. Ce dernier se trouvait depuis un certain temps

confronté au problème de l'évaporation des essences minérales (extraites du gaz naturel associé

aux gisements de pétrole) qui étaient stockées dans des bacs à ciel ouvert. Pour limiter ses

pertes, il eut l'idée de récupérer les vapeurs et d'essayer de les recondenser ; ainsi étaient nés les

Gaz de Pétrole Liquéfiés (GPL) [6].

C’est en 1912 que fut expérimentée la première installation domestique au GPL. Dans la

même année, la carburation automobile au GPL fit ses premiers pas. Le pré-développement de

cette invention prit cependant une dizaine d'années. En 1922, les statistiques officielles font état

de 417 tonnes de GPL vendues dans l'ensemble des États-Unis. Les compagnies pétrolières

commencent à s’intéresser au GPL et le commercialisent dès 1927, l'impulsion est alors donnée

et en 1930, vingt ans après leur découverte, la consommation de GPL aux États-Unis atteignait

32200 tonnes.

Pour l'Europe, c'est en France que débutera le GPL en 1932, en usage domestique. En

revanche, le GPL carburant n’y sera autorisé qu'en 1979 [6].


5

En Algérie, suite à une phase d’étude et d’expérimentation entamée en 1977, la décision

d’introduire le GPL carburant « Sirghaz » est intervenue en 1983 avec l’adoption de la

bicarburation et la mise en place de la réglementation liée aux conditions d’utilisation et de

distribution du GPL/c [7].

I-3 Définition des GPL

Le GPL ou Gaz de Pétrole Liquéfiés ; représente les fractions légères d’hydrocarbures

paraffiniques qui sont des hydrocarbures gazeuses liquéfiées composés majoritairement de

coupe en C3 et C4, le propane (C3H8) et le butane (C4H10) étant les principaux composants [8].

Les GPL sont issus à plus de 60% des champs de gaz naturel. Pour le reste, ils proviennent du

raffinage du pétrole brut dont ils représentent entre 2 et 3% de l'ensemble des produits raffinés.

I-4 Origine des GPL

Toute extraction des champs de gaz naturel ou raffinage de pétrole produit irrémédiablement

des gaz de pétrole liquéfiés, 100 tonnes de pétrole brut fournissent environ 4 tonnes de GPL.

Fractions lourdes de l’extraction de gaz naturel.

Fractions légères du raffinage du pétrole, 1tonne de pétrole brut raffiné produit 30 kg de GPL,

dont 2/3 de Butane et 1/3 de Propane.

I-5 La composition des GPL

Les GPL sont des molécules pures, dites saturées, car elles possèdent des relations stables

entre les différents atomes. En effet, les GPL ne sont rien d’autre que des chaînes

hydrocarbonées, c’est-à-dire qu’elles sont constituées uniquement de molécules de Carbone et

d’Hydrogène. Ces hydrocarbures mélangés répondent à des règles officielles, clairement définies

par la loi.

La composition chimique des GPL est variable selon les normes et ses utilisations dans

différents pays. Il peut contenir le propylène, butène, une faible quantité de méthane, éthylène,

pentane, et exceptionnellement des hydrocarbures tels que le butadiène, l'acétylène et le

méthylacétylène.

I-6 Les propriétés des GPL

A température ambiante et à pression atmosphérique, les GPL ont la propriété d’être à l’état

gazeux. Mais ils se liquéfient aisément en augmentant leur pression, facilitant ainsi leur stockage

et utilisation.

Les GPL ne sont pas vraiment toxiques : ils présentent tout au plus un léger pouvoir

anesthésiant, s'ils sont inhalés longuement et peuvent provoquer des migraines et des maux

d'estomac.

Les GPL, lorsqu’ils se répondent sous sa forme liquide, hors d’un container sous pression

s’évapore en produisant du froid : au contact de la peau, il provoque des brûlures caractéristiques

appelées "brûlures froides" [9].

Les vapeurs des GPL constituent avec l'air un mélange extrêmement inflammable et

dangereux. Leur domaine d'inflammabilité dans l'air à 20°C et sous 1 atm varie de 2 à 10%

(% volumique). Ce mélange est détonnant au contact d'une source de chaleur (flamme ou


6

étincelle) [9]. Pour mieux les reconnaître ou déceler d'éventuelles fuites, on leur donne une

odeur particulière au moyen de substances appropriées (mercaptans).

A l'état liquide, les GPL ont un haut coefficient de dilatation, ils se dilatent de 0,25% par degré

de température dont il faut tenir compte lors de leurs stockages dans les récipients que le

remplissage ne doit jamais être dépassé au maximum 85% de sa capacité [8].

Le propane et le butane sont chimiquement réactifs et ils peuvent détériorer certains

caoutchoucs naturels ou certaines matières plastiques. Il est donné primordial de n'utiliser que

des accessoires et des équipements spécialement congrus pour ces gaz.

Les GPL sont insolubles dans l'eau et ils n'ont pas de propriétés lubrificatrices d'où ce qui doit

être pris en considération lors du dimensionnement des compresseurs et des pompes.

Les GPL sont d'une pureté parfaite et brûlent sans aucun déchet, n'encrassent ni les conduites,

ni les brûleurs des appareils d'utilisation.

Les GPL ne sont pas vraiment toxiques, ils présentent tout au plus un léger pouvoir

anesthésiant, s'ils sont inhalés longuement et peuvent provoquer des migraines et des maux

d'estomac [10].

Les GPL ne présentent aucun danger d'empoisonnement et ne sont pas à craindre par

inhalation, à condition toutefois que l'organisme trouve suffisamment d'oxygène dans l'air.

I-7 Les caractéristiques des GPL

En général, les particularités physico-chimiques des GPL (courbe de distillation, tension de

vapeur, poids spécifique, pouvoir calorifique, rendement dans les moteurs, etc.) dépendent de

leur teneur en divers hydrocarbures [11]..

I-7.1 Le pouvoir calorifique des GPL

Le pouvoir calorifique des GPL est pratiquement égal à celui de l'essence, si on l'exprime en

kilocalories par kilogramme de carburant, mais ces valeurs seront très différentes si elles sont

exprimées en kilocalories par litre de carburant liquide à 15°C (voir tableau I.1). Cette diversité

provient de la différence des densités entre le GPL et l'essence. En moyenne, la densité à 15°C

des GPL est de 0,555 kg/litre et celle de l'essence de 0,730 kg/litre. Un moteur alimenté avec

l'essence développe une puissance supérieure de 10 à 12%.

L'augmentation du rendement global des GPL par rapport à l'essence peut s'expliquer par une

meilleure combustion due à une plus grande homogénéité du mélange gaz/air.

Tableau I.1: Comparaison de pouvoir calorifique entre les GPL et l’essence.

Pouvoir Calorifique Essence GPL

Pouvoir calorifique supérieur (kcal/kg) 11300 11850

Pouvoir calorifique inferieur (kcal/kg) 10500 11000

Pouvoir calorifique supérieur (kcal/litre) 8200 6480

Pouvoir calorifique inferieur (kcal/litre) 7600 6050

Un litre de GPL a une valeur énergétique de 22,5% inférieure à celle contenue dans un litre

d'essence.


7

Un mélange GPL doit respecter les spécifications suivantes :

- Moins de 50% de propane et plus de 19% de butane en volume.

- Pression de vapeur comprise entre 7,5 et 11,5 bar à 50°C.

Tableau I.2: Caractéristiques des composants des GPL [12], [13].

propane isobutane n-butane

Formule chimique C3H8 iC4H10 nC4H10Tension de vapeur à 10°C (kg/cm2) 6,2 1,3 1,5Point d’ébullition à 760mm Hg (°C) -42 -11,7 -0,5Densité du liquide à 15°C 0,51 0,56 0,58Litres de gaz obtenus à partir d’un litre deliquide

272,7 229,3 237,8

Densité de la vapeur à 15°C 1,86 2,45 2,45Pouvoir calorifique supérieur (kcal/kg) 11 980 11828 11 586Température d’auto inflammation (°C) 480 480 420Kg d’air comburant par kg de gaz 15,8 15,6 15,6Nombre d’octane 96 97 89Limite d’explosion (%) 2,2 à 9,4 -- 1,9 à 8,5TVR à -20°C 2,6 0,6 0,5TVR à 0°C 5 1,7 1,1TVR à +20°C 9 2,3 2,2TVR à +40°C 14,5 5,7 4

I-7.2 Point d’ébullition et la masse volumique

Le point d’ébullition et la masse volumique des GPL sont représentés dans le tableau I.3.

Tableau I.3 : Point d’ébullition et masse volumique des GPL.

Point d’ébullition

(°C)

Masse volumique

du liquide

(kg/m3) à 15°C

Masse volumique

du gaz

(kg/m3) à 15°C

Butane 0 585 2,50Propane -42 515 1,85

• 1 litre de butane liquide libère 239 litres de gaz (15°C – 1bar)

• 1 litre de propane liquide libère 311 litres de gaz (15°C – 1 bar)

Ces caractéristiques physiques confèrent à cette énergie un avantage certain du point de vue du

stockage et du transport [14].

I-7.3 Tension de vapeur

La pression qui règne dans les récipients (tension de vapeur) dépend :

• de la température initiale du liquide.

• du soutirage éventuel effectué.

Le graphique (figure I-1) donne les tensions de vapeur relatives en fonction de la température

ambiante [14].


8

Figure I.1: Tensions de vapeur du butane et propane à la température ambiante.

Il faut donc une température supérieure à :

• 0°C pour obtenir un débit gazeux en butane,

• - 40°C en propane.

Tableau I.3 : Les tensions de vapeur du butane et propane algérien [15].

I-8 Caractéristiques du butane et du propane commerciaux

Le butane et le propane commercialisés ne sont pas des produits chimiquement purs mais des

mélanges d’hydrocarbures répondant à des spécifications officielles bien définies.

I-8.1 Le butane commercial

Le butane commercial est essentiellement constitué d'hydrocarbures en butane, avec moins de

19% (volume) de propane. La masse volumique doit être égale ou supérieure à 0,559 kg/l à 15°C

(0,513 kg/l à 50°C). La pression de vapeur maximale sera 6,9 bar à 50°C, et le point final

d'ébullition inférieur ou égal à 1°C [16].

I-8.2 Le propane commercial

Le propane commercial est défini comme un mélange renfermant environs 90% en volume de

propane, sa masse volumique doit être supérieure à 0,502 kg/l à 15°C (soit 0,443 kg/l à 50°C).

La pression de vapeur à 37,8°C est comprise entre 8,3 bar, ce qui correspond à un intervalle de

(11,5-19,3 bar à 50°C). La teneur en soufre est limitée en masse. Le test d'évaporation doit

conduire à un point final d'ébullition inférieur ou égal à -15°C [17].

Caractéristiques Butane PropaneTension de vapeurRelative (NA565)

6,9 max barà 50°C

11,5 à 19,3max bar à 50°C

Évaporationen % vol (NA8144)

95 minà 1°C

95 minà 15°C


9

Tableau I.4 : Caractéristiques du butane et propane commerciaux.

Butane Commercial Propane CommercialPCS

(Pouvoir calorifique supérieur)49,4 MJ ou par kg

120,5 MJ par m3 à 15°Cet 1013 mbar

49,8 MJ par kg93,3 MJ par m3 à 15°C

et 1013 mbar

PCI(Pouvoir calorifique inférieur)


et 1013 mbar


et 1013 mbar* Pression de vapeur

(bar)à 20°C 2,9 9,6à 50°C 6,6 12,9

* Température Maximalede la flamme (°C)

l’air 1920 1920l’oxygène 2800 2820

* source www.primagaz.fr

Le tableau I.5 représente les principales propriétés des GPL commerciaux.

Tableau I.5 : Résumé général des caractéristiques des GPL commerciaux*.

CARACTERISTIQUES BUTANECOMMERCIAL

PROPANECOMMERCIAL

Nom Chimique Butane Propane

Formule Empirique C4H10 C3H8

Composition de la substance 83% C et 17% H 82% C et 18% H

Masse volumique moyenne :- à l'état liquide à 15 °C- à l'état gazeux de 15° C et 1013mbar

0,58 kg/dm³2,44 kg/m³

0,51 kg/dm³

1,87 kg/m³

Densité par rapport à l'air 2,07 1,56

Temperature d'ébullition à 1013 mbar - 0,5 °C - 42°C

Pression de vapeur relativeA-5 °CA +15 °C

0,8 bar

1,7 bar

5,2 bar

7,5 bar

Chaleur latente de vaporisationà 15°C / kg

362 Kj / 100,5 Wh/86,5 kcal

356 Kj / 98,8 Wh /85 Kcal

Pouvoir comburivore 29,5 m³/m³ 24,8 m³/m³

Limite d'inflammabilité dans l'air- inférieure- supérieure

1,8%

8,8%

2,4%

9,3%

Composition théorique des produitesd'une combustion neutre (eaucondensée)- CO2- N2

14%86%

13,7%86,3%

Température d'auto-inflammation 510°C 490°C

Vitesse de combustion 30 cm/sec 30 cm/sec

Température de décomposition 400- 435°C 425- 460°C*source www.primagaz.fr


10

I-9. Les Utilisations principales des GPL

Dans le monde, les GPL utilisés dans le transport sont de l’ordre de 5%. Les autres

applications concernent essentiellement la pétrochimie avec 25 et 70% dans le secteur des

combustibles [17].

Les GPL sont promis à un bel avenir car la demande mondiale continue à croître, que ce soit

pour la pétrochimie ou pour leurs utilisations traditionnelles en tant que combustibles, parmi les

utilisations des GPL, on peut citer par ordre d'importance: la combustion, les carburants, la

production d’électricité, la pétrochimie, etc.

I-9.1 La combustion

La combustion c'est l'objectif le plus important de ces gaz. Ils sont utilisés dans la vie

domestique, la cuisine, l'eau chaude, le chauffage et dans la vie artisanale. La répartition de la

demande des GPL comme combustible est très variable d'un continent à l'autre, et d'un pays à

l'autre.

Aux États-Unis, la demande est orientée vers le domestique tertiaire du fait de la concurrence

du gaz naturel, mais la demande globale des GPL reste croissante [18].

Le marché japonais présente une particularité forte d'utilisation des GPL comme gaz de ville.

Ce créneau devrait constituer le secteur le plus dynamique de la croissance des GPL, car le coût

d'approvisionnement de l’île en gaz naturel est élevé, donc il y a des débouchés importants pour

les GPL dans ce secteur [18].

Le butane et le propane apportent une excellente qualité de combustion et possèdent un haut

pouvoir calorifique ; il s’agit de la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète sous

pression atmosphérique, en terme de quantité de chaleur dégagée.

Le tableau I.6 illustre l’équivalent de la puissance énergétique de GPL par rapport aux autres

combustibles.

Tableau I.6 : Puissance énergétique de GPL par rapport aux autres combustibles [19].

1 KG DE PROPANE EQUIVAUT ABOIS

3 à 6 kgCHARBON1,5 à 2 kg

FIOUL1,29 litre

GAZ NATUREL1,16 m3

ELECTRICITE13,8 kWh

I-9.2 Les GPL/c (carburants)

Les GPL sont utilisés comme carburant automobile depuis des décennies. Ils constituent des

produits exceptionnels au plan de la préservation de la qualité de l’air. Ils ne contiennent ni

soufre, ni benzène, ni autres substances toxiques. Ils sont également d'une qualité de combustion

complète et ne génèrent aucunes particules [20].

Les GPL carburants sont obtenus à partir d'un mélange quasi-égal du butane et du propane. Ce

rapport ne représente aucune influence sur les qualités énergétiques du GPL, par contre, il est

identique à celle des carburants classiques si on exprime en kilojoules par kilogramme de

carburant. Mais, ces valeurs seront très différentes si elles sont exprimées en kilojoules par litre

carburant liquide à 15°C.


11

Les valeurs de pouvoir calorifique inferieur des différents carburants sont illustrées dans le

tableau I.7.

Tableau I.7 : Valeurs comparatives PCI des GPL avec d’autres carburants [13].

Caractéristiques Essence Gasoil GPL

Masse volumique kg/l 0,725 à 0,780 0,820 à 0,860 0,560 à 0,580

PCI en kJ/kg 42 700 42 600 45 800

PCI en kJ/litre 32 000 35 800 25 200

L'indice d'octane des GPL permet un fonctionnement plus doux évitant les vibrations. Ces

deux facteurs permettent d'accroître sensiblement la vie du moteur fonctionnant aux GPL en

obtenant une longévité équivalente aux moteurs diesels.

Comme la combustion du GPL est quasi complète, il y a beaucoup moins de dépôt dans le

moteur relativement à l’essence. Le moteur ne s'encrassant pas, sa durée de vie se trouve

allongée. D'autre part, l’huile du moteur conserve ses propriétés lubrifiantes plus longtemps

qu'avec l’essence [21].

Les GPL sont significativement moins polluants que les carburants liquides usuels, dans la

mesure où sa formulation chimique, qui privilégie l’hydrogène par rapport au carbone, ne

contient ni soufre, ni plomb, ni benzène [22].

La combustion du GPL dans le moteur dégage essentiellement du CO2 et l'eau, ainsi qu'une

petite quantité de CO et une quantité négligeable de NOx.

Les véhicules légers qui fonctionnent aux GPL ou au gaz naturel ont des émissions de CO2comparables ou légèrement inférieures à celle des véhicules diesels et 20% plus faibles que

celles des véhicules à essence. Par contre, le moteur à essence dégage, en plus les NOX, le SO2 et

autres particules polluantes, dont les effets sont néfastes pour l'environnement et l'homme [23].

Les dernières données de pollutions comparées (en g/km dégagés par un véhicule léger) sont

représentées dans le tableau I.8 [23].

Tableau I.8 : Données de pollutions des différents combustibles.

Pollution en g/km GPL Essence Diesel GNV

CO2 140 190 100 115

CO 0,6 2 2 0,52

NOx 0,1 0,4 0,8 0,05

Comp-org 0,15 0,3 0,3 0,27

Particules — 0,01 0,2 —

Benzène (mg/km) — 1 4 —

I-9.3 La production d'électricité:

Parmi les différents secteurs d’utilisation des GPL, la génération d'électricité pourrait

constituer un secteur de développement et de promotion importante.

Cette option qui permet une utilisation des GPL dans les proportions importantes dépend

essentiellement :


12

- des prix respectifs et de la rente différentielle entre le GN/GPL sur le marché international

- d'autres facteurs interviennent également dans la décision, tels que le surcoût d'investissement

pour équiper la centrale bicombustible et la flotte de transport des GPL [24].

Des analyses de révolution des marchés internationaux des GPL ainsi que des études technico-

économiques d'introduction des GPL dans la production d'électricité ont été lancées pour lever

ces incertitudes [24].

I-9.4 Dans le domaine de la pétrochimie

Les 18% de la production mondiale des GPL sont destinés à l'industrie pétrochimique dans le

but d'obtenir des produits finaux ou des produits semi finaux pour les autres industries

chimiques [25].La synthèse pétrochimique permet la production d'une gamme de dérivés d'hydrocarbures à

partir de ces produits liquéfies.

Les GPL sont utilisés comme combustible essentiellement dans les secteurs résidentiels et

commerciaux, dans laquelle 18% des GPL consommés en pétrochimie et 10% en éthylène.

On trouve parmi les principaux produits qu'on peut obtenir à partir de la transformation des

GPL ; le propane, le n-butane et l’isobutane.

I-9.4.1 propane

Le propane est oxydé en acétaldéhyde, formaldéhyde, acide acétique et acétone. Lors de la

pyrolyse du propane, il se forme l'éthylène et le propylène, tandis que les nitro-éthanes sont issus

de la réaction de nitration.

Il est bien connu que le propane, à côté du méthane et d'éthane sont utilisés dans la fabrication

de 1'acétylène (figure I.2).

I-9.4.2 n-butane

On l'utilise pour obtenir de nombreux produits, comme éthylène, propylène, divers butylènes

ou bien acétylène et butadiène. Le n-butane s'oxyde en donnant l'acétaldéhyde, l'acide acétique,

le formaldéhyde et l'acétone. Lors de la nitration du butane, on obtient les nitrobutane-1 et -2.

L'isomérisation du butane le transforme en isobutane.

La déshydrogénation catalytique du butane conduit à la production du butadiène qui est utilisé

dans la synthèse des polymères (figure I.3).

Dans l’industrie du raffinage, l'utilisation du butane est essentiellement liée à la fabrication du

MTBE (l'éther de méthyle et de tert-butyle) utilisé comme booster d'octane des essences en

substitution au plomb.

I-9.4.3 isobutane

L'isobutane intervient dans de nombreuses alkylations qui se produisent lors de la préparation

des supercarburants à indice d'octane élevé. Il est considéré comme agent d'alkylation très

efficace. L'isobutylène formé lors de la déshydrogénation de l'isobutane, sert de matière

première dans la synthèse du caoutchouc butyle et du poly-iso butylène.

Figure I.2 : Organigramme

Figure I.3 : Organigramme

I-10 Conclusion

Les GPL est une source d'énergie propre et immédiatement disponible qui peut être utilisée

pratiquement n'importe où, en émettant

naphta. Il n'émet aussi presque aucun carbone

Les GPL offre des avantages de l'environnement significatif, particulièrement du point

de la qualité de l'air. Il est caractérisé par les émissions de particu

émissions de faible teneur en soufre

utilisés dans tous les secteurs tertiaires et

pétrochimie en tant que charge

production d'électricité.

Propane

Pyrolyse

Oxydation

Nitration

n-BUTANE

Pyrolyse

Isoméresation

Déshydrogénation

Oxydation

CHAPITRE I Généralités sur

Organigramme d’utilisation de propane en pétrochimie

Organigramme d’utilisation de n-butane en pétrochimie

est une source d'énergie propre et immédiatement disponible qui peut être utilisée

en émettant 35% moins de CO2 que le charbon et 12% moins que

met aussi presque aucun carbone [26].

offre des avantages de l'environnement significatif, particulièrement du point

l est caractérisé par les émissions de particule basses

soufre [26]. Finalement, on peut conclure que les GPL

es secteurs tertiaires et industriels en tant que combustible, dans la

pétrochimie en tant que charge et dans les secteurs de transport en tant que carburant et pour la

Pyrolyse

Propylène

Dodecylène

Polypropylène

Isopropylbenzene

Acetylène

Ethylène

Etylbenzene

Polyethylène

Chloration DéchloréthaneOxydation Acétaldehyde

Nitration Nitropropane

Pyrolyse Propylène

Dodécylène

Polypropylène

Isopropylbenzène

Isoméresation Isobutane Déhydrogenation

hydrogénation Butylène Butadiène Caoutchoue

Oxydation

Acide Acétique

Alcools butiliques

Acétone

Méthylèthylcétone

Généralités sur les GPL

13

pétrochimie.

étrochimie.

est une source d'énergie propre et immédiatement disponible qui peut être utilisée

que le charbon et 12% moins que le

offre des avantages de l'environnement significatif, particulièrement du point de vue

le basses comme NOx, les

on peut conclure que les GPL peuvent être

industriels en tant que combustible, dans la

en tant que carburant et pour la

DéchloréthaneChlorure de

vinyle

Nitropropane

Caoutchoue

CHAPITRE II

SITUATION INTERNATIONALE

ET NATIONALE DES GPL

CHAPITRE II Situation internationale et nationale des GPL

14

Chapitre II

Situation internationale etnationale des GPL

II.1 Introduction

A l’échelle mondiale, les fortes tensions que connaissent actuellement les marchés

internationaux des matières premières sont dues principalement à l'essor économique des pays

d'Asie, particulièrement la Chine qui dépasse la consommation énergétique de l’Europe en 2010

et dépasse celle de l'Amérique du Nord en 2020 [27].

D'autre part, le déséquilibre vient d'une demande grandissante de plus en plus difficile à

satisfaire et non d'une crise de l'offre comme lors des chocs pétroliers des années 70 [28].

Par ailleurs, les pays industrialisés, qui aujourd'hui consomment plus de la moitié de l'énergie

mondiale, compteront pour moins d'un tiers en 2030 [29].

Les politiques actuelles d'économie d'énergie sont motivées par l'épuisement de certaines

ressources, des considérations économiques et géopolitiques et le souci de préserver

l’environnement.

En effet, la consommation intensive des énergies fossiles a entraîné une raréfaction des

ressources aujourd'hui exploitables, tandis que leur combustion pollue l'air et produit des gaz à

effet de serre. De plus, l'économie de nombreux pays est fragilisée par leur dépendance vis-à-vis

des pays exportateurs de pétrole et de gaz [30].

L'agence internationale d’énergie estime que les besoins énergétiques mondiaux vont

augmenter de 60% d'ici 2030. Les GPL, grâce à des technologies innovantes sophistiquées,

s'affirment comme une vraie énergie alternative propre, économique, disponible partout. L'atout

majeur des GPL en tant qu'énergie alternative, est la capacité de répondre aux défis de l'avenir

énergétique de la planète [31].

Dans ce chapitre nous donnons un aperçu sur les marchés des GPL en illustrant leur évolution

dans le monde, et cela à travers différents facteurs tels que : la production, la commercialisation

et la consommation tout en citant les différents marchés internationaux qui existent.

II-2 La production mondiale des GPL

La production mondiale des GPL est passée de 120 millions de tonnes en 1985 [32], à 164,7

millions de tonnes en 1994, à 177,8 millions de tonnes en 1997 [33] et à 210 millions de tonnes

en 2002 [32]. La compagnie Purvin & Gertz a estimé que les ressources atteindront

approximativement 270 million tonnes en 2012 (figure II.1) [2].

La production a augmenté dans presque chaque région du monde en 2008 et l'offre mondiale

était d'environ 239 millions de tonnes (7,7 millions de barils/jour), de près de 4% avant l’année

2007, "Purvin & Gertz" estime qu'approximativement 45% des ressources du GPL du monde

viendront d'est du canal de suez en 2012 [2].

Depuis 2000, la production globale

une base de la production absolue, la plus grande augmentation de la provision est venue du

Moyen-Orient qui a augmenté à autour

Donc, le Moyen-Orient a représenté presque le

production du GPL dans cette décennie.

Les grandes augmentations absolues ont inclus l'ex

d'approximativement 7 million

tonnes. Ces trois régions ont expliqué presque

la provision du GPL de 2000 à 2008

Figure II.1: Évolution de la production mondiale des GPL par région (2000

II-2.1 La production du Moyen

L'approvisionnement mondial des GPL du Moyen

l'approvisionnement mondial en 2008 et atteint une croissance

de l'offre des GPL depuis 2000 en dépit des baisses de production dans la région en 2001 et

2002. En 2008 environ 66% de la production des GPL est due à la transformation des gaz

associés (GN), avec 24% de gaz non associés (GN

L'Arabie Saoudite reste le premier producteur des GPL au Moyen

d'environ 43% en 2008 qui représente plus de 43 millions de tonnes. Les

ont été le deuxième plus grand producteur des GPL en Moyen

production de 7,2 millions de tonnes et une part de plus de 15%. L'Iran fut troisième en 2008,

avec une production de 7 millions de tonnes des GPL, plus du double de sa production en 2000.

La production des GPL au Qatar a fortement augmenté en raison de nombreux projets de gaz, et

il est prévu que le pays devienne le deuxième plus grand producteur des GPL au Moyen

en 2012 [2].

0

50

100

150

200

250

300

2000 2002Pro

du

ctio

nG

PL

(mil

lio

nto

nn

es)

Amerique du nordEurope / URSSAmérique latine

CHAPITRE II Situation internationale et

globale des GPL a augmenté de plus de 41 million


Orient qui a augmenté à autour de 47 millions de tonnes en 2008 [2]

Orient a représenté presque le tiers de l'augmentation globale dans la

production du GPL dans cette décennie.

grandes augmentations absolues ont inclus l'ex-URSS

7 millions de tonnes, et l’Asie du nord-est aux alentour

tonnes. Ces trois régions ont expliqué presque les trois-quarts de l'augmentation du monde dans

000 à 2008 [2].

de la production mondiale des GPL par région (2000

Moyen-Orient

L'approvisionnement mondial des GPL du Moyen-Orient a représenté un cinquième de

l'approvisionnement mondial en 2008 et atteint une croissance moyenne d'environ 4,1% par an



associés (GN), avec 24% de gaz non associés (GNL), et 10% comme sous

L'Arabie Saoudite reste le premier producteur des GPL au Moyen-Orient avec une production

d'environ 43% en 2008 qui représente plus de 43 millions de tonnes. Les

grand producteur des GPL en Moyen-Orient en 2008, avec une



ction des GPL au Qatar a fortement augmenté en raison de nombreux projets de gaz, et

révu que le pays devienne le deuxième plus grand producteur des GPL au Moyen

2002 2005 2007 2008 2009 2010

Amerique du nord Asie / océan PacifiqueEurope / URSS Moyen-OrientAmérique latine Afrique

nternationale et nationale des GPL

15

plus de 41 millions de tonnes sur


[2].

de l'augmentation globale dans la

avec une croissance

alentours de 10 millions de

quarts de l'augmentation du monde dans

de la production mondiale des GPL par région (2000-2012).

Orient a représenté un cinquième de

moyenne d'environ 4,1% par an



L), et 10% comme sous-produit du raffinage.

Orient avec une production

d'environ 43% en 2008 qui représente plus de 43 millions de tonnes. Les Émirats Arabes Unies

Orient en 2008, avec une



ction des GPL au Qatar a fortement augmenté en raison de nombreux projets de gaz, et

révu que le pays devienne le deuxième plus grand producteur des GPL au Moyen-Orient

2012

Asie / océan Pacifique


16

II-2.2 La production des États-Unis et du Canada

La région comprenant les USA et le Canada est demeurée le principal producteur mondial des

GPL en 2008, représentant environ 24% des approvisionnements mondiaux. Les USA ont

produit 82% des GPL de la région en 2008. Le traitement du gaz naturel représente 61% de la

production régionale. La récession américaine aurait commencé en décembre 2007, mais

l'impact de cette dernière sur l'offre des GPL était limité en 2008. En cette même année, la

production des raffineries du propane aux USA a diminué d'environ 5% par rapport à 2007 alors

que la production du butane était en hausse de plus de 40%. Au Canada la production des

raffineries du propane a été également réduite, tandis que celle du butane a augmenté, soit une

baisse de production des GPL nette inférieure à 1%.

"Purvin & Gertz" prévoit que la production des GPL aux USA et au Canada restera aux

alentours de 58-59 millions de tonnes jusqu'en 2012 [2].

II-2.2 La production de l’Amérique Latine

La production des GPL en Amérique latine (dont celle du Mexique et des Caraïbes) était

d'environ 24,3 millions de tonnes en 2008. Les plus grands producteurs du GPL en Amérique

latine sont l’Argentine, le Brésil, le Mexique et le Vénézuéla, ensemble ces quatre pays

représentent approximativement 83% de la production du GPL totale en Amérique latine. Le

Brésil a eu la plus grande augmentation de la provision dans la région depuis 2000 ; elle

augmente d’environ 1,6 millions de tonnes par an. Le traitement du gaz en Amérique latine

représente plus de 60% de production du GPL et la production du GPL dans la région est

supposée atteindre 27 millions de tonnes en 2012 [2].

II-2.3 La production de l’Afrique

En Afrique, la production du GPL a augmenté aux alentours de 15 millions de tonnes en 2000

et de 18 millions de tonnes en 2008, ce qui traduit une croissance d'environ 3% par an.

L'Algérie est encore la plus grande productrice des GPL en Afrique avec production dépassent

9 millions de tonnes par an. C'est aussi le deuxième plus grand exportateur dans le monde après

l’Arabie saoudite.

Purvin & Gertz attend que la production du GPL continue à s’étendre rapidement en Afrique.

Il est prévu que la production du GPL atteigne 22 millions de tonnes en 2012. Ils est attendu la

plus grande augmentation de la production de l'Algérie et du Nigeria [2].

II-2.4 La production de l’Asie

L'Asie du Nord a connu la deuxième plus forte hausse de la production des GPL dans le

monde entre 2000-2008, derrière le Moyen-Orient. La production des GPL est passée de 15,8

millions de tonnes en 2000 à 25,8 millions de tonnes en 2008. Les raffineries ont contribué à

plus de 90% de la production des GPL en chine ; le reste de la production provenait des

raffineries de la Corée du Sud et de Taiwan. La production des GPL au Japon a légèrement

diminué au cours de cette période [2].

II-2.5 La production de l’Europe et l’ex-URSSL'Europe du nord a produit environ 18,3 millions de tonnes des GPL en 2008, dont prés de la

moitié provenant de la Mer du nord. L'Allemagne qui dispose de la plus grande capacité de

raffinage en Europe, a produit à partir de ses raffineries environ 3 mil

2008. Le sud de l'Europe a généré environ

producteurs en 2008 étaient la France (2,7 millions de tonnes) et l'Italie (2,3 millions de

L’ex-URSS a montré une augmentation puissante dans la production des GPL pendant cette

décennie, en 2008 l’ex-URSS

augmentation annuelle d’environ 9% depuis 2000, la production

continuer à croître arrivant à 15

II-3 Perspective de l'offre

Presque la moitié de la

commerciaux pour emploi domestique et

supposée augmenter approximativement

millions de tonnes en 2012 (figure II.

Figure II.2 : Évolution

II-3.1 La demande en GPL en

En 2008, l'Asie du nord avait la deuxième plus grande demande au monde (après l'Amérique

du nord). Une grande partie de la demande venait de

millions de tonnes en 2000 à 19,4 millions de tonnes en 2008

grand consommateur des GPL en Asie du Nord et le plus grand importateur mondial

du Sud est le plus grand consommateur mondial des GPL utilisé pour le carburant automobile

(auto gaz) [2].

II-3.2 La demande en GPL

L'Arabie Saoudite a été le principal utilisateur des GPL au Moyen

de produits chimiques, l'industrie pétrochimique

demande totale en GPL au Moyen

0

50

100

150

200

250

300

2000 2002

La

dem

an

de

des

GP

L(m

illi

on

ton

nes

)

Amerique du nord

Asie


, a produit à partir de ses raffineries environ 3 millions de tonnes des GPL en

e sud de l'Europe a généré environ 9,6 millions de tonnes en 2008

a France (2,7 millions de tonnes) et l'Italie (2,3 millions de

une augmentation puissante dans la production des GPL pendant cette

URSS a produit 14 millions de tonnes des GP

environ 9% depuis 2000, la production régionale

15 millions de tonnes en 2012 [2].

'offre et la demande mondiales en GPL

la demande des GPL globale vient des marchés résidentiels et

emploi domestique et pour les entreprises. La demande globale

supposée augmenter approximativement à 239 millions de tonnes en 2008

igure II.2) [2].

de la demande mondiale des GPL par région (2000

GPL en Asie


du nord). Une grande partie de la demande venait de la Chine ; sa demande est passée de 12,3

millions de tonnes en 2000 à 19,4 millions de tonnes en 2008. Le japon est

grand consommateur des GPL en Asie du Nord et le plus grand importateur mondial


GPL au Moyen Orient

L'Arabie Saoudite a été le principal utilisateur des GPL au Moyen-Orient pour la production

'industrie pétrochimique saoudienne a consommé environ la moitié

GPL au Moyen-Orient. En 2012 ce chiffre passera à environ 63%

2002 2005 2007 2008 2009 2010 2012

Amerique du nord Europe / URSS Amérique latine

Moyen-Orient Autre


17

lions de tonnes des GPL en

9,6 millions de tonnes en 2008 ; les plus grands pays

a France (2,7 millions de tonnes) et l'Italie (2,3 millions de tonnes).

une augmentation puissante dans la production des GPL pendant cette

tonnes des GPL c’est à dire une

régionale est prévue de

GPL

marchés résidentiels et

demande globale en GPL est

tonnes en 2008 à environ 270

de la demande mondiale des GPL par région (2000 - 2012).


sa demande est passée de 12,3

apon est le deuxième plus

grand consommateur des GPL en Asie du Nord et le plus grand importateur mondial. La Corée


Orient pour la production

consommé environ la moitié de la

n 2012 ce chiffre passera à environ 63% à cause des

2012

Amérique latine


18

nouveaux projets pétrochimiques réalisés. L'Arabie saoudite est le plus grand utilisateur des

GPL au Moyen-Orient pour la production pétrochimique et représente actuellement environ 73%

de la consommation de la région en GPL. La croissance de la demande totale GPL au Moyen-

Orient devrait atteindre en moyenne de 11% par an [2].

II-3.3 La demande en GPL aux USA et au Canada

L’Amérique du Nord est le plus grand marché du GPL dans le monde. La demande des GPL

dans la région a connu une faible croissance par rapport à l'ensemble du marché mondial. Au

cours de la période entre 2000 et 2008, la demande varie d’une année à une autre cela dépendait

de plusieurs facteurs y compris la disponibilité des GPL. La compétitivité des GPL comme

matière première chimique et le rendement de la production des GPL dans les usines

pétrochimiques.

La demande pétrochimique sur les GPL connaît généralement une nette augmentation pendant

cette décennie jusqu'à ce que le taux d’exploitation pétrochimique soit effondré en septembre

2008. Parce que l’Amérique du Nord est un marché relativement mature, la croissance de la

demande en GPL dans les secteurs de marché, autres que les produits pétrochimiques, est estimé

à 1,5% par année jusqu'en 2012 [2].

II-3.4 La demande en GPL en Amérique Latine

Le marché latino-américain est le troisième consommateur des GPL dans le monde. Dans la

région, environ 75% des GPL sont utilisés dans le secteur domestique et commercial. La

demande de l'Amérique Latine en GPL est passée de 25,4 millions de tonnes en 2003 à 28,1

millions de tonnes en 2008. La demande régionale en GPL devrait continuer à se développer,

atteignant près de 30 millions de tonnes en 2012 [2].

II-3.5 La demande en GPL en Europe

La demande de base en GPL en Europe a diminué légèrement, passant de quelque 29 millions

de tonnes en 2000 à environ 28 millions de tonnes en 2008. Au cours de cette période, la

consommation en GPL dans les secteurs résidentiel/commercial et les secteurs industriels a

diminué, tandis que la consommation en GPL comme carburants a augmenté d’une manière

significative. La consommation européenne en GPL a augmenté d'environ 31 millions de tonnes

en 2000 à environ 34 millions de tonnes en 2008. La consommation totale du GPL devrait

dépasser 36 millions de tonnes en 2012 [2].

II-3.6 La demande en GPL en L’ex-URSS

En 2008, la demande dans l’ex URSS s'élevait à environ 11 millions de tonnes. La Russie

représente la plus grande partie de la demande régionale, consommant plus de 80 % de GPL. Au

sein de la Russie, les comptes du secteur résidentiel/commercial représente un peu moins de la

moitié de la demande totale et la consommation de produits pétrochimiques GPL représente

40%. La demande des GPL dans L’ex-URSS devrait continuer d'augmenter de près de 13

millions de tonnes en 2012 [2].

II-3.7 La demande en GPL en

En Afrique, environ 85% de la demande des GPL sont concentrés sur la côte

GPL sont consommés par le segment domestique et

demande se compose principalement de la consommation de GPL carburant en Algérie

demande totale en GPL était d'environ 10,6 millions de tonnes en 2008, c

croissance d'environ 5% par année

un taux annuel moyen proche de 4%

II-4 La consommation mondiale

Le secteur domestique est le segment de consommation le plus important avec 52% de la

consommation mondiale des GPL

occupe la deuxième place, avec une part de 26% évaluée à 52

57 millions de tonnes en 2010, suivi par le secteur de l

La croissance de la consommation de GPL

dernière place avec une part de 1%

Figure II.3 : Consommation mondiale des GPL par secteur (2007).

II-5 La production nationale

L'Algérie est l'un des leaders mondia

les 10,5 millions de tonnes en 2009 (contre 5 millions en 1996)

localement sous forme de butane et de propane

production des GPL s’établissent à 13,3 millions de tonnes d’ici 2015

l’œuvre de la Sonatrach à hauteur de 79%, tandis que les 21% restants représentent la production

de ses associés [35].

La majeure partie des GPL provient des champs pétroliers (79%)

niveau des raffineries de pétrole de Skikda, Alger, Arzew

complexes de gaz naturel de Sonatrach GL2Z (Arzew) et GL1K (Skikda) (11%)

Concernant la production nationale des GPL

capacité de séparation de 7,2 MT/an et GP2Z avec une capacité de

l’autre côté la production des GPL

actuellement 400 000 tonnes de

26%

12%


GPL en Afrique

En Afrique, environ 85% de la demande des GPL sont concentrés sur la côte

GPL sont consommés par le segment domestique et le marché commercial

demande se compose principalement de la consommation de GPL carburant en Algérie

GPL était d'environ 10,6 millions de tonnes en 2008, c

année depuis 2000. La demande des GPL en Afrique

un taux annuel moyen proche de 4% en 2012 [2].

La consommation mondiale en GPL par secteur d'utilisation


n mondiale des GPL, soit près de 105 millions de tonnes. Le secteur pétrochimie

occupe la deuxième place, avec une part de 26% évaluée à 52 millions de

illions de tonnes en 2010, suivi par le secteur de l'industrie avec une part de 12%

sance de la consommation de GPL/c a été de 9%, enfin le secteur agricole qui occupe la

nière place avec une part de 1% [34].

: Consommation mondiale des GPL par secteur (2007).

ationale des GPL

L'Algérie est l'un des leaders mondiaux du GPL, avec une production annuelle qui avoisine

5 millions de tonnes en 2009 (contre 5 millions en 1996) dont 2 millions

butane et de propane. Les prévisions algériennes en matière de

GPL s’établissent à 13,3 millions de tonnes d’ici 2015. La produ

Sonatrach à hauteur de 79%, tandis que les 21% restants représentent la production

La majeure partie des GPL provient des champs pétroliers (79%). L'autre partie est produite au

niveau des raffineries de pétrole de Skikda, Alger, Arzew représentant ensemble

complexes de gaz naturel de Sonatrach GL2Z (Arzew) et GL1K (Skikda) (11%)

a production nationale des GPL aux unités de séparation GP1Z

2 MT/an et GP2Z avec une capacité de séparation de 1

la production des GPL à partir des unités de GNL sont ; l’unité d’Arzew

des GPL par an, alors que celle de Skikda fournit 200 000 t

52%

9% 1%

Secteur Domestique

Secteur Chimique

Secteur Industriel

Secteur Transport

Secteur Agricole


19

En Afrique, environ 85% de la demande des GPL sont concentrés sur la côte nord. 95% des

marché commercial. Le solde de la

demande se compose principalement de la consommation de GPL carburant en Algérie. La

GPL était d'environ 10,6 millions de tonnes en 2008, ce qui traduit une

GPL en Afrique a augmenté à

par secteur d'utilisation


illions de tonnes. Le secteur pétrochimie

de tonnes et qui a atteint

'industrie avec une part de 12%.

a été de 9%, enfin le secteur agricole qui occupe la

: Consommation mondiale des GPL par secteur (2007).

du GPL, avec une production annuelle qui avoisine

dont 2 millions sont consommés

lgériennes en matière de

a production actuelle est

Sonatrach à hauteur de 79%, tandis que les 21% restants représentent la production

'autre partie est produite au

représentant ensemble (10%) et les

complexes de gaz naturel de Sonatrach GL2Z (Arzew) et GL1K (Skikda) (11%) [36].

unités de séparation GP1Z à Arzew a une

séparation de 1,8 MT/an. De

’unité d’Arzew qui produit

, alors que celle de Skikda fournit 200 000 tonnes

Secteur Domestique

Secteur Chimique

Secteur Industriel

Secteur Transport

Secteur Agricole

en 2008. Il est prévu d’arriver

La production à partir des raffineries

Figure II.3 : L

L'évolution de la production des GPL issue des champs pass

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Mémoire de Magister - univ-boumerdes.dzdlibrary.univ-boumerdes.dz:8080/bitstream/... · A ma petite ange Malak Sajida, et mon petit bébé Amdjad, que je les aime du fond du cœur