Oukhira Yassine Samir

1

UNIVERSITE HASSAN PREMIER

ECOLE NATIONALE DES SCIENCES APPLIQUEES

-KHOURIBGA-

Spcialit : Gnie des Procdes de lEnergie et de lEnvironnement

Projet de Fin dAnne :

Dimensionnement du circuit de la soude use

Ralis par : OUKHIRA Yassine

Encadr par : Mr. BOUNJA.

Anne acadmique : 2013/2014

2

REMERCIMMENT

Jexprime mon profond respect et gratitude M.BOUNJA, qui ma aid durant la

priode de mon stage, et qui a collabor au bon droulement de mon stage.

Je prsente aussi, mes vifs remerciements aux personnes de la maintenance

surtout M.FARISSE. Pour leffort, et les conseils qui mont assur durant la priode de

stage.

Je tiens galement exprimer mes remerciements et ma gratitude lensemble des

enseignants dEcole National des Sciences Appliques de Khouribga.

Je remercie galement tous mes amis, pour laide et les conseilles concernant les

missions voques dans ce rapport, quils mont apport lors des diffrents suivis.

3

DEDICACES

Louange DIEU, le seul et unique

Quil me soit permis travers ce modeste travail dexprimer ma plus profonde

reconnaissance.

A Ma mre Fatima

Que nulle ddicace ne puisse exprimer ce que je lui dois, pour sa bienveillance depuis

ma jeune enfance, son soutien et son amour inconditionnelTrsors de bont, de

gnrosit et de tendresse, en tmoignage de mon profond amour et ma grande

reconnaissance. Que DIEU te garde et te protge

A Mon pre SAID

Pour lducation et le grand amour, pour mavoir pouss jusquau bout. A qui je dois ma

russiteAucun mot ne saura tmoigner de ltendue des sentiments que jprouve

son gard, Que DIEU te garde et te protge

A Mes chres frres AISSAM et NAJIB

En tmoignage de mes sincres reconnaissances pour leur soutien et leur

encouragement, je leurs ddie ce modeste travail en tmoignage de mon grand amour

et ma gratitude infinie.

A Mes adorables amis ABDELMAJID, MOHAMED , ABDESSAMAD et MOUAD

Par vos naissances, Vous apportes un souffle dinnocence aux amertumes de la vie.

A mes grands parents,

A toute ma famille OUKHIRA et OULARABI, mes amis(es) et mes

enseignants.

Les mots mchappent pour parvenir vous exprimer mon amour

ternel et ma gratitude extrme

4

Sommaire Introduction ...................................................................................................................................................................... 5

Chapitre I : Prsentation de la SAMIR ............................................................................................................................... 6

Chapitre II : Raffinage de ptrole ...................................................................................................................................... 9

I -le ptrole et ses drivs ............................................................................................................................................. 9

1-dfinition du ptrole .............................................................................................................................................. 9

2- Lorigine du ptrole ............................................................................................................................................... 9

3-Activits et produits ............................................................................................................................................... 9

4-Les drivs ptroliers ........................................................................................................................................... 10

5-Utilisation du ptrole ........................................................................................................................................... 11

II- description du raffinage du ptrole : ...................................................................................................................... 11

1. Modernisation de la raffinerie : .......................................................................................................................... 11

2. Intrt du Projet : ................................................................................................................................................ 12

3. Nouvelle Configuration de la Raffinerie : ............................................................................................................ 12

4. Raffinage de ptrole : .......................................................................................................................................... 13

Chapitre III : Description du site de notre Etude ............................................................................................................ 21

Systme de lavage la soude ................................................................................................................................. 22

1- Les diffrentes tapes dincinration ................................................................................................................. 22

2. Incinrateur de la raffinerie SAMIR .................................................................................................................... 23

3-Caractristiques de linstallation ......................................................................................................................... 23

4-Processus dincinration ...................................................................................................................................... 24

Chapitre IV : Dimensionnement du circuit de la soude use ......................................................................................... 26

Calcul des pertes de charge linaires : .................................................................................................................... 27

Hauteur manomtrique totale (HP1) : ..................................................................................................................... 30

Energie hydraulique en charge hydrostatique (fluide sur circuit ouvert) : ............................................................ 31

Choix du type de la pompe ..................................................................................................................................... 32

Design de la pompe du bassin de stockage ............................................................................................................ 32

Chapitre V : Etude technico-conomique ....................................................................................................................... 33

Conclusion ....................................................................................................................................................................... 34

Annexes ........................................................................................................................................................................... 35

5

Introduction

Chaque anne, la combustion de carburants fossiles, la circulation maritime, terrestre,

arienne rejette sept milliards de tonnes de carbone dans la biosphre. De son vivant, l'homme n'a pas toujours rejet de polluants industriels dans l'atmosphre, principalement parce qu'il n'tait pas industrialis.

Or, l'incinration est une technique d'limination des dchets urbains ou industriels produits par l'activit humaine, afin de rduire leurs effets sur la sant et sur l'environnement.

Cependant la raffinerie de LA SAMIR rejette une quantit importante de la soude use qui provoque des problmes de contamination rptitive des boues de la station dpuration des eaux pures, pour cela il est primordial denvoyer cette soude use vers lincinrateur des terres contamines.

Puisque chaque formation sachve par un stage pratique au sein dun milieu professionnel qui permet lapprenant dacqurir profondment des connaissances relles qui pourraient linitier au monde actif, mon sujet de stage concerne le dimensionnement dun nouveau circuit de la soude use vers lincinrateur par :

Etablissement du nouveau circuit de refroidissement. Calcul des pertes de charge et les paramtres de diffrents quipements. Etude technico-conomique.

6

Chapitre I : Prsentation de la SAMIR

1-Histoique

La premire raffinerie qui a t au Maroc avant la SAMIR est la socit chrifienne de ptrole (SCP) en 1929 Sidi KACEM. Aprs lindpendance, ce dernier na pas pu satisfaire les besoins nergtiques de plus en plus importants du pays, il a fallu donc construire une deuxime raffinerie plus proche dun port. Cest ainsi que fut dcid la cration de la SAMIR.

Cette dernire naquit dune convention signe en 1959 entre lEtat Marocain reprsent par le bureau des tudes et des participations industrielles et loffice italien des hydrocarbures centre national des hydrocarbures .Cette raffinerie nouvellement cre a pris la dnomination de Socit Anonyme Maroco-Italienne de raffinage qui a chang sa raison social aprs la marocanisation de son capital en 1973pour devenir la socit Anonyme de lIndustrie du Raffinage .

2-Lvolution de LA SAMIR :

1959 : la premire pierre de construction a t pose de la nouvelle raffinerie par feu SM Mohammed V

1962 : La SAMIR a t inaugure par le feu SM HASAN II comme lune des premires importantes industries. Cette socit est lun des modles en raffinage de ptrole cre dans un contexte peu favorable lpoque et ce pour assurer une meilleure scurit de produits nergtique

1974 : au lendemain de la crise ptrolire de 1973 aprs la fructueuse coopration MOROCCO-ITALIENNE, ltat procde SAMIR la nouvelle raison de lentreprise devient la socit anonyme de lindustrie du raffinage.

1980 : Feu HASSIN II inaugure la plus grande extension de la SAMIR et pose la premire pierre de son futur complexe des huiles lubrifiantes qui dmarra fin 1983.

1996-1999 : dans le cadre de privatisation des socits appartenant a ltat marocain le groupe CORALE sest port acqureur des deux raffineries savoir la SAMIR (socit anonyme marocain de lindustrie du raffinage) et la SCP (socit chrifienne des ptroles) en 1996.

1999 : le groupe CORALE a dcid et ralis la fusion absorption des deux socits afin de crer des effets de synergie.

La fusion entre socit chrifienne de ptrole et SAMIR qui prit effet en 01/01/99 fait merger une nouvelle entit disposant dimportants moyens financiers, techniques et humains ainsi que nouvelles structures organisationnelles qui lui donneront une grande capacit dadaptation et de comptitivit.

Cet vnement de la fusion absorption SAMIR-SCP constitue une nouvelle re pour lindustrie du raffinage au Maroc.

2002 : cration de Somergy en partenariat avec le groupe Somepi.

7

2003 : redmarrage de la premire unit de distillation atmosphrique ainsi que la deuxime unit de distillation atmosphrique.

2004 : signature dune convention de modernisation entre le gouvernement marocain et SAMIR.

2005 : application du projet de modernisation de SAMIR avec le consortium italo-turc (Snamprogetti-Tekfen).

2006 : Signature du projet de construction de lunit de cognration dune puissance de 40 MW.

2008 : Cration de la socit du transport et stockage des produits ptroliers (TSPP), filiale 100% de la SAMIR, ayant pour mission le transport et le stockage des produits ptroliers.

2009 : Projet de la cration du toping 4

3-Fiche signaltique :

Raison sociale Socit Anonyme Marocaine d'Industrie de Raffinage (SAMIR).

Forme juridique Socit Anonyme, cote en bourse (Casablanca)

Logo

Sige sociale BP.89, Route Ctire 111, Mohammedia, Maroc

Site web http://www.samir.ma/

Date de constitution 1959

Capitale sociale 2008 1 189 966 500 DH

Chiffre daffaire 2008 537 023 KDH

Effectifs 1200

Capacit de production 7,75 Millions de Tonnes /an

Configuration raffinerie complexe avec un facteur Nelson de 14

Capacit de Stockage 2 millions de m

Exportations 20 25% de la production

8

4-organigramme de la Samir :

Directeur Gnral

Grands Projets

Stratgie, Coordination

& Secrtaire du Conseil

Scurit

Audit

Communication

DGA Raffinage

Production

Maintenance & Ingnierie

Services Techniques

Raffinerie de

Sidi Kacem

Qualit

DGA App.Ventes

& Distribution

Planning &

Distribution

Approvisionnement & Trading

Business Analysis

Ventes &

Marketing

DGA Finances &

Administration

Finances

Comptabilit

Contrle de gestion

Ressources Humaines

& Affaires sociales

MIS

Achats

9

Chapitre II : Raffinage de ptrole

I -le ptrole et ses drivs

1-dfinition du ptrole Le ptrole est une roche liquide de couleur brun, il est plus ou moins visqueux dorigine naturelle forme dun mlange complexe dhydrocarbures saturs chanes linaires, ramifis ou cycliques. Il est compos dun mlange de complexes principalement du carbone ainsi que des traces de soufre (les sulfures et les mercaptans), dazote, doxygne, deau sale et de mtaux (fer, nickel). Il est toujours accompagn de grandes quantits dimpurets provenant du gisement dont on site :

Les sdiments : sable, dbris Les sels minraux : chlorure de sodium, de calcium et de magnsium.

A cause des diffrences de proprits des ptroles, on distingue deux types : Les bruts lourds : riche en fuel Les bruts lgers : riche en essence

2- Lorigine du ptrole Le ptrole sest form sous la surface de la terre la suite de la dcomposition des organismes marins. Il y a des millions dannes dinnombrables organismes vivant dans les ocans, lorsque les gnrations successives mouraient, leurs restes se dposaient au fond des ocans, ils saccumulaient et se mlangeaient la boue pour former des couches riches on matires organiques (gisements du ptrole).

3-Activits et produits

La fabrication des produits ptroliers repose sur le processus illustr dans la figure suivante :

10

4-Les drivs ptroliers

GPL : Gaz de ptrole liqufie ils se composent de deux sortes de combustibles environ 50% de butane et 50% de propane. Essences : Ils sont un mlange de plus de 300 hydrocarbures, ils se vaporisent entre la temprature ambiante et 215C sous pression atmosphrique. Krosne : appel aussi JET, carburant des racteurs des avions et il se caractrise par sa fluidit aux basses tempratures. Gasoil : Il est destin tre utilis comme carburant dans les moteurs diesels. Fuel : Combustible utilis dans les fours et les chaudires industrielles Les huiles : Utiliser pour les machines comme agents lubrifiant (qui rduisent le frottement entre les parties en mouvements) et aussi pour le refroidissement des moteurs. Les paraffines : Sous produits du raffinage des huiles, elle est dure et cassante sans got ni odeur. Elle est utilise pour la fabrication des bougies et les produits alimentaires (papier paraffine Les bitumes : Produit thermoplastique de couleur noir, et peut tre transport une temprature > 120C. Ils servent prparer des enduits impermables leau pour le revtement des routes.

Marketing & vente

March national

Export : Europe/Usa

Afrique

Stockage

Paraffines

Fuel oil

Huiles de base

Jet A1

Gasoil 50 ppm

Super sans plomb

Butane

Propane

Bitumes oxyds

Bitumes routiers

Souffre liquide

Raffinage

approvisionement

Trading

11

5-Utilisation du ptrole

On emploi le ptrole comme matire premire de lindustrie chimique et dans la production des carburants. Le ptrole et ces drives sont utiliss dans la production des mdicaments, des produits agrochimiques et alimentaires, des matires plastiques, des matriaux de construction des peintures et des fibres synthtiques, des dtergents et des caoutchoucs ainsi que dans la production lectrique. Comme on peut rsumer tout ce qui prcde dans le tableau suivant :

Etat Produits obtenus Utilisation

Gazeux Propane Chauffage Cuisine Propane

Liquide

Krosne Transport arien Essence Transport routier

Fuel Transport collectif

Gasoil Transport routier

Gaz lampon Lampe

Solide Paraffine Pharmacie

Bitume Construction routire

Tableau 1 : Divers Utilisation du ptrole

II- description du raffinage du ptrole :

Le ptrole brut trait la SAMIR est en totalit import. Les principaux fournisseurs sont :

Aprs livraison des cargaisons et stockage dans des bacs toit flotant, vient ltape de la transformation en produits finis. Le ptrole brut ne peut tre employ ltat brut, le raffinage le transforme en produits nergtiques savoir les carburants (les essences et les gasoils) et le fuel et en produits non nergtiques comme les matires premires de la ptrochimie, les huiles de bases des lubrifiants et les bitumes.

1. Modernisation de la raffinerie :

Considr comme tant la plus grande ralisation que lindustrie nationale du raffinage ait connu depuis la cration du complexe SAMIR des huiles lubrifiantes en 1984, la modernisation de la raffinerie de Mohammedia intgre tous les lments de la stratgie ptrolire nationale, telle que dfinie par les hautes directives royales du 4 mai 2004, et englobe les technologies les plus modernes et les procds les plus performants dans le domaine du raffinage.

12

Ce projet, qui a dmarr en septembre 2005, fait partie intgrante du programme gnral de modernisation de la raffinerie de Mohammedia, ayant fait l'objet de la Convention dInvestissement signe le 20 dcembre 2004 entre le Gouvernement Marocain et la SAMIR. Le budget global y affrent est estim plus de 1 milliard de Dollars US.

2. Intrt du Projet : Compte tenu de sa taille et de sa nature, la ralisation de ce projet a des rpercussions positives sur lconomie nationale et sur la socit. Il a permit dadapter la configuration de la raffinerie la structure de la demande nationale en augmentant la production de gasoil. Il a aussi un impact trs positif sur la protection de lenvironnement et lamlioration de la qualit de lair par la production de carburants propres, notamment : le Gasoil: 50 et 10 ppm, conforme lEuro 4 et 5 ainsi que lEssence Super sans plomb, conforme lEuro 3. Le projet a permit galement, la socit, datteindre un niveau de comptitivit en ligne avec celui des raffineries europennes modernes.

3. Nouvelle Configuration de la Raffinerie :

13

4. Raffinage de ptrole :

Introduction :

Le raffinage du ptrole est une industrie lourde qui transforme un mlange

d'hydrocarbures, appel ptrole brut, en produit nergtiques, tels que carburant et combustibles, et en produit non nergiques, tels que matires premires ptrochimiques, lubrifiants, paraffines et bitumes. Les produits sont ensuite achemins vers le consommateur final, soit directement, soit travers un rseau de distribution comprenant notamment des dpts et des stations-service. La transformation des ptroles bruts s'effectue dans les raffineries, usines feux continus et trs automatiss, qui sont plus ou moins complexes selon la gamme des produits fabriqus et selon la qualit des ptroles bruts compare aux exigences du march.

a. Le prtraitement du ptrole brut (Topping I, II et III) :

- Le dessalage :

Le ptrole brut contient souvent de leau, des sels inorganiques, des solides en suspension et des traces de mtaux solubles dans leau.

La premire tape du raffinage consiste liminer ces contaminants par dessalage (dshydratation) pour rduire la corrosion, le colmatage et lencrassement des installations et

14

empcher lempoisonnement des catalyseurs dans les units de production. Le dessalage chimique, la sparation lectrostatique et la filtration sont trois mthodes typiques de dessalage du ptrole brut. Dans le dessalage chimique, on ajoute de leau et des agents tensio-actifs (ds mulsifiants) au ptrole brut, on chauffe pour dissoudre ou fixer leau les sels et les autres impurets, puis on conserve ce mlange dans un bac pour que la phase aqueuse dcante. Dans le dessalage lectrostatique, on applique des charges lectrostatiques de tension leve pour concentrer les gouttelettes en suspension dans la partie infrieure du bac de dcantation.

On ajoute des agents tensio-actifs uniquement lorsque le ptrole brut renferme beaucoup de solides en suspension. Dans les dessalages chimique et lectrostatique, on chauffe la matire premire brute jusqu une temprature comprise entre 66 C et 177C, pour rduire la viscosit et la tension superficielle et faciliter ainsi le mlange et la sparation de leau; la temprature est limite par la pression de vapeur du ptrole brut. Ces deux mthodes de dessalage sont ralises en continu. Une base ou un acide sont parfois ajouts pour ajuster le pH de leau de lavage; on peut aussi ajouter de lammoniac pour rduire la corrosion. Les eaux uses et les contaminants quelles contiennent sont repris la partie infrieure du bac de dcantation et achemins vers lunit dpuration des eaux uses. Le ptrole brut dessal est rcupr en continu la partie suprieure du bac de dcantation et envoy une tour de distillation atmosphrique (tour de fractionnement).

- La distillation atmosphrique :

Cest la premire tape du raffinage dont le but est le fractionnement du ptrole brut.

Figure 2 : schma du procd de distillation atmosphrique

15

Dans les tours de distillation atmosphrique, le ptrole brut dessal est prchauff en utilisant la chaleur recycle provenant des procds. Cette charge est ensuite achemine vers un rchauffeur chauffage direct (four), puis vers le bas dune colonne de distillation verticale, des pressions lgrement suprieures la pression atmosphrique et des tempratures allant de 343 C 371 C, pour viter tout craquage thermique indsirable qui se produirait des tempratures plus leves.

Les fractions lgres ( bas point dbullition) se diffusent dans la partie suprieure de la tour, do elles sont soutires en continu et achemines vers dautres units en vue de subir un traitement plus pouss avant dtre mlanges et distribues.

Les fractions ayant les points dbullition les plus bas, comme le gaz combustible et le naphta lger, sont soutires au sommet de la tour sous forme de vapeurs. Le naphta, ou essence de distillation directe, est repris la partie suprieure de la tour comme produit de tte. Ces produits sont utiliss comme matires premires et de reformage, essences de base, solvants et gaz de ptrole liqufis (GPL).

Les fractions ayant un intervalle dbullition intermdiaire, dont le gasoil, le naphta lourd et les distillats, sont soutires latralement dans la section mdiane de la tour. Elles sont soumises des oprations de finition en vue dtre utilises comme krosne, carburant diesel, mazout, carburacteurs, matires premires des units de craquage catalytique et essences de base. Certaines de ces fractions liquides sont dbarrasses de leurs produits plus lgers qui sont rinjects dans la tour comme reflux descendants. Les fractions plus lourdes point dbullition plus lev (appeles rsidus, queues de distillation ou rsidus de premire distillation) qui se condensent ou qui restent dans la partie infrieure de la tour sont utilises comme fiouls ou matires premires pour les units de production de bitume ou de craquage, ou sont achemines vers un rchauffeur et une tour de distillation sous vide pour subir un fractionnement plus pouss.

b. La stabilisation et la sparation des essences :

Le but de cette unit est de prparer la charge du reforming catalytique. Cette unit permet dobtenir une essence dont les points dbullition soient compris entre 90C et 190C.

Le fonctionnement de cette unit est similaire celui de la colonne de distillation atmosphrique sauf quon ne dispose pas de soutirages latraux.

Ainsi dans la colonne de stabilisation, on obtient en tte lessence sauvage (GPL) qui va subir un lavage aux amines et au fond lessence stabilise qui prsente la charge de la colonne de sparation.

En contre partie dans la colonne de sparation, on obtient en tte de la colonne lessence lgre (C5 90C) qui sera achemine vers lunit MEROX et au fond lessence lourde qui sera trait lunit dhydrotraitement.

c. Le lavage aux amines :

Le but du lavage aux amines est de dbarrasser les coupes ptrolires lgres GPL de H2S en les lavant avec une solution absorbante damines vues la solubilit de lH2S dans cette solution.

16

La solution amine pauvre est injecte en tte de la colonne tandis que les GPL, en phase liquide venant du ballon de reflux de lunit de stabilisation et de sparation des essences, pntrent par le bas de la colonne dabsorption. Par diffrence de densit, les GPL montent dans la colonne et cdent H2S la solution damines descendante. Le lavage aux amines est un procd rgnratif : On rgnre les solutions damines.

d. Lpuration au MEROX :

Le but de lunit MEROX est dliminer des coupes ptrolires lgres les composs soufrs (mercaptans) qui confrent ses produits des odeurs dsagrables.

Lpuration aux MEROX sapplique aux GPL et aux essences lgres. Le circuit de la matire dans cette unit peu tre dcrit comme suit :

Prlavage la soude : Afin dliminer lhydrogne sulfur H2S qui altrent le catalyseur MEROX, on lave les GPL et les essences lgres avec la soude pour transformer les mercaptans en mercaptides.

Traitement au catalyseur MEROX : Le catalyseur Merox craint lH2S, ce qui justifie lopration de prlavage la soude. Mis en solution dans la soude, ce catalyseur absorbe les drivs mercaptides.

Rgnration de la solution Merox.

e. Rcupration et sparation des GPL :

Le but de cette unit est de rcuprer et sparer les GPL en leurs constituants : Propane et Butane.

Cette unit traite soient les GPL issus des gaz de tte de la colonne de distillation atmosphrique aprs leur traitement aux amines et au Merox soient les GPL issus des ractions qui ont lieu au cours du traitement de reforming des essences.

La sparation des GPL est ralise en quatre tapes :

Absorption des gaz dans la coupe Naphta et Krosne respectivement.

Reprise des liquides pour en liminer les composs lgers C1 et C2, en sparant la phase gazeuse riche en C1, C2 et qui contient galement des quantits de C3 et C4 qui retourne aux absorbeurs, de la phase liquide constitue de naphta et des GPL qui est achemine vers lunit de fractionnement.

Fractionnement du liquide obtenu en GPL et Naphta puis fractionnement des GPL en propane et butane.

Schage du propane pour en liminer les dernires traces dhumidit et les lgers rsiduels.

f. Lhydrotraitement des essences lourdes :

Les essences contenant des quantits de soufre, olfines, azote et mtaux reprsentant ainsi des charges de reforming de mauvaises qualits. Lhydrotraitement de ces charges peut les convertir en charge de reforming de bonne qualit.

Lhydrotraitement utilise un catalyseur appel HYDROBON qui est form dun support dalumine et de diffrents lments tels que le nickel, le molybdne et le cobalt.

17

Les ractions dhydrotraitement sont exothermiques et dans certains cas le four de charge nest utilis quen dmarrage.

Dans cette unit, les essences sont combines un courant gazeux riche en H2 et sont mis en contact avec le catalyseur, les ractions qui se droulent sont :

Elimination du soufre par obtention de SH2 .

Elimination de loxygne par obtention de OH 2 .

Elimination de lazote par formation de 3NH (ammoniac).

Elimination des mtaux qui sont absorbs par le catalyseur.

Saturation des olfines par transformation des doubles liaisons CC en simples liaisons.

g. Le Platforming : Reformage catalytique [3]

Figure 3 : schma reprsentatif des diffrentes tapes du reformage catalytique

Le but du traitement lunit du platforming est dobtenir une essence de meilleure qualit qui rpond aux spcifications.

Le platforming est un procd de reforming catalytique, qui utilise un catalyseur de platine base de silice, pour transformer, en prsence de lhydrogne, une charge dessence lourde provenant de lunit de lHDT, en une essence de haute qualit (indice doctane lev).

18

La charge (lessence venant de lHDT) est dabord mlange au gaz de recyclage riche en hydrogne, ensuite chauffe dans les changeurs puis dans le four de charge et injecte dans le premier racteur o se fait la raction de dshydrognation, leffluent est rchauff dans un deuxime four vue que la raction est endothermique, et envoy ensuite au deuxime racteur, leffluent de ce racteur passe ensuite dans un troisime four et entre dans le troisime racteur o a lieu la raction dhydrocraquage.

A la sortie du 3me racteur, le produit est refroidi et spar en deux phases :

La phase gazeuse part laspiration du compresseur de recyclage et lexcs des gaz est envoy au systme fuel gaz.

La phase liquide est envoye la colonne de stabilisation du platforming pour produire un reformat rpondant aux spcifications : indice doctane 95.

h. Lhydrodsulfuration :

Les coupes ptrolires contiennent des impurets qui peuvent tre nfastes un traitement ultrieur ou leur qualit pour des raisons de corrosion, denvironnement ou dodeur.

Le but de lunit dhydrodsulfuration est de rduire le taux de soufre dans le gasoil et le krosne par hydrotraitement en utilisant un catalyseur base de Cobalt et de Molybdne, en ajoutant

2H pour former l SH2 .

i. La distillation sous vide : Unit 10 (L10) [4]

Le schma ci-aprs rsume les produits de cette unit qui est le point de dpart des procds de complexes des huiles.

Figure 4 : schma gnral du procd de la distillation sous vide

19

Dans les tours de distillation sous vide, la pression est suffisamment basse pour empcher le craquage thermique lors de la distillation des rsidus de premire distillation provenant de la tour de distillation atmosphrique o la temprature est plus leve. Une tour sous vide typique de premire phase peut produire des gasoils, des huiles lubrifiantes de base : Distillat A, distillat B et le distillat C, et des rsidus lourds (BSS) se prtant au dsasphaltage au propane. Une tour de seconde phase fonctionnant sous un vide plus pouss permet de distiller les rsidus excdentaires provenant de la tour de distillation atmosphrique qui ne servent pas au traitement des huiles lubrifiantes de base, ainsi que les rsidus excdentaires provenant de la premire tour de distillation sous vide qui ne sont pas soumis au dsasphaltage.

j. Dsalphatage au propane : Unit 11 (L11)

Le but de cette unit est de traiter le rsidu sous vide pour en extraire des huiles lourdes (DAO) dbarrasses des mtaux asphaltiques et rsineux qui nuisent la stabilit thermique de lhuile, la sparation entre lhuile et lasphalte se fait au moyen du propane qui est un solvant trs slectif pour la (DAO), lhuile desasphalte doit rpondre des caractristiques de qualit savoir : la viscosit et la couleur tandis que lasphalte est reprer surtout par sa pntration

k. Extraction au furfural : Unit 12 (L12)

Lunit traite sparment les quatre grades de distillat savoir : le distillat A, B, C et DAO par extraction au furfural, un aldhyde cyclique dont la formule chimique est la suivante

245 0HC et qui dissout parfaitement les aromatiques, trs bien les naphtiliques et peu les

parafiniques, cette opration permet damliorer lindice de Viscosit de lhuile mise en uvre par limination dans le solvant des composs aromatiques et naphtniques bas indice de viscosit.

Le contact entre le distillat et le furfural est ralis dans une colonne contre courant, munie de disques rotatifs, la sortie de cette dernire on obtient deux phases :

Une phase raffinat de nature paraffinique. Une phase extraite qui contient les composants limins.

Les principaux facteurs de rglage de lunit dextraction au furfural sont :

Le gradient de temprature dans la colonne. Le taux de solvant.

Ces deux facteurs seront de plus en plus levs lorsquon passera des distillats lgers aux distillats lourds.

20

l. Dparaffinage : Unit 13 (L13)

Lunit est alimente par le raffinat provenant de lextraction au furfural, le but de cette unit est dabaisser le point dcoulement de lhuile par limination des paraffines. Cette sparation est obtenue par dilution de la charge laide dun solvant constitu par un mlange de MEK et de Tolune 50% de volume chacun, le rle du solvant mlang avec le raffinat est double :

Diminuer la viscosit du liquide basse temprature pour faciliter et acclrer la filtration. Orienter la cristallisation de la paraffine de faon obtenir un rseau permable permettant la filtration, ce qui amliorera le rendement en filtrat. La sparation entre la paraffine et lhuile se fait ensuite dans des filtres rotatifs sous

vide.

m. Hydro finition des huiles : Unit 14 (L14)

Lunit pour but dassurer le traitement final des huiles pour les amener aux spcifications de couleur, de stabilit thermique et dodeur recherches. Le traitement consiste un traitement catalytique lhydrogne dans des conditions de temprature et de pression prcises. Les principaux facteurs de rglage de lunit dHydrofinissage sont :

Temprature de la raction. Dbit dhydrogne.

n. Traitement des paraffines : Unit 15 (L15)

Cest un traitement de finition des paraffines dures issues du filtre de fractionnement de lunit de dparaffinage, le traitement se fait dans des racteurs laide de la terre active qui permet :

Dliminer les composs instables qui donnent de lodeur et une mauvaise stabilit.

Damliorer la couleur de la paraffine. Ce traitement donne aux paraffines une couleur commerciale pour leur utilisation dans la fabrication des bougies.

o. Oxydation des Bitumes : Unit 16 (L16)

Le soufflage ou oxydation des bitumes a pour but de modifier les caractristiques du bitume ordinaire savoir la teneur en Asphaltnes, il augmente en particulier sa plasticit. Lair de soufflage, qui est fourni par un compresseur, est inject dans le bas du racteur, les bulles dair et la charge scoulent contre-courant, loxygne ragit, alors, avec les composants du bitume pour donner naissance des molcules du type Asphaltnes. Limportance du racteur dpend surtout de la temprature. Elle varie entre 200 et 260C. Au-del de ces tempratures, des ractions secondaires ont lieu. Ces dernires rduisent lefficacit de lair.

Les bitumes sont souvent caractriss par :

21

La pntration qui renseigne sur la duret du produit.

Chapitre III : Description du site de notre Etude

[ Etude : la soude use rejete par des diffrentes units provoque une contamination des

bactries utiliss pour le traitement biologique des eaux uses de la raffinerie, notre tude

consiste dimensionner un nouveau circuit de cette soude vers lincinrateur pour tre

incinrer avec les terres hydrocarburs. ]

Ce prsent chapitre dcrit lutilisation de la soude dans les diffrentes units et sa transformation en soude use ainsi le circuit actuel de la soude use, en prsentant un aspect gnral sur lincinrateur des terres uses de la raffinerie o va tre incinrer.

1-La soude use dans les zones 1 et 2 :

Lunit MEROX a pour but dliminer des coupes ptroliers lgres les composs soufrs mercaptans qui confrent ces produits des odeurs dsagrables.

Ce procd sapplique aux GPL et aux essences lgres type gazoline. Les diffrentes tapes de cette puration sont :

Prlavage la soude :

Ce prlavage la soude est rendu ncessaire afin dliminer lhydrogne sulfur H2S qui altrait le catalyseur MEROX.

H2S + 2NaOH Na2S + 2H2O (1)

La solution de soude ainsi sature par les mercaptans est remplace par une solution fraiche.

Au cour de ce prlavage, les mercaptans ragissent galement avec la soude pour donner des mercaptides.

R-S-H + NaOH R-S-Na + H2O (2)

La raction (2) est une raction incomplte dont lquilibre dpend de la longueur de la chaine hydrocarbone R-. Seuls les mercaptans lgers (prsents dans les produits ou coupes ptrolires lgers) donneront naissance des mercaptides.

Cette raction 2 est galement sensible leffet de temprature.

Une lvation de temprature favorise la dcomposition de mercaptides en mercaptans.

22

2-La soude use de lunit 34 :

Systme de lavage la soude

Les GPL, contenant toujours des traces dH2S et mercaptans en provenance du contacteur amine, alimentent le ballon de lavage la soude 34V310. Ils sont mlangs travers un mlangeur statique avec une solution de soude en circulation. La soude capte les composs soufrs et les GPL quittent le ballon par le haut. La soude est recycle par les pompes 34P308 A/B. les GPL propres sont ensuite lavs des trace de soude entraines par de leau de la chaudire froide dans le ballon de lavage 34V312. Leau de chaudire chaude est refroidie dans lchangeur 34E311 avant dtre envoyer au ballon tampon dalimentation deau 34311 do elle est transfre par les 34P07A /B au ballon de lavage .les GPL lavs sont ensuite envoys au coalescer 34V313 pour liminer leau entraine.

La soude fraiche est transfre par la pompe dappoint 34306 du bac 34TK301 au systme de lavage .la soude use est soutire du refoulement des pompes de circulation dune faon intermittente en se basant sur le PH de la solution en recirculation et envoye au ballon dgazeur 34V314 pour liminer les composes volatiles avant dtre transfre par la pompe 34P309 au systme de traitement des soude uses ( station de traitement des eaux purs ).

Note : La soude use rsultante de la zone 2 est adresse directement vers lincinrateur par contre celle venant de la zone 1 et lunit 34 est destine vers la station dpuration.

3-Gnralits sur l'incinrateur

Les dchets concerns sont les terres contamins par les hydrocarbures et les bous gnrs par le traitement des eaux uses, les boues de fond de bac et la soude use.

1- Les diffrentes tapes dincinration

Stockage : Prparation et alimentation du four 3 Phases de combustion : Schage Combustion Extinction. Rcupration et valorisation de la chaleur : sous forme de vapeur, elle peut

alimenter un rseau de chauffage urbain (rendement de 90%) ou laide dun turbo-alternateur produire de llectricit (rendement de 35%) voire produire de llectricit et du chauffage (cognration avec un rendement de 80%).

Traitement des fumes : Dpoussirage. Traitement des rsidus des fumes dincinration (REFIOM : pour le

Rsidu de Fume d'Incinration d'Ordures Mnagres et REFIDI : pour les Rsidus d'puration des Fumes d'Incinrateur de Dchets Industriels) : ces rsidus sont composs de cendres volants, de rsidus de neutralisation des fumes, et des cendres.

Traitement des mchefers (cendres dincinration) : Ils peuvent tre valoriss en technique routire comme substituts au pralable (extraction des mtaux ferreux et non ferreux, et maturation pendant un an en plate-forme).

23

2. Incinrateur de la raffinerie SAMIR

La figure 2.1 prsente lincinrateur de la raffinerie de ptrole qui a pour fonction le traitement des dchets pollus par les hydrocarbures (les boues des stations dpuration et les dchets industriels dangereux.),aussi lincinration de la soude use de la zone 2.

Figure 2.1 : Lincinrateur des terres contamins la SAMIR

Ces dchets proviennent des :

Boues des fonds de bacs, Terres issues dassainissement (fuites ou dversement HC), Terres uses avec prsence de paraffine

Ce mlange de dchets appel terres pollues contient 2-10% dhydrocarbures et 20 30 % de matires organiques. La quantit incinrer gnre annuellement est de 2000 T/an, Lincinrateur permet llimination de 99,99% des hydrocarbures prsents dans les terres contamines.

3-Caractristiques de linstallation

Capacit de traitement : 2 m3/h (4-5 T/h), Emission latmosphre de MPS

24

Temprature de Postcombustion gaz : 800C mini. Et 900C maxi

4-Processus dincinration

La figure 2.4 donne une ide globale sur lincinrateur de la raffinerie de ptrole et ses diffrents quipements :

Figure 2.4 : Description de lincinrateur

25

Cet organigramme prsente le droulement du processus dincinration :

Organigramme explicatif du processus

Pour linjection de la soude use se fait a lentre du premier brleur avec un dbit de 0,06 m 3/h.

Arrive terres contamines

Chargement de la trmie

Transfert de la charge vers le tambour en passant par les 3 premiers convoyeurs (M01-M02-M03)

Incinration de la charge

Rejet des cendres vers lavant dernier convoyeur (M07)

Rejet suie vers le dernier convoyeur (M08)

Sparation entre suie et gaz par 2 cyclones (CY100-CY101)

Echappement du reste des gaz vers latmosphre

26

Chapitre IV : Dimensionnement du circuit de la soude use Objectif : Pour la ralisation de ce nouveau circuit, avons procd comme suit :

Etudier la faisabilit de la connection des conduites de transfert des units 34,la zone1 (merox 1) et la zone 2 (merox 2).

Dimensionner un circuit de la soude use vers incinrateur par :

description de circuit calcul de perte de charge tude des diffrents quipements constituants ce circuit

1- Letude de la connection des sorties soude use de la raffinerie :

Pour que la totalit de la soude use soit destine vers lincinrateur il faut modifier le circuit actuel et voir la possibilit de vhiculer la soude use des diffrentes units sur une seule conduite lamenant vers lincinrateur comme le montre le schma suivant :

2-Description du circuit de la soude use :

La soude use sera stocke dans un bac de stockage avant dtre envoye vers la bche existante dalimentation incinrateur. Le nouveau circuit donc de la soude use est reprsente par le schma suivant :

27

Conduite : diamtre 2 , Longueur de 97m, Les singularits : ( Nombre de coudes de 90 : 10.,Nombre de vannes : 4. Nombre de clapets :2. Nombre de T :1. Nombre de pompes : 2.)

3- Calcul de perte de charge :

Calcul des pertes de charge linaires :

Le calcul de pertes de charge linaire, celle correspondant l'coulement gnral dans une conduite rectiligne, est donn par la formule gnrale suivante :

HL=*

2 * V2

Volume du bac de stockage de la soude use 58,9m3

Diamtre 5m

Hauteur 3m

28

H = perte de charge linaire en m.

= coefficient de perte de charge (nombre sans dimension) pour son calcul en utilise diagramme de Moody (voir annexe 1).

g = intensit moyenne de pesanteur en m/s2.

V = vitesse dcoulement en m/s.

D = diamtre hydraulique du tube en m.

L = longueur du tube en m.

Circuit de refoulement :

On a H= HL+ HS

Pertes de charge linaires : Avec D= 0,0508m V=0,5m/s Q=4m3/h = 10-6m2/s

L = 96m g=10m/s2

paramtre chercher : On a Re = V D / Selon le diagramme de Moody on a /D=0,19 on prend = 0,01 Avec Re = 2,54 .104. on trouve = 0,16 On trouve

Pertes de charge singulires :

Les pertes de charges singulires correspondent aux accidents de parcours dans les rseaux hydrauliques et sont exprimes par la relation suivante :

Hs=K*

2

Hs = perte de charge singulire en m.

g = intensit moyenne de pesanteur en m/s2.

V = vitesse dcoulement en m/s.

K = coefficient dpendant de la nature de la rsistance locale (module de perte de charge) .

Coude :

Les coudes sont arrondis donc k est donn par la relation (annexe 3) :

Avec D= 0,508m, R=0,0254, donc K=0,294 on a 10 coudes de 90 donc le K total correspondant au coudes est de :

HL= 3,779m

K= (0,131+1,847(D/2Re)^(7/2))/90 en degr

K= 2,94

29

Vannes :

Daprs lannexe 2 des singularits, on a K/4ft = 45 car on choisit des vannes papillon de 2 alors K = 0,855 et puisque on 4 vannes le K totale correspondante au vannes est de :

Ts :

On a K/4ft= 20 daprs lannexe des singularits donc le K de T est gale :

Clapets :

On K/4ft= 40, on chosit des clapets de non retour a disque levable ( de 2 a 8 ) donc

K=0,76 donc K des 2 clapets est de :

Donc le Ktotale = Kcoude+Kvannes+KT + Kclapets= 8,26

Donc les pertes de charges singulires totales sont de :

Donc pour le circuit de refoulement les pertes de charges totale est gale :

H= HL+ HS= 3,779m +0,10325m= 3,88225m

Circuit daspiration :

Pour le circuit aspiration on a que les pertes de charges linaires,la longueur de la tuyauterie est de 1m donc les pertes de charges est denviron : H= HL+ HS=0,0393+0=0,03937m

4-Dimensionnement des pompes :

K= 3,42

K= 0,38

K= 1,52

Hs= 0,10325m

Hrefoulement=3,8822

5m

Haspiration=0,03937m

30

Pour circuler la soude use du bac de stockage vers la bche dalimentation, il est ncessaire dinstaller deux pompes, une en marche et lautre de rserve. Pour cela il faut dterminer la hauteur manomtrique et puissance hydraulique de ces pompes.

Hauteur manomtrique totale (HP1) :

Equation de Bernoulli :

HMT= HS HE

Hs : la charge au refoulement de la pompe

He : la charge laspiration de la pompe

Calcul de H1 :

Daprs Bernoulli:

HE = Haspiration + Haspiration Haspiration = P/ (* g) + z1 + v2/2

H1 : la charge en point 1 exprim en (m).

P1 : la pression en point 1 exprim en (Pa).

Z1 : la hauteur en point 1 exprim en (m).

Avec V=0, z1= 3m, g=10m/s2, avec de la soude qui est = 2,793.103 kg/m3, P= 0,3. 103Pas,

Haspiration = 4.074m donc

HE =4,1135m

31

Calcul de H2

Daprs Bernoulli

Hs= H2+Hrefoulement H2 =

+ z2 +

2

2

Avec V=0, Z2 = 1m, g=10m/s2, avec de la soude qui est = 2,793.103 kg/m3, P= 105Pas, v=0m/s

H2 : la charge en point 2 exprim en (m).

P2 : la pression en point 2 exprim en (Pa).

V2: la vitesse en point 2 exprim en (m/s).

Z2 : la hauteur en point 2 exprim en (m).

Avec Hs= H2 + Hrefoulement= 4,5804+3,88225m= 8,4626m

Donc on trouve donc la hauteur manomtrique suivante : HMT= 8,4626m-4,1135m= 4,3491m

Energie hydraulique en charge hydrostatique (fluide sur circuit ouvert) :

Ph=*Qv*Hp*g

Avec :

P = Puissance transmise au fluide par la pompe en Watt. Qv = dbit en m3/h=4m3/h . = masse volumique du liquide en kg/m3= = 2,793.103 kg/m3 HMT = hauteur de charge en mtre = 4,3491m g= Intensit moyenne de la pesanteur= 10m/s2

Hs =8,4626m

Ph = 134,967w

HMT= 4,3491m

32

Choix du type de la pompe

Le choix dune pompe ncessite la dtermination de la vitesse spcifique, cette dernire dpend des caractristiques suivantes : la hauteur manomtrique Hp, le dbit Qv et le nombre de tours par minute N.

La vitesse spcifique s est la vitesse actionnant une pompe de dbit 1 m/s et la hauteur HMT= 1, en fournissant une nergie de 1 joule par Kg.

Cette vitesse spcifique s est donne par:

s = ()^(

)

( )^(

)

Choix du type de la pompe du bac de stockage installer:

Dans cette premire tape, nous avons essay de dterminer le type de la pompe convenable ; pour cela, nous avons utilis le diagramme de diffrents types de pompes.

Prenons =

On prend N =1500 trs/min

Donc =157,079 rad/s

s = 18,550 rad/s

D aprs le diagramme, on trouve une valeur de s gale 18,550 rad/s, (voir annexe4) ce qui nous impose lutilisation dune pompe axiale qui dbite au maximum 4m3/h avec une hauteur manomtrique HMT de 4,3491m

Design de la pompe du bassin de stockage

Dbit dtude : 4m/h

Temprature : 20 c

Pression de refoulement : 1 kgf/cm3

Pression daspiration : 0,3kgf/cm3

HMT : 4,3491m

Ph : 134,967w

Fluide pomp : soude use

Mtal utilis : inox

Type de pompe : pompe axiale

33

Chapitre V : Etude technico-conomique

Ltude technico-conomique ou ltude de faisabilit simpose comme une partie indispensable pour la ralisation de tout projet, dans la mesure o elle permet de donner une reprsentation technique et financire du projet. Dans cette partie on dterminer le cot total dinvestissement du circuit dimensionn.

Estimation du cot dinvestissement :

La dtermination du cout dinvestissement dun projet est probablement ltape la plus importante dans ltude du sujet. Pour dterminer le cot de ralisation du projet, on doit dabord connaitre les charges dinvestissement lies lquipement ncessaires au circuit.

Pour estimer ces cots, on sest bas sur les rapports et les contrats annuels de la ralisation des travaux (tuyauterie, gnie civil, travaux de soudage) dlivrs par le service dachat.

Equipements :

Equipments Nombre Prix unitaire Dh Prix total Dh

Coude 2 dun angle 90

10 169 1690

Vanne 2 2 289 578

Clapets 2 2 2905 5810

T 2 1 200 200

Tuyauteries :

Conduite Diamtre Longueur(m) paisseur Prix unitaire dh

Prix total (dh)

2 343 3mm 169 86436

Pompe :

Pompes Nombre Prix unitaire (dh) Prix total(dh) 2 100 000 200 000

Le cout total dinvestissement est donc denviron :

694 714,00 Dh

34

Conclusion

Notre tude consistait principalement le dimensionnement dun nouveau circuit de la soude use vers lincinrateur la place de la station de traitement des eaux pures o elle provoque la contamination des boues.

On a pu schmatiser un nouveau circuit de la soude use rejete par la zone 1 et 2 et lunit 34 en calculant les pertes de charges rduites pour un circuit adquats et en dimensionnant les pompes qui puissent vhiculer la soude use du bac de stockage vers lincinrateur, en dterminant leur hauteur manomtrique et leur puissance hydraulique, et donnant la fin une tude conomique de ce circuit .

Daprs ce qui prcde on peut dire que notre nouveau circuit de la soude use est plus performant en point de vue technique et conomique en assurant un bon fonctionnement de la station dpuration des eaux pures et surtout une anticipation des futures rglementations environnementales lies la gestion des rejets industriels vers le milieu naturel.

Enfin ce sujet ma offert galement lopportunit dtre confronte aux problmes concrets vcus quotidiennement dans le milieu industriel. Ce qui ma permis de mettre en application les notions fondamentales tudies au cours de ma formation en gnie des procds dnergie et denvironnement et dlargir galement mes connaissances dautres domaines du savoir. En perspective, ce projet sera mis la dposition de la direction pour tude de faisabilit et conduisant une ventuelle ralisation.

35

Annexes

Annexe 1 :Diagramme de Moody :

Annexe 2 : Coefficients K dpendant du diamtre utilis :

Les facteurs de perte charge placs dans cette catgorie dpendent la fois du type d'quipement et du

diamtre du rseau.

Avec :

K = Module perte de charge x = K / 4 . ft Ft = Coefficient selon le diamtre nominal

Dsignation K /(4.ft)

Isolement (Totalement ouvert)

36

- Robinet vanne 8

- Robinet soupape 340

- Robinet soupape, angle (45 degr type Y) 55

- Robinet soupape, angle (90 degr) 150

- Vanne papillon (2" to 8") 45



- Robinet boisseau sphrique - orifice non rduit 3

- Robinet boisseau sphrique - orifice rduit : d1/d2 = 0.8 7



Clapet de non retour (Totalement ouvert)

- Clapet de non retour soupape 600

- Clapet de non retour battant 50

- Clapet de non retour disque levable (2" 8") 40



- Clapet - crpine avec filtre 420

Raccords

- T sur la dviation 60

- T en passage direct 20

- Coude standard 90 30

- Coude standard 45 16

- Coude long rayon 90 16

- Coude angle droit 50

- Coude d'querre ( brides ou soud) r/d = 1 20

- Coude d'querre ( brides ou soud) r/d = 1,5 14

37










- Mitre coude : a = 30 8




- Coude 180 (Rayon court) 50

Coefficient ft

Diamtre nominal en fT 4.fT

0.5 0.00675 0.027

0.75 0.00625 0.025

1 0.00575 0.023

1.25 0.055 0.022

1.5 0.00525 0.021

2 0.00475 0.019

2.5 0.0045 0.018

3 0.0045 0.018

4 0.00425 0.017

5 0.0040 0.016

38

6 0.00375 0.015

8 0.0035 0.014

10 0.0035 0.014

12 0.00325 0.013

14 0.00325 0.013

16 0.00325 0.013

18 0.0030 0.012

20 0.0030 0.012

24 0.0030 0.012

39

Annexe : 3Coefficients K valeur constante :

40

Annexe 4 : Type des turbopompes en fonction de sa vitesse spcifique :

Documents

Oukhira Yassine Samir