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RAPPORT DE STAGE DE FIN D’ETUDE Au : Groupe Office Chérifien des Phosphates Pôle Chimie JORF LASFAR Service d’accueil : IDJ/H
Etude des performances énergétiques des équipements d’Ammoniac à l’OCP de JORF LASFAR
Encadré par : par :
Réalisé
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Mr. FILALI BENDADDA Lamia ELASMAI Sarah
Année universitaire : 2011/2012
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Remerciements : Notre profonde gratitude s’adresse très particulièrement à : Mr. ATMANI, notre encadrant pour ses orientations et ses conseils précieux. Ainsi que nos remerciements et notre gratitude vont à l’ensemble du personnel travaillant au sein du groupe Cherifien des phosphates JORF LASFAR, particulièrement aux personnels du pole chimie qui, chacun de son côté, n’ont épargné aucun effort pour satisfaire notre curiosité et nous fournir toute aide dans le parcours de notre stage et principalement à :
- Mr. FILALI : Responsable de Service Electrique et Instrumentation, qui a assuré, sous son œil vigilant et sa vision éclairée, notre encadrement pendant la période du stage. - Mr. OUMACHANE : Chef d’atelier pour son soutien et ses précieux conseils qui ont permis de réaliser nos exercices dans les meilleures conditions possibles.
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- Mr. IDRISSI : Contre Maître de l’installation d’ammoniac, pour son soutien et ses précieux conseils qui ont permis de réaliser nos exercices dans les meilleures conditions possibles. - Mr. CHALHAOUI : Surveillant de l’installation de l’Ammoniac, pour ses précieux conseils concernant le travail professionnel au chantier.
Dédicace : Nous dédions ce travail à : - Nos parents pour leur patience, leur soutien et leur compréhension .
- Notre encadrant qui nous a aidé et soutenu tout au long de ce stage.
- A nos enseignants de la licence génie énergétique pour tous les efforts qu’ils ont fournis pour nous transmettre le plus d’informations possible.
- Aux jurys qui seront présents le jour de notre soutenance, pour leur orientation et leurs remarques.
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Sommaire : Introduction………………………………………………………………………………………...6 Première partie : Présentation de l’organisme d’accueil d’OCP………………………….…...8 I.
Description d’organisme d’accueil………………………………….……………9
II.
Présentation de JORF LASFAR…………………………………………………11
III.
Présentation de la direction Pôle Chimie JORF LASFAR……………..………13
IV.
Présentation de la division infrastructure IDJ/H………………………...….….13
Deuxième partie : Description de l’installation……………………………………….…..……16 I.
Généralités sur l’ammoniac..............................................................................….17
II.
Présentation de l’unité de stockage d’ammoniac ………………………………18
Troisième partie : Etude des performances énergétiques des équipements d’ammoniac ..…22 I.
Les performances énergétiques des équipements.........................................…...23
II.
Etude du circuit frigorifique de l’ammoniac……………………...……….……32
III.
Recommandations et analyses …………………………………………….…….35
Conclusion………………………………………………………………………………………..38 Annexes……………………………………………………………………………………….…..40
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Introduction : Page 6
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L’exercice et la maîtrise de tout métier passent nécessairement par l’acquisition des deux volets primordiaux qui sont la connaissance théorique du domaine qui se fait sur les bancs de l’institution de formation, et ensuite par la mise en application de ces connaissances qui se fait sur le terrain, étayée et dispensée par les professionnels du métier. C’est le moins que nous puissions dire de l’expérience que nous venons de franchir en effectuant notre stage de fin d’étude en génie énergétique au sein du service de stockage d’Ammoniac au « GROUPE CHERIFIEN DES PHOSPHATES » de JORF LASFAR. Le coût des énergies qui ne cesse d’augmenter représente aujourd'hui pour toute entreprise un fardeau budgétaire de plus en plus lourd. Pour remédier à ce problème, les entreprises sont tenues à agir rapidement pour maîtriser leur demande en énergie en cherchant des solutions qui concourent à réduire les besoins et la consommation énergétique tout en maintenant le même niveau de production ou en l'améliorant. Le diagnostic énergétique des entreprises s’avère un outil très performant pour trouver ces solutions et faire des économies en énergie. C'est dans ce cadre que s'inscrit notre sujet de stage. En effet, le but de notre travail est d’effectuer une étude pour l’amélioration du rendement du cycle frigorifique tout en veillant à ne pas augmenter la consommation énergétique de l’installation d’Ammoniac de JORF LASFAR. Cette étude énergétique nous aidera d’abord à trouver les sources susceptibles de l’écart entre le rendement théorique et le rendement réel. Puis nous allons essayer de faire une analyse technique afin d’établir un plan d’action pour l’optimisation du rendement.
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Le travail est divisé en trois parties : -
L’identification des circuits et des équipements d’Ammoniac.
-
Etude théorique des performances des équipements d’Ammoniac.
-
Etude réelle de ces performances afin de faire une comparaison et déterminer l’écart entre les résultats théoriques et réels ainsi qu’a proposer des recommandations afin d’améliorer le rendement actuel.
Le développement qui suivra dans ce rapport décrira les tâches accomplies.
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Première partie : Présentation de l’organisme d’accueil d’office cherifien des phosphates
I. Description d’organisme d’accueil (groupe OCP) : 1- Historique Le Maroc possède les réserves les plus importantes de phosphate dans le monde, elles sont de l’ordre de 51,8 Milliard de tonnes de minerai, ce qui représente 75 % des réserves mondiales. Les premières traces du phosphate ont été découvertes en 1912, dans la région de OULAD ABDOUNE, zone de Khouribga, huit ans après, l'Office Chérifien des Phosphates (OCP) fut créé le 7 Août 1920 par DAHIR. 2- Statut juridique Le Groupe OCP a vécu plusieurs transformations majeures, la plus récente est sa mutation juridique, puisque l’Office chérifien des phosphates, initialement public, est devenu en 2008 une société anonyme, il est dirigé par un Directeur Général nommé par DAHIR, le contrôle est exercé par un conseil d’administration présidé par le premier ministre. 3- Secteur d’activité Page 9
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Les activités de l'OCP ont commencées par l'extraction du phosphate brut du sous-sol marocain, puis le traitement physique de ce phosphate (épierrage, criblage, séchage ou calcination puis lavage ou flottation) afin d’augmenter sa teneur en phosphore, ensuite sa valorisation et sa transformation en dérivés (acide phosphorique de base, acide phosphorique purifié, engrais solides …). Cette évolution à conduit en 1975 à la mise en place d'une structure de groupe sous la nomination du Groupe OCP permettant l'intégration de différentes entités complémentaires au sein d'un même ensemble. 4- Position dans le marché Depuis sa date de création et jusqu’à nos jours le groupe OCP n’a cessé de grandir et de se maintenir sur le plan de la concurrence par rapport aux autres pays producteurs du phosphate et de ses dérivés. En se modernisant continuellement, le Groupe OCP s’affirme actuellement comme le leader du marché mondial des phosphates. 5- Sites miniers Le groupe est présent dans cinq zones géographiques du pays dont trois sites d’exploitation minière: Khouribga "OULAD ABDOUNE" (35 milliards de mètre cubes), Benguérir/Youssoufia "GANTOUR" (Le phosphate couvre une superficie de 2500 Km²), Boucraâ/Laâyoune (1,13 milliards de mètres cubes), et deux sites pour la valorisation et la transformation chimique : Safi et Jorf Lasfar.
Carte géographique des sites miniers à travers le royaume
6- Fiche technique : Raison sociale
OCP S.A
Forme juridique
Société Anonyme
Date de fondation
1920
Capital social
7.800.000 DH
Chiffres d’affaires à l’export
6,9 milliards de dollars
Effectif
18.000
Registre de commerce
40327
Numéro de patente
36000670
Identification fiscale
701848
Capacité de production
Production marchande de phosphate : 24,45 millions de tonnes. Page 10
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Production de phosphate : 27,16 millions de tonnes La fiche signalétique de la société OCP
7- Joint-ventures : Dans le cadre du développement continu en matière de valorisation des phosphates, le groupe OCP a bâti en 1986 sur le site de Jorf Lasfar à El Jadida le complexe industriel Maroc-Phosphore III-IV pour la production des acides phosphorique et sulfurique et des engrais, et par la suite le groupe a fondé d’autre unités de production (EMAPHOS, IMACID et d'autre) en partenariat avec des groupes industriels internationaux.
IMACID : Indo Maroc Phosphore S.A (IMACID) est une société indo-marocaine créée en 1997 sur le site de Jorf Lasfar.Son capital social de 619,998 millions de dirhams est détenu à raison d’un tiers chacun par OCP SA, Chambal Fertilizers and Chemicals Ltd et Tata Chemical Ltd. IMACID produit et commercialise de l’acide phosphorique. Sa capacité de production est de 430 000 tonnes par an. La société a produit 298 340 tonnes de P2O5 clarifié et en a commercialisé 275 854 tonnes. EMAPHOS : EMAPHOS S.A, créé en 1996 à Jorf Lasfar est doté d’un capital de 180 millions de dirhams détenu à égalité par trois actionnaires : OCP SA, Société chimique Prayon Rupel et Chemische Fabrik Budenheim. Son activité principale est la fabrication et la commercialisation d’acide phosphorique purifié avec une capacité de production de 150 000 tonnes P2O5. Les ventes ont baissé de 128 545 tonnes en 2007 à 102 048 tonnes en 2008. Le chiffre d’affaires a doublé (+ 199%), passant de 1,06 milliard de dirhams en 2007 à 2,11 milliards en 2008.
PAKISTAN MAROC PHOSPHORE : Installé à Jorf Lasfar, Pakistan Maroc Phosphore a été créé en 2004 avec un capital de 800 millions de DH partagé à égalité entre OCP SA et le groupe pakistanais Fauji. Avec une capacité de 375 000 tonnes en P2O5, Pakistan Maroc Phosphore a pour activité la production et la commercialisation de l’acide phosphorique marchand. Les usines ont été inaugurées par Sa Majesté le Roi Mohammed VI le 30 octobre 2008. Cette même année, la société a produit 188 896 tonnes dont 166 346 tonnes ont été vendues.
BUNGE MAROC PHOSPHORE : Société anonyme au capital de 900 millions de DH, Bunge Maroc Phosphore a été créé le 15 avril 2008 à Jorf Lasfar et a débuté ses activités en mars 2009. Le capital est détenu à parts égales par OCP et le brésilien Bunge Koninklijke B.V. Bunge a pour activité la fabrication et la commercialisation d’acide phosphorique, d’engrais phosphatés et azotés et d’autres produits dérivés. Les capacités de production installées sont les suivantes : Page 11
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Acide phosphorique : 375 000 tonnes de P2O5 par an. Engrais (MAP/DAP) : 340 000 tonnes équivalent MAP par an. Engrais (TSP/MAP) : 270 000 tonnes équivalent TSP par an.
II. Présentation Jorf Lasfar : 1. Identification : Le site Maroc phosphore de Jorf-Lasfar a pour principal objectif la production d’acide phosphorique et d’engrais (DAP, MAP, TSP) à partir de Phosphates et de soufre solide principalement. Ces deux entrées de matière constituent les principales matières premières utilisées par l’usine Maroc Phosphore. D’autres entrées de matières sont aussi nécessaires au procédé. Ces entrées sont principalement l’eau brute désilicée utilisée pour le lavage de gaz dans les contacteurs gaz-liquide et pour la production de vapeurs intervenant dans les divers procédés employés, de l’eau de mer utilisée dans les échangeurs de chaleur ainsi que de l’ammoniac utilisé dans divers points du procédé notamment pour éviter les dommages, liés à la composition chimique des eaux utilisées, susceptibles d’avoir un impact sur certains équipements tels que les chaudières ,les turbines et les conduites...etc. Les besoins en énergie du complexe sont satisfaits par une centrale thermoélectrique utilisant la chaleur de récupération.
Représentation des entrées et sorties du complexe Maroc Phosphore Jorf-Lasfar
L’usine est composée de divers ateliers gérés de manière relativement indépendante. Ils interagissent entre eux par des flux de matière, d’énergie et d’information de manière à coordonner l’action de l’ensemble afin d’obéir aux attentes des consommateurs. Ces consommateurs peuvent être à la fois des usines voisines qui profitent de l’excédent de vapeur produite, des clients ayant passé des commandes en produits finis, ou encore l’ONE, qui rachète l’excédent d’énergie électrique généré par l’installation. En effet, l’usine valorise aussi certains produits annexes tels que la vapeur Haute Pression (55 bars en moyenne) ainsi que la Moyenne Pression (9 bars en moyenne). Page 12
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2. Situation géographique de Jorf Lasfar : Le site Jorf Lasfar s’étend sur une superficie d’environ 1700 ha, à 20 km d'EL Jadida. Le choix de cet emplacement a pris en considération la position stratégique de la région : Proximité des zones minières permettant son alimentation en phosphate (Khouribga). Existence d’un port à tirant d’eau important. Disponibilité de l’eau de mer et d’eau douce. Disponibilité de terrains pour les extensions futures.
III.
Présentation de la direction Pôle chimie JORF LASFAR :
Le choix du site de Jorf Lasfar a été retenu pour l’implantation de cet important ensemble industriel pour les avantages qu’il présente:
Proximité des zones minières permettant son alimentation en phosphate (Khouribga) ;
Existence d’un port à tirant d’eau important ;
Disponibilité de l’eau de mer et d’eau douce ;
Disponibilité de terrains pour les futures extensions. Cet ensemble, qui se situe dans une enceinte s’étendant sur 1700 ha environ, permet de produire
annuellement 2 millions de tonnes de P2O5 sous forme d’acide phosphorique, nécessitant la transformation d’environ 7,7 millions de tonnes de phosphates extraites des gisements de Khouribga, 2,08 millions de tonnes de soufre et 0,5 millions de tonnes d’ammoniac. Une partie de cette production est transformée localement en engrais de types (DAP, MAP, NPK et TSP), soit environ 1,2 millions de tonnes équivalent DAP et en acide phosphorique purifié soit 0,12 millions de tonnes de P2O5 par an. L’autre partie est exportée en tant qu’acide phosphorique marchand. Page 13
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Cet ensemble industriel a permis le développement d’une infrastructure moderne et diversifiée. L’organisation de la Direction Pôle Chimie Jorf Lasfar "CIJ" s’inscrit dans un mouvement d’adaptation continue des structures internes :
IV.
Présentation de la Division Infrastructure IDJ/H :
La Division Infrastructure de la Direction Maroc Phosphore fait partie de la Direction de Production du Pôle Chimie JORF LASFAR. Elle dispose d’un effectif de 558 personnes réparti sur trois services, dont les principales activités sont : Le déchargement, le stockage, le traitement et le transfert des matières premières (soufre solide et liquide, phosphate et ammoniac) ainsi que le chargement des produits finis (acides phosphoriques 54%, acide phosphorique purifié et engrais) ; La maintenance mécanique, électrique et la régulation ; L’amélioration technique. Mission de la Division IDJ/H L’activité de IDJ/H est le déchargement, le stockage, le traitement et le transfert des matières premières (soufre solide et liquide, phosphate, ammoniac, acide sulfurique et la soude caustique) qui sont nécessaires pour l’alimentation des différentes unités de l’ensemble industriel de Jorf Lasfar qui sont ses clients internes, ainsi que le chargement des produits finis (acide phosphorique 54%, acide phosphorique purifié et les engrais) et semi-fini (le phosphate) pour les destinations externes. Présentation des secteurs de la Division Infrastructure Déchargement du soufre solide Le secteur de déchargement de soufre solide ou l’unité 52 est composé de :
Deux portiques de capacité unitaire 750 t/h ;
D’un hangar de stockage de capacité 40.000 t ;
D’un ensemble de convoyeurs de manutention du produit.
Sa principale activité est le déchargement, le stockage et la reprise du soufre solide vers l’unité de fusion du soufre. L’unité de fusion-filtration Elle est composée de :
8 fondoirs pour la fusion du soufre solide de capacité unitaire 67,5 t/h ;
16 filtres pour la filtration du soufre liquide ;
3 bacs de stockage du soufre produit ;
Un ensemble de pompes et de tuyauteries ; Page 14
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1 bac de stockage de la soude caustique liquide ;
1 bac de stockage de l’acide sulfurique.
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Stockage de l’ammoniac Le stockage de l’ammoniac est composé de :
2 bacs de stockage d’ammoniac de capacité unitaire 15.000 t ;
2 réchauffeurs d’ammoniac utilisés pour porter la température de l’ammoniac à 5°C pour son transfert vers l’usine ;
2 motopompes pour le transfert d’ammoniac à l’usine et 2 motopompes le conditionnement de la conduite de déchargement ;
2 Compresseurs d’ammoniac pour maintenir la pression atmosphérique des bacs de stockage d’ammoniac.
2 Compresseurs d’ammoniac pour maintenir la pression atmosphérique des bacs de stockage d’ammoniac lors de déchargement des navires d’ammoniac.
Quai n° 1 Ce quai est doté de deux portiques de capacité unitaire nominale de 1200 t/h et d’un ensemble de convoyeurs de manutention. Sa mission est l’export des engrais produits et des phosphates. Quai n° 2 Ce quai est doté de deux portiques mixtes pour le chargement des engrais en vrac ou ensaché. L’unité d’ensachage fait partie des installations du quai et sa capacité nominale est de 270 t/h. Quais n° 6 et 7 Deux quais sont destinés à exporter l’acide phosphorique 54% et l’acide purifié ainsi qu’au déchargement de l’ammoniac et de l’acide sulfurique. Ils sont dotés de 6 bras dont trois sont réservés pour l’acide phosphorique 54% et les trois autres sont réservés à l’ammoniac, l’acide sulfurique et l’acide purifié. Unité de stockage principal de soufre liquide Elle est composée de 12 bacs de capacité unitaire 18.000 t et 4 pompes de débit unitaire 250 t/h. Cette unité est destinée à alimenter les unités de production de l’acide sulfurique et IMACID en soufre liquide.
Unité de stockage principal de l’acide phosphorique Elle est composée de 16 bacs de capacité 10.000 m3 chacun. 12 sont réservés à la production de Maroc Phosphore, 2 sont réservés à IMACID et 2 pour l’acide purifié d’EMAPHOS. Unité de stockage des engrais Cet ensemble est composé de :
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7 hangars de stockage de capacité unitaire 50.000 tonnes ;
7 gratteurs équipant les 7 hangars pour la reprise des engrais ;
Un atelier de criblage se trouvant en amont du circuit de l’export des engrais ;
Une station de chargement des trains et des camions pour le marché local.
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Unité de stockage et de manutention des phosphates Ce secteur est composé de :
Une nef de déchargement des trains de capacité 10.000 tonnes;
4 hangars de stockage principaux de capacité unitaire 65.000 tonnes ;
1 hangar de stockage tampon de capacité 25.000 tonnes de phosphate de type MP ;
1 hangar de stockage tampon de capacité 25.000 T de phosphate IMACID ;
Un ensemble de convoyeurs de manutention pour le déchargement et la réception des phosphates.
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Deuxième partie : Description de l’installation d’Ammoniac
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I.
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Généralités : 1. Propriétés de l’Ammoniac (NH3) : L’ammoniac est une matière de base la plus utile pour l’industrie moderne des engrais et cela parce que
c’est une source d’azote qui entre dans la composition chimique des engrais azotés comme le DAP et MAP, l’azote est un élément fertilisant fondamental de la matière vivante, il est également l’un des principaux constituants de la chlorophylle qui conditionne la photo synthèse. L’ammoniac NH3 est un produit chimique incolore soluble en eau dont une odeur piquante, très dangereux et sensible aux variations de pression et de température. Les propriétés physiques : Densité
0,6814.
Température de liquéfaction à 1 atm
- 33 °C.
Température de solidification à 1 atm
- 77,7 °C.
Masse molaire
17,03 g / mol
Température critique
132,4 °C.
Pression critique
112,5 bars.
Masse volumique
681 Kg/m3
Limite d’explosivité en % volume
Limite inférieur
16 %.
dans l’air
Limite supérieur
25 %
Limite d’explosivité en % volume
Limite inférieur
15,5%
dans l’oxygène
Limite supérieur
79%
Propriétés chimiques : L'ammoniac est un composé chimique, de formule NH3, C'est une molécule pyramidale trigonale composée d’un atome d’azote et trois atomes d’hydrogène. Cette combinaison nécessite une très grande énergie, c’est la raison pour laquelle on l’importe des pays pétroliers comme l’ARABIE SAOUDIE, l’ALGÉRIE, IRAN…
Molécule d'ammoniac
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2. Utilités de l’Ammoniac : L’ammoniac a de nombreuses applications. Il sert, en particulier, à produire les différents types d’engrais azotés (DAP, MAP). L’ammoniac est largement utilisé dans les industries chimiques, industrie textile, industrie du froid, et en particulier dans la synthèse de l’urée et de l’acide nitrique et dans la fabrication de la pâte à papier. L’ammoniac liquide est un excellent solvant des métaux alcalins et alcalino-terreux, c’est pourquoi on utilise souvent une solution ammoniacale pour dégraisser l’argenterie. L’ammoniac liquide est, en outre, un important réfrigérant employé pour le nettoyage des systèmes de refroidissement des réacteurs nucléaires. En médecine, on utilise l’ammoniac comme agent caustique. En solutions diluées, on l’emploie contre les piqûres de certains insectes ; en inhalations, il améliore la respiration et la circulation dans les cas de syncopes. L’ammoniac est généralement stocké et manutentionné sous forme liquide. Le changement d’état grâce aux moindres évolutions de paramètres du stockage et du transfert de ce produit nécessite un système de maintien en froid, un réseau de crachement des soupapes ainsi qu’un contrôle permanent des différentes opérations assurées par cette installation de stockage d’ammoniac liquide.
II.
Présentation de l’unité de stockage d’Ammoniac U55 :
1. Identification et repérages : L’installation d’ammoniac du port jorf lasfar est destinée à recevoir l’ammoniac importé, le stocker et le transférer vers des unités de production des engrais en respectant les paramètres (pression et température) demandés suivant leurs besoins.
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Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude Mise en froid de la conduite DN 400
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Dépotage du navire d’ammoniac
Vidange de la conduite DN 400
Transfert d’ammoniac vers l’unité 17
Maintien à froid du stockage
Cette installation est constituée des équipements suivants :
Repères
Désignations
IR01et IR02
Deux bacs de stockage
IC01, IC02, IC03 et IC04
Quatre compresseurs
IE12 et IE13
Deux réchauffeurs
IP01et IP02
Deux pompes de transfert
IP03 et IP04
Deux pompes pour la mise en froid
IP05 et IP06
Deux pompes d’eau
IP07, IP08, IP09, IP10 et IP11
Cinq pompes d’huile
IR05, IR10, IR11 et IR12
Quatre déshuileurs
IR06
Un déshuileur finisseur
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Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude IR07 IR03
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Ballon de recette Ballon d’aspiration des compresseurs
IE01, IE02 et IE14
Trois aérocondenseurs d’NH3
IE03 et IE04
Deux aéroréfrigérants d’eau
IE05
Economiseur
IR09
Ballon d’eau
IR13
Ballon réservoir d’air de balayage
IR15
Ballon anti- pulsateur
ID01 M1/M2
Compresseur d’air instrument
IEN01
Groupe diesel
IX01 ID02
Bras de déchargement d’ammoniac Dégazeur
2. Présentations des activités déchargement, stockage et transfert d’ammoniac : a. Déchargement d’un navire : Avant toute opération de déchargement d’un navire, on procède tout d’abord au conditionnement de la conduite de dépotage pour éviter les chocs thermiques, par refroidissement jusqu’à la température de service (- 33°C). On décomprime la conduite jusqu’à 0 bar, puis on procède à l’injection de l’ammoniac liquide à -33°C dans la ligne à partir de l’une des bacs de stockage à un débit allant de 5 à 12 m3/h, à l’aide d’une des deux pompes prévues pour cet effet. Les gaz générés dans la conduite de déchargement sont aspirés par les compresseurs à travers la conduite de retour de gaz de diamètre 200 mm. L’opération de mise en froid doit être commencée 12 heures avant l’accostage du navire et elle dure entre 7 et 9 heures.
Déchargement du navire :
Après accostage du navire et préparation du circuit de dépotage, on commence le déchargement avec un débit de 50 t/h qui sera maintenu pendant 1h à 1h30’ jusqu’à stabilité de la température à -33°C. Après stabilité des paramètres de marche à l’unité de stockage (55 mbars dans les bacs), on reçoit l’autorisation d’augmenter le débit de déchargement jusqu’au maximum limité à 1100 t/h. Juste avant la fin de déchargement, on réduit l’ouverture de la vanne sur le circuit de dépotage en parallèle avec le navire afin d’éviter les coups de bélier provoqués par la présence des gaz dans l’ammoniac liquide.
Vidange du bras de déchargement : Page 21
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Une fois le déchargement est terminé, on ferme la double vanne de sécurité du bras pour le vidanger afin de le manipuler en toute sécurité. Pour cela, on doit envoyer du gaz par la conduite DN200 prélevés au refoulement des compresseurs à partir de l’unité de stockage. Ce gaz par l’effet piston pousse l’ammoniac liquide présent dans le bras vers les bacs de stockage. On arrête l’envoi des gaz une fois la température de la conduite varie de -33°C à -16°C et l’affichage du niveau bas du dégazeur en salle de contrôle ; ensuite, on procède à la déconnection du bras et on le ramène à sa position de repos.
b. Stockage d’Ammoniac / maintien en froid : Après le dépotage des navires au niveau de l’unité 65, l’ammoniac liquide est envoyé par la conduite DN400 vers les deux bacs de stockage IR01 et IR02 dans l’U55, la température de ces deux bacs, dont la capacité est de 15000T chacun, est de -33°C où elle règne une pression égale à celle atmosphérique, ces deux paramètres sont conservés par une opération de maintien en froid à l’aide d’un circuit frigorifique qui comporte deux compresseurs IC01 et IC02. Les compresseurs aspirent les gaz formés au niveau des bacs via une conduite DN250, ces gaz sont le résultat d’évaporation d’une partie d’ammoniac liquide lors du dépotage et/ou lors des opérations de vidange des équipements d’ammoniac (pompes, conduites…) pour des travaux de maintenances. Les gaz aspirés par les compresseurs IC01/02/03/04 traversent le ballon d’aspiration IR03, le refoulement du gaz est dirigé vers le déshuileur 55IR05/10/11/12 qui joue le rôle de séparateur de l’ammoniac des gouttelettes d’huile. Après avoir passé par le déshuileur finisseur IR06 qui double cette séparation, les gaz d’ammoniac passent par des conduites au contact avec des aérocondenseurs IE 01/02 (fig.9), suite à ce refroidissement l’ammoniac liquide se dirige vers le ballon de recette IR07 avant d’être envoyé vers l’économiseur, qui n’est utilisé que pendant les phases de déchargement. A la sortie de l’économiseur, l’ammoniac subit une détente pour ramener le liquide à la température et pression des bacs.
c. Transfert d’Ammoniac vers l’usine : Cette opération quotidienne consiste à faire chauffer l’ammoniac de -33°C à +5°C, au moyen d’un réchauffer à vapeur MP (8 bars, 260°C) et l’envoyé par une pompe de débit de 100t/h à l’usine. L’ammoniac se dirige vers les deux réchauffeurs 55IE12/13. Le fonctionnement de ces derniers est basé sur un système de l’ammoniac chaud sous pression en circuit fermé coté calandre; l’ammoniac chaud est vaporisé par un serpentin vapeur à la partie inférieure de l’appareil (rebouilleur), puis se condense par l’échange thermique avec l’ammoniac liquide à transférer passant par un serpentin (condenseur). Le transfert d’ammoniac vers l’usine est assuré par une conduite de diamètre 150 mm, la distance qui sépare l’usine de l’unité est de 3500m.
3. Sécurité : Risques potentiels
Mesures de prévention
Intervention (en cas d’accident ou incident)
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Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude - L’asphyxie par des gaz lors du contrôle des équipements. - Inflammation des voies respiratoires et des yeux. Individuels personnel
-Obligation des équipements de protection individuelle (casque, masque, lunette, chaussures, gant anti-acide, blouse).
-Utilisation d’un appareil respiratoire isolant et d’un vêtement de protection chimiquement résistant.
-Interdiction de fumer pendant la manipulation du produit.
-Evacuation du personnel de la zone risquée.
-Formation du personnel en secourisme et sécurité. -Pollution de l’air. -Pollution de la mer.
Environnemen t
-Changement de PH aux systèmes écologiques aqueux.
Stage
-Eloignement de certains produits chimiques (les oxydants, les acides…). -Conservation du produit à l’écart de toute flamme ou source d’étincelles.
-Isolation de la fuite. Exemple : (voir instruction de travail dans l’annexe 1). -Arrêt du déchargement en cas de dépotage du navire. -Arrosage du nuage de gaz à grand jet d’eau. -Ventilation de la zone.
-Interdiction du rejet dans l’environnement. -Rupture ou fuite. -L’explosion prolongée au feu peut entraîner la rupture et l’explosion des récipients (bacs). Equipements
-Disposition d’un système de régulation détectant les fuites et le mal fonctionnement des équipements. -Isolation des équipements (bonne étanchéité).
-Arrêt des équipements. -Inertage à l’azote et soufflage à l’air -Exemple : (voir les instructions de travail dans l’annexe 1).
-Tarage des équipements. -Essais systématiques des seuils de sécurité des équipements.
Page 23
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Troisième partie : Etude des performances énergétiques des équipements d’Ammoniac
I.
Les performances énergétiques des équipements : Page 24
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
1. Compresseurs 01/02 : a. Fiche technique : Utilité : Les deux compresseurs IC01/02 assurent le maintien en froid des deux bacs d’ammoniac en cas d’augmentation de la pression des bacs. Caractéristiques : Type
Vis
Puissance frigorifique
175.000 Fg/h
Vitesse de rotation
3000 tr/min
Puissance absorbée
225 KW
Température d’aspiration
-33 °C
Température de refoulement
78 °C
Pression d’aspiration
0,95 bar
Pression de refoulement
22,7 bar
Cp/Cv
1,35
Débit
786 Kg/h
Tention
660V
Rendement du moteur
89%
Ces données sont plus détaillées dans les fiches techniques données à l’annexe**** b. Rendement théorique : Pour calculer le rendement théorique des compresseurs IC01 et IC02, on applique le premier principe de la thermodynamique : ∆H = Wu +Q La compression est une transformation adiabatique, on : Q= 0 Donc :
∆H = Wu Cp dT = Vm dP
Puisque l’Ammoniac est un gaz réel, on applique l’équation d’un gaz réel : PV = z n R T Avec z est le taux de compressibilité de l’Ammoniac, z = 0,97 γR zRT dT = dP PM M ( γ −1) dT γ dP =z T γ −1 P
( )
Page 25
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude γ γ −1
Pz T (
Stage
= cte
P asp T ref γ ) z= ( ) P ref T asp 1−γ
Le travail est : Wu = Cp dT = Cp (Ts – Te) =
γR T asp ( M ( γ −1)
γ 1−γ
√
(
P asp z – 1 ) ) P ref
Wu = - 665,42 KJ/Kg
On calcul ensuite la puissance utile du compresseurs : ´ . Wu Pu = m
´ = 786 Kg/ h Avec : m Pu = |- 665,42 × 786 | / 3600 Pu =145,28 KW
On a encore la pression absorbée par le moteur et son rendement donnés par : Pa,M = 225 KW ; Pa,C = η
M
η
M
= 0,89
. Pa,M
= 0,89 × 225 Pa,C = 200,25 KW
Le rendement théorique des compresseurs IC01 et IC02 est : η
η
th
th
=
Pu Pa,c
= 72,55 %
Sachant que le rendement donné par le constructeur est de 73%.
c. Rendement réel : Le calcul du rendement réel consiste à faire un suivi sur chantier d’évolution des paramètres suivants :
Page 26
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude Temps
Tasp
Tref
Pasp
Pref
Courant
(°C)
(°C)
(bar)
(bar)
(A)
Niveau BR
11h30min
15,6
55,4
0,6
10,05
218
20%
11h35min
15,5
56,2
0,6
10,05
218
23,7%
11h40min
15,4
56,9
0,53
10,11
220
27,2%
11h45min
15,3
57,3
0,59
10,15
221
32,17%
11h50min
15,1
56
0,6
10,19
219
37,4%
11h55min
15
57,1
0,6
10,14
220
40%
On calcule d’abord le coefficient
γ
Stage
: γ Tref Pasp ln =z ln 1−γ Tasp Pref
( )
(
)
Pasp ( Pref ) γ =z =X 1−γ Tref ln ( Tasp ) ln
1−γ ) γ =X ¿ γ + Xγ =X
γ ( 1+ X )=X γ=
X 1+ X
� = 0,95 Le travail est : Wu = Cp dT = Cp (Ts – Te) γR T asp ( M ( γ −1)
=
γ 1−γ
√
(
P asp z – 1 ) ) P ref
Wu = - 359,08 KJ/Kg
Volume du ballon de recette est: V = 2,1 m3 × 20% V = 0,42 m3
La masse d’ammoniac dans le ballon de recette : m = V. ρ Page 27
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
= 0,42 × 682 m = 286,44 Kg
Le debit d’ammoncia dans le ballon de recette: 286,44 25
m ´ =
La puissance utile
m ´ = 687,456 Kg/h
(pour 25min)
du compresseur : ´ .W Pu = m
= | - 359,08 × 687,456 | / 3600 Pu = 67,97 KW La puissance absorbée par le compresseur : Pa,C = U I cos φ Avec: I = 220 A ; cos φ = 0,9 ; U = 660V Pa,C = 660 × 220 × 0,9 Pa,C = 130,68 KW
Le rendement réel des compresseurs IC01 et IC02 est : Pu Pa,c
η r= η
r
= 52,01 %
d. Ecart éventuel : On remarque que le rendement réel des compresseurs IC01 et IC02 est inférieur au rendement théorique, cet écart est due aux différentes facteurs qu’on va traiter dans la partie suivante. η
th
- η
r
= 72,55 - 52,01
Ecart = 20,54 % 2. Compresseurs 03/04 : a. Fiche technique : Utilité : Les deux compresseurs IC03/04 assurent le maintien en froid des deux bacs d’ammoniac pendant le dépotage des navires. Caractéristiques : Page 28
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude Type
Stage
Vis
Puissance frigorifique
450.000 Fg/h
Vitesse de rotation
3000 tr/min
Puissance absorbée
455 KW
Température d’aspiration
-33 °C
Température de refoulement
88 °C
Pression d’aspiration
0,95 bar
Pression de refoulement
20,64 bar
Cp/Cv
1,35
Débit
1577 Kg/h
Tention
10 KV
Rendement du moteur
89%
Ces données sont plus détaillées dans les fiches techniques données à l’annexe**** b. Rendement théorique : Pour calculer le rendement théorique des compresseurs IC01 et IC02, on applique le premier principe de la thermodynamique : ∆H = Wu +Q La compression est une transformation adiabatique, on : Q= 0 Donc :
∆H = Wu Cp dT = Vm dP
Puisque l’Ammoniac est un gaz réel, on applique l’équation d’un gaz réel : PV = z n R T Avec z est le taux de compressibilité de l’Ammoniac, z = 0,97 γR zRT dT = dP PM M ( γ −1) dT γ dP =z T γ −1 P
( )
Pz T (
γ γ −1
= cte
P asp T ref γ ) z= ( ) P ref T asp 1−γ
Le travail est : Wu = Cp dT = Cp (Ts – Te)
Page 29
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude γR T asp ( M ( γ −1)
=
γ 1−γ
√
(
Stage
P asp z – 1 ) ) P ref
Wu = - 662,36 KJ/Kg
On calcul ensuite la puissance utile du compresseurs : ´ . Wu Pu = m
´ = 1577Kg/ h Avec : m Pu = |- 662,36 × 1577 | / 3600 Pu = 290,15 KW
On a encore la pression absorbée par le moteur et son rendement donnés par : Pa,M = 455 KW ; Pa,C = η
M
η
M
= 0,89
. Pa,M
= 0,89 × 455 Pa,C = 404,95KW
Le rendement théorique des compresseurs IC0 3 et IC04 est : η
η
th
th
=
Pu Pa,c
= 71,65 %
Sachant que le rendement donné par le constructeur est de 73%.
c. Rendement réel : Le calcul du rendement réel consiste à faire un suivi sur chantier d’évolution des paramètres suivants : Temps
Tasp
Tref
Pasp
Pref
Courant
(°C)
(°C)
(bar)
(bar)
(A)
Niveau BR
10h00min
12,6
69,4
0,85
12,7
40,4
20%
10h03min
13
70
0,9
12,8
40,5
26,2%
10h07min
13
70,1
0,85
12,8
40,2
33,6%
10h10min
12,8
70,2
0,87
12,8
40,1
37%
10h13min
13
70,3
0,85
12,7
40
40%
On calcule d’abord le coefficient
γ
: Page 30
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude γ Tref Pasp ln =z ln 1−γ Tasp Pref
( )
(
Stage
)
Pasp ( Pref ) γ =z =X 1−γ Tref ln ( Tasp ) ln
1−γ ) γ =X ¿ γ + Xγ =X γ ( 1+ X )=X γ=
X 1+ X
� = 1,07
Le travail est : Wu = Cp dT = Cp (Ts – Te) γR T asp( M ( γ −1)
=
γ 1−γ
√
(
P asp z – 1 ) ) P ref
Wu = -393,01 KJ/ Kg
Volume du ballon de recette est: V = 2,1 m3 × 20% V = 0,42 m3
La masse d’ammoniac dans le ballon de recette : m = V. ρ = 0,42 × 682 m = 286,44 Kg
Le débit d’ammoniac dans le ballon de recette: m ´ =
La puissance utile
m ´ = 1322,03 Kg/h
286,44 25
(pour 13min)
du compresseur : ´ .W Pu = m Page 31
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
= | - 393,01 × 1322,03 | / 3600 Pu = 144,2 KW La puissance absorbée par le compresseur : Pa,C = U I cos φ Avec: I = 42 A ; cos φ = 0,9 ; U = 10 KV Pa,C = 10 × 40 × 0,9 Pa,C = 360 KW
Le rendement réel des compresseurs IC03 et IC04 est : Pu Pa,c
η r= η
r
= 40,1 %
d. Ecart éventuel : On remarque que le rendement réel des compresseurs IC03 et IC04 est inférieur au rendement théorique, cet écart est due aux différentes facteurs qu’on va traiter dans la partie suivante. η
th
- η
r
= 71,65 – 40,1
Ecart = 31,55 % 3. Aérocondenseurs : a. Fiche technique : Utilité : Les aérocondenseurs sont utilisés pour la condensation de l’ammoniac gaz comprimé par les compresseurs. Caractéristiques : Volume Surface d’échange
692 L 6980 m 3
Température d’entrée
87 °C
Température de sortie
30 °C
Ces données sont plus détaillées dans les fiches techniques données à l’annexe****
b. Efficacité théorique : On aura besoin de la température moyenne de la région d’ELJADIDA pour calculer l’efficacité de l’aérocondenseur, cette température est de : Tair ambiant= 28 °C
Page 32
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
T e , am – T s , am
ξth = T e , am−T e , air 87−30
= 87−28 ξth = 0,96
Avec : T e , am
:
La température d’entrée de l’ammoniac gaz comprimé par les compresseurs.
Ts ,am
: La température de sortie de l’ammoniac gaz comprimé par les compresseurs.
Te ,air
: La température d’entrée de l’air..
c. Efficacité réelle : Pour le calcul de l’efficacité réelle de l’aérocondenseur, on a mesuré la température ambiante du jour de notre suivi (Le 04/06/2012), à l’aide d’un appareil infrarouge, on a trouvé : Tair ambiant= 23 °C Avec les compresseurs IC01/02 : T e , am – T s , am
ξr = T e , am−T e , air 56−30
= 56−23 ξr = 0,79
Avec les compresseurs IC03/04 : T e , am – T s , am
ξr= T e , am−T e , air 70−35
= 70−23 ξr = 0,74
d. Ecart éventuel : On remarque que l’efficacité réelle des aérocondenseurs IE01 et IE02 est inférieur à l’efficacité théorique, cet écart est due aux différentes facteurs qu’on va traiter dans la partie suivante. Avec les compresseurs IC01/02 :
ξth - ξr = 0,96 – 0,79 Ecart = 0,17 Page 33
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Avec les compresseurs IC03/04 :
ξth - ξr = 0,96 – 0,74 Ecart = 0,22
II.
Etude du circuit frigorifique de l’ammoniac : 1. Transformation d’ammoniac gaz-liquide :
Pour maintenir en froid le stockage d'ammoniac, le groupe frigorifique condense les gaz qui se forment au niveau du bac pour maintenir la pression souhaitable (50 mbars) et cela durant 4 phénomènes qui sont l'évaporation, la compression, la condensation et la détente. a. Evaporation : L'évaporation de l'ammoniac et les déperditions totales de son stockage sont dues, malgré les moyens d'isolement utilisés, aux échanges thermiques effectués à travers le fond, la robe, le toit et les accessoires des bacs ainsi qu'à travers les tuyauteries de liaison entre bac/bac et bac/compresseurs. Cette évaporation entraîne une augmentation de pression relative aux conditions du milieu extérieur (la pression atmosphérique et la température ambiante.) b. Compression : Les gaz sont aspirés par l'un des compresseurs à travers le ballon d’aspiration IR 03 et sont comprimés à une pression de 16 bars. L'amorçage des vis par l'huile est nécessaire pour renforcer la rentabilité des compresseurs en éliminant les frottements entre les vis. Les compresseurs aspirent à une basse pression et refoulent à une haute pression.
c. Condensation : Les gaz comprimés sont refoulés vers des aérocondenseurs où une partie de ces gaz passe à l'état liquide, c'est une opération de condensation par refroidissement à l'aide d'air ambiant entraîné par les ventilateurs des aérocondenseurs. Le mélange gaz liquide alimente le ballon de recette 55IR 07 dont le niveau est réglé à 40%. d. Détente : Afin de liquéfier les gaz non condensés au niveau des aérocondenseurs, le liquide collectionné dans le ballon de recette subit une détente (à travers une restriction). Le débit est réglé par deux vannes régulatrices 227 A et B, puis le liquide alimente les deux bacs par la conduite DN 100 pour subir une dernière détente.
2. Rendements du circuit frigorifique par IC01/02 : a. Rendement théorique : Pour calculer le rendement théorique du cycle frigorifique, on a utilisé le diagramme de Mollier de l’Ammoniac afin de retirer les enthalpies équivalentes aux paramètres théoriques des états d’ammoniac.
Page 34
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Etat 1 (liquide) : o o
T1 = -33 °C P1 = 50 mbar
h1 = 383 KJ/Kg
o o
T2 = 5 °C P2 = 0.95 bar
h2 = 420 KJ/Kg
Etat 2 (gaz) :
Etat 3 (gaz comprimé) : o T3 = 70 °C o P3 = 22 ,7 bar
h 3 = 454 KJ/Kg
Etat4 (mélange) o o
T4 = 30 °C P4 = 20 bar
h4 = 414 KJ/Kg
Le rendement théorique du cycle est donné par : ηth,cycle = =
h 4 – h1 h3– h2 414−383 454−420
ηth,cycle = 91,1%
b. Rendement réel : Pour calculer le rendement réel du cycle frigorifique, on a utilisé le diagramme de Mollier de l’Ammoniac afin de retirer les enthalpies équivalentes aux paramètres réels des états d’ammoniac.
Etat 1 (liquide) o o
T1 = -33 °C P1 =60 mbar
o o
T2 = 13 °C P2 =0.6 bar
o o
T3 = 56 °C P3 =10 bar
o o
T4 = 30 °C P4 =8.5 bar
h1 = 290 KJ/Kg
Etat 2 (gaz)
h2 = 330 KJ/Kg
Etat 3 (gaz)
h 3 = 380 KJ/Kg
Etat4 (mélange)
h4 = 325 KJ/Kg
Le rendement réel du cycle est : ηr,cycle = =
h 4 – h1 h3– h2 325−290 380−330
414−383 454−420
ηr,cycle = 70,1% Page 35
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
c. Ecart éventuel : On remarque que le rendement réel du cycle frigorifique en travaillant avec les compresseurs IC03 et IC04 est inférieur au rendement théorique, cet écart est due aux différentes facteurs qu’on va traiter dans la partie suivante. η
th,cycle
- η
r,cycle
= 91,1 – 70,1
Ecart = 21%
3. Rendements du circuit frigorifique par IC03/04 : a. Rendement théorique : Pour calculer le rendement théorique du cycle frigorifique, on a utilisé le diagramme de Mollier de l’Ammoniac afin de retirer les enthalpies équivalentes aux paramètres théoriques des états d’ammoniac.
Etat 1 (liquide) : o o
T1 = -33 °C P1 = 50 mbar
h1 = 383 KJ/Kg
o o
T2 = 5 °C P2 = 0.95 bar
h2 = 420 KJ/Kg
Etat 2 (gaz) :
Etat 3 (gaz comprimé) : o T3 = 88 °C o P3 = 20 bar
h 3 = 453 KJ/Kg
Etat4 (mélange) o o
T4 = 35 °C P4 = 18 bar
h4 = 412 KJ/Kg
Le rendement théorique du cycle est donné par : ηth,cycle = =
h 4 – h1 h3– h2 414−383 454−420
412−383 453−420
ηth,cycle = 87,9%
b. Rendement réel : Pour calculer le rendement réel du cycle frigorifique, on a utilisé le diagramme de Mollier de l’Ammoniac afin de retirer les enthalpies équivalentes aux paramètres réels des états d’ammoniac.
Etat 1 (liquide) o o
T1 = -33 °C P1 =80 mbar
h1 = 380 KJ/Kg Page 36
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Etat 2 (gaz) o o
T2 = 15 °C P2 =0.85 bar
o o
T3 = 70 °C P3 =12,8 bar
o o
T4 = 35 °C P4 =10.5 bar
h2 = 412 KJ/Kg
Etat 3 (gaz) h 3 = 448 KJ/Kg
Etat4 (mélange) h4 = 404 KJ/Kg
Le rendement réel du cycle est : ηr,cycle = =
414−383 454−420
h 4 – h1 h3– h2 404−380 448−412
325−290 380−330
ηr,cycle = 66%
c. Ecart éventuel : On remarque que le rendement réel du cycle frigorifique en travaillant avec les compresseurs IC03 et IC04 est inférieur au rendement théorique, cet écart est due aux différentes facteurs qu’on va traiter dans la partie suivante. η
th,cycle
- η
r,cycle
= 87,9 – 66
Ecart = 21,9 % III.
Recommandations et analyses : 1. Analyse technique des recommandations :
Ecart
Les compresseurs
-
IC01/02 20,54%
-
IC03/04 31,55%
Causes
Recommandation s
-Changement de la qualité d’huile spécifié par le constructeur.
-Utilisation d’huile donnée par le constructeur.
-Présence des gaz Inertes dans les bacs d’ammoniac. (suite à la vidange des équipements pour les maintenances)
-évitement d’utilisation des gaz Inertes afin d’augmenter le niveau du ballon de recette 55IR07.
Page 37
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
-Disfonctionnement du régulateur de puissance. -disfonctionnement de la vanne du clapet antiretour. -Température basse des gaz aspirés par les compresseurs suite au non fonctionnement de la vanne régulatrice de température (au niveau du ballon d’aspiration 55IR03).
-Changement des vannes non étanches, du clapet anti-retour et du régulateur de puissance.
-Mauvais fonctionnement de la vanne de détente ce qui entraine la baisse du débit d’ammoniac au niveau du ballon de recette (55IR07).
Aérocondenseur s
-
Avec IC01/02 0,17
-
Avec IC03/04 0,22
-Disfonctionnement des aérocondenseurs en marche normale à cause du manque ou desserrage des courroies, ce qui entraine la diminution de la vitesse des aérocondenseurs donc diminution du débit d’air.
-Serrage des courroies qui conduit au déclanchement du
-Changement des courroies.
-Démarrage des quatre aérocondenseurs au lieu de deux.
-Nettoyage régulier des ailettes et contrôle du : 1- Température et pression d’ammoniac gaz à l’entrée et à la sortie des aérocondenseurs.
Page 38
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude moteur par thermique. -Variation de la température ambiante.
Stage
2- Niveau d’ammoniac liquéfié dans le ballon de recette
-Dépôt de la poussière ce qui diminue la surface d’échange donc l’efficacité.
2. Analyse économique : Toute étude des performances passe par un volet primordial qui est l’analyse économique et l’estimation du coût, pour cela on a effectué une estimation des pertes énergétiques et ses équivalences en coût de production. D’après le calcul que nous avons fait on trouve :
Puissance Théorique : P = 1044,54 Mwh Puissance Réelle : P = 518,22Mwh ΔP = 526,31 Mwh On a : Donc
1 Mwh vaut 300Dhs :
Pertes = 157900
Ce qui donne : Pertes = 6296
DHs 13 min
MDHs An
3. Application : Pour s’assurer de la validation des recommandations suggérées en dessus, on a choisi le nettoyage des aérocondenseurs comme application. Après le nettoyage le niveau du ballon de recette atteint 20% dans 11 min au lieu de 13min On trouve : Débit = 1562,4 Kg/H P = 612,304 Mwh La différence devient :
ΔP = 432,236 Mwh
Donc :
Page 39
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude Pertes = 130000
Stage
DHs 11 min
Pertes = 6126
MDHs An
Le nettoyage des aérocondenseurs nous permet de gagner :
170
MDHs An
Page 40
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Conclusion :
Dans le contexte de notre confort par la fiabilité et le coût des installations, les études menées par les ingénieurs sont souvent amenées à évoluer vers des solutions plus fiables et économiquement acceptables, en vue de satisfaire les exigences demandées .C’est dans ce contexte que mon travail s’est déroulé.
Page 41
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Durant le stage que nous avons effectué au sein de l’office chérifien des phosphates et plus précisément à l’installation de stockage de l’ammoniac, il nous a été confié de faire une étude énergétique de cycle frigorifique de maintien en froid de l’ammoniac.
La première partie de notre travail s’est consacrée au calcul des rendements théorique et réel du cycle frigorifique de l’ammoniac, tout en calculant les efficacités de certains équipements de l’installation, afin d’en optimiser au maximum.
La deuxième partie a été axée sur l’interprétation des résultats trouvés dans la partie précédente afin d’établir un plan d’action pour l’amélioration du rendement actuel.
Page 42
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Annexes :
Annexe 1:
Page 43
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Sigles et abréviations : DN : Diamètre nominal IC : compresseur IE : échangeur IR : réservoir IDJ : Infrastructure division jorf.
Page 44
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Annexe 2:
Références :
Caractéristiques de bac de stockage d’Ammoniac Page 45
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Organigramme du personnel de l’infrastructure division Jorf Page 46
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Les caractéristiques des compresseurs IC01/02 donnés par le constructeur Page 47
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Page 48
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Les caractéristiques des compresseurs IC03/04 donnés par le constructeur
Page 49
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Page 50
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Annexe 3:
Bibliographie : Les manuels opératoires de l’installation d’ammoniac (55-A8-01). Les manuels du constructeur des équipements de l’installation de l’ammoniac. Fiche de données de sécurité FDS.
Webographie : - http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/pubs/water-eau/ammonia-ammoni/index-fra.php - http://www.ivaldi.fr/calcultherm.htm -
Page 51
.
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude
Stage
Table des matières : Remerciement……………………………………………………………………………………..….3 Dédicace……………………………………………………………………………………….……...4 Sommaire………………………………………………………………………………………….….5 Introduction…………………………………………………………………………………...…….....6 Première partie : Présentation de l’organisme d’accueil d’OCP………………………….…….....8 I.
Description d’organisme d’accueil………………………………….…………..……9 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
II.
Historique……………………………………………………………………………………….9 Statut juridique……………………………………………………………………………….…9 Secteur d’activité…………………………………………………………………………….….9 Position dans le marché……………………………………………………………………..….9 Sites miniers………………………………………………………………………………….…9 Fiche technique………………………………………………………………………………..10 Joint-ventures……………………………………………………………………………….....10
Présentation de JORF LASFAR………………………………………………….…11 1. Identification…………………………………………………………………………………..11 2. Situation géographique de JORF LASFAR………………………………………………..…12
V.
Présentation de la direction Pôle Chimie JORF LASFAR……………..…….……13
VI.
Présentation de la division infrastructure IDJ/H……………………….......…..….13
Deuxième partie : Description de l’installation………………………………………….…...……16 I.
Généralités sur l’ammoniac…...............................................................................….17 1. Propriétés de l’ammoniac NH3)……………………………………………………………….17 2. Utilités de l’ammoniac………………………………………………………………………...18
II.
Présentation de l’unité de stockage d’ammoniac …………………………………18 1. Identification et repérages…………………………………………………………………….18 2. Présentation des activités de déchargement, stockage et transfert d’ammoniac……………20 Déchargement d’un navire…………………………………………………………20 Stockage d’ammoniac / maintien en froid………………………………………...20 Transfert d’ammoniac vers l’usine………………………………………………...21 3. Sécurité………………………………………………………………………………….……..21
Troisième partie : Etude des performances énergétiques des équipements d’ammoniac….....…22 Page 52
Faculté des sciences et techniques –Mohammedia – de fin d’étude I.
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Les performances énergétiques des équipements...............................................…...23 1. Compresseurs 01/02………………………………………………………………………..….23 a. b. c. d.
Fiche technique……………………………………………………………………...23 Rendement théorique……………………………………………………………….23 Rendement réel……………………………………………………………………...24 Ecart éventuel……………………………………………………………………….24
2. Compresseurs 03/04……………………………………………………………………….…..26 a. b. c. d.
Fiche technique……………………………………………………………………..26 Rendement théorique………………………………………………………………27 Rendement réel……………………………………………………………………..28 Ecart éventuel………………………………………………………………………30
3. Aérocondenseurs………………………………………………………………………..……..30 a. b. c. d.
II.
Fiche technique……………………………………………………………………..30 Efficacité théorique……………………………………………………………...…30 Efficacité réelle…………………………………………………………….……….31 Ecart éventuel………………………………………………………………………31
Etude du circuit frigorifique de l’ammoniac………………………………….……32 1. Transformation d’ammoniac gaz-liquide…………………………………………………….32 a. b. c. d.
Evaporation………………………………………………………………………..32 Compression……………………………………………………………………….32 Condensation………………………………………………………………………32 Détente……………………………………………………………………………..32
2. Rendement du circuit frigorifique par IC01/02……………………………………………..32 a. Rendement théorique……………………………………………………………..32 b. Rendement réel……………………………………………………………………33 c. Ecart éventuel……………………………………………………………………..33 3. Rendement du circuit frigorifique par IC03/04…………………………………………….34 a. Rendement théorique…………………………………………………………….34 b. Rendement réel…………………………………………………………………...34 c. Ecart éventuel…………………………………………………………………….35
III.
Recommandations et analyses …………………………………………….………..35 1. Analyse technique des recommandations…………………………………………………..35 2. Analyse économique………………………………………...………………………………36 3. Application………………………………………………………………………….……….37
Conclusion…………………………………………………………………………………………....38 Annexes……………………………………………………………………………………….……....40 Annexe1 : Sigles et abréviations………………………………………………………..41 Annexe2 : Références……………………………………………………………………42 Annexe3 : Bibliographie et webographie……………………………………………….47 Table des matières…………………………………………………………………………….……..48 Page 53
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