Etude de l'influence de la température du fluide sur la performance d'un échangeur de chaleur de la raffinerie d'Alger

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI BOUMEDIENE
FACULTE DE GENIE MECANIQUE ET DE GENIE DES PROCEDES

DEPARTEMENT DE GENIE CHIMIQUE ET CRYOGENIE
LABORATOIRE DE PHENOMENES DE TRANSFERT

MEMOIRE DE FIN D'ETUDE

En vue de l'obtention du diplôme d'ingénieur d'état
Option : Génie chimique

THEME

Etude de l'influence de la température du fluide sur la performance d'un
échangeur de chaleur de la raffinerie d'Alger

Présenté par Proposé et Dirigé par

Melle Nadjet FADEL Mr A. MOUHEB

Melle Sabiha BOUSSALAH M^me R.HARCHE

Soutenu publiquement devant le jury composé de :

Mr N.BENTAIEB President

Mr A.MOUHEB Rapporteur

Mr Y.BEGHDADI Examinateur

Années 2009/2010

Remerciement

Nous commençons par remercier dieu qui nous a donnes volonté, courage et surtout patience
Pour pouvoir produire ce document et faire face à toutes les contraintes qui sont posées au
cours de son élaboration.

Nous remercions ensuite toutes les personnes qui nous ont soutenus, encouragées, conseillés
ne serai-ce qu'une prière pour nous et pour le meilleur aboutissement de notre courage.

Un grand merci à Mr A.MOUHEB grâce à qui nous avons obtenu notre sujet de fin d'étude
pour les conseils quil nous a prodigué, les encouragements successifs. Nous lui sommes
réellement reconnaissantes et le remercions à cette occasion pour cette aide précieuse.

Nos remerciements vont également à Mme R.HARCHE pour son soutient et précieuse aide.

On tient à remercier tout particulièrement Monsieur BENTAIEB et Monsieur
BEGHDADI, qui se sont intéressés à mon travail et ont accepté de le juger

Ainsi qu'à nos enseignants qui ont contribués de prés ou de loin notre formation quils
trouvent à travers ces quelques lignes l'expression de notre reconnaissance.

DEDICi4CES

ddde

i4 ma chère mère pour son affection, son amour et son soutient pendant les années d'étude du
primaire jusqu'à l'université.

i4mon chère père qui à consentit tant d'effort pour mon éducation, mon instruction et pour
me voir atteindre ce but.

i4 mes frères abd el Malek, Mouhamed et Mustapha

i4 mes soeurs Nadia, Malika, Zina, Sabah et i4sma

i4 tous mes amies surtout i4ssia, Imène, Hakima et Fatma

i4 mon binôme et sa famille i4 tous ceux qui me son chers Je dédie ce modeste travail

Avec beaucoup d'affection

DEDICi4CES

i4 ma chère mère pour son affection, son amour et son soutient pendant les années d'étude du
primaire jusqu'à l'université.

i4mon chère père qui à consentit tant d'effort pour mon éducation, mon instruction et pour
me voir atteindre ce but.

i4 mes frères saisali, Moussa et salah
i4 ma soeur djamila

i4 tous mes amies surtout samia. Imène, Hakima

i4 mon binôme et sa famille i4 tous ceux qui me son chers Je dédie ce modeste travail

Avec beaucoup d'affection

NOMENCLATURE

Symbole	Définition	Unités
A	Surface d'échange globale	m2
Ai, Ao	Surface d'échange interne et externe des tubes	m2
at, ac	Section de passage coté tube et coté calandre	m2
B	Espace entre les chicanes	m
CP	Chaleur spécifique	kJ/kg.^oC
De	Diamètre équivalent de la calandre	m
Dc	Diamètre de la calandre	m
di	Diamètre interne des tubes	m
do	Diamètre externe des tubes	m
d	Densité du fluide	-
d4^15	Densité du fluide à 15 ^oC	-
F	Facteur de correction de la DMTL	-
Fc	Facteur de correction de la température calorique	-
Gt, Gc	Vitesses massique coté tube et calandre	kg/m^2s
h	Coefficient de convection thermique	kw/m^2.^oC
hi	Coefficient de transfert de chaleur du film interne	kw/m^2.^oC
ho	Coefficient de transfert de chaleur du film externe	kw/m^2.^oC
hio	Coefficient de transfert de chaleur du film interne rapporté à la surface externe	kw/m^2.^oC
JH , Jh	Fonction de transfert cote tube et cote calandre	-
k	Conductivité thermique	kw/m.^oC
l	Longueur des tubes	m
M	Débit massique	kg/s
MLDT	Moyenne logarithmique des différences de températures	oC
N	Nombre des tubes	-
nt, nc	Nombre de passe cote tube et cote calandre	-
Q	Débit volumique	m^3/s
Re	Nombre de Reynolds	-
Rd *	Résistance asymptotique d'encrassement	m^2.^oC/kw
Rd	Résistance d'encrassement	m^2.^oC/kw
Rcd	Résistance au transfert de chaleur par conduction	m^2.^oC/kw
Spgr(60/60)	Densité du fluide	-
Tc, tc	Température calorique des deux fluides	oC
te, ts	Température d'entée et sortie du fluide froid	oC
Te, Ts	Température d'entée et sortie du fluide chaud	oC
tt	Température de la paroi des tubes	oC
U	Coefficient de transfert de chaleur sale	kw/m^2.^oC
Up	Coefficient de transfert de chaleur propre	kw/m^2.^oC
SYMBOLE GRECS
t	Terme correctif côté tube	-
c	Terme correctif côté calandre	-
p	Masse volumique	kg/m^3
~	Constante de Stefan et Boltzmann	w/m.s
~	Viscosité dynamique	kg/ms
~	Emissivité de la surface	-
v	Viscosité cinématique	m/s^2
~	Inverse du temps de relaxation	s-1

Les indices c : calandre e : entrée

s : sortie

t : tube

LISTE DES FIGURES :
Figure I.1 : Circuit préchauffe	.10
Figure I.2 : Colonne de distillation atmosphérique« TOPPING »	11
Figure. II.1.Coefficient de transfert global	18
Figure II.2. Echangeur de chaleur à plaque	. .20
Figure II.3. Echangeur à tube en u (épingle)	. 20
Figure II.4. Echangeur a tube et calandre	. 20
Figure III.1. Exemple d'un faisceau de tubes d'un échangeur encrassé	21

Figure III.2. Représentation schématique des phases de dépôt et de réentraînement de

l'encrassement dans le cas d'un liquide . 24

Figure III.3 : Evolution de la résistance d'encrassement en fonction du temps 27

Figure IV.1.Echangeur tubulaire encrassé . 34

Figure. IV.1.Echangeur tubulaire propre 34

Figure IV.3.Présentation de la batterie E-101 30

Figure IV.4.Evolution de la résistance d'encrassement de la cellule FED 38

Figure IV.5. Influence de la température de la surface d'échange de chaleur Sur la résistance d'encrassement pour la cellule E-101 FED 39 Figure IV.6. Effet de la température moyenne du brut sur la résistance

d'encrassement pour la cellule E-101 FED .40

LISTE DES TABLEAUX :

Tableau IV.1 : Corrélation de calcul par la méthode de KERN ;

Tableau IV.2 : Corrélations de calcul des propriétés physiques des deux fluides.

LISTE DES ANNEXES :

ANNEXE1 : Design du E101: CBA, FED.

ANNEXE2 : Données de marche du E101 FED.

ANNEXE3 : Résultats de calcul des températures caloriques et Tableau de calcul de a. ANNEXE4 : Distillation ASTM et TBP

ANNEXE5 : Calcul des propriétés physiques des deux fluides

ANNEXE6 : Les données et Résultats de calcul des températures des tubes

ANNEXE7 : Résultats de calcul du coefficient de transfert de chaleur propre et encrassé ANNEXE8 : Calcul de Rd ;

ANNEXE9 : Les abaques.

SOMMAIRE

NOMENCLATURE

INTRODUCTION GENERALE 1

CHAPITRE I : GENERALITE SUR LE PETROLE BRUT ET SON TRAITEMENT

I.1. Généralité sur le pétrole brut		3
I.1.1.Définition		.3
I.1.2.Composition du pétrole brut		3
I.1.3.Classification du pétrole brut		..4
I.2. Présentation de la raffinerie d'Alger		5
I.2.1 Historique		..5
I.2.2 Les différentes unités de la raffinerie d'Alger		6
I.2.3.Description du schéma technologique de l'unité de TOPPING		7
CHAPITREII : GENERALITES SUR LES ECHANGEURS
II.1. Généralités sur le transfert de chaleur		12		II.2. Différents modes de transferts de chaleur
12
II.3.Généralité sur les échangeurs		.14
II.3.1.Définition		...14
II.3.2.Les Modes de fonctionnement des échangeurs		.14
II.3.3.Les types des échangeurs		15
II.3.4. Théorie de base pour le calcul d'un échangeur de chaleur		17
II.3.5.Coefficient global de transfert de chaleur		...18
CHAPITRE III : L'ENCRASSEMENT EN TRANSFERT DE CHALEUR
III.1.Définition	21
III.2. différents types d'encrassement	22
III.2.1Encrassement particulaire	.22
III.2.2.Entartrage	..22
III.2.3.Encrassement par corrosion	..22
III.2.4.Encrassement biologique	...23
III.2.5.Encrassement par réaction chimique	23
III.2.6. Encrassement par solidification	.23
III.3.APPARAITON ET DEVELOPPEMENT DE L'ENCRASSEMENT	..23
III.3.1.Initiation	..24
III.3.2.Transfert des particules à la paroi	24
III.3.3. Adhésion des particules	...24
III.3.4. Réentraînement des particules déposées	..24

III.3.5.Vieillissement du dépôt 24

III.4.PARAMETRES INFLUANCANT L'ENCRASSEMENT 25

III.4.1.Vitesse d'encrassement .25

III.4.2. La concentration de la matière encrassante ..25

III.4.3.Température de la surface d'échange de chaleur .25

III.4.4. Etat de surface rugosité 25

III.4.5. Corrosion .25

III.5.RESISTANCE D'ENCRASSEMENT 26

III.6.LES DIFFERENTES ALLURES DE LA RESISTANCE D'ENCRASSEMENT 27

CHAPITRE IV : ETUDE EXPERIMENTALE

IV.1. Problématique 29

IV.2.Calcul de la résistance d'encrassement de la batterie E-101 FED avec la méthode de

KERN 29

IV.2.1.Présentation de la batterie E-101 .29

IV.2.2Répartition des fluides .29

IV.3.HYPOTHESES SIMPLIFICATRICES .30

IV.4.METHODE DE CALCUL [méthode de KERN] 30

IV.4.1.Calcul de la résistance d'encrassement 30

IV.4.2.Calcul de Up ..30

IV.5. CALCUL DES CARACTERISTIQUES DES FLUIDES 32

IV.6.CALCUL DE COEFFICIENT D'ECHANGE U .33

IV.7.Exemple de calcul 35

IV.8.RESULTATS ET INTERPRETATIONS 38

IV.8.1.Evolution de la résistance d'encrassement 38

IV.8.2.Influence des paramètres opératoires sur la résistance d'encrassement .38

IV.8.2.1.Influence de la température de la surface d'échange de chaleur .39

IV.8.2.2.Influence température moyenne du brut ..40

Conclusion générale 41

Bibliographie

Annexes

INTRODUCTION GENERALE

L'encrassement des équipements de transfert thermique reste l'un des phénomènes les moins compris dans le domaine industriel surtout dans les industries chimiques, pétrolières et alimentaires. L'encrassement est défini comme étant l'accumulation des matériaux ou des substances non désirées sur les surfaces d'échange.

Malgré les grands progrès techniques dans le design des échangeurs de chaleur et les différentes méthodes chimiques et mécaniques développées pour réduire l'impact préjudiciable de la formation de dépôt sur les surfaces de transfert thermique, la plupart des industries souffrent toujours des problèmes de l'encrassement de leurs échangeurs de chaleur en particulier l'industrie pétrolière.

Le pétrole prédomine aujourd'hui dans la consommation globale de l'énergie de la majorité des pays du monde.

En Algérie le pétrole présente de loin la source de revenus la plus importante pour l'économie du pays.

La raffinerie d'Alger, comme toutes les autres raffineries dans le monde rencontre d'énormes problèmes dont le plus important est le bouchage des tubes des échangeurs de chaleur. A cet effet la batterie de préchauffe E-101du pétrole brut est la première à être affectée. Ce phénomène d'encrassement constitue le sujet de la présence étude.

La présentation du travail est constituée de deux parties théorique et expérimentale. La partie théorique de ce travail renferme trois chapitres :

Le premier chapitre comporte des généralités sur le traitement du pétrole brut et une brève présentation de la raffinerie d'Alger.

Le deuxième chapitre résume des généralités sur le transfert de chaleur et les échangeurs thermiques les plus répandus dans les installations industrielles.

Le troisième chapitre présente le phénomène d'encrassement dans le domaine du transfert de chaleur ainsi que les différents types d'encrassement et enfin, l'influence des paramètres opératoires sur la formation du dépôt.

La partie expérimentale consiste à donner dans un premier temps une description de l'installation, suivie d'une méthode de calcul de la résistance d'encrassement. Puis l'interprétation des résultats obtenus, et la détermination de l'évolution de la résistance d'encrassement en fonction du temps et de la température puis l'interprétation des résultats obtenus.

Nous terminerons notre travail par une conclusion générale.

PARTI E

TH IORIQU E

CHAPITRE I

GENERALITES SUR LE PETROLE BRUT ET SON TRAITEMENT

I. GENERALITES SUR LE PETROLE

I.1.1.DEFINITION :

Le mot pétrole est composé à partir de deux mots latins « pétra et oléum » et signifie littéralement « huile de pierre » [1]. Chimiquement le pétrole brut est un liquide noir .quelquefois à reflets verdâtres et généralement plus léger que l'eau. Il est plus ou moins fluide suivant son origine et son odeur est habituellement forts et caractéristique [2].

Le pétrole est constitué essentiellement d'hydrocarbures mais aussi d'impuretés telles que le soufre, l'azote, l'eau salée et certains métaux.

I.1.2.Composition du pétrole brut :

Le pétrole brut est un mélange, en quantités variables, de plusieurs hydrocarbures et des composés hors hydrocarbures

· Les hydrocarbures :

Un hydrocarbure (HC) est un composé organique contenant exclusivement des atomes de carbone (C) et d'hydrogène (H). Ils possèdent en conséquence une formule brute de type CnHm, où n et m sont deux entiers naturels. On distingue plusieurs familles chimiques selon leur structure : [3]

1. Les hydrocarbures saturés linéaires ou ramifiés : Ceux sont des composés de formule brute générale C_n H 2 n+ ₂. Qui peuvent avoir des structures en chaînes droites. [1]

2. Les hydrocarbures saturés cycliques ou naphtènes: ils sont de formule

générale CnH2n.

Les carbones sont ici associés en anneau et toutes les valences sont saturées [2]. Les cycles les plus rencontrés dans le pétrole brut sont ceux de 5 ou bien 6 atomes de carbone.

3. Les hydrocarbures aromatiques: Ils constituent la troisième grande famille d'hydrocarbures présents dans les pétroles bruts [1].Les carbones sont associés encore en anneau, mais une valence sur deux seulement est saturée. Du fait des liaisons doubles, de forme générale C_n H 2 n- 6 .Ces hydrocarbures réagissent facilement avec l'acide sulfurique et le chlore. [2]

4. Les hydrocarbures insaturés ou alcènes : Ceux sont des composés de formule générale _CnH2n Contenant des liaisons doubles.

Composés hors hydrocarbures : [4]

Composés soufrés

Le soufre est l'hétéro élément le plus répandu dans les pétroles bruts. Sa concentration peut aller de 0.1 à plus de 8 0

0 en poids. Cette teneur est corrélée avec la densité du brut, et donc sa qualité (lourde ou légère). Il peut être présent sous forme inorganique (S élémentaire, H₂ S Hydrogène sulfuré, COS Oxysulfure de carbone), ou sous forme organique tel que (sulfure, disulfure, thiol et thiophène).

Composés oxygénés :

Généralement le pétrole contient moins d'oxygène que le soufre. L'oxygène est responsable de l'acidité du pétrole brut.

Composés azotés :

L'azote se trouve préférentiellement dans les fractions du brut dont le point d'ébullition est supérieur à 0

250 C, et est particulièrement concentré dans les résines et les asphaltènes. On trouve l'azote sous forme d'amides, d'amines et de pyridines.

Composés organométalliques:

Dans le brut et en particulier dans les fractions les plus lourdes, se trouvent des atomes métalliques comme le Nickel et le Vanadium.

Les sels:

Le pétrole contient souvent des sels inorganiques tels que le chlorure de sodium.et le chlorure de calcium en suspension ou dissous dans l'eau. Ces sels doivent être éliminés avant le traitement du brut et ce, pour éviter la détérioration des équipements en raison des phénomènes de corrosion et d'encrassement.

I.1.3.Classification du pétrole brut

On peut citer le pétrole selon trois méthodes :

Classification industrielle

Généralement, on classe les pétroles bruts en fonction de la densité en 4 grandes catégories.

· Les pétroles légers : 15

d₄ < 0.825 ;

· Les pétroles moyens : 0.825 < 15

d₄ < 0.875 ;

· Les pétroles lourds : 0.875 < 15

d₄ <1.000 ;

· Les pétroles extra-lourds : 15

d₄ > 1.000.

Classification suivant le facteur de caractérisation : KUOP

Le facteur de caractérisation K_UOP a été introduit par les chercheurs de la société

<< Universal Oil Products Co ».

Le K_UOP des hydrocarbures purs examinés est alors de :

· 13 pour les paraffines ;

· 12 pour les hydrocarbures où le poids relatif des chaînes et cycles est équivalent ;

· 11 pour les naphtènes purs ;

· 10 pours les aromatiques purs.

Classification selon le caractère chimique dominant

C'est le classement du brut selon les familles prédominantes des hydrocarbures. Le pétrole peut être de type

· Paraffinique ;

· Naphténique ;

· Aromatique.

I.2. PRESENTATION DE LA RAFFINRIE D'ALGER (NAFTEC) [5]

I.2.1. Historique:

La raffinerie d'Alger est une unité de traitement et de raffinage du pétrole brut ; elle a été construite en 1960 par une société française nommée << FOSTER WHEELER ».Le démarrage de cette dernière a eu lieu le 1964, et le complexe a coûté 27 milliards de centimes.

La raffinerie est située à 5km au sud de la ville d'EL-HARRACH et à 20 km de la capitale ALGER au lieu dit: SIDI ARCINE, et elle occupe une superficie de 182 hectares. Elle a pour but de traiter le brut de HASSI MESSAOUD ainsi que les condensâts de HASSI R'MEL, et cela afin de satisfaire la consommation croissante en carburant du marché national.

Depuis le 10 janvier 1964 jusqu'à 1971, la raffinerie était alimentée par tankers du port pétrolier de BEJAIA et le port pétrolier d'Alger et ensuite par pipe de diamètre égale à 26 » jusqu'au parc de stockage. A partie de 1979, un piquage de BENI-MANSOR à partir du pipe de diamètre à 24 » reliant HMD/BEJAIA a été opéré, un Oléoduc de diamètre à 16» d'une longueur de 131 Km jusqu'à la raffinerie, avec un débit horaire de 500m³ permet l'alimentation direct de la raffinerie.

I.2.2 LES DIFFERENTES UNITES DE LA RAFFINERIE D'ALGER :

La raffinerie comporte deux unités principales : une unité de production et une unité d'installations générales :

Unité de production

Elle comporte essentiellement les unités suivantes

a) Unité de distillation atmosphérique (unité100), d'une capacité de 2,7 millions de tonnes par an qui est destinée à séparer les différents produits pétroliers.

b) Unité de reforming catalytique (unité200), qui permet d'améliorer l'indice d'octane du solvant total. Le produit obtenu appelé plat-format a un indice d'octane assez élevé et la capacité de production est de 2500m³/jour.

c) Unité de gaz-plant (unité300): elle a pour objectif de séparer le mélange de gaz (L.P.G) en produits liquides finis qui sont le propane et le butane.

d) Pomperie d'expédition pour le transfert des produits finis.

e) Unité de mélange (ethylation) : elle a pour rôle la fabrication de deux essences ayant un indice d'octane de 90(normal) et (super).

Unité d'installation générale

Elles sont constituées de :

a)Une centrale thermoélectrique pour produire de l'électricité, de la vapeur à basse et haute pression, et de l'air ;

b) Une station de traitement des eaux ;

c) Des ateliers d'entretien ;

d) Un laboratoire de contrôle des produits ;

e) Un parc de stockage du pétrole brut et des produits finis réparti comme suit

- pétrole brut : 105000 m³,

- produits finis et semis finis : 185000 m3.

f) Une rampe d'alimentation en Propane /Butane des centres de TIZI-OUZOU, AINOUSSERA et CHLEF.

I.2.3.DESCRIPTION DU SCHEMA TECHNOLOGIQUE DE L'UNITE DE TOPPING :

Nature de la charge -capacité :

L'unité de distillation a été conçue pour traiter le pétrole brut de Hassi -Messaoud, soit pur, soit en mélange avec proportions variables de condensats de Hassi -R'Mel ; les proportions n'excédant pas 27% en produits du mélange .La capacité de l'unité est de :

-2700 000T /an de Hassi Messaoud, soit une allure de 7 700 T/J pour 350 jours de marche effective.

-2 210 500 T/an sur un mélange de 72,5 Hassi Messaoud et 27,5% Hassi-R'Mel, soit une allure de 6320T/J de marche effective.

-2500000T/an sur un mélange de 92,5% Hassi Messaoud et 7,5% condensas Hassi-R'Mel soit 7 120 T/J.

Unité de distillation « TOPPING »

L'opération initiale de raffinage qui est la distillation du pétrole brut, se fait dans une installation de fractionnement appelée « TOPPING » (voir la figure I.1)

La distillation fractionnée permet de séparer le pétrole brut en composés d'hydrocarbures de propriétés voisines, pour pouvoir leur donner en bloc la même utilisation .Les coupes obtenues sont les suivantes :

1-propane et butane ;

2-essence SR ;

3-solvant lourd et léger ;

4-kérosène ;

5-gas-oil lourd et léger.

Section préchauffe

Il existe trois bacs de stockage A301, A302, et A303 dont l'un alimente l'unité 100, le second est en remplissage, et le troisième est au repos.

Le brut est refoulé par la pompe P101 (constituée de trois pompes en série A, B, C à six étages entreposées verticalement), vers l'unité à travers un enregistreur de débit FR101.

Le brut subit ensuite un traitement par un piquage désémulsifiant; avant de traverser une série d'échangeurs E-101 constitués de deux batteries d'échangeurs CBA et FED, qui réchauffe la charge par un reflux de tête. Au niveau de la batterie est opérée une injection d'eau de lavage. La température de sortie du brut est d'environ 105^oC, avant son entrée dans le dessaleur électrostatique (ballon D110) pour éliminer les sels contenus dans le pétrole, et ce afin d'éviter la corrosion et le bouchage des faisceaux des échangeurs de chaleur .Le brut passe ensuite dans l'échangeur E-102, C BA pour élever la température de 105⁰Cà 160⁰C par échange de chaleur avec le reflux intermédiaire.

Le pétrole réchauffé entre le ballon flash D102, et les gaz sortent en tête de la colonne pour être réinjectés dans le brut flashé sortant du four F101. Le brut flashé est refoulé par la pompe P102 à travers un circuit d'échangeurs parcouru par des produits à refroidir dont :

-le kérosène à 185⁰C et une pression de 25 bars. Pour l'échangeur E-103 ;

-le gas-oil lourd pour l'échangeur E-104 ;

-le gaz -oil léger à 305^oC pour l'échangeur E-105 ;

-le reflux circulant inférieur à une pression de 17,5 bar, pour l'échangeur E-106 ; -le résidu atmosphérique à une pression de 16 bars, pour l'échangeur E-107.

Le brut sort à une température de 220^oC, et se divise en huit circuits parallèles avant d'entre dans la zone de convection du four F101.Apres, les huit circuits sont réunis deux par deux pour former quatre passez dans la zone de radiation, deux dans la chambre nord et les deux autres dans la chambre sud du four. Les deux circuits se réunissent en une seule ligne.

On leur injecte les produits légers venant du ballon D102 avant l'entrée dans la colonne C101 à une température de 360^oC (voir la figure I.2)

Section de distillation :

Le brut flashé entre à 365^OC dans la colonne de distillation dans la zone de détente sous le plateau n^o7, tangentiellement pour avoir une meilleure séparation (effet cyclone).La tour possède 49 plateaux à clapet, et 7 soupapes de sécurité .La pressions de marche de la tour est de 1,8 bars.

La partie liquide correspond aux produits plus lourds que le gaz -oil .C'est le résidu, qui constitue la partie d'épuisement .L'autre partie plus léger que le gaz -oil, s'élève dans la colonne et se condense aux différents plateaux suivant la température d'ébullition : c'est la partie d'expansion. Les différentes coupes soutirées sont :

-gas-oil lourd ;

-gas-oil léger ;

-kérosène ;

-solvant lourd.

La dernière partie est constituée d'hydrocarbures qui ne se condensent pas dans la tour, et qui sortent en tête de colonne sous forme de vapeur : c'est la zone de rectification. Ces vapeurs constituent l'essence totale, en plus des gaz que sont le butane, le propane et les plus légers envoyés vers la torche.

Circuit reflux de tête :

Le reflux de tête est soutiré au niveau du plateau n^o46 de la tour de distillation. Il est ensuite refroidi de120^oà70^o en traversant deux circuits d'échangeurs parallèles :

E-101 F, E et D d'une part, et E-101 C, B et A, d'autre part. Le produit est refoulé soit par la pompe P103A qui est équipée d'un coupleur hydraulique, soit par la pompe P103B entrainée par une turbine. La vitesse de rotation de ces deux pompes est commandée par le régulateur du débit de reflux FRC112. Le reflux traverse l'aéroréfrigérant E-108 ; puis retourne à 60^oC sur le plateau de tête n^o49, et permet de régler la température de la tête de la colonne.

Figure .I.2.Unité de distillation atmosphérique (TOPPING) [5]

CHAPITRE II

GENERALITES SUR LES ECHANGEURS

II.1. Généralités sur le transfert de chaleur

Le transfert de chaleur est l'un des modes les plus connu d'échange d'énergie. Il intervient naturellement entre deux systèmes de températures différentes et cela quel que soit le milieu, même vide, qui les sépare. De ce fait, les transferts thermiques ont, aussi bien dans le domaine des sciences pures que dans celui des applications technologiques, un rôle souvent essentiel. Ce rôle devient même déterminant lorsqu'il est à l'origine des techniques utilisées (échangeurs, moteurs thermiques, calorifugeage, utilisation de l'énergie solaire,...) [6].

II.2. Différents modes de transferts de chaleur

Le transfert de chaleur peut être défini comme la transmission de l'énergie d'une région a une autre sous l'influence d'une différence de température, il est régi par une combinaison de loi physique [6].

Il existe trois modes de transfert de chaleur : la conduction, la convection et le rayonnement

Bien que les trois processus puissent avoir lieu simultanément, l'un des mécanismes est généralement prépondérant. [7]

La conduction : C'est le transfert de chaleur au sein d'un milieu opaque, sans déplacement de matière, sous l'influence d'une différence de température. La propagation de la chaleur par conduction à l'intérieur d'un corps s'effectue selon deux mécanismes distincts : une transmission par les vibrations des atomes ou molécules et une transmission par les électrons libres.[8]

La théorie de la conduction repose sur l'hypothèse de Fourier : le flux est proportionnel au gradient de température :

(I)= - k A dT/dx (II.1)

Cette équation est donnée dans le cas ou k est une constante.

Avec: (I): flux de chaleur exprimée en (kcal/h).

A: Aire de la section perpendiculaire au flux de chaleur, exprimée en (m2).

K: Conductivité thermique du solide exprimée en (kcal/h.m.°C).

dT/dx : Gradient de température dans la section d'aire A exprimée en (°C/m).

La convection: Les phénomènes de convection interviennent dans la transmission de la chaleur chaque fois qu'un fluide se déplace par rapport à des éléments fixes, lorsque se produit au sein du fluide des courants dus simplement aux différences de densité résultant des gradients de température, on dit que la convection est naturelle ou libre par contre, si le mouvement du fluide est provoque par une pompe ou un ventilateur, le processus est appelé convection forcée.[ 8]

Le flux de chaleur transféré par convection entre une paroi et un fluide est donné par :

'b=h.A (Tp-Tf) (II.2)

Avec: h : Coefficient d'échange de chaleur par convection exprimée en (kcal/h.m².°C).
A : Aire de la surface d'échange de chaleur exprimée en (m²).

(Tp-Tf ): la différence de température de la paroi et du fluide respectivement (°C).

Rayonnement : C'est le mécanisme par lequel la chaleur se transmet d'un milieu à haute température vers un autre à basse température lorsque ces milieux sont séparés dans l'espace, ce mode de Transfert ne nécessite pas de support matériel et peut donc s'effectuer dans le vide, en générale les sources de rayonnement sont des solides et le rayonnement se fait par la surface. [8]

En conséquence, l'énergie émise par rayonnement d'une surface A est donnée par l'équation de Stefan-Boltzmann :

'bR=7r.e.c.T⁴ .A (II.3)

Avec: 'bR: Énergie rayonnée exprimée en (Watt).

e: Pouvoir émissif de la surface.

a : Constante de Stefan-Boltzmann qui est égale à 5,67.10^-12W/cm².K⁴.

T : Température exprimée en (°K).

II.3.Généralité sur les échangeurs :

Les échangeurs de chaleur ont été utilisés dans diverses industries pour un large éventail d'applications. Certaines de ces applications peuvent être trouvées dans le secteur de chauffage, domaine de climatisation, production d'électricité, récupérations de la chaleur perdue, et traitement des produits chimiques...etc. [9]

II.3.1.Définition :

Les échangeurs de chaleur sont des appareils permettant de transférer de la chaleur entre deux fluides à des températures différentes. Dans la plupart des cas, les deux fluides ne sont pas en contact, et le transfert s'effectue à travers une surface d'échange. Au sein de la paroi séparatrice, le mécanisme de transmission de la chaleur est la conduction, et sur chacune des deux surfaces de contact avec les fluides, ce sont presque toujours les phénomènes de convection qui prédominent. [9]

II.3.2.Les Modes de fonctionnement des échangeurs :

Une classification des échangeurs peut être établie d'après le sens relatif de l'écoulement des deux fluides. [6]

- À courant parallèle : les deux fluides sont disposés parallèlement et vont dans le même sens. -À contre courant : idem, mais les courants vont dans des sens opposés.

-À courant croisé : les deux fluides sont positionnés perpendiculairement.

- À tête d'épingle : un des deux fluides fait un demi-tour dans un conduit plus large, que le deuxième fluide traverse. Cette configuration est comparable à un échangeur à courant parallèle sur la moitié de la longueur, et pour l'autre moitié à un échangeur à contre courant.

- A contact direct ou à mélange : les deux fluides peuvent être mis en contact comme c'est le cas dans les tours de refroidissement, des buses projetant de l'eau chaude sont disposées sur les parois intérieures de la tour, l'air extérieur admis par le bas s'échauffe et du fait de son changement de densité monte de bas en haut, permettant ainsi de refroidir l'eau. [10]

II.3.3.Les types d'échangeurs:

+ Echangeurs à fluide séparés :

Nous ne considérons ici que les échangeurs à fluides séparés, ou le transfert de chaleur s'effectue à travers une paroi matérielle, ce qui exclut donc les échangeurs dits « à contact direct >>. Dans ces appareils dominent deux grandes familles : les échangeurs tubulaires et les échangeurs à plaques. [10]

· Echangeurs tubulaires :

Comme leur nom l'indique, les échangeurs tubulaires sont constitués de tubes dont la paroi forme la surface d'échange. Ils comportent [10]

-soit un tube unique (serpentin) : dans lequel le tube est placé à l'intérieur d'un réservoir et a généralement la forme d'un serpentin [11]

-soit deux tubes coaxiaux (échangeurs bitubes) : [11]

L'un des fluides circule dans le tube central et l'autre dans la couronne comprise entre les deux tubes. La circulation des fluides peut s'effectuer soit dans le même sens (on parle alors d'échangeurs "co-courant ") soit en sens inverse, dans ce cas l'échangeur est dit à "contre courant>>. Le tube intérieur peut être muni d'ailettes pour augmenter la surface d'échange et créer des turbulences de manière à augmenter l'efficacité.

-soit un faisceau de tubes enfermé dans une enveloppe appelée calendre : [10]

Ces échangeurs sont les plut fréquemment utilisés dans l'industrie. Il peut être fabriqués à partir de nombreux matériaux et sont utilisables pratiquement sans limite de température et de pression.

Il existe de nombreux types d'échangeurs à tubes et calandre (à tête flottante, à tubes en U....). [12]

· Échangeurs à plaques: [10]

des canaux plats ou la circulation peut être soit diagonale soit latérale. Il y a évidemment alternance du fluide froid et du fluide chaud d'un canal au suivant. Globalement, la distribution des fluides entre les différents canaux se fait en U, en Z ou selon un schéma multi passes.

Plusieurs technologies sont en concurrence. La principale, et la plus ancienne, est celle des échangeurs à plaques avec joints. Ces échangeurs ne peuvent être utilisés que pour des pressions maximales de 30 bars et des températures maximales de 200 degrés Celsius. D'autres technologies plus récentes permettent de remédier aux inconvénients de L'existence de joints, comme les échangeurs à plaques soudées

Il existe d'autres échangeurs à plaques dont la diffusion est moins importante tels que les échangeurs à spirales et les échangeurs à plaques brasées.

Reste encore les échangeurs à plaques serties qui sont constitués d'un assemblage de tôles, Planes parallèles entre lesquelles sont disposées des ailettes.

+ Autres types d'échangeurs:

· Les échangeurs en graphite : ces échangeurs sont le plus souvent utilises à des pressions de 6 bars et des températures 70°c pour véhiculer des fluides corrosifs (acides chlorhydrique, sulfurique, phosphorique...) exception faite des oxydants puissants. [13]

Ces échangeurs se prêtent peu au nettoyage mécanique, mais les procédés de nettoyage chimique et à eau sous pression sont le plus souvent utilisés.

· Les échangeurs en verre: la conductibilité thermique du verre (1.1w/m°c) est très inférieure à celle des aciers ; ce matériau trouve certaines de ses applications sur des gaz, ou la résistance thermique essentielle se trouve coté fluide gazeux. L'échangeur en verre possède une très bonne tenue à la corrosion sulfurique, ce qui permet son utilisation industrielle dans les problèmes de récupération sur des gaz à des températures inferieures à la température de condensation acide. [12]

initial après un simple lavage. Par contre la jonction tubes de verre-plaque tubulaire est technologiquement le point faible de cet échangeur. [12]

· Les échangeurs en matière plastique: Ce matériau présente une bonne tenue à la corrosion mais également un bon comportement vis-à-vis des agents encrassant.

Différents type d'échangeurs en plastique sont commercialisés: -échangeurs à gaines en matière plastique;

-échangeurs à plaques en matière plastique;

-échangeurs à tubes en matière plastique.

II.3.4.Théorie de base pour le calcul d'un échangeur de chaleur

Pour dimensionner ou prédire les performances d'un échangeur, il est nécessaire de relier la quantité totale de chaleur transmise, q, à des quantités telles que les températures d'entrée et de sortie des deux fluides, le coefficient global de transfert de chaleur U et la surface de transfert de chaleur A, selon l'équation :

~ = U A MLDT (II.4)

· Moyenne logarithmique de la différence de température MLDT [14] L a puissance échangée entre les deux fluides, obéit pour les deux configurations (co-courant et contre courant) à la même loi (II.4).

Avec :

A - A (II.5)

T T

1 2

MLDT=

Ln T T

( 1

A A 2

)

Qui définit la moyenne logarithmique de différence de Températures entre les deux fluides. Où :

AT1 : Différence de températures entre les deux fluides à l'extrémité 1 de l'échangeur.

Cette relation est très utile pour déterminer expérimentalement le coefficient d'échange de
chaleur global d'un échangeur ou le produit (U*A) si la surface d'échange A est inconnue.

II.3.5. Coefficient global U de transfert de chaleur:[14]

Si on considère un élément de tube de longueur dL, le flux de chaleur correspondant s'écoulera en rencontrant cinq résistances :

Figure II.1.Coefficient de transfert global [14]

R = : Résistance dans le fluide à l'extérieur du tube, égale à l'inverse du coefficient de

1

0

⁰ h

film externe ;

R d 0 : Résistance due au film d'encrassement déposé sur l'extérieur du tube ;

R cd : Résistance due à la paroi métallique du tube (cette résistance peut être négligée dans les calculs) ;

R di : Résistance due au film d'encrassement déposé à l'extérieur du tube ;

R

1

ⁱ h

= : Résistance dans le fluide à l'extérieur du tube, égale à l'inverse du coefficient de

i

Comme ces résistances s'expriment en [m² °C /kcal] il est nécessaire de rapporter tous ces termes à la même surface. On convient de choisir, en référence, la surface extérieure du tube ce qui amène à corriger les résistances intérieures R _di et R _i en les multipliant par le rapport

d ₀ d _i des diamètres extérieur et intérieur du tube. Ces résistances corrigées s'écriront :

d 0

R = R (II.6)

i

di 0 di_d

d i

h = h (II.7)

0

i 0 i_d

Dans ces conditions, la résistance globale au transfert, égale à la somme des cinq résistances précédentes prendra la forme :

1 1 1 (II.8)

R = + R R

di 0 + + + R_cd =

d di

h h U

0 i 0

U : est le coefficient de transfert sale relatif à l'élément de tube dL

Figure II.2. Echangeur de chaleur à plaque [15]

Figure II.3. Echangeur à tube en u (épingle) [16]

CHAPITRE III

L'ENCRASSEMENT EN TRANSFERT DE CHALEUR

Durant le fonctionnement normal d'un échangeur de chaleur, les surfaces d'échange sont souvent sujettes à des dépôts formés par les impuretés du fluide, formation de la rouille ou de produits d'autres réactions entre le fluide et le matériau de la paroi.

III.1. Définition

L'encrassement des équipements de transfert thermique est défini comme étant la déposition et l'accumulation de matériaux ou de substances indésirables sur les surfaces d'échange de chaleur [17]. Ces dépôts peuvent être de la rouille, du tartre (sédiment), de la vase, des cristaux, des résidus biologiques, des produits de réaction chimique ou la combinaison de plusieurs de ces éléments.

Cette couche d'encrassement qui se forme sur l'un ou les deux côtés de la surface d'échange de chaleur possède une conductivité thermique plus faible que celle du métal constituant cette surface, ce qui engendre l'augmentation considérable de la résistance au transfert thermique et donc, une diminution des performances de l'échangeur de chaleur. D'autre part, ce film d'encrassement réduit la section de passage du fluide entrainant, ainsi,

une augmentation de la perte de charge dans l'appareil. [18] (Voir figure III.1).

Figure III.1. Exemple d'un faisceau de tubes d'un échangeur encrassé [23]

III.2. Les différents types d'encrassement [19]

Il est possible de classer l'encrassement selon le mécanisme qui contrôle la vitesse de dépôt, selon les conditions d'utilisation de l'échangeur ou selon le mécanisme dominant, même s'il ne contrôle pas la vitesse de dépôt. Nous adopterons, comme la plupart des auteurs [Epstein1978], cette dernière méthode de classification. Six types différents peuvent alors être définis :

· encrassement particulaire ;

· corrosion ;

· entartrage ;

· encrassement biologique ;

· encrassement par réaction chimique ;

· encrassement par solidification.

III.2.1 Encrassement particulaire [20]

C'est ce qui se passe quand des particules fines, contenues dans un fluide, se déposent sur une surface d'échange de chaleur

· L'eau des chaudières contenant des produits de corrosion ;

· L es écoulements gazeux pouvant être fortement chargés de particules de poussières Dans certains cas, lorsque le dépôt est important, le processus sera considéré comme encrassement par sédimentation.

III.2.2 Entartrage [12]

L'entartrage d'une surface d'échange est généralement associé à la production d'un solide cristallin à partir d'une solution liquide. Il dépend donc fortement de la composition des eaux industrielles. L'entartrage se matérialise par une formation d'incrustations adhérentes et dures sur les surfaces d'échanges généralement métalliques. Pour qu'il y ait entartrage, deux conditions doivent être remplies :

- la limite de solubilité du sel contenu dans l'eau doit être dépassée ;

- la vitesse de dépôt doit être suffisamment rapide.

III.2.3 Encrassement par corrosion

L'encrassement par corrosion est le résultat d'une réaction chimique ou électrochimique entre la surface de transfert de chaleur et le fluide en écoulement. Les produits de la réaction qui se forment et restent sur la surface d'échange créent l'encrassement. [19]

L'encrassement par corrosion est un promoteur potentiel pour tous les autres types d'encrassement. Les produits de corrosion peuvent en effet servir de germes de nucléation pour des solutions sursaturées, piéger les particules en suspension, servir d'abris pour le développement de micro-organismes et même catalyser certaines réactions [12].

III.2.4.Encrassement biologique [21]

L'encrassement biologique est dû au développement de micro-organismes qui créent un film encrassant au contact de la surface d'échange. Il peut être causé par trois grands types de micro-organismes :

- les bactéries dont le développement est dû à un apport nutritif de type hydrocarbures ;

- les algues dont le développement est dû à la présence d'énergie solaire avec photosynthèse ; - les champignons dont le développement sont dus aux changements des conditions physicochimiques telles que l'humidité, la température et le pH.

III.2.5.Encrassement par réaction chimique :

Les dépôts sont des produits solides de réactions chimiques ayant eu lieu au voisinage de la surface d'échange de chaleur dont le matériau ne participe pas à la réaction mais peut agir comme catalyseur. Ces réactions sont souvent des réactions de polymérisation. [4]

Ce type d'encrassement peut être rencontré dans l'industrie nucléaire, alimentaire et dans les procédés de raffinage du pétrole. Il peut être affecté par les conditions opératoires (vitesse, température, concentration), ainsi que par la composition du fluide c'est-à-dire le constituant principal et les constituants secondaires même à l'état de trace tels que les oléfines, l'oxygène moléculaire et l'air, les composés oxygénés soufrés et azotés, les sels inorganiques, l'eau, les impuretés métalliques libres et les produits de corrosion. [12]

III.2.6. Encrassement par solidification:

Il s'agit de la solidification d'un liquide pur au contact d'une surface d'échange sousrefroidie (formation d'une couche de glace à l'intérieur des conduites) ou du dépôt d'un constituant à haut point de fusion d'un liquide au contact d'une surface de transfert de chaleur froide (dépôt des hydrocarbures paraffiniques). [12], [21]

III.3. Apparition et développement de l'encrassement [19]

Les auteurs s'accordent en général pour considérer cinq phases dans l'apparition et le développement de l'encrassement. Ces cinq phases peuvent chronologiquement se décomposer comme suit.

III.3.1.Initiation

Cette phase est associée au temps nécessaire avant de pouvoir observer la formation d'un dépôt encrassant sur une surface propre.

III.3.2.Transfert des particules à la paroi

Il peut être contrôlé par la diffusion turbulente, l'impaction inertielle ou un champ de forces extérieures (thermiques, électriques, etc.) ; ces mécanismes peuvent coexister.

III.3.3. Adhésion des particules

Les particules transférées à la paroi peuvent s'y maintenir grâce aux forces d'adhésion dues à l'attraction moléculaire (forces de Van der Waals), aux forces électriques ou capillaires.

III.3.4. Réentraînement des particules déposées

Il est classique de supposer que le mécanisme de réentraînement est lié aux forces de cisaillement s'exerçant sur le dépôt. Lorsque la force aérodynamique est supérieure aux forces d'adhésion d'une particule, le réentraînement se produit par érosion (figure III.2) ; lorsqu'il concerne des agglomérats de particules, il correspond à un phénomène d'écaillage.

III.3.5.Vieilissement du dépôt

Il s'agit d'un changement de structure chimique ou cristalline, du dépôt dû à des phénomènes tels que la polymérisation, la cristallisation ou la déshydratation. La consolidation du dépôt ou son écaillage peuvent, alors, être observés.

Figure III.2. Représentation schématique des phases de dépôt et de réentraînement de
l'encrassement dans le cas d'un liquide [19]

III.4. Paramètres Influençant l'encrassement :

L'encrassement, par ces différents types, est contrôlé par plusieurs paramètres opératoires liés au fluide d'alimentation ou à la surface d'échange. On peut citer :

· La vitesse d'écoulement du fluide d'alimentation ;

· La concentration de la matière encrassante ;

· La température de la surface d'échange de chaleur ;

· Etat de surface rugosité ;

· Corrosion.

III.4.1. Vitesse d'encrassement

La vitesse d'écoulement du fluide a une influence très importante sur la formation du dépôt c'est-à-dire, l'augmentation de la vitesse du fluide, fait décroitre la résistance d'encrassement

III.4.2. La concentration de la matière encrassante [22]

Les études sur l'encrassement particulaire ont montré que plus la concentration est élevée, plus la formation du dépôt est grande. D'autre part, il a été prouvé qu'a température élevée et à faible vitesse, les concentrations élevées du dépôt augmentent les vitesses d'encrassement.

III.4.3. Température de la surface d'échange de chaleur

La température de la surface d'échange de chaleur est un paramètre important quel que soit le type d'encrassement. Selon plusieurs recherches, la déposition des particules solides sur la surface d'échange est favorisée lorsque la température de cette dernière est élevée. Ainsi la formation de l'encrassement est plus rapide avec ces conditions.

D'après les recherches on a constaté que le temps d'induction diminue lorsque la température de la surface augmente.

III.4.4. Etat de surface rugosité

Les surfaces rugueuses ont tendance à favoriser les dépôts, particulièrement dans la phase d'induction de l'encrassement. Par la suite, le dépôt modifie la rugosité de la surface et n'a plus la rugosité initiale qui contrôle le phénomène, mais celle du dépôt. [12]

III.4.5. Corrosion

Le choix d'un matériau approprié constitue la méthode la plus radicale pour éviter la corrosion. On pourra, par exemple, utiliser un métal noble ou, plus souvent, un alliage passivable (alliages d'aluminium, à base de nickel, les aciers inoxydables).

En présence de produits chimiques, les problèmes de corrosion sont plus complexes ; une variation de composition ou la présence d'impuretés dans la solution peut modifier le comportement du matériau. [12]

III.5. Résistance d'encrassement [14]

La résistance d'encrassement peut s'exprimer par la différence entre la résistance thermique globale de l'échangeur à l'état encrassé et celle de l'échangeur à l'état propre.

UU

R_d =

1 1 (III.1)

p

Le coefficient global de transfert de chaleur U rapporté à la surface extérieur du tube (fluide chaud) ;

1 1 A 1 A

0 0

= + R A R R

+ + + (III.2)

cd 0 d 0 di

U h A h A

0 i i i

1 U_p

1

1 A

Pour des éléments neufs Les résistances à l'encrassement sont nulles, on définit le coefficient de transfert propre Up :

0

= + +RA

cd 0 (III.3)

h

h A

0 i i

Parois cylindriques

A 0 = d0LN _t 7t (III.4)

1
U

1

= + A ln(d d ) /2kL 7t

0 0 i

h₀

A 1 A

0 0

+ R + R + (III.5)

d 0 ^di A h A

i 0 i

1

= + A ln(d d ) / 2kL 7t +

0 0 i

h 0

1 (III.6)

A 0

0 A i

1 U_p

h

Pour la surface d'échange formée par des tubes cylindriques de petit diamètre, le coefficient global de transfert propre est donné par :

III.6 Les différentes allures de la résistance d'encrassement [12]

Il existe trois formes générales d'évolution de la résistance d'encrassement au cours du temps comme il est montré sur la figure III.3 : Variation linéaire, à faible vitesse et asymptotique.

Figure III.3 : Evolution de la résistance d'encrassement en fonction du temps [18]

· Période d'induction

C'est la période durant laquelle aucun dépôt n'apparaît celle-ci évolue depuis la mis en service de l'appareil. Selon le type de l'encrassement, cette période est appelée : temps du nucléation, d'induction ou d'incubation si l'encrassement se fait respectivement par cristallisation, par réaction chimique ou encrassement biologique.

· Evolution linéaire

Cette évolution s'exprime sous la forme R d = K. t

OÙ K représente le taux d'accroissement de la résistance d'encrassement R. Cette relation est généralement caractéristique des dépôts durs et adhérents et indique que la vitesse de dépôt b d est constante et qu'il n'y a pas de réentrainement. ( b _r est nulle).

· Evolution exponentielle

Après un certain temps de fonctionnement de l'échangeur, la résistance d'encrassement atteint une valeur constante appelée Résistance asymptotique d'encrassement. Cette évolution est corrélée par une équation de la forme :

Ott : Rd *: valeur asymptotique de la résistance d'encrassement lorsque t ? 8 ;

fi : Paramètre représentant l'inverse du temps de relaxation. Il dépend des propriétés

du système.

Ce type d'évolution asymptotique est généralement observé lorsque le dépôt est « mou » Et fragile.

Dans ce cas, la vitesse de déposition est constante et celle de réentrainement est proportionnelle à l'épaisseur du dépôt.

Dans la pratique, le réentraînement d'une partie du dépôt et modifient, par conséquent, l'évolution de la résistance d'encrassement en fonction du temps. On obtient alors une évolution en « dents de scie ».[12]

PARTI E

EXP ERIM ENTAL E

CHAPITRE IV

ETUDE EXPERIMENTALE

IV.1. Problématique :

Le problème traité dans notre travaille est le bouchage des échangeurs de chaleurs de la raffinerie d'Alger (la batterie E101 FED) ou plus précisément l'encrassement de ces dernières qui est due généralement à l'augmentation de la température de fluide encrassant, dans notre cas c'est le pétrole.

IV.2.Calcul de la résistance d'encrassement de la batterie E-101 FED avec la méthode de KERN :

IV.2.1.Présentation de la batterie E-101 :

La batterie E-101 est constituée de deux circuits d'échangeurs E-101 CBA et E-101 FED placés en parallèles, dont chacun est constitué de trois échangeurs en séries

Au niveau de l'échangeur C, il existe une injection d'eau de lavage .Le type d'échangeur utilisé est le tube-calandre à tête flotante .La méthode de calcul sera appliquée séparément pour chaqu'un des circuits, donc le débit total sera partagé en deux :

Injection de l'eau de lavage

Reflux de tête

C B A

Pétrole

F E D

Figure IV.3.Présentation de la batterie E-101 IV.2.2Répartition des fluides

· -Coté tube : Le pétrole brut ;

· -Cote calandre : Reflux de tête.

IV.3.Hypotheses simplificatrices :

Il a été considéré que les trois échangeurs, constituant un circuit, forment un seul échangeur ayant les caractéristiques suivantes.

1. Les débits de brut traversant le coté tube de chaque échangeur sont identiques ;

2. Les débits de reflux traversant le coté calandre de chaque échangeur identiques ;

3. La somme des tubes de chaque échangeur constitue le nombre total des tubes ;

4. Le nombre total de passe coté tubes est trois fois le nombre de passe coté tube de chaque échangeur ;

5. Les températures d'entrée et de sortie des deux fluides sont prises aux extrémités de la cellule.

Par manque de données, quelques hypothèses supplémentaires ont été posées, dont :

1. La densité du brut est mesurée par prise d'échantillon au niveau de la pompe P101 ;

2. Le débit volumique du brut est constant le long du circuit de préchauffe ;

3. Il a été procédé à la mesure d'une seule densité d4 ¹⁵ pour le reflux de tête (RT) en raison de la difficulté d'échantillonnage de ces produits.

IV.4.Méthode de calcul [méthode de KERN]

Cette étude consiste à suivre la résistance d'encrassement sur une période d'un mois allant de 01/04/2010 à 30/04/2010

IV.4.1.Calcul de la résistance d'encrassement : [ANNAXE 8]

Pour calculer la résistance d'encrassement, il faut déterminer :

1. Le coefficient global de transfert de chaleur aux conditions propre Up ;

2. Le coefficient global de transfert de chaleur aux conditions encrassantes U.

La résistance d'encrassement est alors calculée par la relation :

Rd =1/U - 1/Up (IV.1)

IV.4.2.Calcul de Up [ANNEXE 7]

A la raffinerie d'ALGER, les conditions opératoires aux bornes de l'échangeur E101 (débit Q et température d'entrée T_e) sont variables, elles ne sont pas stationnaires. Il est nécessaire

de réévaluer le coefficient d'échange global aux conditions propre Up correspondant aux nouvelles conditions de fonctionnement avec la méthode de calcul suivante :

Tableau IV.1 : Corrélation de calcul par la méthode de KERN

	COTE TUBE :PETROLE BRUT		COTE CALANDRE :REFLUX DE TETE
La température calorique [14]	tc = te +Fc (ts^-te) (IV.2) Fc déterminé à partir de l'abaque		Tc= Te-Fc (Te-Ts) (IV.3) Fc déterminé à partir de l'abaque
Caractéristiques du pétrole	Cp : chaleur spécifique du brut k : conductivité thermique du brut u : viscosité dynamique du brut d : densité du brut		Cp' : chaleur spécifique des reflux k' : conductivité thermique des reflux u' : viscosité dynamique des reflux d' : densité des reflux
Section par passe [14]	= INTt 7c.(1^2Diamétre (IV.4)		équivalent : De=(4P^2 / ^mod)/deac=(De/P)(de)B (IV.5), (IV.6)
	a t . n 4 ^t
Vitesse massique[14)	G = M (IV.7) ^t a t		G = M' (IV.8)
			c a c
Nombre de Reynolds [25]	Re = di Gt / ll (IV.9)		Rc = Dc Gi ll' (IV.10)
La fonction de transfert	JH est déterminé à partir de l'abaque (IX.5)		JH' est déterminé à partir de l'abaque(IX.6)
Coefficients du film interne (hi0/Ot) et externe (h0/Oc) [25]	hi/~t = JH(k/di) (CPll/k)^1/3 (IV.11) hi0/~t=( ^hi/^~t) (di/de) (IV.12)		h0/~c= JH' (k'/De) (CP'll'/k')^1/3 (IV.13)
Température du tube [25]	h1.°^cI3t (T -- t ) t = T
	C (IV.14) h0 cI3c -Fhi0 cI3t c c
		COTE TUBE : PETROLE BRUT		COTE CALNDRE :REFLUX DE TETE
^(Dt, (Dc, hi0 et h0 [25]		ot= (u / ut)^0.14 (IV.15) hi0= (hi0/~t) e't (IV.17) (Dt : terme correctif côté tube tit : viscosité dynamique du brut à tt		oc= (u' / ut')^0.14 (IV.16) h0 = ( ^h0/^~c) (Dc (IV.18) (Dc :terme correctif côté calandre tit~ : viscosité dynamique des reflux à tt
Coefficient de transfert propre [25]		U= h0 hi0 / ( h0 +hi0) (IV.19)

IV.5. Calcul des caractéristiques des fluides [ANNEXE 5]

Le tableau (IV.2) ci-dessous résume les corrélations utilisées pour le calcul des propriétés physiques des deux fluides (pétrole brut et reflux de tête) à leurs températures caloriques respectives.

Tableau IV.2 : Corrélations de calcul des propriétés physiques des deux fluides

Propriétés physiques	Corrélations	Conditions d'utilisation
Densité [14]	d4^T = [d4^T -- a (T-15)] (IV.20)	T : 0C a : déterminé à partir du Tableau [ANNEXE 3].
Chaleur spécifique [26]	Relation de Gragoe 0 . 3 8 8 + 0. 00045 T (IV.21) CP =	32^oF = T= 400^oF 0.75 < Spgr (60/60) < 0.96 1Btu/Lb^oF = 4.187 kJ/kg^oC
	0.5 spgr (60 60)
Conductivité thermique [27]	Relation de Gragoe (IV.22) 0 . 0677 k = [ 1- 0 0003(T - 3 2)] .	32^oC = T= 392^oF 1 Btu/h ft^oF = 1.731 w/m^oC 0^oC = t = 200^oC
	Spgr (60 / 60)
Viscosité cinematique[28]	1 = A exp (B/T) A= - 0.0339API^0.188+0.241(Tmav/B) B= exp(5.471+0.00342Tmav) Pour le calcul de Tmav [Annexe4]	T:^oK [Annexe4] A B Brut 0.024 1246.284 R.T. 0.0316 833.99
Viscosité dynamique[28]	u = P 1 (IV.23)	Kg/ms

Remarque :

On calcul les propriétés physique des deux fluides à température calorique, sauf la densité

côté tube on a utilisé la température moyenne pour déterminer F_c et t_c du brut.

IV.6.Calcul de U [ANNEXE 7]

Pour un coefficient d'échange constant, le bilan thermique dans l'échangeur peut s'exprimer par la relation suivante [14]

p =U A F MLDT = M CP (t_e--t_s)

Où : M= p ~

M : Débit massique du pétrole brut (kg/s) ;

p: masse volumique du pétrole brut (kg/m³) ;

Q : Débit volumique du pétrole brut (m³/s) ;

(t_e, ts) : Températures d'entrée et sortie du brut respectivement ;

F : facteur de correction, déterminé à partir de l'abaque (IX.3) et dépend de deux Paramètres R et E donnés par :

		T T - e s		(IV.24)
		t t - e s
	t t - s e			(IV.25)
	T t - e e

A : est la surface d'échange de chaleur (m²) ; A= N it d0 l

N : nombre de tubes ;

d_o :diamètres extérieur des tubes ;

l : longueur des tubes ;

)

(T t

-

e s

Ln

MLDT =

(T t ) (T t

- - -

e s s e

(IV.26)

)

(T t - s e	)
MLDT : moyenne logarithmique des différences de températures. L'expression du coefficient global en (k W/m^2.^oC) est donc donnée par la relation : MC (t t ) P s - e U= AFMDLT		(IV.27)

Figure IV.1. Echangeur tubulaire encrassé [23]

Figure. IV.2.Echangeur tubulaire propre [24]

IV.7.Exemple de calcul :

Un exemple de calcul de la résistance d'encrassement R, de la cellule E101 FED est présenté ci-dessous :

Les données de marche :

te=18 ^oC

ts=100 ^oC

Q= 223.763 m³/h

d ₄ =0.790

15

Te=123 ^oC Ts=58 ^oC

Q'=346.762 m³/h

Les données de construction :

di = 0.01503 m d_o = 0.01905 m nt = 12

n_c = 3

N = 3300 tubes D_c = 1.067 m

B = 0.465 m P = 0.0254 m L = 6.096 m

COTE CALANDRE : REFLUX De TÊTE

Calcul de T_c : T_e = 123 ^oC

COTE TUBE : PETROLE BRUT Calcul de d4^t:

a = 0.00072

tmoy = 59 ^oC ~ d4^t = 0.7583

d 4 = 0.790

15

Calcul de t_c : t_e = 18 ^oC

t_s = 100 ^oC = t_c = 61.05 ^oC

T_s = 58 ^oC = T_c = 88.88 ^oC

Caractéristique du pétrole brut : Cp = 2.128 kJ/kg ^oC

k = 1.4344 10^-4 KW/m ^oC

p = 758.3 kg/m³

t = 7.58 10^-4 kg/ms

Section par tube:

N=3300

di= 0.01503 m = at= 0.0488 m2 nt= 12

Détermination de la vitesse massique : M= 47.133 kg/s

at=0.0488 m2

= Gt= 965.84 kg/m³s

Nombre de Reynolds :

di= 0.01503 m

Gt= 965.84 kg/m³s R_e= 19151.15

t= 7.58 10^-4 kg/ms

Détermination de la fonction de transfert JH :

Caractéristique du reflux de tête

Cp'= 2.203 kJ/kg ^oC k'= 1.555 10^-4 KW/m ^oC p'= 656.18 kg/m³

t'= 7.077 10^-4 kg/ms

Section par calandre :

D_c= = 1.067 m , B= 0.465 m P= 0.0254 m , d_o=0.01905 m
= a_c= 0.124 m2

Détermination de la vitesse massique : M'=63.502 kg/s

ac=0.124 m2

= G_c = 509.72 kg/m³s

Nombre de Reynolds :

D_e=0.02407m

G_c'= 509.72 kg/m³s R_e'=59070.59

t'= 7.077 10^-4 kg/ms

Détermination de la fonction de transfert Jh :

A partir de l'abaque (XI.5) (Annexe9) JH = 64

Détermination du coefficient

de film interne :

JH= 64

CP= 2.128 kJ/kg ^oC

t= 7.58 10^-4 kg/ms

k= 1.4344 10^-4 kw/m ^oC

h i

~ = 1.367 kw/m2 ^oC

I, t A partir de l'abaque (XI. 6) (Annexe9)

Jh = 148

Détermination du coefficient

de film externe :

Jh = 148 CP'=2.203 kJ/kg ^oC

t'= 7.077 10^-4 kg/ms k'=1.555 10^-4 kw/m ^oC

h o

~ =1.37 kw/m2 ^oC

I, c

d= 0.01503 m , do= 0.01905 m h~/cI~=1.367 kw/m2 ^oC

= hio/ Jt=1.078 kw/m2 ^oC

Température du tube:

t_c= 61.05 ^oC ,T_c= 88.88 ^oC , _hio/ cI~= 1.078 kw/m2 ^oC , h0/cI~=1.399 kw/m2 ^oC

= tt=76.62 ^oC

Détermination ut it tt: ut =6.63 10^-4 kg/ms Détermination de I: ut= 6.63 10^-4 kg/ms u= 7.58 10^-4 kg/ms

~ Jt = 1.023

Détermination du coefficient du film :

Jt = 1.023

hio/ t=1.078 kw/m2 ^oC = hio= 1.103 kw/m2 ^oC

Détermination ut' it tt:

ut = 2.252 10^-4 kg/ms

Détermination de I : ut = 2.252 10^-4 kg/ms u ' = 7.077 10^-4 kg/ms

~ c ~ =0.988

Détermination du coefficient du film :

J_c = 0.988

h_e/ J_c= 1.37 kw/m2 ^oC = h_o=1.354 kw/m2 ^oC

Détermination du coefficient de transfert propre :

hi_o=1.103 kw/m2 ^oC , ho=1.354 kw/m2 ^oC ) = Up=0.608 kw/m2 ^oC

Détermination de facteur de correction F à partie de l'abaque (XI.3) (Annexe11)

( E= 0.781 ,R=0.793 )=F = 0.875

Détermination de DTLM :

(t_e = 18 ^oC , t_s = 100 ^oC , T_e = 123 ^oC ,T_s = 58 ^oC ) ~ DTLM = 30.72 ^oC Détermination de coefficient de transfert sale U :

(DTLM = 30.72 ^oC , A= 1203.94 m² ,F= 0.875 , M= 47.133 kg/s )

=> U = 0.254 kw/m2 ^oC

Calcul de la résistance d'encrassement Rd:

(Up= 0.608 kw/m2 ^oC , U = 0.254 kw/m2 ^oC ) = Rd =2.292 m2 oC/ km

IV.8.RESULTATS ET INTERPRETATIONS

IV.8.1.Evolution de la résistance d'encrassement

Resistance
d'encrassement(m

3

2

0

540 545 550 555 560 565 570 575 580
Temps (jours)

1

Figure IV.4.Evolution de la résistance d'encrassement de la cellule FED

La figure (IV.4) présente l'évolution temporelle de la résistance d'encrassement de la batterie E 101 FED. Cette dernière à une allure exponentielle qui s'accord avec le modèle le plus utilisé dans l'encrassement qui est le modèle de KERN & SEATON, malgré la déviation du quelque points expérimentales qui dues a la différence de temps de prélèvement des données de marche.

Nous constatons l'absence de la période d'induction qui peut être due soit à la conséquence du décalage de temps entre la mise en service et le prélèvement des températures ainsi que la valeur élevée de la résistance initiale d'encrassement reflète le mauvais nettoyage des échangeurs.

IV.8.2.INFLUENCE DES PARAMETRES OPERATOIRES SUR LA RESISTANCE D'ENCRASSEMENT

Comme dans tout phénomène industriel, la résistance d'encrassement est affectée par plusieurs paramètres comme il a déjà été mentionné précédemment. Parmi ces paramètres : la température de la surface d'échange et la température moyenne de pétrole brut.

IV.8.2.1.Influence de la température de la surface d'échange de chaleur

75,5 76 76,5 77 77,5 78 78,5 79

Température du tube (°C)

Resistance d'encrassement
(m2.°C/KW)

2,5

1,5

2

1

Figure IV.5. Influence de la température de la surface d'échange de chaleur
Sur la résistance d'encrassement pour la cellule E-101 FED

La température de la paroi d'échange thermique joue un rôle importe sur l'évolution de la résistance d'encrassement.

Dans toutes les recherches effectuées sur l'effet de la température de la surface sur la résistance d'encrassement [29.30] il est conclu que l'augmentation de la température de la surface d'échange de chaleur favorise la formation du dépôt sur la paroi et donc le phénomène d'encrassement.

La figure (PV.5) relative à l'effet de la température de la surface d'échange de chaleur sur la résistance d'encrassement de la batterie E-101 FED confirme ces observations car elle présente une fonction croissant. Nous pouvons déduire donc que la température de la surface agit sur le phénomène d'encrassement, et par conséquent une élévation de la température de surface entraîne la déposition des particules sur la surface d'échange et donc l'augmentation de la résistance d'encrassement.

IV.8.2.2.Influence température moyenne du brut :

Resistance d'encrassement
(m2.°C/I(W)

3

2

0

1

59 60 61 62 63 64 65 66

Température calorifique côté tube (°C)

Figure IV.6 : Effet de la température moyenne du brut sur la résistance
d'encrassement pour la cellule E-101 FED

L'effet de la température du fluide sur la formation des dépôts n'est pas été très étudie, mais cette température il put jouer un rôle important dans la formation de ce dernier. Le tracé du graphe (IV.6) représente l'évolution de la résistance d'encrassement de la cellule E101FED en fonction de la température du fluide qui est une courbe croissant. Donc on conclue que l'augmentation de la température du fluide favorise l'élévation de la résistance d'encrassement et par conséquent la formation du dépôt sur les parois.

A la fin, on constate que puisque la température de la paroi d'échangeur thermique favorise la formation du dépôt, donc cette dernière joue un rôle très important sur les performances des échangeurs de chaleur.

D'après les résultats présidentes on conclu que la température de la surface d'échange et celui du brut augmentant la formation des dépôts. Cette couche d'encrassement qui se forme sur l'un ou les deux côtés de la surface d'échange de chaleur possède une conductivité thermique plus faible que celle du métal constituant cette surface, ce qui engendre l'augmentation considérable de la résistance au transfert thermique et donc une diminution des performances de l'échangeur de chaleur.

CONCLUSION GÉNÉRALE

Le but de ce travail a été d'étudier le phénomène d'encrassement des échangeurs de chaleur du circuit préchauffé de la raffinerie d'Alger.

Cette étude a porté sur le suivi de la résistance d'encrassement en fonction du temps, et l'influence de quelques paramètres opératoires comme la température de la surface d'échange et la température moyenne du pétrole brut.

Au début de la présente étude les résultats obtenus ont révélé une évolution de la résistance d'encrassement tendant vers une allure exponentielle liée au modèle de Kern et Seaton.

La méthode de Kern s'approche plus de la réalité puisqu'elle utilise les caractéristiques des deux fluide et non pas d'un seul fluide, comme les autres méthodes.

En ce qui concerne l'influence des paramètres opératoires sur la résistance d'encrassement nous avons trouvé une croissance de la température de la surface d'échange et température moyenne du pétrole brut favorisant l'augmentation de la résistance et donc la formation du dépôt.

En générale la température est un paramètre important quelque soit le type d'encrassement. Selon plusieurs recherches la déposition des particules solides sur la surface d'échange est favorisée lorsque la température est élevée. Par conséquent, la formation des dépôts dans les échangeurs est plus rapide et plus sévère, donc la performance des échangeurs est mauvaise.

Pour améliorer cette performance il faut :

· utiliser des procédés de nettoyage en continu qui peuvent être mécaniques (procédés à boules ou à brosse) ou chimiques comprenant l'utilisation de produits antiencrassants.

· Il est important de choisir la technique de nettoyage en fonction de la nature de dépôt et de son mécanisme d'adhésion, et pour cela on utilise toujours des produits contenant des inhibiteurs de corrosion pour le métal considéré.

· Les procèdes mécaniques de l'encrassement pendant la phase de fonctionnement de l'échangeur peuvent améliorer de façon significative la performance de l'appareil mais également pour augmenter le temps de service. Entre deux arrêts de maintenance on procède à un nettoyage chimique. Mais il n'existe pas une méthode générale de nettoyage chimique bien précise pour chaque cas. La nature du dépôt doit être déterminée pour décider le meilleur traitement chimique qu'il faut effectuer.

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ANN EX ES

ANNEXEI Design du E 101

SOCIETE FOSTER WHEELER FRANCAISE L'échange de chaleur : Brut/ reflux intermédiaire E101 A-F.

Dimension : 42 pouces du diamètre intérieur Surface par unité : 25000 sq.ft

Surface par calandre :4180 sq.ft

FOCTIONNEMENT D'UNE UNITE
COTE CALONDRE COTE TUBE
Fluide circulant	Reflux de tête	brut
Quantité du fluide entrant	1000000	715260
Lb/h ^0 Densité du liquide API	76	44,4
° Température d'entrée F	240	80
° Température de sortie F	150 1	220 4
Nombre de passe	15	20
Chute de pression sq.in	0,001	0 ,002
Facteur d'encrassement
Coefficient de transfert de	0 ,329	0 ,329
Chaleur à l'etat propre (kW/ m 2 ° C)
COSTRUCTION
Pression du design sq.in	80	310
Pression d'essai sq.in	120	465
° Température du design F	270	250
Nombre de tube	1100
Diamètre extérieur (in)	3/4 BWG 14
Longueur de tube (in)	20
Pas carré	1
Espacement entre chicanes (in)	18,30

ANNEXE II :DONNEES DE MARCHE DE BATTERIE E101-FED

E101 FED			PETROLE BRUT											REFLUX DE TETE
jours		h	te(°C)		ts(°C)		Q (m^3/h)	15 d4		Pe(bar)		Ps(bar)		Te(°C)			Ts(°C)		Q ' (m^3/h)
546	01/04/2010	8	18		100		223.736	0.790		16.5		14		123			58		346.762
		10	19		100		223.746	0.790		16.5		14		123			57		346.762
		12	19		100		215.676	0.790		16.8		14.1		122			57		336.882
		14	21		100		207.588	0.790		17.1		14.6		122			60		336.882
547	02/04/2010	8	19		100		221.067	0.789		17		14.5		123			56		341.804
		10	18		100		221.067	0.789		17		14.5		123			56		322.019
		12	20		100		188.716	0.789		17.4		15		121			57		297.222
		14	19		100		188.716	0.789		16.3		14		121			59		346.759
550	05/04/2010	8	17		99		221.060	0.786		17		14.5		122			58		356.666
		10	18		99		221.060	0.786		17		14.4		122			56		336.851
		12	18		100		221.060	0.786		17		14.5		124			58		349.090
		14	18		100		221.060	0.786		17		14.6		123			58		349.090
551	06/04/2010	8	17		100		223.763	0.791		16.9		14.4		124			57		349.090
		10	18		100		223.763	0.791		16.8		14		124			59		349.090
		12	18		100		223.763	0.791		16.7		14.1		125			58		349.090
		14	19		100		218.371	0.791		17		14.6		125			59		341.804
552	07/04/2010	8	18.5		102		218.371	0.787		17.2		14.6		124			57		349.090
		10	18.5		100		218.371	0.787		17.1		14.6		123			58		349.090
		12	19		101		210.284	0.787		17.5		15		124			60		349.090
		14	19		100		204.892	0.787		18.1		15.9		123			59		336.851
554	09/04/2010	8	19		100		221.067	0.788		16.9		14.1		123			58		349.090
		10	19		100		218.371	0.788		16.9		14.4		123			59		349.090
		12	19		100		218.271	0.788		19.8		14.4		123			59.5		349.090
		14	19		100		212.980	0.788		17.1		14.7		123			60		349.090
557	12/04/2010	8	19		101		218.371	0.790		16.6		14.1		123			52.4		356.666
		10	19		100		218.371	0.790		16.6		14		124			52.4		356.666
		12	19.5		103		207.588	0.790		17		14.5		124			53.5		346.759
		14	19		100		215.676	0.790		17		14.5		124			51.9		346.759
558	13/04/2010	8	19		102		221.067	0.787		17.4		15		126			53.5		346.759
		10	19.5		104		204.392	0.787		17.5		15.2		123			54		331.897
		12	20		102		194.108	0.787		18.4		16.3		123			53		317.036
		14	20		101		188.716	0.787		18.4		16.4		122			54		317.036
559	14/04/2010	8	19		100		218.371	0.789		17		14.5		123			52.4		361.619
		10	19		100		218.371	0.789		17		14.4		123			52.4		351.712
		12	20		100		215.676	0.789		17.1		14.6		123			52.9		346.759
		14	20		100		215.676	0.789		17.4		15		123			52.5		346.759
E101 FED			PETROLE BRUT												REFLUX DE TETE
jours		h	te(°C)	ts(°C)		Q (m3/h)			15 d4		Pe(bar)		Ps(bar)		Te(°c)	Ts(°C)		Q ' (m^3/h)
561	16/04/2010	8	18.5	99		215.676			0.788		17		14.5		123	51		346.759
		10	19	100		215.676			0.788		17		14.4		124	51.4		346.759
		12	19	100		215.676			0.788		17		14.5		124	52		346.759
		14	19	100		215.676			0.788		17		14.5		123	51.9		346.759
564	19/04/2010	8	19	100		215.676			0.792		17.2		14.8		124	53.1		346.759
		10	19	100		210.284			0.792		17.6		15.3		124	52		336.851
		12	19	100		210.284			0.792		17.7		15.4		124	53		336.851
		14	19	100		210.284			0.792		17.5		15.1		124	52		336.851
565	20/04/2010	8	19.5	102		212.980			0.791		17.2		14.7		124	54		346.759
		10	20	101		212.980			0.791		17.3		14.6		124	54		346.759
		12	20	102		210.284			0.791		17.4		14.9		124	62		356.666
		14	20	104		210.284			0.791		17.4		15		121	66.4		346.759
566	21/04/2010	8	19.5	98		218.371			0.795		17.1		14.5		123	51.2		346.759
		10	19.5	100		218.371			0.795		17.2		14.6		127	54.2		346.759
		12	20	104		215.676			0.795		17.4		14.7		124	52		346.759
		14	20	100		210.284			0.795		17.6		15.1		123	53.2		336.851
568	23/04/2010	8	19	100		215.676			0.793		17.1		14.5		123	62.9		336.851
		10	19.5	100		215.676			0.793		17.1		14.6		124	52.6		336.851
		12	20	100		215.676			0.793		17		14.5		124	53		336.851
		14	20	100		215.676			0.793		17		14.4		124	52.9		336.851
571	26/04/2010	8	20.5	104		212.980			0.794		17		14.2		125	56		336.851
		10	21	104		212.980			0.794		17		14.2		126	56.3		336.851
		12	21	104		207.588			0.794		17.2		14.5		125	56.3		336.851
		14	21	104		202.196			0.794		18		15.7		123	55		331.897
572	27/04/2010	8	20	104		215.676			0.793		17		15		124	57.1		356.666
		10	20	104		215.676			0.793		17		15		125	57.8		356.666
		12	21	104		215.676			0.793		17		15		124	57.9		356.666
		14	21	104		215.676			0.793		16.8		13.9		123	57.4		356.666
573	28/04/2010	8	20	103		215.676			0.788		16.5		13.5		125	56.5		346.759
		10	20.5	104		207.588			0.788		18.4		16		124	57		341.805
		12	21	104		204.892			0.788		18.3		15.7		124	56		336.851
		14	24	102		202.196			0.788		18.2		15.7		123	54.2		326.944
575	30/04/2010	8	21	104		212.980			0.789		16.5		13.5		124	57		346.759
		10	22	104		212.980			0.789		17		13.6		124	57		346.759
		12	22	104		204.292			0.789		17.5		14.9		125	59		346.759
		14	23	104		204.292			0.789		17.2		14.5		124	56.9		331.897

ANNEXE III :Résultats de calcul des températures caloriques

E101 FED						PETROLE BRUT				REFLUX DE TETE
jours			h		Fc	t d 4		t moy (°C)	t c (°C)	Tmoy (°C)	^t d 4		Tc (°C)	At ch (°C)		At fr (°C)	Atch
																	Atfr
546	01/04/2010		8		0.525	0.75830		59	61.05	90.5	0.65618		88.88	23		40	1.74
			10		0.524	0.75790		59.5	61.12	90	0.65630		88.68	23		38	1.65
			12		0.523	0.75790		59.5	61.36	89.5	0.65690		88.00	22		38	1.73
			14		0.527	0.75700		60.5	62.63	91	0.65608		89.33	22		39	1.77
547	02/04/2010		8		0.515	0.75690		59.5	60.71	89.5	0.65649		88.5	23		37	1.6
			10		0.518	0.75730		59	60.48	89.5	0.65666		88.3	23		38	1.65
			12		0.527	0.75660		60	62.16	89	0.65749		87.3	21		37	1.76
			14		0.534	0.75690		59.5	62.25	90	0.65699		87.9	21		40	1.9
550	05/04/2010		8		0.528	0.75500		58	60.30	90	0.65674		88.208	23		41	1.78
			10		0.518	0.75460		58.5	59.50	89	0.65708		87.8	23		38	1.65
			12		0.512	0.75430		59	60.60	91	0.65551		89.68	24		40	1.67
			14		0.525	0.75430		59	61.00	90.5	0.65618		88.8	23		40	1.74
551	06/04/2010		8		0.52	0.75790		58.5	60.16	90.5	0.65595		89.16	24		40	1.67
			10		0.523	0.75930		59	60.88	91.5	0.65525		90	24		41	1.7
			12		0.515	0.75930		59	60.20	91.5	0.65484		90.49	25		40	1.6
			14		0.515	0.75890		59.5	60.7	92	0.65525		90	25		40	1.6
552	07/04/2010		8		0.525	0.75440		60.25	62.3	90.5	0.65623		88.82	22		38.5	1.75
			10		0.524	0.75500		59.25	61.2	90.5	0.65613		88.94	23		39.5	1.72
			12		0.528	0.75460		60	62.3	92	0.65507		90.208	23		41	1.78
			14		0.525	0.75496		59.5	61.5	91	0.65575		89.4	23		40	1.74
554	09/04/2010		8		0.523	0.75600		59.5	61.3	90.5	0.65608		89	23		39	1.69
			10		0.525	0.75600		59.5	61.5	91	0.65575		89.4	23		40	1.74
			12		0.526	0.75600		59.5	61.6	91.25	0.65558		89.6	23		40.5	1.76
			14		0.528	0.75600		59.5	61.76	91.5	0.65546		89.74	23		41	1.78
557	12/04/2010		8		0.510	0.75760		60	60.8	87.7	0.65775		86.99	22		33.4	1.52
			10		0.500	0.75790		59.5	59.5	88.2	0.65674		88.2	24		33.4	1.39
			12		0.516	0.75670		61.25	62.58	88.75	0.65723		87.62	21		34	1.62
			14		0.500	0.75800		59.5	59.5	87.95	0.65695		87.95	24		32.9	1.37
558	13/04/2010		8		0.505	0.75424		60.5	60.9	89.75	0.65576		89.387	24		34.5	1.44
			10		0.528	0.75334		61.75	64.1	88.5	0.65809		86.57	19		34.5	1.8
			12		0.515	0.75388		61	62.2	88	0.65778		86.95	21		33	1.57
			14		0.516	0.75424		60.5	61.8	88	0.65283		92.91	21		34	1.62
559	14/04/2010		8		0.505	0.75700		59.5	59.9	87.7	0.65745		87.35	23		33.4	1.45
			10		0.505	0.75700		59.5	59.9	87.7	0.65745		87.35	23		33.4	1.45
			12		0.505	0.75660		60	60.4	87.95	0.65724		87.6	23		32.9	1.43
			14		0.503	0.75660		60	62.2	87.75	0.65730		87.54	23		32.5	1.41
E101 FED							PETROLE BRUT			RFLUX DE TETE
jours				h	Fc		t d4	t moy (°C)	t c (°C)	Tmoy (°C)		t d 4	Tc (°C)		At ch (°C)	At fr (°C)	Atch
																	Atfr
561		16/04/2010		8	0.500		0.75650	58.75	58.75	87		0.65774	87		24	32.5	1.35
				10	0.500		0.75600	59.5	59.5	87.7		0.65716	87.7		24	32.4	1.35
				12	0.501		0.75600	59.5	59.58	88		0.65696	87.93		24	33	1.38
				14	0.505		0.75600	59.5	59.9	87.45		0.65766	87.09		23	32.9	1.43
564		19/04/2010		8	0.505		0.76000	59.5	59.9	88.55		0.65645	88.55		24	34.1	1.42
				10	0.501		0.76000	59.5	59.58	88		0.65697	87.93		24	33	1.38
				12	0.505		0.76000	59.5	59.9	88.5		0.65679	88.14		24	34	1.42
				14	0.501		0.76000	59.5	59.58	88		0.65697	87.93		24	33	1.38
565		20/04/2010		8	0.513		0.75806	60.75	61.8	89		0.65683	88.09		22	34.5	1.57
				10	0.510		0.75824	60.5	61.3	89		0.65666	88.3		23	34	1.48
				12	0.530		0.75788	61	63.46	93		0.65430	91 .14		22	42	1.91
				14	0.540		0.75716	62	65	93.7		0.65141	94.63		17	46.4	2.73
566		21/04/2010		8	0.500		0.76350	58.75	58.7	87.1		0.65766	87.1		25	31.7	1.27
				10	0.500		0.76278	59.75	59.7	90.6		0.65475	90.6		27	34.7	1.28
				12	0.515		0.76116	62	61.2	88		0.65780	86.92		20	32	1.6
				14	0.505		0.76260	60	60.4	88.1		0.65712	87.75		23	33.2	1.44
568		23/04/2010		8	0.534		0.76096	59.5	62.25	92.95		0.65450	90.9		23	43.9	1.9
				10	0.505		0.76070	59.75	60.1	88.3		0.65696	87.94		24	33.1	1.38
				12	0.505		0.76060	60	60.4	88.5		0.65679	88.14		24	32.9	1.37
				14	0.510		0.76060	60	60.8	88.45		0.65713	87.74		24	35.5	1.48
571		26/04/2010		8	0.520		0.7690	62.25	63.9	90.5		0.65598	89.12		21	35.3	1.68
				10	0.515		0.75980	62.5	63.7	91.15		0.65517	90.1		22	35.3	1.6
				12	0.517		0.75980	62.5	63.9	90.65		0.65568	89.48		21	34	1.62
				14	0.529		0.75980	62.5	64.9	89		0.65772	87.03		19	37.1	1.95
572		27/04/2010		8	0.534		0.75920	62	64.8	90.55		0.65668	88.27		20	37.8	1.89
				10	0.525		0.75910	62	64.1	91.4		0.65548	89.72		21	36.9	1.76
				12	0.529		0.75880	62.5	64.9	90.95		0.65605	89.03		20	36.4	1.82
				14	0.531		0.75880	62.5	65	90.2		0.65677	88.16		19	36.5	1.92
573		28/04/2010		8	0.518		0.75452	61.5	62.99	90.75		0.65565	89.52		22	36.5	1.66
				10	0.530		0.75400	62.25	64.7	90.5		0.65649	88.5		20	36.5	1.83
				12	0.525		0.75400	62.5	64.5	90		0.65666	88.3		20	35	1.75
				14	0.501		0.75344	63	63.39	88.6		0.65645	88.53		21	30.2	1.44
575		30/04/2010		8	0.529		0.7548	62.5	64.9	90.5		0.65645	88.56		20	36	1.8
				10	0.510		0.75444	63	63.82	90.5		0.65539	89.83		20	35	1.75
				12	0.525		0.75440	63	65	92		0.65496	90.35		21	37	1.76
				14	0.523		0.75410	63.5	65.5	90.45		0.65616	88.907		20	33.9	1.69

Tableau de calcul de a

ANNEXE IV

Distillation ASTM du reflux de tête

d 14 5 =0,7175. PI 58 5% 82
10 %	85 ,3
15 %	-
20 %	88,9
30 %	91,9
40 %	94,7
50%	97,5
60%	100,3
70%	103,3
80%	106,9
90%	110,8
95%	116,1
PF	125,1

S= t 70 - t10 .

60

S=0,3.

t ₁₀ + 2t 50 +t90

.

4

t v =

t _v = 98,025°C.
Tmav = t_v #177; a .

a=-4.
Tmav = 94,025°C.

Distillation TBP pour le pétrole brut
d ₄ =0,7985.

15

PT 35

5% -

10 % 91

15 % -

20 % 124

30 % 155

40 % -

50% 238

60% -

70% 340

80% 106,9

90% 378

95% -

PF -

Résidu 4%. Perte 2%.

S= t ₇₀ - t10 .

60

S=4,15.

t t t

+ +

20 50 80

t =

.

3

v

t v = 240,33°C
T mav = t_v #177; a.

a=-29

Tmav = 211,33°C. Tmav = 484.48 K

ANNEXE V :Calcul des propriétés physiques des deux fluides

E101FED			PETROLE BRUT								REFLUX DE TETE
j	h		p (kg/m^3)		k 10^-4 (kw/m°c)		CP (kJ/kg°c)		u*10^4 (kg/m)		p' (kg/m^3)		k' 10^-4 (kw/m°c)		CP~ (kJ/kg°c)		u*10^4 (kg/m)
01/04/2010	8		758.3		1.4344		2.128		7.58		656.18		1.55549		2.203		2.077
	10		757.9		1.4344		2.129		7.57		656.3		1.555		2.344		2.081
	12		757.9		1.4342		2.13		7.55		656.9		1.5557		2.341		2.092
	14		757		1.4330		2.134		7.43		656.08		1.5545		2.347		2.071
02/04/2010	8		756.9		1.436		2.128		7.59		656.49		1.5552		2.343		2.084
	10		757.3		1.436		2.128		7.62		656.66		1.55541		2.343		2.087
	12		756.6		1.435		2.133		7.47		657.49		1.5563		2.338		2.103
	14		756.9		1.435		2.134		7.46		656.99		1.5558		2.341		2.093
05/04/2010	8		755		1.442		2.131		7.61		656.74		1.55549		2.342		2.088
	10		754.6		1.4427		2.129		7.67		657.08		1.55585		2.341		2.095
	12		754.3		1.4421		2.132		7.58		655.55		1.5542		2.348		2.068
	14		754.3		1.4418		2.133		7.54		656.18		1.5549		2.345		2.078
06/04/2010	8		759.7		1.433		2.124		7.67		655.95		1.5546		2.346		2.073
	10		759.3		1.432		2.126		7.6		655.25		1.554		2.349		2.06
	12		759.3		1.433		2.124		7.66		654.84		1.5535		2.351		2.052
	14		758.9		1.4329		2.126		7.61		655.25		1.5539		2.349		2.06
07/04/2010	8		754.4		1.4389		2.137		7.44		656.23		1.55495		2.345		2.079
	10		755		1.439		2.133		7.53		656.13		1.55484		2.3452		2.077
	12		754.6		1.4389		2.137		7.44		655.07		1.55373		2.3502		2.057
	14		754.96		1.439		2.134		7.51		655.75		1.55444		2.347		2.069
09/04/2010	8		756		1.4338		2.132		7.53		656.08		1.5548		2.345		2.076
	10		756		1.4377		2.133		7.52		655.75		1.55444		2.347		2.07
	12		756		1.4376		2.133		7.51		655.58		1.5543		2.348		2.066
	14		756		1.4375		2.134		7.5		655.46		1.55414		2.349		2.064
12/04/2010	8		757.6		1.4346		2.127		7.59		657.75		1.5566		2.337		2.108
	10		757.9		1.4357		2.123		7.7		656.74		1.5555		2.342		2.088
	12		756.7		1.4332		2.134		7.44		657.23		1.556		2.339		2.098
	14		758		1.4357		2.123		7.7		656.95		1.5557		2.341		2.093
13/04/2010	8		754.24		1.44		2.132		7.55		655.76		1.5545		2.347		2.07
	10		753.34		1.4375		2.144		7.28		658.09		1.5569		2.336		2.115
	12		753.88		1.439		2.137		7.44		657.78		1.5566		2.337		2.109
	14		754.24		1.439		2.135		7.48		652.83		1.5513		2.361		2.015
14/04/2010	8		757		1.437		2.125		7.66		657.45		1.5563		2.339		2.102
	10		757		1.437		2.125		7.66		657.45		1.5563		2.339		2.102
	12		756.6		1.4368		2.127		7.62		657.24		1.556		2.3398		2.098
	14		756.6		1.4369		2.126		7.47		657.3		1.5565		2.3396		2.099
16/04/2010	8		756.5		1.44		2.122		7.76		657.74		1.5565		2.337		2.108
	10		756		1.439		2.125		7.69		657.16		1.5559		2.34		2.097
	12		756		1.439		2.125		7.68		656.96		1.5557		2.341		2.093
	14		756		1.439		2.127		7.65		657.66		1.5565		2.338		2.106
19/04/2010	8		760		1.431		2.121		7.69		656.45		1.5552		2.345		2.083
	10		760		1.432		2.12		7.72		656.97		1.5557		2.341		2.093
	12		760		1.431		2.121		7.69		656.79		1.5555		2.342		2.089
	14		760		1.432		2.12		7.72		656.97		1.5557		2.341		2.093
E101FED				PETROLE BRUT								REFLUX DE TETE
j		h		p (kg/m^3)		k 10^-4 (kw/m°c)		CP (kJ/kg°c)		u*10^4 (kg/m)		p' (kg/m^3)		k' 10^-4 (kw/m°c)		CP~ (kJ/kg°c)		u*10^4 (kg/m)
20/04/2010		8		758.06		1.432		2.13		7.51		656.83		1.5556		2.342		2.090
		10		758.24		1.432		2.128		7.56		656.66		1.5554		2.343		2.087
		12		757.88		1.43		2.136		7.38		654.3		1.553		2.354		2.042
		14		757.16		1.429		2.142		7.25		651.407		1.5498		2.368		2.000
21/04/2010		8		763.5		1.427		2.113		7.84		657.66		1.5565		2.338		2.106
		10		762.78		1.426		2.117		7.75		654.75		1.5534		2.352		2.05
		12		761.16		1.423		2.13		7.6		657.8		1.5566		2.337		2.109
		14		762.6		1.426		2.119		7.68		657.117		1.556		2.340		2.096
23/04/2010		8		760.96		1.428		2.129		7.51		654.5		1.5531		2.353		2.046
		10		760.7		1.43		2.121		7.69		656.96		1.5557		2.341		2.093
		12		760.6		1.429		2.122		7.66		656.79		1.5555		2.342		2.089
		14		760.6		1.429		2.123		7.63		657.13		1.556		2.34		2.096
26/04/2010		8		760		1.425		2.134		7.37		655.98		1.5547		2.346		2.074
		10		759.8		1.425		2.133		7.38		655.17		1.5538		2.349		2.056
		12		759.8		1.425		2.134		7.36		655.68		1.5544		2.347		2.068
		14		759.8		1.424		2.138		7.28		657.72		1.5565		2.337		2.107
27/04/2010		8		759.2		1.426		2.1388		7.29		656.68		1.5554		2.342		2.087
		10		759.2		1.4266		2.136		7.34		655.48		1.5542		2.348		2.064
		12		758.8		1.4259		2.139		7.27		656.055		1.5548		2.345		2.075
		14		758.8		1.4259		2.139		7.27		656.77		1.5555		2.342		2.089
28/04/2010		8		754.52		1.436		2.138		7.38		655.65		1.5554		2.347		2.068
		10		754		1.435		2.145		7.24		656.49		1.5552		2.343		2.084
		12		754		1.435		2.144		7.26		656.66		1.5554		2.343		2.087
		14		753.44		1.436		2.114		7.34		656.45		1.5552		2.3435		2.083
30/04/2010		8		754.8		1.433		2.144		7.24		656.45		1.5552		2.344		2.083
		10		754.44		1.434		2.114		7.32		655.39		1.554		2.349		2.063
		12		754.44		1.433		2.145		7.22		654.96		1.5536		2.35		2.055
		14		754.1		1.4329		2.146		7.18		656.16		1.5549		2.345		2.077

ANNAXE VI :Les données de calcul des températures des tubes

E101 FED		PETROLE BRUT					REFLUX DE TETE
j	h	M (kg/s)		Gt (kg/m^2s)	Re	JH	M' (kg/s)	Gt' (kg/m^2s)	Re	Jh
01/04/2010	8	47.133		965.84	19151.15	64.00	63.205	509.72	59070.59	148.00
	10	47.168		965.33	19166.32	64.50	63.216	509.80	58974.80	147.21
	12	45.405		930.43	18522.30	63.00	61.470	495.73	57045.77	143.20
	14	43.651		894.49	18094.46	62.00	61.390	495.08	57526.31	145.10
02/04/2010	8	46.479		952.44	18860.57	63.80	62.330	502.66	58056.75	146.00
	10	46.503		952.93	18795.98	63.50	58.740	473.70	54633.25	141.20
	12	39.662		812.74	16352.70	57.20	54.280	473.74	50101.77	130.15
	14	39.677		813.06	16381.08	57.20	63.280	510.32	58651.22	146.80
05/04/2010	8	46.361		950.02	18763.20	63.40	65.066	524.72	60488.56	149.50
	10	46.337		949.53	18606.83	63.20	61.480	495.80	56963.75	143.00
	12	46.318		949.14	18820.00	63.80	63.568	512.65	56568.70	148.60
	14	46.318		949.14	18919.86	63.90	63.630	513.15	59447.47	148.40
06/04/2010	8	47.220		967.62	18961.30	63.90	63.607	512.96	59560.80	148.55
	10	47.195		967.11	18778.20	63.50	63.540	512.42	59873.50	148.80
	12	47.195		967.11	18623.50	63.20	63.500	512.09	60056.60	149.20
	14	46.033		943.30	18745.80	63.40	62.213	501.72	58623.30	146.80
07/04/2010	8	45.76		937.70	18943.05	63.90	63.630	513.15	59410.90	148.35
	10	45.797		938.46	18731.80	63.40	63.620	513.06	59466.20	148.45
	12	44.077		903.22	18246.50	62.50	63.520	512.26	59947.97	149.00
	14	42.968		880.50	17621.70	60.60	61.358	494.80	57963.30	145.20
09/04/2010	8	46.424		951.31	18988.30	63.90	63.620	513.06	59492.00	148.48
	10	45.858		939.71	18781.70	63.50	63.590	512.82	59630.80	146.60
	12	45.837		939.28	18798.10	63.60	63.570	512.66	59756.50	148.70
	14	44.725		916.50	18366.66	62.70	63.560	512.58	59776.20	148.72
12/04/2010	8	45.955		941.70	18647.90	63.20	65.166	525.53	60007.20	149.10
	10	45.973		942.07	18388.70	62.80	65.060	524.68	60702.00	149.70
	12	43.634		894.14	18063.10	62.00	63.300	510.48	58566.50	146.70
	14	45.412		930.57	18163.70	62.20	63.280	509.68	58614.07	146.80
13/04/2010	8	46.316		949.10	18894.00	63.80	63.160	509.35	59227.30	148.25
	10	42.876		878.60	18139.20	62.10	60.670	589.27	55681.90	142.00
	12	40.648		832.95	16826.90	59.00	57.930	467.17	53318.07	139.00
	14	39.538		810.20	16279.80	57.10	57.490	463.63	55382.50	141.80
14/04/2010	8	45.918		940.94	18462.60	62.90	66.040	532.58	60985.70	149.90
	10	45.918		940.94	18462.60	62.90	64.230	517.98	59313.90	148.30
	12	45.328		928.85	18321.01	62.60	63.300	510.48	58566.50	146.70
	14	45.328		928.85	18688.90	63.30	63.310	510.56	58547.80	146.65
16/04/2010	8	45.322		928.73	17988.20	62.00	63.350	510.89	58335.50	146.40
	10	45.291		928.11	18139.80	62.10	63.300	510.48	58594.40	146.72
	12	45.292		928.11	18163.40	62.20	63.280	510.32	58688.02	146.82
	14	45.292		928.11	18234.60	62.50	63.350	510.89	58390.90	146.50
19/04/2010	8	45.532		933.03	18235.90	62.50	63.230	509.92	58523.50	147.00
	10	44.393		909.69	17710.70	61.00	61.470	495.73	57010.13	143.10
	12	44.393		909.69	17779.80	61.50	61.450	495.56	57086.04	143.30
	14	44.393		909.69	17710.70	61.00	61.470	495.73	57010.13	143.10
E101 FED			PETROLE BRUT				REFLUX DE TETE146.90
j	h		M (kg/s)	Gt (kg/m^2s)	Re	JH	M' (kg/s)	Gt' (kg/m^2s)	Re'	Jh
20/04/2010	8		44.848	919.02	18392.60	62.80	63.270	510.24	58754.60	146.90
	10		44.858	919.22	18275.00	62.60	63.250	510.08	58829.06	147.00
	12		44.269	907.15	18474.90	62.90	64.820	522.74	61617.80	150.00
	14		44.227	906.30	18788.50	63.50	62.470	505.97	60893.50	149.86
21/04/2010	8		46.313	949.04	18193.90	62.30	63.350	510.88	58389.80	146.50
	10		46.269	948.14	18387.80	62.80	63.060	508.55	59711.20	148.72
	12		45.601	934.45	18480.00	63.00	63.360	510.97	58289.30	146.40
	14		44.545	912.81	17864.00	61.70	61.480	495.80	56936.60	142.90
23/04/2010	8		45.589	934.20	18696.40	63.30	61.240	493.87	58100.90	146.30
	10		45.574	933.90	18253.00	62.50	61.470	495.73	57010.10	143.10
	12		45.568	933.77	18321.90	62.60	61.450	495.56	57099.70	143.30
	14		45.568	933.77	18394.00	62.80	61.487	495.86	56943.50	143.00
26/04/2010	8		44.962	921.35	18789.50	63.50	61.380	495.00	57447.60	144.90
	10		44.951	921.13	18759.60	63.40	61.300	494.35	57874.50	145.60
	12		43.813	897.80	18334.10	62.60	61.350	494.76	57586.40	145.20
	14		42.675	874.48	18054.20	62.00	60.640	489.03	55865.90	142.20
27/04/2010	8		45.484	932.05	19216.30	65.00	65.060	524.68	60512.90	149.60
	10		45.484	932.05	19085.40	64.00	63.940	515.65	60134.20	149.30
	12		45.460	931.56	19259.10	65.20	65.000	524.20	60807.20	149.75
	14		45.460	931.56	19259.10	65.20	65.060	524.67	60453.80	149.50
28/04/2010	8		45.203	926.30	18864.90	63.80	63.150	509.27	59275.75	148.20
	10		43.478	890.94	18495.60	63.00	62.330	502.66	58056.75	146.00
	12		42.913	879.36	18204.90	62.50	61.440	495.48	57145.20	143.40
	14		42.317	867.15	17756.50	61.40	59.620	480.80	55558.60	141.90
30/04/2010	8		44.655	915.06	18996.30	64.00	63.230	509.92	58923.50	147.00
	10		44.634	914.63	18779.90	63.50	63.130	509.11	59400.30	148.35
	12		42.813	877.32	18263.32	62.50	63.090	508.79	59594.04	148.55
	14		42.793	876.90	18356.30	62.70	60.490	487.82	56532.60	142.50

ANNEXE VI : Résultats de calcul de la températures des tubes

E101FED				PETROLE BRUT											REFLUX DE TETE
j	h			ut*10^4 (kg/ms)			hi /øt (kw/m^20c)					hie/ øt (kw/m^20c)		øt	ut'*10^4 (kg/ms)	h0/øc (kw/m^20c)	øc	tt (^0c)
01/04/2010	8			6.43			1.367					1.078		1.0230	2.252	1.370	0.9880	76.62
	10			6.43			1.377					1.087		1.0230	2.253	1.391	0.9889	76.59
	12			6.45			1.344					1.060		1.0223	2.260	1.356	0.9892	76.31
	14			6.34			1.316					1.038		1.0225	2.234	1.370	0.9895	77.82
02/04/2010	8			6.44			1.365					1.077		1.0233	2.258	1.380	0.9888	76.32
	10			6.47			1.360					1.073		1.0232	2.265	1.336	0.9886	75.91
	12			6.436			1.217					0.960		1.0210	2.262	1.234	0.9898	76.30
	14			6.365			1.217					0.960		1.0225	2.243	1.390	0.9900	77.42
05/04/2010	8			6.43			1.362					1.074		1.0239	2.261	1.415	0.9890	76.17
	10			6.474			1.361					1.074		1.0240	2.274	1.355	0.9886	75.46
	12			6. 37			1.369					1.080		1.0246	2.244	1.402	0.9886	77.03
	14			6.39			1.368					1.0797		1.0234	2.251	1.402	0.9888	76.75
06/04/2010	8			6.446			1.369					1.0799		1.0246	2.253	1.403	0.9884	76.55
	10			6.387			1.356					1.0697		1.0246	2.237	1.402	0.9885	77.40
	12			6.386			1.353					1.0676		1.0260	2.236	1.405	0.9881	77.41
	14			6.39			1.355					1.0689		1.0250	2.240	1.383	0.9883	77.23
07/04/2010	8			6.35			1.361					1.0740		1.0224	2.242	1.402	0.9895	77.32
	10			6.33			1.355					1.0694		1.0250	2.236	1.403	0.9897	77.72
	12			6.29			1.332					1.0506		1.0238	2.224	1.404	0.9891	78.26
	14			6.34			1.295					1.0214		1.0240	2.238	1.370	0.9891	77.49
09/04/2010	8			6.387			1.365					1.077		1.0233	2.247	1.403	0.9889	76.97
	10			6.36			1.356					1.07		1.0237	2.240	1.403	0.9890	77.33
	12			6.354			1.358					1.071		1.0237	2.237	1.403	0.9889	77.48
	14			6.34			1.338					1.056		1.0238	2.233	1.402	0.9890	77.72
12/04/2010	8			6.48			1.351					1.066		1.0224	2.272	1.415	0.9896	75.74
	10			6.5			1.348					1.064		1.0240	2.272	1.417	0.9883	75.49
	12			6.43			1.317					1.039		1.0206	2.258	1.390	0.9898	76.51
	14			6.49			1.336					1.054		1.0240	2.270	1.391	0.9887	75.68
13/04/2010	8			6.37			1.366					1.077		1.0240	2.245	1.399	0.9887	77.00
	10			6.376			1.314					1.037		1.0190	2.256	1.349	0.9910	76.80
	12			6.41			1.257					0.992		1.0210	2.263	1.320	0.9900	76.33
	14			6.19			1.218					0.961		1.0268	2.193	1.327	0.9882	79.84
14/04/2010	8			6.49			1.350					1.065		1.0235	2.273	1.422	0.9891	75.60
	10			6.492			1.350					1.065		1.0234	2.274	1.407	0.9890	75.50
	12			6.466			1.341					1.058		1.0233	2.268	1.390	0.9892	75.84
	14			6.476			1.347					1.063		1.0200	2.271	1.390	0.9890	75.69
16/04/2010	8			6.535			1.337					1.055		1.0243	2.286	1.389	0.9887	74.80
	10			6.48			1.335					1.054		1.0243	2.273	1.390	0.9888	75.54
	12			6.47			1.337					1.055		1.0243	2.270	1.391	0.9887	75.70
	14			6.305			1.342					1.059		1.0274	2.233	1.390	0.9918	78.24
E101FED				PETROLE BRUT											REFLUX DE TETE
j	h			ut*104 (kg/ms)			hi /øt (kw/m^20c)					hie/ øt (kw/m^20c)		øt	ut'*104 (kg/ms)	h0/øc (kw/m^20c)	ac	tt (^0c)
19/04/2010	8			6.472			1.338					1.056		1.0244	2.260	1.391	0.9886	76.19
	10			6.506			1.308					1.032		1.0242	2.270	1.356	0.9887	75.68
	12			6.49			1.317					1.039		1.0240	2.266	1.357	0.9887	75.89
	14			6.506			1.308					1.0320		1.0242	2.270	1.356	0.9887	75.68
20/04/2010	8			6.42			1.336					1.054		1.0222	2.253	1.390	0.9896	76.75
	10			6.426			1.333					1.052		1.0230	2.253	1.391	0.9893	76.67
	12			6.252			1.331					1.050		1.0235	2.205	1.410	0.9893	79.33
	14			6.09			1.336					1.054		1.0247	2.158	1.400	0.9887	81.90
21/04/2010	8			6.59			1.338					1.056		1.0246	2.285	1.391	0.9886	74.84
	10			6.423			1.344					1.060		1.0266	2.237	1.400	0.9879	77.29
	12			6.45			1.340					1.058		1.0232	2.257	1.390	0.9900	76.67
	14			6.515			1.317					1.039		1.0234	2.267	1.354	0.9891	75.88
23/04/2010	8			6.33			1.344					1.061		1.0242	2.220	1.376	0.9886	78.43
	10			6.507			1.337					1.055		1.0237	2.269	1.356	0.9888	75.76
	12			6.49			1.337					1.055		1.0235	2.264	1.357	0.9888	76.00
	14			6.49			1.340					1.057		1.0230	2.267	1.355	0.9891	75.93
26/04/2010	8			6.35			1.339					1.057		1.0210	2.229	1.369	0.9900	78.13
	10			6.31			1.338					1.055		1.0222	2.219	1.371	0.9894	78.62
	12			6.32			1.320					1.041		1.0220	2.223	1.370	0.9900	78.48
	14			6.39			1.303					1.028		1.0180	2.245	1.350	0.9910	77.46
27/04/2010	8			6.34			1.368					1.079		1.0200	2.231	1.416	0.9910	78.12
	10			6.303			1.350					1.065		1.0220	2.219	1.408	0.9900	78.69
	12			6.307			1.370					1.081		1.0200	2.222	1.414	0.9900	78.58
	14			6.388			1.370					1.081		1.0180	2.244	1.415	0.9900	77.32
28/04/2010	8			6.306			1.354					1.068		1.0223	2.229	1.400	0.9896	78.04
	10			6.29			1.329					1.049		1.0200	2.229	1.380	0.9900	78.22
	12			6.306			1.320					1.041		1.0200	2.234	1.357	0.9900	77.97
	14			6.379			1.301					1.027		1.0210	2.238	1.342	0.9900	77.63
30/04/2010	8			6.29			1.349					1.064		1.0200	2.228	1.390	0.9900	78.30
	10			6.27			1.343					1.060		1.0220	2.220	1.399	0.9900	78.62
	12			6.21			1.316					1.039		1.0210	2.204	1.399	0.9900	79.55
	14			6.265			1.318					1.040		1.0220	2.222	1.347	0.9900	78.62
j		h			hi0 (kw/m^20c)				he (kw/m^20c)	UP (kw/m^20c)
01/04/2010		8			1.103				1.354	0.608
		10			1.112				1.376	0.615
		12			1.084				1.341	0.600
		14			1.061				1.356	0.595
02/04/2010		8			1.102				1.364	0.610
		10			1.098				1.321	0.600
		12			0.980				1.221	0.544
		14			0.982				1.376	0.573
05/04/2010		8			1.100				1.399	0.616
		10			1.100				1.340	0.604
		12			1107				1.386	0.615
		14			1.105				1.386	0.615
06/04/2010		8			1.107				1.387	0.615
		10			1.096				1.386	0.612
		12			1.095				1.388	0.612
		14			1.095				1.367	0.610
07/04/2010		8			1.098				1.387	0.613
		10			1.096				1.389	0.613
		12			1.076				1.389	0.606
		14			1.046				1.355	0.590
09/04/2010		8			1.102				1.388	0.614
		10			1.095				1.387	0.612
		12			1.096				1.387	0.612
		14			1.081				1.387	0.607
12/04/2010		8			1.090				1.400	0.613
		10			1.090				1.400	0.613
		12			1.060				1.376	0.600
		14			1.080				1.375	0.605
13/04/2010		8			1.103				1.383	0.614
		10			1.056				1.337	0.590
		12			1.013				1.307	0.570
		14			0.990				1.311	0.964
14/04/2010		8			1.090				1.407	0.614
		10			1.090				1.392	0.611
		12			1.083				1.375	0.606
		14			1.085				1.375	0.606
j			h			hi0 (kw/m^20c)		he (kw/m^20c)			UP (kw/m^20c
16/04/2010			8			1.081		1.373			0.605
			10			1.080		1.374			0.605
			12			1.081		1.375			0.605
			14			1.088		1.379			0.608
19/04/2010			8			1.082		1.375			0.606
			10			1.057		1.341			0.591
			12			1.064		1.342			0.593
			14			1.057		1.340			0.591
20/04/2010			8			1.077		1.375			0.604
			10			1.076		1.376			0.604
			12			1.075		1.395			0.607
			14			1.080		1.384			0.607
21/04/2010			8			1.082		1.375			0.606
			10			1.088		1.383			0.609
			12			1.083		1.377			0.606
			14			1.063		1.339			0.592
23/04/2010			8			1.087		1.360			0.604
			10			1.080		1.340			0.598
			12			1.080		1.342			0.598
			14			1.081		1.340			0.598
26/04/2010			8			1.079		1.355			0.600
			10			1.078		1.356			0.600
			12			1.063		1.356			0.596
			14			1.047		1.338			0.587
27/04/2010			8			1.100		1.403			0.617
			10			1.088		1.394			0.614
			12			1.103		1.400			0.617
			14			1.100		1.400			0.616
28/04/2010			8			1.092		1.385			0.610
			10			1.070		1.367			0.600
			12			1.062		1.344			0.593
			14			1.049		1.329			0.586
30/04/2010			8			1.085		1.377			0.607
			10			1.083		1.385			0.608
			12			1.061		1.385			0.600
			14			1.060		1.334			0.590

ANNAXE VII : Résultats de calcul du coefficient de transfert de chaleur propre

ANNAXE VII : Résultats de calcul du coefficient de transfert de chaleur encrassé

j	h		E		R		F		DTML (^0c)		At (^0c)		U (kw/m^20c)
01/04/2010	8		0.7809		0.793		0.875		30.72		82		0.254
	10		0.779		0.8148		0.850		29.88		81		0.273
	12		0.7864		0.8024		0.850		29.27		81		0.261
	14		0.7821		0.7848		0.865		29.69		79		0.238
02/04/2010	8		0.7788		0.827		0.850		29.45		81		0.266
	10		0.7809		0.817		0.850		29.88		82		0.266
	12		0.792		0.800		0.843		28.25		80		0.236
	14		0.7941		0.7654		0.860		29.49		81		0.225
05/04/2010	8		0.7809		0.7805		0.864		31.14		82		0.250
	10		0.7788		0.8148		0.852		29.88		81		0.261
	12		0.7735		0.8049		0.870		31.32		82		0.246
	14		0.7809		0.7926		0.870		30.72		82		0.252
06/04/2010	8		0.7757		0.8072		0.843		31.32		83		0.263
	10		0.7735		0.7926		0.870		31.74		82		0.248
	12		0.7663		0.8170		0.865		31.91		82		0.248
	14		0.7641		0.8148		0.845		31.91		81		0.245
07/04/2010	8		0.7914		0.8024		0.850		29.48		83.5		0.270
	10		0.7799		0.7975		0.869		30.51		81.5		0.250
	12		0.7809		0.7805		0.848		31.14		82		0.243
	14		0.7788		0.7901		0.840		30.72		81		0.239
09/04/2010	8		0.7788		0.8025		0.825		30.30		81		0.267
	10		0.7788		0.7901		0.852		30.72		81		0.252
	12		0.7788		0.7839		0.844		30.93		81		0.252
	14		0.7788		0.777		0.828		31.14		81		0.249
12/04/2010	8		0.784		0.8609		0.831		27.30		82		0.293
	10		0.7714		0.8839		0.837		28.44		81		0.276
	12		0.7990		0.8443		0.840		26.98		83.5		0.285
	14		0.7714		0.8901		0.840		28.22		81		0.273
13/04/2010	8		0.7757		0.8735		0.824		28.93		83		0.286
	10		0.8164		0.8166		0.811		25.98		84.5		0.306
	12		0.796		0.8536		0.771		26.55		82		0.289
	14		0.7941		0.8395		0.815		26.98		81		0.258
14/04/2010	8		0.7788		0.8716		0.829		27.88		81		0.284
	10		0.7788		0.8716		0.829		25.88		81		0.284
	12		0.7766		0.8760		0.825		27.66		80		0.281
	14		0.7766		0.8812		0.821		28.48		80		0.274
16/04/2010	8		0.7703		0.8940		0.824		28.04		80.5		0.278
	10		0.7714		0.8960		0.823		27.99		81		0.281
	12		0.7714		0.888		0.829		28.26		81		0.276
	14		0.7788		0.8770		0.825		27.66		81		0.284
19/04/2010	8		0.7714		0.8750		0.838		28.75		81		0.270
	10		0.7714		0.8888		0.829		28.26		81		0.270
	12		0.7714		0.8760		0.838		28.71		81		0.263
	14		0.7714		0.8888		0.829		28.26		81		0.270
j		h		E		R		F		DTML (^0c)		At (^0c)		U (kw/m^20c)
20/04/2010		8		0.7894		0.8484		0.824		27.78		82.5		0.286
		10		0.7788		0.8642		0.835		28.14		81		0.273
		12		0.7884		0.7561		0.921		30.93		82		0.226
		14		0.7316		0.650		0.888		29.28		84		0.254
21/04/2010		8		0.7584		0.9146		0.886		28.22		78.5		0.255
		10		0.7488		0.9040		0.86		30.69		80.5		0.248
		12		0.8076		0.8570		0.820		25.53		84		0.321
		14		0.7766		0.8725		0.828		27.79		80		0.273
23/04/2010		8		0.7788		0.7419		0.863		32.33		81		0.234
		10		0.7703		0.8869		0.827		28.31		80.5		0.276
		12		0.7692		0.8875		0.825		28.26		80		0.275
		14		0.7692		0.8887		0.823		28.22		80		0.277
26/04/2010		8		0.7990		0.8263		0.898		27.62		83.5		0.267
		10		0.7904		0.8397		0.868		28.13		83		0.270
		12		0.7980		0.8277		0.870		27.53		83		0.268
		14		0.8177		0.8192		0.900		25.78		83		0.269
27/04/2010		8		0.8076		0.7964		0.888		27.68		84		0.276
		10		0.8		0.8		0.864		28.58		84		0.274
		12		0.8058		0.7963		0.880		27.59		83		0.275
		14		0.8137		0.7903		0.900		26.76		83		0.278
28/04/2010		8		0.7904		0.8253		0.880		28.64		83		0.263
		10		0.8067		0.8023		0.863		27.43		83.5		0.273
		12		0.8058		0.8192		0.862		26.80		83		0.274
		14		0.7878		0.8820		0.867		26.46		78		0.253
30/04/2010		8		0.8058		0.8072		0.886		27.22		83		0.273
		10		0.8039		0.8170		0.888		26.80		82		0.272
		12		0.7961		0.8048		0.884		28.25		82		0.249
		14		0. 8019		0.8283		0.900		26.34		81		0.260

ANNAXE VIII : Calcul de Rd

j	h	UP (kw/m^20c)	U (kw/m^20c)	Rd (m^20c /kw)	RMOY (m^20c /kw)
01/04/2010	8	0.608	0.254	2.292	2.258
	10	0.615	0.273	2.077
	12	0.600	0.261	2.162
	14	0.595	0.238	2.504
02/04/2010	8	0.610	0.266	2.120	2.324
	10	0.600	0.266	2.090
	12	0.544	0.236	2.399
	14	0.573	0.225	2.690
05/04/2010	8	0.616	0.250	2.371	2.331
	10	0.604	0.261	2.173
	12	0.615	0.246	2.499
	14	0.615	0.252	2.342
06/04/2010	8	0.615	0.263	2.174	2.353
	10	0.612	0.248	2.398
	12	0.612	0.248	2.398
	14	0.610	0.245	2.442
07/04/2010	8	0.613	0.270	2.068	2.347
	10	0.613	0.250	2.367
	12	0.606	0.243	3.465
	14	0.590	0.239	2.489
09/04/2010	8	0.614	0.267	2.116	2.288
	10	0.612	0.252	2.334
	12	0.612	0.252	2.334
	14	0.607	0.249	2.368
12/04/2010	8	0.613	0.293	1.782	1.91
	10	0.613	0.276	2.000
	12	0.600	0.285	1.842
	14	0.605	0.273	2.010
13/04/2010	8	0.614	0.286	1.87	1.813
	10	0.590	0.306	1.573
	12	0.570	0.289	1.91
	14	0.964	0.258	2.103
14/04/2010	8	0.614	0.284	1.892	1.922
	10	0.611	0.284	1.884
	12	0.606	0.281	1.912
	14	0.606	0.274	2.00
j	h	UP (kw/m^20c)	U (kw/m^20c)	Rd (m^20c /kw)	RMOY (m^20c /kw)
16/04/2010	8	0.605	0.278	1.944	1.924
	10	0.605	0.281	1.91
	12	0.605	0.276	1.97
	14	0.608	0.284	1.88
19/04/2010	8	0.606	0.270	2.054	2.049
	10	0.591	0.270	2.012
	12	0.593	0.263	1.963
	14	0.591	0.270	2.012
20/04/2010	8	0.604	0.286	1.841	2.229
	10	0.604	0.273	2.01
	12	0.607	0.226	2.777
	14	0.607	0.254	2.290
21/04/2010	8	0.606	0.255	2.271	2.025
	10	0.609	0.248	2.39
	12	0.606	0.321	1.465
	14	0.592	0.273	1.974
23/04/2010	8	0.604	0.234	2.617	2.116
	10	0.598	0.276	1.950
	12	0.598	0.275	1.960
	14	0.598	0.277	1.938
26/04/2010	8	0.600	0.267	2.080	2.050
	10	0.600	0.270	2.040
	12	0.596	0.268	2.053
	14	0.587	0.269	2.010
27/04/2010	8	0.617	0.276	2.000	2.003
	10	0.614	0.274	2.020
	12	0.617	0.275	2.016
	14	0.616	0.278	1.974
28/04/2010	8	0.610	0.263	2.163	2.117
	10	0.600	0.273	2.000
	12	0.593	0.274	1.963
	14	0.586	0.253	2.340
30/04/2010	8	0.607	0.273	2.010	2.137
	10	0.608	0.272	2.030
	12	0.600	0.249	2.350
	14	0.590	0.260	2.151

ANNEXE IX

AbaqueIX.3 : Détermination du facteur de correction de la MLDT.

Abaque IX.4 : Détermination des températures caloriques.

Abaque IX.6 : Fonction de transfert en fonction de nombre de Reynolds, côté calandre