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

( Télécharger le fichier original )
par Nadjet Fadel
Université des sciences et de la technologie Houari Boumédiene à  Alger - Ingénieur d'état option: génie chimique 2010
  

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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 Mme 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

-

d415

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/m2s

h

Coefficient de convection thermique

kw/m2.oC

hi

Coefficient de transfert de chaleur du film interne

kw/m2.oC

ho

Coefficient de transfert de chaleur du film externe

kw/m2.oC

hio

Coefficient de transfert de chaleur du film interne rapporté à la surface externe

kw/m2.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

m3/s

Re

Nombre de Reynolds

-

Rd *

Résistance asymptotique d'encrassement

m2.oC/kw

Rd

Résistance d'encrassement

m2.oC/kw

Rcd

Résistance au transfert de chaleur par conduction

m2.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/m2.oC

Up

Coefficient de transfert de chaleur propre

kw/m2.oC

SYMBOLE GRECS

t

Terme correctif côté tube

-

c

Terme correctif côté calandre

-

p

Masse volumique

kg/m3

~

Constante de Stefan et Boltzmann

w/m.s

~

Viscosité dynamique

kg/ms

~

Emissivité de la surface

-

v

Viscosité cinématique

m/s2

~

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 Cn 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 Cn 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 KUOP a été introduit par les chercheurs de la société

<< Universal Oil Products Co ».

Le KUOP 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 105oC, 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 305oC 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 220oC, 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 360oC (voir la figure I.2)

Section de distillation :

Le brut flashé entre à 365OC dans la colonne de distillation dans la zone de détente sous le plateau no7, 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 no46 de la tour de distillation. Il est ensuite refroidi de120oà70o 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 60oC sur le plateau de tête no49, 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 did

d i

h = h (II.7)

0

i 0 id

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 + + + Rcd =

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

Rd =

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 Up

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 Up

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 Te) 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.(12Diamétre

(IV.4)

équivalent : De=(4P2 / 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]

d4T = [d4T -- 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 =

32oF = T= 400oF

0.75 < Spgr (60/60) < 0.96 1Btu/LboF = 4.187 kJ/kgoC

0.5

spgr (60 60)

Conductivité thermique [27]

Relation de Gragoe (IV.22)

0 . 0677

k = [ 1- 0 0003(T - 3 2)]

.

32oC = T= 392oF

1 Btu/h ftoF = 1.731 w/moC 0oC = t = 200 oC

Spgr (60 / 60)

Viscosité cinematique[28]

1 = A exp (B/T)

A= - 0.0339API0.188+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 Fc et tc 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 (te--ts)

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) ;

(te, 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 ;

do :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/m2.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 do = 0.01905 m nt = 12

nc = 3

N = 3300 tubes Dc = 1.067 m

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

COTE CALANDRE : REFLUX De TÊTE

Calcul de Tc : Te = 123 oC

COTE TUBE : PETROLE BRUT Calcul de d4t:

a = 0.00072

tmoy = 59 oC ~ d4t = 0.7583

d 4 = 0.790

15

Calcul de tc : te = 18 oC

ts = 100 oC = tc = 61.05 oC

Ts = 58 oC = Tc = 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 Re= 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 :

Dc= = 1.067 m , B= 0.465 m P= 0.0254 m , do=0.01905 m
= ac= 0.124 m2

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

ac=0.124 m2

= Gc = 509.72 kg/m3s

Nombre de Reynolds :

De=0.02407m

Gc'= 509.72 kg/m3s Re'=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:

tc= 61.05 oC ,Tc= 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 :

Jc = 0.988

he/ Jc= 1.37 kw/m2 oC = ho=1.354 kw/m2 oC

Détermination du coefficient de transfert propre :

hio=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 :

(te = 18 oC , ts = 100 oC , Te = 123 oC ,Ts = 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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[22] R. HARCHE ; << Etude et modélisation de l'encrassement par le lait dans une conduite verticale >> ; Mémoire de Magister en énergétique des procédés Industrielle ; USTHB, 2009.

[23] www.azprocede.fr/.../category/15/start-15

[24] www.azprocede.fr/Schema_GC/picture.php?/938/c

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[26] C. CHITOUR; <<Raffinage : les propriétés thermiques >> ; Editeur OPU ; Tome 1; 996100373 X; 1999.

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[28] C. CHITOUR; <<Raffinage : les propriétés thermiques >>; Editeur OPU; Tome3; 9961003314; 1999.

[29] A. WATKINSON, et N. EPSTEIN ; << Gas oil fouling in a sensible heat exchanger >> ; Chem. Eng. Prog. Symp. Ser, 65,(92), pp. 84-90, 1969.

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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 (m3/h)

15

d4

Pe(bar)

Ps(bar)

Te(°C)

Ts(°C)

Q '

(m3/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 '

(m3/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 = tv #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 = tv #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/m3)

k 10-4 (kw/m°c)

CP (kJ/kg°c)

u*104
(kg/m)

p' (kg/m3)

k' 10-4

(kw/m°c)

CP~

(kJ/kg°c)

u*104 (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/m3)

k 10-4 (kw/m°c)

CP (kJ/kg°c)

u*104
(kg/m)

p' (kg/m3)

k' 10-4

(kw/m°c)

CP~

(kJ/kg°c)

u*104 (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/m2s)

Re

JH

M'

(kg/s)

Gt'

(kg/m2s)

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/m2s)

Re

JH

M'

(kg/s)

Gt'

(kg/m2s)

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*104 (kg/ms)

hi /øt (kw/m20c)

hie/ øt (kw/m20c)

øt

ut'*104
(kg/ms)

h0/øc (kw/m20c)

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/m20c)

hie/ øt (kw/m20c)

øt

ut'*104
(kg/ms)

h0/øc (kw/m20c)

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/m20c)

he

(kw/m20c)

UP (kw/m20c)

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/m20c)

he

(kw/m20c)

UP (kw/m20c

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/m20c)

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/m20c)

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/m20c)

U (kw/m20c)

Rd

(m20c /kw)

RMOY

(m20c /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/m20c)

U (kw/m20c)

Rd

(m20c /kw)

RMOY

(m20c /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






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