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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

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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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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]

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