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Remise en marche de l'unité de traitement des gaz aux amines U88

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par Bechir KOUMA
Institut National Polytechnique Felix Houphouet Boigny - Ingénieur pétrole 2007
  

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II ÉTUDES DES POSSIBILITÉ6lT 0$ 8 * 0 ( 1 7 $ 7 , 2 1 lT ( lL$ l&$ 3$ &, 7 É DE TRAITEMENT DU RÉSEAU BP DE 4.827t/h à 7.5 t/h

L'étude précédente ayant montré que la capacité de traitement des gaz BP est inférieure à la production de ce type de gaz par la raffinerie. Cette partie de l'étude de remise en marche du réseau BP consistera à recenser les modifications à apporter au réseau BP dans le but d'augmenter sa capacité de traitement de gaz BP de 4.827 t/h à 7.5 t/h.

Avant cela, la détermination des nouveaux débits de solution d'amine à mettre en circulation est nécessaire.

II-1 Détermination itulnouCil-FulitIEBlit'Fr Inl- à mettre en circulation

Le tableau 14 donne les débits de gaz et de DEA à mettre en circulation. On note que selon la CPE (Consigne permanente d'exploitation) les débits de gaz et d'amine doivent respecter la consigne suivante :

Avec

> L est de débit massique de solvant (solution d'amine)

> G est le débit massique du gaz contenant le soluté à extraire (gaz contenant l'H2S)

Tableau 14: Les débits de gaz et les débits d'amines à mettre en circulation

 
 
 

DEBIT (t/h)

DEBIT DE DEA (t/h)

GAZ BP

5

25

SURPLUS GAZ BP

2,5

12,5

GAZ MP

9,3

46,5

GAZ HP

1,3

6,5

TOTAL DES DEBITS

18

90

BILAN :

Les débits de gaz BP seront de 7.5 t/h ce qui correspond à un débit d'amine de 37.5 t/h. Le débit total de DEA à mettre en circulation sera de 90 t/h.

- - 43 --

II-2 Vérifications des lignes

La vérification des lignes passe par le contrôle de :

> La vitesse de circulation des fluides dans la ligne, pour éviter la formation de charges électrostatiques dans le circuit en cas de vitesses trop élevées.

> La norme UOP (Universal Oil Product) impose une vitesse inférieure à 3.55 m/s pour les

liquides et une vitesse limite pour les gaz de

Avec , la masse volumique (lb/ft3) On calcule :

La vitesse dans la ligne,

m

D

> , la masse volumique en kg/m3 et V, la vitesse en m/s. Les paramètres pris en compte sont :

> Le diamètre D de la ligne indiqué sur les DAO de l'unité; > La masse volumique donnée par PRO II ;

> Qm est le débit massique en Kg/s ;

Les résultats sont consignés dans le Tableau 15

Les lignes de gaz sont les lignes : 6».HC.88.201.1.B01 - 6'.HC.88.202.1.B01- 6'.HC.88.203. 1 .B01 - 6'.HC.88.203.1 .B02 - 6».HC.88.208.2.B01

Les lignes de gaz sont des lignes de diamètre 6''.

Les lignes d'amines sont les lignes : 2».A.88.220.2.D01 -1.5».A.88.220.2.D01- 2».A.88.217.1.D01 - 4». A.88.220.1.D01 - 4». A.88.310.1.D09 - 4». A.88.219.1.D01

Les lignes de DEA sont les lignes de diamètre 1.5'', 2'' et 4''.

Tableau 15 : Les débits massiques limites sur les lignes de gaz BP et sur les lignes d'amines

GAZ

6

0,1524

9,6

7,62

39

24.6

DEA

1,5

0,0381

899

6,51

3,55

13

DEA

2

0,0508

899

3,66

3,55

23.5

DEA

4

0,1016

899

2,96

3,55

93

Nature
fluide

Débit

Diamètre Diamètre ñ Vitesse (V) Vitesse massique

limite limite

(") (m) (kg/m3) (m/s) (m/s) t/h

- 44 -

Les lignes de DEA 1.5» et 2» posent problème car leurs vitesses sont supérieures aux limites.

Pour le choix des nouvelles lignes, sachant que pour une ligne à remplacer la masse volumique et le débit sont les mêmes. La détermination du nouveau diamètre, se fera en fixant une vitesse qui respecte la norme (<3.55m/s). On a :

> La nouvelle ligne DEA pour Dancien=1.5''

En prenant une vitesse de 1 ,7m/s, on a :

 

;

Le diamètre convenable est 3».

> La nouvelle ligne DEA pour Dancien=2» En prenant une vitesse de 1 ,4m/s, on a :

Le diamètre convenable est 3».

BILAN :

Les lignes de gaz peuvent supporter un débit de gaz limite de 24.6 t/h. Les lignes d'amine de 1.5» et 2» elles constituent un problème car elles ne peuvent supporter le débit d'amine de 37.5 t/h. Les débits d'amines limites sont de 23.5 t/h pour celle de 2» et 13t/h pour celle de 1.5».Les lignes d'amines de 1.5» et 2»constituent un goulot pour l'augmentation du débit de gaz à traiter. Elles doivent être remplacées par des lignes de 3».

;

- 45 -

II-3 Vérification de la capacité de la pompe 88 P 11 A/B à mettre en circulation la solution d'amine

> La capacité maximale de traitement de gaz BP, MP, HP est : 15.5t/h

BP: 4,827 kg/h

MP : 9,275 kg/h 15,5 t/h

HP : 1,344 kg/h

Selon les CPE (consignes permanentes d'exploitation) le débit d'amine à mettre en circulation doit

respecter la consigne suivante :

Avec L débit massique d'amine ;

G débit massique du gaz à traiter.

On en déduit que le débit maximum de DEA est: ou

86.20 m3 / h

La densité de la DEA 10% étant de 899 kg / m3

Le débit maximum de la pompe 88 PM1 1A/B étant de : 60.3 m3/h soit 54.20 t/h .Cette pompe ne pourrait mettre en circulation toute la quantité d'amine si l'unité était en fonctionnement maximal. > Actuellement la capacité de traitement moyen des réseaux BP MP HP sont de :

BP : 0 kg/h

MP : 5 kg/h 6 t/h

HP : 1 kg/h

Le débit d'amine serait de 30t/h soit 34 m3/h en respectant la CPE

 

; la pompe peut faire

face à ce débit.

En considérant que le débit d'amine en circulation actuellement est de 30 t/h, il reste un déficit de 24.2 t/h d'amine qui pourrait encore être mis en circulation par la pompe 88 PM 11 A/B.

Ce déficit correspond à une capacité de gaz à traiter de 5 t/h en tenant compte de la CPE.

BILAN :

La pompe 88PM 11 A/B a une capacité maximale de 54.2 t/h .Cette pompe constitue un goulot pour la remise en marche du réseau BP car elle ne peut pas faire face à la mise en circulation du nouveau débit de DEA qui est de 90 t/h.

Il faudrait la remplacer ou mettre les pompes 88 PM 11 A et 88 PM 11 B en parallèles.

- 46 -

II-4 Vérification des ballons 88 B 15, 88 B 16, 88 B 17, 88B18

La vérification de ces ballons consiste à vérifier que les valeurs des pressions et des températures de service sont respectivement inférieures à celles des pressions et des températures limites.

Le temps de séjour est inversement proportionnel au débit de gaz alimentant les ballons, par la relation suivante :

> Ts : temps de séjour, exprimé en s;

> Q = le débit de gaz parvenant au ballon m3/s;

> V : volume occupé par le gaz dans le ballon flash, exprimé en m3

Tableau 16 : Vérifications des températures et pressions des ballons

 
 
 
 
 
 

Ballon 88B15

Ballon 88B16

Ballon 88B17

Ballon 88B18

Pression de service (bar eff)

6

5.8

5.6

0.9

Pression limite (bar eff)

10.5

10.2

10.5

-

Température de service (°C)

37

35

45

42

Température limite (°C)

53

53

53

53

Ts design pour 4.8 t/h

8.3s

4.5s

 
 

Ts pour 7t/h

6

3.2

 
 

BILAN :

Au niveau des pressions et températures ceux-ci sont en dessous des limites. Le seul problème se trouve au niveau de la durée de flash du gaz dans le ballon 88 B 15 qui est réduite. Il y a un risque d'entraînement de condensats vers l'absorbeur 88 C 13 augmentant le risque de moussage la solution d'amine.

II-5 Vérification du filtre 88 FL11

La solution d'amine doit être filtrée en permanence pour éviter les phénomènes de moussage provoqué par la présence de sulfure de fer dans l'amine. La CPE (Consigne Permanente d'Exploitation) indique une norme de 10% de la solution d'amine qui doit être filtrée.

Le filtre 88FL11 a une capacité à l'heure estimée et égale à 5.2 t/h. Cette capacité correspond au débit maximum pouvant être traité par cet équipement sans qu'il y ait perte de son efficacité.

- 47 -

Ce filtre est adapté pour un débit de DEA maximum de 52 t/h donc pour 10.2t/h de gaz à traiter. Actuellement le débit de DEA en circulation est de 30 t/h ; ce filtre est adapté à ce débit.

BILAN :

En cas d'augmentation du débit de gaz à traiter de 2.5t/h le nouveau débit de DEA en circulation sera de 90 t/h. Ce filtre ne pourra alors filtrer que 5.8 % de la solution de DEA.

II-6 Vérification des échangeurs 88E11A/B, 88E 12, 88EA11, 88EA12

La vérification des échangeurs 88 E 11 A/B, 88 E 12, 88 EA 11, 88 EA 12 consiste après avoir entré les caractéristiques de ces équipements dans PRO II, à simuler leurs comportements face au nouveau débit de DEA en circulation (90 t/h).

On vérifiera

-les chaleurs échangées aux valeurs limites ;

-les vitesses dans les tubes et dans les calandres ;

-les pertes de charge dans les tubes et dans les calandres ;

Le Tableau 17 compare les valeurs à 90 t/h aux valeurs limites.

Tableau 17 : Vérifications des caractéristiques de 88E1 1 A/B et 88E1 2

 
 
 
 
 

88E11A/B

88E12

Valeurs à
90 t/h

Valeurs
limites

Valeurs à
90 t/h

Valeurs
limites

Chaleur échangée (Mkcal/h)

2.6

2.539

0.025

3.06

ÄP tube (bars)

0.18

0.55

0.1

0.1

Vitesse tube (m/s)

0.96

1

 
 

ÄP calandre (bars)

0.4

0.55

0.18

0.3

Vitesse calandre (m/s)

0.7

1

 
 

La vérification des aéroréfrigérants consiste essentiellement à comparer les chaleurs à échanger pour un débit de DEA de 90 t/h aux valeurs limites. On vérifiera également que les pertes de charge sont telles qu'il n'y a pas de goulots hydrauliques.

Tableau 18: Vérifications des caractéristiques de 88EA11 et 88EA12

Chaleur échangée à 90t/h Valeur limite

(Mkcal/h) DP (bars) Valeur limite

(bars)

88 EA 11

1.4

1.702

0.6

1

88 EA 12

1.12

1.220

0.8

0.1

- 48 -

BILAN :

Ces quatre échangeurs peuvent supporter le débit de DEA de 90 t/h.

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