benani hamza

7/17/2019 Benani Hamza

1/85

1

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUEET POPULAIRE

MINISTRE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEURE ET DE LA

RECHERCHESCIENTIFIQUE

UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE TECHNOLOGIE DORAN

Facult de chimie - Dpartement de Chimie Organique Industrielle

Mmoire de fin dtudes pour lobtention du diplme

de MASTER

Option : ingnierie biomolculaire

Thme

Prsentpar : Soutenu le 15/09/2014

M. BENANI HAMZA encadr par :

M. KEDDAR HAMZA M. YACOUBI KHALID

Soutenu devant le jury:

M. BOUKRERIS (examinateur) M. ZRADNI (prsident jury)

Septembre 2014

ETUDE DES PROBLEMES DE

LENDOMMAGEMENT DE LECHANGEUR E504

DANS LA SECTION DE DECARBONATATI ON DU

COMPLEXE GL1/Z.


2/85

2

Remerciement

En premier lieux nous tenons remercier notre DIEU qui nous a donn

la force et patience pour avoir puachever ce travail.

Nous adressons nos vifs remerciements nos encadreurs

Mr.YACOUBI, Mr.M.KHALFA et Mr.KHALED pour leurs

gnrosits et leurs inestimables conseils et orientations.

Nous tenons remercier spcialement Mr A.FASLA, Mr

A.BELATOUI, Mr T.BOUADJADJ, Mr HATTAB, Mr

BENKHLIFA, Mr Serradj et lensemble du personnel des complexes

GL1Z

Nous prsentons galement nos remerciements Mr Matib et Mr

Nefoussi de la Direction FABRIQUATION pour leur assistance, si

prcieuse.

Nous remercions galement tous les membres du jury qui nous font

lhonneur de juger notre travail.

Merci MR SGHIER ET MR BENHMED ET MR FARES

ET MR OMAR ET MR BENDJABAR .MR YOUCFI

Enfin, nous adressons nos sincres remercions tous ceux qui ont

particip de prs ou de loin llaboration de ce travail.


3/85

3

Ddicaces

Avant tout je remercie Dieu de mavoir aid terminer mes

tudes.

Je ddie cet humble travail :

la mmoire de ma Grand mre fatma

Ainsi quaux tres les plus chers au monde,Mon Pre mohamed ma Mre hakima et mon frre amiro

qui je tmoigne mon amour et mon affection pour leurs

encouragements, leurs comprhensions et leurs patiences.

A tous les membres de ma famille;mes frresMostapha et mourad et toute la famille benani

Et en particulier mon cher ami et frre keddar

A tous mes amis quimont soutenu pendant tout mon cursus

universitaire

BENANI HAMZA


4/85

4

Ddicaces

Avant tout je remercie Dieu de mavoir aid terminer mes

tudes.

Je ddie cet humble travail :

la mmoire de ma Grand mre

Ainsi quaux tres les plus chers au monde,MonPre et maMre et mes frre qui je tmoignemon amour

et mon affection pour leurs encouragements, leurs

comprhensions et leurs patiences.

A tous les membres de ma famille Trs loinet toute la famillekeddar

Et en particulier mon cher ami et frre benani

A tous mes amis qui mont soutenu pendant tout mon cursus

universitaire

KEDDAR HAMZA


5/85

5

Sommaire

Introduction gnral

Introduction gnral ...................................................................................................................2

Chapitre I : description du complexe GL1/Z

I.1) introduction .........................................................................................................................4

I.2) situation gographique du complexe....................................................................................5

I.3) mission de lusine GL1/Z....................................................................................................5

I.4) organisation du complexe GL1/Z........................................................................................5

I.5)principales zones du complexe............................................................................................5

I.5.1) zone dutilit....................................................................................................................5

I.5.2) zone de process................................................................................................................7

I.5.3) zone de stockage..............................................................................................................7

I.5.4) zones de pompage.............................................................................................................7

Chapitre II : description du process GL1/Z

II.1) gnralits.........................................................................................................................10

II.2) description du procd de liqufaction.............................................................................11

II.2.1) traitement du gaz ..........................................................................................................11

II.2.1.1)section dcarbonatation .............................................................................................11

II.2.1.2) section dshydratation................................................................................................12

II.2.1.2.a)pr-refroidissement au propane...............................................................................12

II.2.1.2.b) rgnration des scheurs........................................................................................12

II.2.1.3) section Dmercurisation.............................................................................................12

II.2.2) sparation et liqufaction...............................................................................................13II.2.2.1) section sparation.......................................................................................................13

II.2.2.2)section liqufaction.....................................................................................................13

II.2.2.a) systme de rfrigration mixte MCR.........................................................................14

II.2.3) section de fractionnement..............................................................................................15

II.3) stockage et chargement du GNL......................................................................................16

Chapitre III : les changeurs de chaleur et le phnomne de corrosion

III.1.1) gnralits sur les changeurs de chaleur.....................................................................20III.1.2) modes de transfert de chaleur.......................................................................................20


6/85

6

III.1.3) les diffrents types dchangeurs de chaleur...............................................................21

III.1.3.1) les changeurs tubulaires .........................................................................................21

III.1.3.1.a) rle divers constituants dun changeur tubulaire.................................................22

III.1.3.2) les changeurs plaques...........................................................................................24

III.1.3.3)autre types des changeurs de chaleur......................................................................24

III.1.4) les avantages et les inconvnients des changeurs et leurs utilisation.........................26

III.2) notions sur le phnomne de corrosion...........................................................................27

III.2.1) dfinition......................................................................................................................27

III.2.2) la prvision de corrosion..............................................................................................27

III.2.3) aspect conomique de la corrosion..............................................................................27

III.2.4) forme de corrosion.......................................................................................................27

III.2.5) diffrents types de corrosion et leurs p rvention.........................................................29III.2.6) leffet des facteurs sur la vitesse de corrosion.............................................................32

III.2.7) contrle de la corrosion................................................................................................33

III.2.8)protection contre la corrosion......................................................................................34

III.2.9) conclusion....................................................................................................................36

Chapitre IV : description de la section dcarbonatation

IV) introduction........................................................................................................................38

IV.1) le rle de la section dcarbonatation...............................................................................38IV.2)caractristiques de la raction chimique..........................................................................38

IV.3)procd dabsorption du CO2..........................................................................................39

IV.4) rgnration de la solution MEA....................................................................................39

IV.5) description et rle de lchangeur E504..........................................................................39

Chapitre V : problmatique

V.1) problmatique...................................................................................................................43

V.2) historique de lchangeur E504......................................................................................44 V.3) les causes de mauvais transfert de chaleur du refroidisseur E504...................................45

V.4) analyse des causes............................................................................................................45

V.4.1) dbit deau de mer insuffisant de refroidissement........................................................45

V.4.2)prsence des dpts sur la paroi intrieure des tubes dchangeur...............................47

V.4.3) dgradation de la surface externe des tubes dchangeur.............................................50

V.4.4) les fuites et la corrosion sur les tubes et la boite de distribution dchangeur..............52

V.5) les consquences de ces problmes..................................................................................54

V.5.1)perte de MEA................................................................................................................54


7/85

7

V.5.2) cot de maintenance.......................................................................................................55

V.5.3) manque produire du larrt de lunit..........................................................................55

V.5.4) impact cologique..........................................................................................................55

V.6) interprtation des rsultats................................................................................................56

Chapitre VI : dimensionnement de lchangeur E504

VI) introduction........................................................................................................................58

VI.1) caractristique thermophysique des deux fluides de E504..............................................58

VI.2) dimensionnement de lchangeur....................................................................................59

VI.2.1) calcul thermique...........................................................................................................59

VI.3) interprtation...................................................................................................................64

Conclusion et recommandations

1) conclusion.............................................................................................................................662) recommandations..................................................................................................................67


8/85

8

Introduction gnrale


9/85

9

Introduction gnrale

Le commerce international du gaz naturel est en plein dveloppement. Ces dernires annes,

lAlgrie y joue un rle actif puisque son conomie est base essentiellement sur

lexportation des hydrocarbures, dont le GNL reprsente une grande partie.

LAlgrie dispose, en effet de rserves importantes estims 3000 milliards de mtres cubes

(quatrime place mondiale aprs la RUSSIE, lIRAN et lesUSA).

Le processus de liqufaction de gaz naturel dbute de la section de dcarbonatation et termine

la section cryognique, ou le gaz est liqufi et envoy vers le stockage. La quantit de gaz

liqufi est par fois inferieure que celle quon veut produire, ce manque de production est d

principalement aux problmes apparaissant dans les diffrentes sections de lunit.

Parmi les problmes vcus au niveau des units de liqufaction du gaz naturel(GL1Z), nousavons les problmes de lendommagement de lchangeur E504, Ce dernier permet de rgler

la temprature finale de la MEA pauvre qui vient dtre rgnre 38C, celle-ci passe ct

calandre tandis que leau de mer de caractre corrosif est envoy ct tube.

Notre travail consiste dterminer les principaux problmes de fonctionnement rencontrs par

les utilisateurs dchangeur de chaleur E504.

Notre mmoire sarticule selon lordre suivant:

Chapitre I : Description du complexe GL1/Z. Chapitre II : Description du process

Chapitre III : Les changeurs de chaleur et le phnomne de corrosion

Chapitre IV : Description de la section dcarbonatation

Chapitre V : La problmatique, nous tudions les causes possibles qui peuvent

mener lapparition le problme de corrosion pour pouvoir dgager les

solutions les p lus appropries.

Chapitre VI : Dimensionnement de lchangeur E504.Une conclusion et les recommandations de ce travail achveront ce mmoire.


10/85

10

Chapitre I :Description du complexe

GL1/Z


11/85

11

I.1) Introduction

En 1917, le gaz naturel a t liqufi pour la premire fois dans lindustrie pour extraire

lhlium. Le gaz naturel liqufi est un mlange liquide en quilibre avec sa phase vapeur

sous une temprature de -160C et une pression de 1,05 bars, il est compos dhydrocarbures

saturs dont la teneur de mthane est comprise entre 80 et 100% en volume, associ un peu

dazote.

En novembre 1956, le forage du premier puits HASSI RMEL mettait en vidence la

prsence du gaz naturel Le Complexe industriel de liqufaction du gaz naturel (GL1/Z) est

parmi les plus importantes ralisations industrielles de la chane de transformation de

lhydrocarbure, exploite par la socit SONATRACH en Algrie. Comme toutes crations

industrielles denvergure, le Complexe GL1/Za franchi des tapes qui sont autant dvnements

marquant de son histoire rcente.

Le 16 juin 1973, le dfunt prsident Houari Boumediene pose la premire pierre pour la

construction de lusine. En charge du projet, et pour le compte de Sonatrach, la socit

amricaine BECHTEL, engage les travaux de ralisation le 20 fvrier 1978 .

Cinq annes aprs, le Complexe entre en production et les premires livraisons de GNL sont

effectues destination des Etats Unis.

Entre 1993-1995 le complexe GL1/Z a connu la premire exprience au monde du GNL

consistant rnover les installations tout en exploitant. Lobjectif de cette suit: Scurit :

-Les bras de chargement avec un systme de dconnection rapide.

-Les systmes darrt durgence.

-Dtecteur les fuites de gaz

Exploitation:

-Augmentation de capacit vapeur par le rajout de quatre chaudires de

400tonne/heure-Nouvelle pomperie de GNL.

-Nouvelle unit dlectrochloration.

-Source dnergie lectrique supplmentaire de 60 KW

Contrle:

-Circuit ferm de tlsurveillance des installations.

-Systme central dintercommunication.

-Une nouvelle salle de contrle centralise.


12/85

12

I.2) Situation gographique du complexe

Le complexe GL1/Z est situ au nord ouest du pays 40 Km de la ville d'Oran cot d'un

petit village au bord de la mer mditerrane nomme "BETHIOUA" sur une superficie de 72

hectares [2].

I.3) Mission de l'usine GL1/Z

Le complexe GL1/Z a pour mission de liqufier le gaz naturel provenant des champs gaziers

de HASSI RMEL, avec possibilit dextraction du propane, du butane et de la gazoline. Le

GNL est pomp et charg dans des mthaniers spcialement conus pour le transport

cryognique pour tre expdi vers ltranger[2].

I.4) Organisation du complexe GL1Z

Le complexe GL1Z se devise en deux sous directions savoir :

Sous direction personnel : qui comprend le dpartement ressources humaines,

dpartement moyens gnraux et dpartement personnel.

Sous direction dexploitation : qui comprend les dpartements de production, de

maintenance et dapprovisionnements.

Des dpartements lis directement la direction, dite structure de contrle savoir :

Dpartement technique.

Dpartement finances.

Dpartement scurit.

Dpartement travaux neufs.

I.5) principales zones du complexe

Le complexe GL1/Z dispose dune capacit de production de 7.8 Millions de tonnes par a

de GNL et se compose de 6 trains de liqufaction identiques conus chacun pour

un fonctionnement autonome.

Le complexe GL1/Z est constitu de quatre zones : Zone dutilits.

Zone de process.

Zone de stockage.

Zone de pompage.

I.5.1) Zone dutilits

Les utilits constituent une zone importante au sein du complexe GL1/Z. Elles permettent

dassurer la fourniture de tous les besoins pendant le dmarrage et la marche normale destrains de liqufaction, dont :


13/85

13

La Production de vapeur : la vapeur deau est la source dnergie choisie pour le

fonctionnement de divers quipements comme les turbos compresseurs, pompes,

gnrateur. Cette vapeur est produite par un ensemble de :

- dix-sept(17) chaudires dune capacit unitaire de 115 tonnes de vapeur/heure 62

bars une temprature de lordre de 442 C.

- quatre(04) chaudires de 400 tonnes/heure chacune 62 bars et une temprature de

lordre de 442 C.

- trois(03) chaudires de 91 tonnes/heure chacune 62 bars une temprature de

lordre de

442.

- une(01) chaudire basse pression capable de produire 51 tonnes de vapeur/heure

La production dlectricit : la production dlectricit est assure par trois (03)

alternateurs entrans par des turbines vapeur et fournissent 36 MW par gnrateur

Lazote: est utilis pour les oprations dinertage et entre dans la composition du

MCR (fluide frigorigne).

Rseau de gaz combustible: le rseau de gaz combustible assure lalimentation de

toutes les chaudires du complexe ainsi que les veilleuses des torches.

Circuit deau potable : leau potable est fournie par une socit prive, elle se

dverse dans le rservoir de stockage deau potable, do elle est transfre parpompage dans le collecteur de distribution pour lutilisation du complexe.

Leau distille: avec six units de dessalement dune capac it totale de (45

tonnes/heure). Cette eau sert alimenter les chaudires pour la production de vapeur,

entre autre cette eau dessale est utilise aussi comme fluide de refroidissement pour

certain quipement mcanique tel que les pompesetc.

Electrochloration:La chloration des eaux de mer a pour but dempcher le

dveloppement des substances marines vivantes telles que les moules pouvant seprolifrer et causant un bouchage ou une obstruction au niveau des condenseurs eau

de mer.

La pomperie eau de mer : qui se compose de six pompes dalimentation en eau de

mer chacune associe un filtre et un bassin o se dposent les sdiments. Cette eau

est utilise comme source de refroidissement des condenst et des diffrents gaz de

process, comme source de production de leau distille et aussi pour la lutte anti-

incendie.


14/85

14

Production dair comprim :une grande partie de linstrumentation du complexe est

de type pneumatique. Les besoins du complexe sont estims 4600 m3dair, cet air

est fourni par cinq compresseurs centrifuges avec une pression de refoulement de 10

bars stock au niveau des ballons rcepteurs dair instrument[2].

I.5.2) zone de processElle est compose de six trains identiques, indpendants fonctionnant en parallle dune

capacit de production de 8870 m3 par jour (la capacit contractuelle installe est de 17,6

millions m3 de GNL). Le gaz naturel dalimentation arrivant aux limites de la batterie de

traitement de lusine est galement distribu chacun des trains par un rseau de canalisations

[1].

I.5.3) zone de stockageCette zone comprend trois bacs de stockage de GNL dune capacit de 100.000 m3 sous une

pression de 1,03 bar et une temprature de -162C [1].

I.5.4) Zone de pompageCette zone contient une station de pompage de GNL dune capacit de 10000 m3/h et deux

quais dexpdition avec dix bras de chargement pour mthaniers de 50.000 m3 125.000

m3 [1].


15/85

15

Figure I.1) Plan gnrale du complexe GL1/Z


16/85

16

Chapitre II :Description du process

GL1/Z


17/85

17

II.1) Gnralits

Lusine de liqufaction du gaz naturel (GN) dArzew GL1/Z a t conue pour assurer le

transport du GN sous forme liquide. Avant dentamer la description du procd de

liqufaction, il est utile de connaitre la composition chimique du gaz nature l.

Tableau II.1) Composition chimique du gaz naturel [3].

II.2) Description du procd de liqufaction

COMPOSANT NOMENCLATURE % MOLAIRE EN MOYENEN2 AZOTE 5,80

He HELIUM 0,19

CO2 Dioxyde de carbone 0,21

C1 Methane 83,00

C2 Ethane 7,10

C3 Propane 2,25

iC4 iso butane 0,40

nC4 Butane 0,40

iC5 iso pentane 0,12

nC5 Pentane 0,15

C6+ les essences 0,18

TOTAL100,00


18/85

18

Lusine de liqufaction comprend (6) six trains de liqufaction indpendants qui fonctionnent

en parallle avec une capacit unitaire de production de gaz naturel liqufi(GNL) de 8400

m3/h. Le gaz dalimentation passe par trois (03) diffrentes tapes comme suite :

a)Traitement de gaz : elle comprend trois (3) sections :

Dcarbonatation : limination de CO2.

Dshydratation : limination de H2O.

Dmercurisation : limination du mercure(Hg).

b) Sparation et liqufaction : elle comprend deux(2) sections :

Sparation des hydrocarbures lourds.

Liqufaction du gaz naturel.

c)fractionnement : elle comprend quatre(4) sections :

Dmthanisation : rcupration de mthane.

Dthanisation : rcupration de lthane.

Dpropanisation : rcupration du propane.

Dbutanisation : rcupration du butane.

II.2.1) Traitement du gaz

Les composants du gaz naturel (GN) tels que le gaz carbonique, la vapeur deau et les

hydrocarbures lourds tendraient se condenser et se solidifier aux basses tempratures

bien avant la temprature de liqufaction du gaz naturel (- 162 C), provoquant ainsi

lobstruction des tuyauteries et des quipements du froids.Cestpour cette raison que lon doit

liminer ces composants gnants [3].

II.2.1.1) Section dcarbonatation

La fonction de cette section consiste a liminer le dioxyde carbone (CO 2) contenu dans le

gaz naturel, car le CO2 port une base temprature de lordre de (-70C) se solidifie et

forme des bouchons de glace causant une obstruction des canalisations de service, pour le

traitement de la dcarbonatation on fait usage dune Monothanolamine appele (MEA:

C2H5ONH2) ,elle a le pouvoir de capter le CO2 existant dans le gaz naturel. Cette section

comporte deux tapes importantes savoir :

Labsorption.

La rgnration.

Cette section sera dtaille dans le Chapitre IV

II.2.1.2) Section de dshydratation


19/85

19

A sa sortie de labsorbeur, le gaz est humide le fait qu'il absorb de l'eau de la solution de

MEA, Le systme de dshydratation sert liminer les vapeurs deau par adsorption en

utilisant des scheurs pour viter la formation de bouchons de glace qui affecterai les

quipements de liqufaction.

Le gaz naturel venant de labsorbeur de CO2pntre dans les tubes du pr- refroidissement o

il sera re froidi laide du propane liquide, ce qui provoque la condensation dune partie de la

vapeur deau contenue dans le gaz naturel, il passe ensuite dans le ballon sparateur o leau

de condensation est retenue puis purge. Le gaz pntre ensuite dans les deux scheurs (le

second tant en rgnration) et traverse les tamis molculaires en perdant progressivement

son humidit jusqu' une teneur moins de 1 ppm. A la sortie de chaque scheur, le gaz passe

travers des filtres afin de retenir les particules en suspension [3].

II.2.1.2.a) Pr-refroidissement au propaneLe gaz d'alimentation sortant de l'absorbeur est refroidi (21 0C) dans le pr refroidisseur des

scheurs afin de rduire au maximum la quantit d'eau que les scheurs devront absorber. Le

gaz dalimentation est refroidi par du propane sous haute pression. Avant d'tre envoy dans

le sparateur des scheurs. L'eau libre condense est spare dans le sparateur et envoye

lextrieur [3].

II.2.1.2.b) Rgnration de scheurs

Au cours de production , le scheur en service, absorbe l'eau contenue dans le gaz naturel

jusqu' saturation, arriv cette tape le second scheur est mis en exploitation pour assurer la

continuit du process, une fois le scheur satur, il est mis en rgnration qui consiste a

l'limination de l'eau adsorbe par le tamis molculaire, sous l'effet du gaz naturel port une

temprature de (260C) et sous une pression de 40 bars, il est dispos en sens inverse du

circuit de fonctionnement dans l'enceinte du scheur[3].

II.2.1.3) Section Dmercurisation

La Dmercurisation est une opration importante dans le traitement de transformation du gaz

naturel. Lopration consiste piger 1e mercure (Hg) contenu dans le gaz et ce pour viter la

corrosion des quipements en Aluminium comme cest le cas de l'changeur principal de la

section de liqufaction. Le dmercuriseur est garni d'une charge interne d'un produit base de

carbone et de soufre servant adsorber le mercure contenu dans le gaz naturel et passe ensuite

travers deux filtres. Il sort de cette section avec une teneur de mercure inferieure 7 nano

gramme par Nm3puis il envoy vers la section de refroidissement [3].

II.2.2) Sparation et liqufaction


20/85

20

II.2.2.1) Section sparation

Le gaz d'alimentation dshydrat sortant des scheurs sous une pression d'environ 40 bars

effectifs et (21C) est rfrigr (- 26C) dans les rfrigrants au propane du gaz

d'alimentation par du propane sous basse pression. Une partie du gaz d'alimentation,

essentiellement constitue d'hydrocarbures lourds, est condense. Le mlange form par le

condensat et le gaz d'alimentation allg entre alors dans la tour de lavage.

Le liquide de reflux lave le gaz d'alimentation en le dbarrassant de tous les condensats et des

composants lourds restants, au fur et mesure que le gaz monte dans la tour travers les

plateaux. Le liquide s'coule vers le plateau du fond de la tour et passe dans le rebouilleur de

la tour de lavage o il est rchauff environ 50oC par de la vapeur basse pression. Les

composants lgers dissouts sont extraits et renvoys la tour. La phase gazeuse monte et, au

passage des plateaux, pure le liquide descendant en le dbarrassant des hydrocarbure s lgers.

Le liquide sortant du rebouilleur de la tour de lavage est renvoy dans le bac de vidange de la

tour d'o il est envoy dans l'unit de fractionnement.

Les gaz de tte quittent la tour et se combinent un courant de liquide constitu par un

mlange de butane, de propane et d'thane provenant de l'unit de fractionnement, en vue

d'assurer le reflux. Le mlange de fluides passe dans le condenseur de la tour de lavage o il

est refroidi d'environ (- 28C) (- 33C) par du propane sous basse pression avant d'tre

envoy dans le sparateur de la tour de lavage. Le gaz lger est spar du reste puis passe dansun dispositif anti entrainement avant d'tre envoy l'unit de liqufaction. Le liquide contenu

dans le sparateur est renvoy par la pompe de reflux au sommet de la tour, servant ainsi le

liquide de reflux [3].

II.2.2.2) section liqufaction

Le gaz naturel provenant de la tour de lavage est alors prt tre liqufi une temprature

permettant son transport dans des mthaniers une pression voisine de la pression

atmosphrique.Le gaz est envoy dans l'changeur thermique principal dans lequel il circule vers le haut en

passant dans un faisceau de serpentins tubulaires. Le gaz nat urel est refroidi et liqufi

(- 148C) et 25 bars effectifs par le rfrigrant mixte qui s'coule vers le bas du ct

calandre de l'changeur.

Le gaz naturel liqufi est dtendu travers une vanne et envoy dans le ballon de dtente

d'azote o la pression est de 0,3 bar effectif. Une partie du GNL forme de la vapeur de dtente

compose d'azote et de mthane; la temprature tombe donc (- 161C). Le GNL est envoyaux rservoirs de stockage par l'intermdiaire de la pompe de GNL. La vapeur de dtente


21/85

21

provenant du ballon de dtente d'azote est utilise comme rfrigrant. Elle traverse

l'changeur du gaz de rejet et liqufie un petit prlvement du courant de gaz naturel venant

de la tour de lavage. La vapeur rchauffe est envoye dans le compresseur de gaz

combustible pour tre utilise comme gaz combustible. Le courant de gaz liqufi dbit

rduit est dtendu dans le ballon de dtente dazote [3].

II.2.2.2.a) Systme de rfrigration mixte MCR

La composition du multi composant rfrigrante (MCR) est indique au tableau II. 2 .Le

rfrigrant mixte est mis en circulation dans le circuit par les compresseurs MCR en deux

tages de compression. Le MCR basse press ion provenant du ballon d'aspiration du' 1er tage

est comprim de 1,7 bars effectifs 44 bars effectifs par les deux compresseurs fonctionnant

en srie. Le MCR est refroidi entre les tages et au refoulement par de l'eau de mer. Le MCR

est nouveau refroidi dans les rfrigrants au propane, ce qui abaisse sa temprature

environ (- 32C). Les composants lourds du MCR sont condenss et spars des vapeurs

lgres du MCR dans le sparateur haute pression du MCR. Les vapeurs et les liquides

traversent l'changeur principal dans des serpentins distincts. A l'extrmit chaude, les

liquides sont sous-refroidis et dtendus travers une vanne et rinjects dans la partie

calandre de l'changeur principal pour assurer le refroidissement de son extrmit chaude. Les

vapeurs sont liqufies dans l'extrmit froide de l'changeur principal, dtend ues travers

une vanne et rinjectes dans la partie calandre de l'changeur pour assurer le refroidissementde l'extrmit froide. Les vapeurs MCR s'coulent vers le fond de l'changeur et sont

renvoyes au ballon d'aspiration du compresseur de 1er tage pour achever le cycle.

Tableau II. 2)Composition du MCR[1]

II.2.3) Section de fractionnement [3]

Constituant Pourcentage Molculaire %

Azote 3-5

Mthane 42-45

Ethane 52-55

Propane 4-5

Butane traces


22/85

22

L'unit de fractionnement spare les hydrocarbures les plus lourds limins du courant de gaz

naturel et prpare les fractions ncessaires l'alimentation interne des diverses sections du

complexe, savoir :

Propane d'appoint pour le circuit de propane et le systme de rfrigration MCR.

Ethane d'appoint pour le systme de rfrigration MCR.

Butane, thane et propane pour l'alimentation de l'changeur 1 cryognique.

Butane, thane et propane comme "hydrocarbure pauvre" de recyclage la tour de

lavage.

Essence pour l'alimentation des chaudires de process et/ou des utilits.

Gaz combustible (vapeurs de tte des colonnes de fractionnement) pour les chaudires

de process et des utilits.

Elle est constitue essentiellement de quatre (04) colonne de distillat ion en cascade qui sont:

1) Dmthanisation : Les composs lgers, mthane en majorit, sont spars des

hydrocarbures lourds et passent vers la colonne contre courant par rapport un dbit de

reflux. Les vapeurs de tte sont partiellement condenses dans un condenseur sous leffet

de rfrigrant puis spares dans le ballon de reflux. Les vapeurs non condenses

fournissent une source alternative dappoint en mthane au systme de compression de

MCR (Multi Composants Rfrigrants)

2) Dthanisation : Le dbit dhydrocarbure lourd venant de la colonne de

Dmthanisation est son tour fractionn dans le Dthaniseur afin de produire

essentiellement de lthane comme produit de tte. Lthane obtenu sert comme appoint au

rfrigrant mixte (MCR), la tour de lavage et pour le contrle de qualit de GNL,

particulirement lamlioration de son pouvoir calorifique PCS. Le pouvoir calorifique

suprieur (PCS) : C'est lnergie thermique libre par la raction de combustion d'un

kilogramme de combustible. Cette nergie comprend lachaleur sensible, mais aussi

lachaleur latente de vaporisation de l'eau, gnralement produite par la combustion.

3)Dpropanisation : La colonne de dpropanisation est alimente par un courant continu

dhydrocarbures venant de la colonne dthanisation. La section dpropanisation a pour

but de produire du propane pour les appoints PCS et un appoint pour le circuit de

rfrigration de propane.

4)Dbutanisation : Les fractions lourdes de la colonne de dpropanisation constituent

une alimentation pour la dernire colonne de distillation de la section de fractionnement.

Le produit dbutanis du fond est refroidit puis envoy vers le stockage de gazoline dans
http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_sensiblehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_latentehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_latentehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_sensible


23/85

23

une sphre compos en essence les C5+. Le butane produit est utilis pour les appoints PCS

et alimentations chaudires.

II.3) Stockage et chargement du GNL

Trois bacs de GNL assurent le stockage de la totalit de la production de GNL des six trains.

Les bacs de stockage double paroi mtallique ayant une capacit unitaire de 100 000 m 3,

permettent de stocker le GNL une pression lgrement suprieure la pression

atmosphrique. Ils sont dots de doubles parois. Lors du remplissage des rservoirs, une

certaine quantit du produit se vaporise. Les pertes de chaleur dues l'isolation sont aussi la

cause de vaporisation du produit. La vapeur du rservoir est recueillie dans un collecteur qui

l'envoie au compresseur de gaz combustible de chaque train. Lorsqu'on ne charge pas, le GNL

peut tre transfr d'un rservoir l'autre l'aide de la pompe de transfert de GNL.

Le chargement du GNL bord du mthanier est prcd par le refroidissement de la

canalisation de la zone de chargement. La pompe de refroidissement aspire une petite quantit

de GNL au rservoir de stockage et envoie ce GNL dans la canalisation chaude de la zone de

chargement. Le GNL vaporis est repris par la soufflante des gaz rsiduels et envoy dans le

collecteur de gaz des rservoirs. Le chargement s'effectue au moyen de cinq pompes de

chargement de GNL fonctionnant en parallle et transfrant le GNL des rservoirs de

stockage au navire en passant par les bras de chargement. Les vapeurs rsiduelles du navire

sont renvoyes au collecteur de vapeur des rservoirs par la soufflante des gaz rsiduels [3].

Tableau II.3) Composition molaire du GNL.

% Molaire moyen


24/85

24

Minimum MaximumN2 0.60 04.1

CH4 .411 5421

C2H6 411 421

C3H8 5451 411

iC4H10141 1421

nC4H10 141 141

iC5H12 1411 1415

Tableau II.4)Conditions de stockage du GNL.

Caractristiques Valeurs

Masse molculaire (g/mole) 18,2

Pression (bar abs.) 1,03

Temprature (C) -162


25/85

25

La Figure II.1) Schma gnrale du procd de liqufaction


26/85

26

Chapitre III :Les changeurs de chaleur etle phnomne de corrosion


27/85

27

III.1.1) Gnralits sur les changeurs de chaleur

Dans lindustrie , on doit trs souvent raliser un transfert de chaleur entre un fluide chaud et

un fluide froid qui ne doivent pas tre mis en contact . Cette opration est gnralement

effectue dans des appareils o les deux fluides circulent de part et dautre des parois

solides.ces appareils sont appels changeurs de chaleur.

Un changeur de chaleur est un dispositif permettant de transfrer de l'nergie thermique d'un

fluide vers un autre, sans les mlanger. Le flux thermique traverse la surface d'change qui

spare les fluides. La plupart du temps, on utilise cette mthode pour refroidir ou rchauffer

unliquide ou ungaz qu'il est impossible ou difficile de refroidir ou chauffer directement.

En principe, pour les changeurs les plus courants dans lindustrie, les deux fluides scoulent

dans des espaces spars par une paroi ou cloison faible inertie thermique a travers de

laquelle les changes se font par conduction. En effet, la chaleur que lun des fluides cde la

paroi par convection, le long de la surface de contact est transfre par conduction puis cde

lautre fluide par convection le long de lautre face.

III.1.2) Modes de transfert de chaleur

Co-courant (on dit aussi : changeur anti-mthodique) : les deux fluides sont

disposs paralllement et vont dans le mme sens. Dans un changeur anti-mthodique

la temprature de sortie du fluide froid est ncessairement moins leve que latemprature de sortie du fluide chaud.

contre courant (on dit aussi : changeur mthodique) : idem, mais les courants vont

dans des sens opposs. Dans un changeur mthodique, par diffrence avec un

changeur anti-mthodique la temprature de sortie du fluide froid peut tre plus

leve que la temprature de sortie du fluide chaud.

courant crois: les deux fluides sont positionns perpendiculairement.

tte d'pingle : un des deux fluides fait un demi-tour dans un conduit plus large,que le deuxime fluide traverse. Cette configuration est comparable un changeur

courant parallle sur la moiti de la longueur, et pour l'autre moiti un changeur

contre courant.

A contact direct ou mlange : les deux fluides peuvent tre mis en contact comme

c'est le cas dans les tours de refroidissement, des buses projetant de l'eau chaude sont

disposes sur les parois intrieures de la tour, l'air extrieur admis par le bas s'chauffe

et du fait de son changement de densit monte de bas en haut, permettant ainsi de

refroidir l'eau.
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_thermiquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fluide_%28mati%C3%A8re%29http://fr.wikipedia.org/wiki/Surface_d%27%C3%A9changehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Liquidehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Gazhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Gazhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Liquidehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Surface_d%27%C3%A9changehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fluide_%28mati%C3%A8re%29http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_thermique


28/85

28

III.1.3) les diffrents types dchangeurs de chaleur

Les principaux types dchangeurs de chaleur rencontrs sont les suivants:

III.1.3.1) les changeurs tubulaires [4]

Les changeurs tubulaires peuvent tre utiliss pour effectuer des transferts de chaleur

entre deux fluides ne subissant pas de changement de phase, mais aussi pour condenser une

vapeur ou vaporer un liquide. On distingue plus souvent :

Les changeurs monotubes pour lesquels le tube est plac dans un rservoir.

Les changeurs double tubes pour les quels le tube ou une conduite placs

concentriquement lintrieur dun autre tube qui tient alors lieu denveloppe.

Figure III.1.1) un changeur double tube (liquide-liquide).

Les changeurs multitubulaires :

1) Les changeurs tubes ailets qui permettent damliorer le coefficient dchange

thermique

Figure III.1.2) lesdiffrents tubes ailets.


29/85

29

2) Les changeurs tubes et calandre o L'appareil est constitu d'un faisceau de

tubes, disposs l'intrieur d'une enveloppe dnomme calandre. L'un des fluides

circule l' intrieur des tubes et l'autre l' intrieur de la calandre, autour des tubes. On

ajoute en gnral des chicanes dans la calandre, qui jouent le rle de promoteurs de

turbulence et amliorent le transfert l'extrieur des tubes. A chaque extrmit du

faisceau sont fixes des botes de distribution qui assurent la circulation du fluide

l'intrieur du faisceau en une ou plusieurs passes. La calandre est elle aussi munie de

tubulures d'entre et de sortie pour le second fluide (qui circule l'extrieur des tubes)

Figure III.1.3) un changeur faisceaux tubulaire.

III.1.3.1.a) rle des divers constituants dun changeur tubulaire [4]

Boites dchangeurs: Cest lorgane qui distribue ou recueille le fluide aux

extrmits des tubes. Sauf pour les tubes en U, il y a deux boites aux deux extrmits

de lchangeur. La disposition des boites dpend non seulement du type choisi mais

aussi du nombre de passes. La liaison cloison - plaque tubulaire est en gnral assure

par joint. Les boites sont le plus souvent ralises avec un matriau peu diffrent de

celui des tubes.

Calandre : Cest lenveloppe entourant le faisceau tubulaire. Il semble que la limite

technologique pour des calandres se trouve aux alentours de 2 m

Plaques tubulaires : Ce sont des plaques perces supportant les tubes leurs

extrmits. Leur paisseur (5 10 cm ) est calcule en fonction de la diffrence de

pression entre le fluide dans la calandre et le fluide dans les bo ites dune part , les

contraintes dues aux diffrences de dilatation entre les tubes et la calandre dautre part.

Les tubes peuvent tre fixs la plaque tubulaire par dudgeonnage ou par soudure,

quelquefois aussi par dudgeonnade alli une soudure qui sert alors simplement

assurer ltanchit. Les plaques tubulaires sont des parties dlicates des changeurs.

Les interstices entre tubes et plaques, sont des lieux privilgis de corrosion.


30/85

30

Tubes : Ce sont des tubes normaliss (BWG soit par Birmingham Wire Gage)

particuliers dont le diamtre annonc, en pouces, correspond exactement au diamtre

extrieur ( la diffrence des tubes utiliss en tuyauterie).

Chicanes : Les chicanes peuvent avoir deux rles :

-augmenter la vitesse du fluide,

- augmenter la rigidit du faisceau, pour viter des phnomnes de vibration.

Figure III.1.4) diffrentes constituants dun changeur plaque tubulaire fixe.

Figure III.1.5) un changeur faisceau constitu par des tubes en U.

Figure III.1.6) un changeur tte flottante.


31/85

31

III.1.3.2) les changeurs plaques [4]

L'changeur plaques est un type d'changeur de chaleur qui connat un usage croissant dans

l'industrie. Il est compos d'un grand nombre de plaques disposes en forme de millefeuilles

et spares les unes des autres d'un petit espace (quelques millimtres), au travers desquelles

seffectue le transfert de chaleur entre deux fluides, lun circule dans les conduits pairs et

lautre dans les conduits impairs. Le primtre des plaques est bord d'un joint qui permet par

compression de la structure d'viter les fuites. Lchangeur plaques ne peut pas toujours tre

utilis pour les tempratures leves et les fortes pressions.

Figure III.1.7) : la circulation de deux fluides dans un changeur plaque.

Figure III.1.8) : un changeur plaque et joints.

III.1.3.3) autre types des changeurs de chaleur [4]

1)

changeur ailettes :Un changeur ailettes est un changeur relativement simple ;

il consiste en un conduit cylindrique ou rectangulaire sur lequel sont fixes des lames

mtalliques de diffrentes formes. Le fluide de refroidissement est en gnral l'air

ambiant. La chaleur est transfre du fluide chaud circulant dans le conduit principal

aux lames mtalliques parconduction thermique ; ces lames se refroidissent au contact

de l'air. Ce type d'changeur est utilis pour le chauffage dans les btiments : de l'eau

est chauffe dans l'installation de chauffage et circule dans desradiateurs qui sont des

changeurs ailettes.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Conduction_thermiquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Radiateurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Radiateurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Conduction_thermique


32/85

32

Figure III.1.9) : un changeur ailettes.

2) Echangeur spirales : un changeur est constitu de deux bandes mtalliques

spares par des entretoises (pions) et enroules de faons constituer un corps spiral

double canal.

Figure III.1.10) : un changeur spirales.

3)

Echangeur bloc :L'changeur bloc est un type d'changeur de chaleur rserv

des applications particulires. Il consiste en un bloc d'une matire thermiquement

conductrice perc de multiples canaux dans lesquels circulent les 2 fluides. Le bloc est

le plus souvent compos de graphite additionn parfois de polymres pour amliorer

les proprits mcaniques de l'changeur. Le bloc est plac dans une structure qui

assure la distribution des liquides dans les canaux.

Figure III.1.11): les diffrents changeurs bloc.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Graphitehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Graphite


33/85

33

III.1.4) Les avantages et les inconvnients des changeurs et leurs utilisation

Type dchangeur avantages inconvnients utilisation

tube en U

-Rsiste aux fortes.

pressions

-Libre dilatation des tubes

et du corps.

-Toutes puissances.

-Encombrement.

-Prix de revient lev.

-Dbouchage difficile.

-vapeur/eau.

-Eau

surchauffe/eau.

-Huile/eau.

-Process.

faisceau tubulaire

horizontal

-Rsiste aux fortes

pressions.

-Pour toutes les puissances

-Economique.

-Accepte des grands carts

de temprature.

-Peut tre utilis en

condensation partielle.

-Contraintes sur les

tubes.

-Difficult de

nettoyage (multitube).

-Sensible aux

vibrations.

-Eau/eau.

-Vapeur/eau.

-Huile/eau.

-Eau

surchauffe/eau.

faisceau tubulaire

vertical

-Faible encombrement.

-L'changeur peut tre

plein de condensat.-Parfaitement adapt

l'change vapeur haute

pression/eau

-Formation de poche

d'air.

-Vapeur HP/eau

-Eau

surchauffe/eau.-Fluide/eau.

-Fumes/eau.

-Process.

spirale

-Grande surface de contact

-Large passage.

-Encombrement rduit.

-Excellent condenseur.-Autonettoyant.

-Non dmontable.

-Ecarts de temps

limits.

-Eau/eau.

-Vapeur/eau.

-Eau surchauffe

/eau.

plaques

-Compact.

-Trs bons coefficients de

transfert.

-Prix comptitifs.

Peu de pertes thermiques.

-Perte de charge

importante.

- pression de travail

Limite.

- vapeur BP/eau.

- eau/eau.

- huile/eau.

III.2) Notions sur le phnomne de corrosion


34/85

34

III.2.1) Dfinition

Dans le langage courant la corrosion est gnralement synonyme dun phnomne ractionnel

entre le fer et lair humide provoquant la formation dune couche de rouille non compacte.

La corrosion est lattaque destructive dun mtal par raction chimique ou lectrochimique

avec son environnement (milieu ambiant) et la perte des qualits spcifiques du matriau qui

en rsulte. La dtrioration par des moyens physiques est appele selon les cas : rosion,

usure, grippage, etc [5].

III.2.2) La prvision de corrosion [6]

La prvision de la corrosion est difficile faire car les phnomnes de la corrosion sont

tributaires de paramtres dont il est toujours malais de dfinir lincidence exacte. Lapparition

ou non de phnomne de corrosion dpend de la nature des matriaux mtalliques utiliss

(mise en forme, tat structural), de la nature des effluents transports et des conditions de

service. La prvision de la corrosion dune installation donne sappuiera donc sur les trois

lments suivants:

analyse des effluents.

prise en compte des conditions de service (temps darrt, pression, temprature, dbit,

rgime dcoulement),

essais de laboratoire et ventuellement in situ.

III.2.3)Aspect conomique de la corrosion [6]

Pertes de vies humaines ;

atteintes aux fonctions des quipements trs chers ;

Surdimensionnement des pices ;

Cot des pices remplacer et les rparations effectuer ;

Cot de lentretien et du contrle ;

Cot d lutilisation des matriaux plus nobles;

Augmentation des coefficients de scurit ;

Contamination du produit par des agents de corrosion ;

Contamination du sol suite aux pertes en surface ;

Arrt de production.

III.2.4) Forme de corrosion [6]

Les diffrentes formes de corrosion ne sont pas toujours indpendantes les uns des autres.

Certaines peuvent se dvelopper de faon simultane. Les deux grandes formes sont :


35/85

35

1) Corrosion chimique : Cette forme de corrosion se dfinie comme lattaque par

raction chimique, il y a formation dune couche de produit de corrosion travers la

surface du mtal (corrosion sche). La forme gnrale de la raction est :

Mtal + Non Mtal Oxyde

Exemple : 4 Fe + 3O2 2Fe2O3

Figure III.2.1) reprsente la corrosion chimique.

2) Corrosion lectrochimique : avec prsence dlectrolyte, Cette forme de corrosion

fait appel la notion de pile lectrique, ce qui implique des changes de charges

lectriques et de matire. Trois cas sont envisageables pour la corrosion

lectrochimique :

Les lectrons cds sont capts par loxygne dissous; On parlera de corrosion par

l'oxygne

( Fe Fe2++ 2e-) 2

O2+ 2 H2O + 4e- 4 OH-

2Fe + O2 +2H2O 2Fe (OH-)2

Les lectrons sont capts par les cations H+:on parlera de corrosion acide :

Fe+2+ 2Cl- + 2 H2O Fe(OH)2 + 2 HCl

Les lectrons sont capts par un mtal plus "noble" ; On parlera de corrosion

galvanique :

4 AL + 6 H2O + 3O2 4 AL (OH)3 lhydroxyde daluminium


36/85

36

III.2.5)Diffrents types de corrosion et leurs prvention

1) Corrosion gnralise ou uniforme : Cest la forme la plus commune caractrise

par une raction chimique ou lectrochimique qui se produit uniformment sur toute la

surface considre [5].

Figure III.2.2) la corrosion uniforme dun chicane en acier.

Prvention [6]

Faire des inspections rgulires permettant dviter des catastrophes.

Prvoir une surpaisseur de corrosion ds la conception de lappareil.

Utilisation des revtements (peinture, plaquage, etc.), des inhibiteurs ou protection

cathodique.

2) Corrosion galvanique ou de contact : Cette forme de corrosion se produit entre

deux mtaux diffrents en prsence dun liquide conducteur (lectrolytique). Le mtal

le moins noble du point de vue lectrochimique est attaque [5].

Figure III.2.3) la corrosion galvanique. Prvention [6]

Revtir le matriau dun dpt isolant (peinture par exemple) pour lempcher

dalimenter la corrosion du mtal le moins noble.

Revtir les deux mtaux du mme dpt.

Revtir le mtal le plus noble dun revtement dont le potentiel est compatible avec

celui du mtal le moins noble (utiliser par exemple lacier zinc pour assembler les

plaques dAluminium). En vitant le contact direct de deux mtaux diffrents laide dun joint isolant.


37/85

37

3) Corrosion par piqres La corrosion par piqres affecte les mtaux et les alliages

passifs tels que les aciers inoxydables ou les alliages lgers. Elle est considre

comme la maladie de la passivation , elle sinitie en des points de faiblesse de la

couche passive. Cette forme de corrosion est particulirement insidieuse. L'attaque se

limite des piqres trs localises et pouvant progresser trs rapidement en

profondeur, alors que le reste de la surface reste saine [5].

Figure III.2.4) lacorrosion parpiqres.

Prvention [6]

Laccroissement de la teneur en molybdne des aciers inoxydables est une prvention

spcifique.

augmenter la vitesse de circulation des fluides.

affiner ltat de surface 4) Corrosion par crevasse :ce type de corrosion est gnralement associ a la prsence

de petit volume de solution stagnant dans les trous, sous les dpts, linterface des

brides et joints [5].

Figure III.2.5) laCorrosion caverneuse d'un acier alli sous un joint.

Prvention [6]

refermer les crevasses lorsque cest possible par soudage.

concevoir des rcipients facilement nettoyables et lavable de faon empcher tout

dpt de se former ou bien inspecter et enlever les dpts rgulirement.
http://www.cdcorrosion.com/mode_corrosion/corrosion_image/caverneuse_2_zoom.jpg


38/85

38

5) Corrosion inter-granulaire : Lors de la cristallisation des mtaux, les atomes

dimpurets constituent les joints de grain. Ces joints sont chimiquement plus actifs

que le reste du matriau et ce corrode facilement en milieu corrosif. Ce type de

corrosion est li la prcipitation de carbure de chrome le long des joints du mtal.

Pour qu'elle se produise trois conditions doivent tre remplies : au moins 0,035 % de

carbone, une sensibilisation par un maintien une temprature de 400 800c, un

milieu extrieur acide avec un pouvoir oxydant compris entre deux limites bien

dfinies [5].

Figure III.2.6) la Corrosion inter-granulaire.

Prvention [6]

Abaissement de la teneur en carbone pour diminuer le taux de carbure de Chrome

Stabilisation de lacier par des lments ayant une affinit pour le carbone que le

chrome. Prparation dun alliage homogne et cela est obtenu avec des traitements thermiques

1100 C suivi dune trempe rapide.

6) Corrosion / rosion : La corrosion / rosion apparat souvent aux endroits de forte

turbulence tel que coudes, rtrcissements de tubes et les pompes. La destruction des

couches protectrices nest pas homogne sur les surfaces mtalliques ce qui cre des

surfaces actives et passives [5].

Figure III.2.7)laCorrosion par rosion.


39/85

39

Prvention [6]

Choix dun matriau plus rsistant.

Dessin de linstallation: qui assure un coulement favorable des fluides.

Contrle de la teneur doxygneet labaissement de la temprature.

Filtration des particules solides et addition dinhibiteurs.

Utiliser un revtement protecteur.

III.2.6) leffet des facteurs sur la Vitesse de corrosion[5]

Dans la pratique la vitesse de corrosion varie selon plusieurs facteurs tels que : la teneur en

oxygne dissous, la valeur du PH, la vitesse de lcoulement, la concentration en sel,

temprature du milieu, . etc.

a) Influence du PH: Dans les milieux trs acides cest--dire au dessous du PH = 4.5, la

vitesse de corrosion augmente trs rapidement, avec un pH compris entre 4.5 et 8.5 la

vitesse de corrosion est pratiquement indpendante de ce dernier.Ce nest que dans les

milieux trs alcalins ( partir dun PH =8.5 jusqu 12) que la vitesse de corrosion

diminue considrablement dautant plus que le PH augmente.

Figure III.2.8) influence du PH sur la vitesse de corrosion.

b) Influence de la teneur en sel : Les sels dissous dans l'eau affectent le taux de

corrosion en augmentant la conductivit de l'eau. Ceci contribue aux saumures de

gisement de ptrole et aux fluides de compltion. Les fluides contenant le sel de

chlorure de 3% en poids sont plus corrosifs que les fluides de haute salinit.

c) Influence de la vitesse de circulation (lcoulement):En principe dans leau agite,

la vitesse de corrosion augmente jusqu' la formation des couches protectrices

diminuent le taux de corrosion. Si de telles sortes, que des tats de surface htrognes

d) se forment et une corrosion localise ou bien une corrosion par rosion peuvent

apparatre.


40/85

40

e) influence de loxygne: Laugmentation de la concentration en oxygne accrot la

vitesse de la corrosion jusqu un point critique qui reprsente la saturation, au-del

de ce point le taux de corrosion dcrot du a la polarisation du mtal.

Figure III.2.9) influencede O2 dissous sur la vitesse de corrosion.

f) Influence de temprature : Dans le cas des acides, la vitesse de corrosion est une

fonction exponentielle de la temprature. Dans leau pour des concentrations en

oxygne connues, la vitesse de corrosion double approximativement pour chaque

augmentation de 30C de la temprature. Nanmoins, la solubilit de O2diminue avec

une forte lvation de la temprature et leffet de corrosion est amortit sous cet effet .

FigureIII.2.10) leffet de la concentration O2 dissous sur la corrosion diffrentetemprature.

III.2.7)Contrle la corrosion

Certaines corrosions sont apparentes : fuites, baisse de production, pollution en mer, dautrespeuvent tre dceles en raison de leur incidence sur lexploitation, par exemple :

mise en pression de lannulaire pouvant indiquer une communication entre le tubing et

le casing.

baisse de production pouvant provenir des fuites dans le rseau de collecte ou dans les

tubes.

apparition des dpts dans certains endroits prfrentiels (vannes, filtres).


41/85

41

Cependant, des corrosions graves affectant toutes une installation, peuvent rester caches

longtemps avant de se manifester de manire catastrophique. En consquence, quel que soit

ltat apparent dune installation il y a lieu de contrler. Ceci implique une surveillance

systmatique et bien adapte linstallation. Tout responsable de chantier doit savoir adopter

une attitude cohrente face un problme de corros ion. En cas dincident, il doit donc fournir

au spcialiste non seulement les pices corrodes si celle-ci est transportable- mais aussi

toutes les indications susceptibles dapporter des renseignements ainsi quun chantillon des

fluides et des dpts qui accompagnent les phnomnes de corrosion. Il est ainsi intressant

de normaliser les observations sur le chantier.

III.2.8) Protection contre la corrosion

Les mthodes de lutte contre la corrosion, les plus utilises sont :

1)

Utilisation des inhibiteurs de corrosion : un inhibiteur de corrosion est unesubstance chimique utilise dans un milieu agressif pour diminuer la vitesse de

corrosion. Les inhibiteurs de corrosion agisses en crant une barrire entre le mtal et

le ractif ; les inhibiteurs se fixe sur la surface du mtal sous une forme qui dpend de

leur nature.

2) Protection passive par revtement : Le revtement extrieur a le but de crer un

effet de barrire lectrique entre le mtal et le milieu environnant. Ce revtement ne

constitue cependant pas une protection absolue et de dfinitive en raison desimperfections ou blessures susceptible de se produire lors la pose ou au cours de la vie

de louvrage. Cest pourquoi on matrise ce risque par linstallation dune protection

cathodique [6].

3) la protection cathodique :La protection cathodique est la technique qui permet de

conserver dans sont intgrit la surface extrieure des structures en acier enterres ou

immerges, en sopposant au processus lectrochimique dattaque de la corrosion .Les

canalisations aciers constituent le champ dapplication principal de cette protection.les rseaux en acier, mme anciens et dgrads, peuvent bnficier de cette technique

dans des conditions conomiques admissibles [6].

4) Protection par anodes sacrificielles[6] : La protection cathodique par anodes

sacrificielles (anodes ractives ou anodes soluble ) a pour but de mettre profit leffet

du couple galvanique (pile) crer par lassociation, dans un mme lectrolyte, de deux

diffrents : le mtal a protger et un mtal moins noble qui constitue lanode. Dans le

cas de la protection de lacier, les anodes utilises sont base de zinc, daluminium ou

de Magnsium. Dans ce type de protection, lanode se consomme par dissolution en


42/85

42

portant la surface du mtal protger del de son potentiel dimmunit. Pour cette

protection, il faut que:

la pile dbite, donc que lanode soit relie lectriquement lacier

la surface protger et lanode soient plonges toutes deux dans le mme milieu

lectrolytique (par exemple, la protection interne dune conduite nest pas possible si

les anodes sont installes lextrieur de la conduite).

linstallation soit adapte la surface protger (dimension, nombre, rpartition des

anodes).

La protection par anodes sacrificielles na pas de dure dtermine, elle sarrte avec

la disparition de lanode.

Sur une cathode :la raction qui se produit est une rduction du type

Milieu dsar : 2H++2e H2

Milieu ar acide : 4 e+O2+4H+ 2H2O

Milieu ar neutre: 4 e+O2+2H2O 4OH (devient alcalin)

Dposition du mtal: 2 e+Cu++ Cu

Fe+++2e Fe

Sur une anode:la raction qui se produit est une oxydation du type

Zn Zn+++2e

Fe Fe+++2e4.1) Exemple: anodes base de zinc

a) avantage:

Potentiel bien adapt la protection de structures compactes en eau de mer.

Fiabilit excellente, quel que soit le dbit, et mme aprs un arrt prolong.

b) Inconvnients :

temprature dutilisation limit

cot lev

FigureIII.2.11) une pille galvanique


43/85

43

III.2.9) conclusion

Aprs avoir donn une notion sur la nature de la corrosion et son influence sur le mtal, on

peut dduire lesprincipaux facteurs qui favorisent ce phnomne :

La prsence dun liquide corrosif au contact des parois du mtal.

Les paramtres physiques tels que : la vitesse dcoulement des fluides, leur teneur

Solide en suspensions et la temprature du milieu.

Nature du mtal et ses conditions demplois.

Absence dentretien rigoureux des quipements.


44/85

44

Chapitre IVDescription de la section

dcarbonatation


45/85

45

IV) Introduction

Labsorption consiste en un transfert de matire entre une phase gazeuse et une phase

Liquide ; cette dernire tant constitue dun corps pur ou dun mlange de plusieurs

substances (SOLVANT). Par ailleurs ; on admet que la phase gazeuse est forme uniquement

par deux Composants : ce lui qui est en transfert ou solut, et le gaz porteur inerte ou diluant.

Labsorption consiste laver un mlange gazeux par un liquide; dans le but de dissoudre lun

des constituant gazeux dans le liquide ; elle est utilise pour la purification des gaz

(LAVAGE) ; ou pour la sparation des mlanges gazeux.

La rcupration souvent ncessaire de la substance qui sest dissoute dans le liquide est

appele DESORPTION ; ce phnomne se ralise en mettant en contact le contenant le

solut et le solvant pendant tout le temps ncessaire au transfert ; cest--dire jusqu' ce que

lquilibre de concentration entre les deux phases soit atteint.

IV.1) le rle de la section de dcarbonatation

Cette puration se fait dans le but dviter le colmatage du systme par la solidification du

CO2dans les sections froides situes en aval du procd de liqufaction.

Le principe dlimination du gaz carbonique une teneur maximale de 90 ppm est mis en

uvre par un procd dabsorption conduit dans une colonne dabsorption 27 plateaux

haute pression (42 bars) et basse temprature (38C) [3].

IV.2) Caractristiques de la raction chimiqueLe gaz carbonique est extrait du gaz naturel par lavage de celui-ci contre courant dans une

colonne par une solution aqueuse 15 20% de MEA.

La principale raction par laquelle le CO 2 est absorb par la solution de MEA peut tre

reprsente comme suite :

2RNH2 + H2O + CO2 (RNH3)2CO3 + Q (I)

R: C2H4OH.

Cette tape comporte une tape intermdiaire dans laquelle leau et le CO 2donnent lacide

carbonique.

H2O + CO2 2 H+ + CO3

-2 (II)

Lquilibre de la raction (I)se dplace dans le sens (1) haute pression et basse temprature

(condition de labsorption), et dans le sens (2) basse pression et haute temprature(condition de dsorption, rgnration de MEA).

(1)

(2)


46/85

46

IV.3) Procd dabsorption du CO2

Le gaz naturel d'alimentation pntre dans l'unit avec une pression contrle 42 bars. Le

gaz et tout d'abord admis dans une section de sparation rapide situe au fond de l'absorbeur

section dans laquelle les liquides sont entranspuis spars du dbit du gaz dalimentation.

Aprs sparation, le liquide est envoy vers le systme de dcantation des hydrocarbures,

tandis que le gaz entre achemin vers le haut de l'absorbeur par le prchauffeur.

Le gaz naturel pntre dans l'absorbeur 38C et circule vert le haut travers 27 plateaux

clapets, circule contre courant par rapport une solution aqueuse de Monothanolamine

(MEA) 15% qui scoule vers le bas de la colonne. Cette solution de MEA pauvre en CO 2,

pntre e lle aussi dans l'absorbeur 38C et une pression lgrement suprieur 42 bars, et

son dbit est rgul 54.000 Kg/h [3].

IV.4) rgnration de la solution MEADe grandes quantits de chaleur sont ncessaires la rgnration de la solution riche, cette

chaleur sert :

Chauffer la solution une temprature suffisante pour permettre la dsorption des Gaz

acides.

Gnrer des vapeurs dextraction pour produire une solution ayant une teneur en gaz

Acide suffisamment basse.

La solution de MEA riche quitte labsorbeur par le fond avec une temprature de 43C, elle

subit une dtente rapide de 42 8 bars au niveau du ballon de dtente, elle est ensuite

chauffe jusqu' 93C par change thermique avec les liquides rsiduels du rgnrateur dans

les changeurs A et B. Puis par la vanne de dtende, la pression est rduite 0,7 bar, enfin

entre dans le rgnrateur par le haut, cette alimentation assure le reflux du rgnrateur.

La solution riche passe en cascade dans les 21 plateaux clapets du rgnrateur pour tre

recueillie sous forme de solution de MEA pauvre au fond de ce dernier.

Aprs son passage sur le dversoir, la solution coule vers la section infrieure du rgnrateuro la temprature est maintenue 118C par le rebouilleur avec de la vapeur d'eau dune

pression effective de 3,45 bars et une temprature de 148C.

La vapeur prsente au sommet du rgnrateur qui se compose principalement de CO 2et de

vapeur d'eau, quitte la colonne 107C puis e lle et refroidie leau de mer jusqu' 50C dans

le condenseur de tte, la vapeur ainsi condense s'accumule dans le ballon gaz acide, o la

partie vapeur constitue essentiellement de CO2 est rejete vers latmosphre. La phase

liquide est envoye vers le fond du rgnrateur par la pompe. La solution de MEA pauvrepasse du ct calandre des changeurs A et Bo sa temprature est rduite 70C, puis par


47/85

47

lune des pompeso sa pressionaugmente jusqu 42 bars. En exploitation normale la turbo

pompe est en service tandis que la moto pompe est rgle dmarrer automatiquement en cas

de chute de pression de la solution pauvre, puis elle passe par un changeur eau de mer

pour amener sa temprature 38C. Cest la temprature dentre dans labsorbeur [3].

Figure IV.1) schma de la section de dcarbonatation

IV.5) description et rle de lchangeur E504La MEA pauvre sortant du fond de la colonne de rgnration F-501, une temprature de

116 C, passe travers les changeurs intermdiaires MEA riche/MEA pauvre (E503Aet B),

o la temprature est diminue 68 C. Pour des raisons de transfert de masse dans

labsorbeur, la solution MEA pauvre 15% est refroidie leau de mer dans le refroidisseur

E-504 jusqu la temprature de contact de la colonne dabsorption 38 C.

Lchangeur E.504 est un changeur tubulaire (faisceaux calandres) placs horizontalement,

la solution MEA pauvre 15% passant cot calandre et leau de mer passant cot tubes, leurs

caractristiques sont comme suit :


48/85

48

a) les tubes :

Nuance : 70-30 CuNi.

Nombre de tube 410 tubes.

Diamtre extrieur 3/4 in BWG12.

Longueur 6.096 m.

Nombre de passe 02.

b) la calandre: (en acier de carbone).

Diamtre extrieur 63.5 cm

Couvercle de la calendre avec tte flottante.

Nombre de passe 01.

c) boite de distribution: (en acier de carbone).

Figure IV.2) lchangeur de chaleur E504dans la section dcarbonatation

Figure IV.2) lchangeur de chaleur E504 dans la section dcarbonatation


49/85

49

Chapitre V :Problmatique


50/85

50

V.1) Problmatique

Parmi les quipements de transferts de chaleur, le refroidisseur eau de mer de la solution de

MEA pauvre (E.504) occupes une place importante dans la section de dcarbonatation,

Au dbut des annes 90, SONATRACH a entam une vaste opration de rnovation.

L'objectif tait une bonne maintenance et une exploitation moderne. Le complexe GL1/Z a

renouvel plusieurs quipements qui assurent la bonne marche du procd. Aprs la

rnovation en 1996, une augmentation en matire de production est enregistre sur la

totalit des trains. Le refroidisseur eau de mer de la solution de MEA pauvre (E.504) a

fonctionn correctement Jusquau mois de novembre 2002 ou il a t enregistr une

augmentation de la temprature de la solution de MEA la sortie de cet changeur pour

atteindre parfois 50 C. Suite aux diffrents problmes rencontrs au niveau du refroidisseur

de la solution de MEA pauvre, un mauvais de transfert de chaleur t enregistr.

Tableau V.1) Paramtres de service de lchangeur E.504 (design)

MEA (cot calandre) EDM (cot tube)

Temprature entre (C) 72,2 25

Temprature sortie (C) 37,7 38,4

Dbit (Kg/h) 54964 147871

pression entre (bar) 63 3,5

La perte de charge travers les tubes de lchangeur est de 0,689 bar.

Tableau V.2) Paramtres de service de lchangeur E.504 (actuels)

MEA (cot calandre) EDM (cot tube)Temprature entre (C) 72,9 25

Temprature sortie (C) 47 38

Dbit (Kg/h) 42780 103079,6

pression entre 63 3,5

La perte de charge travers les tubes de lchangeur est de 0.35bar


51/85

51

V.2) Historique de lchangeur E.504

Tableau V.3)reprsente lhistorique de lchangeur E504 de 1998 jusqu 2012

date problmes remdes

03/08/1998 -Tubes lgrement obtures. Cratre de corrosion

Au niveau de la tte flottante.

-Nettoyage des tubes obstrus par

l'eau haute pression (HP) ou bien

nettoyage chimique .

22/06/1999 -Crevasses de corrosion au niveau du tampon et de

la boite de distribution de profondeur.

- prsence de dpt sur les anodes sacrificielles.

-Un(1) tube fuyard sur 1re passe

-sablage et peindre au niveau du

tampon et de la boite distr ibution.

-Grattage danodes sacrificielles.

- fixer tube fuyard par la soudure.

26/03/2000 - Dgradation de la peinture cot calandre et

couvercle de la tte flottante.

- Corrosion des boulons de fixation, ligne sortie

EDM.

-Application de la peinture sakafen.

-Changement des boulons de

fixation, ligne sortie EDM.

18/09/2000 - les anodes sacrificielles nont pas bien ragi. -Piquetage des anodes sacrificielles

(prvoir, ds que possible, leur

substitution).

07/03/2001 - La paroi de la boite est couverte d'une solution

glatineuse (mlange eau de mer et solution MEA)

-Nettoyage la paroi de la boite est

couverte avec un chiffon.11/04/2002

07/11/2002

-La temprature de sortie de MEA est leve.

-faisceau tubulaire est corrode.

- Usure avance des anodes sacrificielles.

- Dtrioration du revtement interne de la boite.

-Augmentation de dbit dEDM.

-Rechargement la baguette de la

zone corrode.

-Changement les anodes.

-Sablage des parties et peindre et

Soufflage et nettoyage interne de

boite.04/08/2003 -une consommation excessive de MEA, et aprs des

analyses de l'eau de mer du refroidisseur au

laboratoire qui a confirm la prsence du MEA.

-Boucher les tubes fuit pour viter

le dplacement MEA cot calandre

vers cot tube(EDM).

24/04/2004 -Bouchage important des tubes par les dpts. -Nettoyage l'eau HP.

- Nettoyage chimique.

23/07/2005 -Importantes fuites des tubes intrieur dE.504. -Boucher les tubes fuits.


52/85

52

-Tubes fuyards au niveau lentre de leau mer. -Fixation les tubes fuyards par la

soudure.

27/08/2006 -Plaque tubulaire: dpt de calcaire et de coquillage

sur la plaque.

-Nettoyage l'eau HP.

- Nettoyage chimique.

-Nettoyage physique

05/12/2007 -Prsence d'un arrachement de mtal sur la tte

flottante.

-Changement la tte flottante.

03/11/2008 -Endommagement de deux manchons de la boite

de distribution.

- Prsence des traces de corrosion.

-Changement les manchons de la

boite de distribution.

18/03/2009 -Prsence de dpt sur les anodes sacrificielles. -Grattage des anodes sacrificielles.

28/10/2010 -Prsence de crevasses de corros ion au niveau de laboite distribution.

-Sablage des boites de distribution,et application de la peinture sakafen.

13/05/2011 -Cot suprieur du faisceau 19 tubes fuyards, cot

infrieur faisceau 2 tube fuyards.

-Fixation les tubes fuyards par la

soudure.

03/09/2012 - La ligne dentre eau de mer de est compltement

corrode et prsente des fuites dEDM.

-Application de deux couches de

sakaphen sur les parties corrode ou

bien changement la ligne dentre.

V.3) les causes de mauvais transfert de chaleur du refroidisseur E504

Le mauvais de transfert de chaleur du refroidisseur E.504 due aux causes suivantes :

Dbit deau de mer insuffisant de refroidissement.

Prsence des dpts sur la paroi intrieure des tubes dchangeur.

Dgradation de la surface externe des tubes dchangeur.

Les fuites et la corrosion sur les tubes et la boite de distribution dchangeur.V.4) Analyse des causes

Lanalyse des causes fait ressortir ce qui suit:

V.4.1) Dbit deau de mer insuffisant de refroidissement

Le dbit deau de mer de refroidisseur de la solution MEA dans le tableau V.2Prcdant a

t calcul selon les paramtres de fonctionnement actuel.

La perte de charge travers les tubes de lchangeur E504 de lordre de 0,35 bar est

considre basse, compare avec le design 0,68 bar.


53/85

53

Tableau V.4)reprsente les diffrents paramtres deau de mer a travers les tubes E504.

En rsume :

Tableau V.5)reprsente le rsume des paramtres deau de mer a travers les tubes E504

Dsignation unit

La perte de charge (design) bar 0,689

La perte de charge (actuelle) bar 0,35

dbit massique EDM (design) kg/h 147871

dbit massique EDM (actuelle) kg/h 103080

Figure V.1)schma de lvolution de la vitesse de lcoulement en fonction de dbit deau de mer.

dsignation unit Paramtres actuel

perte decharge

bar 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35

vitesse m/s 0.810631 0.7428 0.73634 0.7357 0.735635 0.735629 0.735626

dbit

massique

Kg/h 113589.5 104085 103181.1 103089.6 103080.6 103079.7 103079.6


54/85

54

Les rsultats obtenus ont montr que le dbit deau de mer travers les tubes du refroidisseur

E-504 est de lordre de 103080 kg/h est insuffisant, compar celui du design qui est de

lordre de 147 871 kg/h.

Un faible dbit de leau de mer de refroidissement d :

Le bouchage de lun des quatre trous des plaques orifice installes la sortie de la

ligne deau de mer du refroidisseur E-504 fait rduire le dbit dcoulement travers

les tubes.

Le fonctionnement de cet changeur avec un dbit deau de mer insuffisant, favorise

laugmentation de la temprature de la MEA.

V.4.2) Prsence des dpts sur la paroi intrieure des tubes dchangeur

Leau de mer contient des particules solides et organiques qui peuvent altrer ltat des

quipements, elle subit certains traitements avant son utilisation dans les units notamment :

1) Dgrillage : Cette opration permet de protger la station de traitement contre

larrive intempestive de gros objets susceptibles de provoquer des bo uchages dans

des dfrents tubes de linstallation ou de dtriorer des coups en pompe.

Le dgrillage retient des matires volumineuses charges par leau de mer Cette

opration est assure par des grilles fixes ; qui doivent tre nettoyes priodiquement.

Ainsi leau de mer est filtre et aspire partir dun bassin de rtention puis refoule

vers lutilisation grce aux six (6) pompes deau de mer.

2) Electro chloration :Lunit dlectrochloration installe lors de la rnovation pour

objet la production de chlore destin dsinfecter les micro-organismes qui sont

responsables de bouchages de tuyauteries et de corrosions de type bactrien, son

principe est bas sur lctrolyse de leau de mer ; avec production de chlore ou

dhypochlorite de sodium et injection dans le bassin deau de mer .

3) Constituants chimiques de leau de mer: Lanalyse chimique de leau de mer

effectue au GL1/Z donn une composition chimique moyenne prsente dans le

tableau, ci- dessous.

Tableau V.6) lanalyse chimique de leaude mer.

Constituants Teneur en ppm

Chlorure ( Cl -)

Sulfate ( So42)

Bicarbonate ( Hco3-

)

18980

2646

13970


55/85

55

Fluorure ( F -)

Bromure ( Br - )

Sodium ( Na + )

Magnsium ( Mg 2+)

Calcium ( Ca +2 )

Potassium ( K +)

Strontium ( Sr + )

64.80

1.3

10556.1

1272

400.1

380

13.3

Cependant, cette analyse excute selon un protocole classique, ne rvle pas les

impurets chimiques et biochimiques que peut contenir cette eau.

Toutefois, la temprature de la solution MEA pauvre la sortie du refroidisseur E-504

natteint le seuil alarmant quaprs le bouchage des parois internes des tubes Nousavons remarqu aprs louverture de lchangeur pour linspection que :

Dpt de tartre important dans la boite de distribution de leau de mer ainsi que sur la

plaque tubulaire et la paroi interne des tubes.

Peinture dans un tat dgrad.

Figure V.2) dptla tarte forme sur les faisceaux tubulaires de lchangeurE504.

Lentartrage dune surface dchange est gnralement associ la production dun solide

cristallin partir dune solution liquide. Il dpend donc fortement de la composition des eaux

industrielles. . Lentartrage se matrialise par une formation dincru stations adhrentes et

dures sur les surfaces dchanges gnralement mtalliques. Pour quil y ait entartrage, deux

conditions do ivent tre remplies : la limite de solubilit du sel contenu dans leau doit tre dpasse.


56/85

56

la vitesse de dpt doit tre suffisamment rapide.

Les rsultats danalyse du dpt des faisceaux tubulaires de lchangeur E-504,

donnes par le laboratoire du complexe du GNL mettent en vidence la prsence dune

quantit importante de sels de calcium, de magnsium et dune quantit moins

importante de cuivre, de nickel et de fer.

Tableau V.7) lesRsultats des analyses des dpts.

Les rsultats des analyses de la masse des composants du dpt des faisceaux

tubulaires de lchangeur E504, montrent que le dpt est carbonat, form de 50% de

carbonate de calcium.

4) Mcanisme de formation du tartre

Ca2+ + CO32- ionique

Ca2+ + CO32- CaCO3

a) Adsorption des ions Ca2+sur CaCO3

b) Dbut de prcipitation

5) Analyse les effets de bouchage sur les performances thermiques dun changeur

de chaleur

Phnomnologiquement, le bouchage est un problme transitoire de chaleur et de

masse qui ncessite laction simultane de plusieurs processus complexes. On peut

dcomposer les mcanismes de bouchage selon 4 vnements squentiels :

Linitiation comme tant le temps ncessaire avant la formation du dpt sur une

surface propre. Il faut signaler que, dans la grande majorit des tudes exprimentales

traitant de bouchage particulaire sur des tubes dchangeur, la phase dinitiation du

processus de bouchage nest pas dtecte.

dpts Calcium Magnsium cuivre Fer Nickel

Masse % 49,22 30,88 3,99 0,89 1,94


57/85

57

Ladhsion des particules sous leffet des forces de Van der Waals, des forces

lectrostatiques ou capillaires.

Le rentranement des particules dposes d aux forces de cisaillement sexerant sur

le dpt, lrosion ou lcaillage.

Le vieillissement du dpt caractris par un changement de texture et une usure dudit

dpt.

V.4.3) Dgradation de la surface externe des tubes dchangeur

Pour analyser le problme de dgradation de la surface externe (corrosion et fissuration) des

tubes d changeur E504, nous avons considrs les points suivants :

1) Analyse du milieu sige de fissuration :Le problme de fissuration nest autre que la

nuance constituant les tubes (cupronickel), ces tubes soumis en permanence laction

combine de la solution MEA (milieu extrieur) et leau de mer (milieu intrieur).

Lanalyse des tubes comportera les points suivants :

a) Analyse chimique :Lanalyse chimique confirme que les tubes sont en cupronickel

70-30 avec la teneur suivante :

Cu = 70.12%

Ni = 29.18%

Fe = 0.25%

Mn = 0.44%

Thoriquement les alliages de cuivre rsistent bien leau de mer et au MEA

dpourvu dagents agressifs

b) Examen visuel :Lanalyse visuelle a rvl des tubes corrods, et surtout au niveau la

paroi externe des tubes dchangeur E504, la corrosion des tubes par fois prsente des

fissurations dbouchantes sans aucune restriction visible.

c) Examen microscopique : Lexamen microscopique effectu sur des portions des

tubes dchangeur E504 corrods la ide dun microscope optique balayage (Voir

figure V.3), a rvl la prsence de piqres de corrosion sur la surface extrieure, ces

piqres se relient pour former des microfissures qui se transforment en fissures

apparentes lil nu. Nous avons aussi dtect des dpts de corrosion au bord de la

fissure principale, ces dpts se prsentent sous une forme continue dans certains

endroits et discontinue en dautre. (Voir figure V.4)


58/85

58

Figure V.3)photodexamen au MEB (piqures de corrosion).

Figure V.4)photo dexamen au MEB (fissuration principale).

d) Analyse du milieu extrieur du faisceau des tube :Parmi les rsultats des examens

visuels et microscopiques nous avons remarqu la prsence des piqres sur La paroi

extrieure des tubes de lchangeur E504 est en contact avec un fluide corrosif

(MEA), nous avons observ que la surface des tubes est svrement corrode, qui

confirme lagressivit du milieu extrieur.

Figure V.5) leffet de la MEA sur la surface des tubes dchangeur E504.


59/85

59

Daprs les rsultats des examens sur les tubes, montre que la solution MEA et le

responsable de la corrosion la paroi externe des tubes dchangeur E504, Cest pour

cela quon va directement vers lamine qui reste le seul lment agressif contenu dans

le MEA, la vitesse de corrosion augmente avec laugmentation de la concentration en

MEA entrane.

Tableau V.8)reprsente linfluence de la concentration en MEA sur la vitesse de corrosion.

(Bockris, J. OM. and Drazic)

Les rsultats du tableau montre que la solution de MEA nest pas seule responsable de

la corrosion, en effet la vitesse de corrosion est non nulle pour une concentration nulle

de la solution de MEA, ce ci montre quil existe une corrosion des faibles vitesses.

Daprs ce quon a vu maintenant, on peut dire que la prsence de corrosion sur la

surface des tubes de lchangeurpeut tre provoque par la concentration leve de la

MEA. La corrosion est la cause principale de la dtrioration du surface externes des

tubes et par la suite la fissuration et le perage des tubes.

V.4.4) Les fuites et la corrosion sur les tubes et la boite de distribution

dchangeur

Leau de mer est la plus corrosive des eaux de refroidissement utilise dans les usines de

traitement. Sa nature corrosive est aggrave par la prsence des sels corrosifs, tel que chlorure

sulfates, bromure, bicarbonates, bicarbonates, nitrates et phosphates ainsi que loxygne

dissous (voir Tableau V.6).

Laction destructive de leau de mer sur un matriau est la dgradation mcanique, physique,chimique, lectrochimique o biologique.

% MEA vitesse de corrosion (mm/an)

Rapport de vitesse

V(MEA) /V (MEA=0) , (mm/an)

0 0,012 1

5 0,047 4

benani hamza

Documents