etude des infrasctructures de stockage et d'expedition d'un depot soutes de 45000 tm sur...
DESCRIPTION
- Etude de la conception d'un dépôt de Gasoil et Fuel Oil - Référentiel de construction des réservoirs API 650 STD - Normes de sécurité: Arrêté du 03 octobre 2010 - Modèle 3D avec Google Skectch Up- Etude de du tracé des canalisations - Tracé des PIDs - Tracé des plans de masse - Simulation fonctionnement avec PipeFlow Expert- Etude HSE - Selon le GESIP - Tracé des lignes incendie (émulseur et eau) - Dimensionnement général - Etude économiqueTRANSCRIPT
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
République de Côte d’Ivoire Union – Discipline - Travail
Ecole Supérieure d’Industrie Année Académique 2011-2012
N° d’ordre : 07INP00774 /2012 /INP-HB/ ESI
En vue de l’obtention du Diplôme d’Ingénieur de Conception en Génie Chimique option Pétrole
THEME
ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTE DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
Encadreur pédagogique
Prof. SORO Yaya Enseignant Chercheur INP-HB / DFR GCAA
Maitre de stage
M. AKMEL Akpess Valentin Ingénieur Projet PETROCI Holding
Présenté par KAMAGATE Ibrahim Oumar
Elève-Ingénieur en Génie Chimique option Pétrole / Promotion 2012
République de Côte d’Ivoire Union – Discipline - Travail
Ecole Supérieure d’Industrie Année Académique 2011-2012
N° d’ordre : 07INP00774 /2012 /INP-HB/ ESI
En vue de l’obtention du Diplôme d’Ingénieur de Conception en Génie Chimique option Pétrole
THEME
ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTE DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
Encadreur pédagogique
Prof. SORO Yaya Enseignant Chercheur INP-HB / DFR GCAA
Maitre de stage
M. AKMEL Akpess Valentin Ingénieur Projet PETROCI Holding
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Présenté par KAMAGATE Ibrahim Oumar
Elève-Ingénieur en Génie Chimique option Pétrole / Promotion 2012
INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar
2012 AVANT-PROPOS
SOMMAIRE Dédicace
Avant-propos i
Remerciements ii
Liste des figures iii
Liste des tableaux iv
Sigles et abréviations v
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : GENERALITES
I. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE D’ACCUEIL 3
I.1. Historique 3
I.2. Activités 4
I.3. Organisation administrative et structure d’accueil 5
II. PRESENTATION DU THEME 8
II.1. Présentation du projet 8
II.2. Opportunités et contraintes 9
II.3. Fuel Oil et Gasoil 10
II.4. Stockage et dépôt d’hydrocarbures 11
II.5. Soutage et Pipelines 12
DEUXIEME PARTIE : MATERIEL ET METHODES
I. MATERIEL 15
I.1. Matériel informatique 15
I.2. Documents 16
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PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
II. METHODES 17
II.1. Validation de la répartition des bacs sur le terrain 17
II.2. Etude des infrastructures de stockage 21
II.3. Etude du réseau incendie 21
II.4. Etude économique 21
TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSION
I. ETUDE DU POSITIONNEMENT DES BACS SUR LE SITE 23
II. DIMENSIONNEMENT DES BACS ET DES CUVETTES DE RETENTION 27
II.1. Dimensionnement des bacs 27
II.2. Dimensionnement des cuvettes de rétention 34
III. ETUDE DU RESEAU D’ALIMENTATION ET D’EXPEDITION 35
III.1. Réseau d’alimentation 35
III.2. Réseau d’expédition 36
III.3. Pomperie, vannes et instrumentation 40
III.4. Inventaire des éléments du réseau 42
IV. ETUDE HSE 43
IV.1. Equipement HSE 43
IV.2. Réseau incendie 44
V. SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DE L’INSTALLATION 51
VI. ETUDE ECONOMIQUE 53
VI.1. Evaluation du coût des bacs et des cuvettes de rétention 54
VI.2. Evaluation du coût des lignes 55
CONCLUSION GENERALE 56
BIBLIOGRAPHIE 57
ANNEXES
i
A Ma Mère Liliane & Mon Père Ali,
INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar i
PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
AVANT-PROPOS
Créé le 4 septembre 1996 par le décret ministériel 96-678, l’Institut National Polytechnique
Felix HOUPHOUET-BOIGNY (INP-HB) de Yamoussoukro regroupe six grandes écoles reparties sur trois
grands sites différents : l’INP-Nord, l’INP-Centre et l’INP-Sud.
Ces six grandes écoles sont :
- L’Ecole Supérieure d’Agronomie (ESA) ;
- L’Ecole de Formation Continue et de Perfectionnement des Cadres (EFCPC) ;
- L’Ecole Supérieure des Mines et Géologie (ESMG) ;
- L’Ecole Supérieure des Travaux Publics (ESTP) ;
- L’Ecole Supérieure de Commerce et d’Administration des Entreprises (ESCAE) ;
- L’Ecole Supérieure d’Industrie (ESI) ;
Le cycle Ingénieur en Génie Chimique option Pétrole, filière de l’ESI dont nous sommes
issus, a pour objectif de former des Ingénieurs compétents dans tous les domaines de production,
exploitation, traitement et distribution du pétrole et des produits pétroliers. Elle a également pour vocation
de former des cadres supérieurs dynamiques et directement opérationnels sur le marché du travail.
Pour atteindre ces objectifs, les élèves Ingénieurs ont pour obligation d’effectuer à la fin de
leur formation un stage, couronné par un mémoire soutenu devant un jury.
Ce besoin d’envoyer les étudiants en stage reconnait à notre institut son aspect pratique et
surtout son souci de conformer son programme d’enseignement aux attentes professionnelles. C’est une
expérience non moins négligeable pour les étudiants dans la mesure où elle permet de confronter leurs
connaissances théoriques à la réalité du terrain et d’acquérir une expérience pratique pour leur future
carrière.
C’est dans ce cadre que nous avons effectué un stage de quatre mois du 18 avril au 18 aout
2012, au sein de la société PETROCI Holding où nous avons travaillé sur la construction d’un nouveau
dépôt de stockage de produits pétroliers.
INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar ii
2012 REMERCIEMENTS
REMERCIEMENTS
Ce stage s’est effectué à PETROCI Holding. Le travail demandé a pu être réalisé grâce à la
disponibilité et au concours très appréciable de certaines personnes. C’est pourquoi nous tenons à remercier :
- Prof ADIMA A. Augustin, Parrain de la 8ème promotion IGCP qui n’a ménagé aucun effort pour
l’obtention de ce stage ;
- La Direction Générale de PETROCI Holding ;
- La Direction de L’ingénierie et de la Logistique (DIL) de PETROCI Holding qui a accepté de
nous accueillir au sein de ses murs ;
- M.GNANCHOU Yves Christian, Chef de Département Appontements et Lignes qui en plus de
son titre, nous a montré l’intérêt qu’il porte à la formation des jeunes ingénieurs ;
- M.AKMEL Akpess Valentin, Ingénieur Projet à la cellule Projet de la DIL, notre maitre de stage
que nous remercions pour sa disponibilité, son écoute, ses conseils et son soutien ;
- Messieurs BANGAI Patrice, YUGBARE Lazare, KONAN Henri de la DIL pour leur aide qui
nous a été bénéfique ;
- M. KOUASSI Dazy Jésus, Chef de Département Maintenance et Projet à PUMA ENERGY, pour
son oreille attentive.
Nous adressons également nos sincères remerciements à :
- La Direction de L’Ecole Supérieure d’Industrie ;
- Prof. SORO Yaya, notre encadreur pédagogique pour sa disponibilité et ses conseils ;
- Prof. ADOUBY Kopoin pour son soutien tout le long de notre parcours académique ;
- Tous les enseignements pour la qualité de la Formation que nous avons reçue ;
- Tous les élèves Ingénieurs en Génie Chimique option Pétrole ;
- La grande Famille des prestigieux « Prépas technos » promotion 2007.
Enfin, nous ne saurons terminer sans remercier :
- Nos parents KAMAGATE Ali et OTIELEO Liliane qui ont cru en nous et continuent de le faire ;
- Mlle KARAMOKO Brakys Michelle qui a su nous guider dans les moments les plus difficiles ;
- Tous nos frères et amis qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail.
INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar iii
PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Organigramme de la DILP 7
Figure 2 : Plan de masse de la répartition des infrastructures de stockage 24
Figure 3 : Vue du modèle 3D de l’installation 25
Figure 4 : Récapitulatif des dimensions des bacs de 5000m3 31
Figure 5 : Récapitulatif des dimensions des bacs de 10000m3 32
Figure 6 : Vue en coupe d’une cuvette de rétention 34
Figure 7 : Réseau d’alimentation et d’expédition 37
Figure 8 : PID du circuit d’alimentation 38
Figure 9 : PID du circuit d’expédition vers les appontements et du circuit tampon 39
Figure 10 : Répartition des éléments de sécurité sur le site 45
Figure 11 : Disposition des lignes en eau du réseau incendie 47
Figure 12 : Disposition des lignes en émulseur et des déversoirs de mousse 48
Figure 13 : PID du réseau incendie 52
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2012 LISTES DES FIGURES ET TABLEAUX
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Dimensions des bacs 26
Tableau 2 : Dimensions du bac tampon B05 27
Tableau 3 : Résultats du calcul des épaisseurs des viroles 28
Tableau 4 : Résultats corrigés des épaisseurs des viroles 28
Tableau 5 : Surépaisseur de corrosion 29
Tableau 6 : Estimation du poids des bacs montés nus sans radier 33
Tableau 7 : Pompes du circuit d’expédition 40
Tableau 8 : longueurs totales des lignes d’alimentation / expédition 42
Tableau 9 : Courbures et tés 43
Tableau 10 : Vannes et instruments 43
Tableau 11 : Longueur des lignes du réseau incendie 49
Tableau 12 : Longueur des couronnes des bacs et des rideaux d’eau 49
Tableau 13 : Extincteurs, caméras de surveillance et arrosoirs 49
Tableau 14 : Déversoirs, chambres, rideaux, lances, couronnes et clarinettes 50
Tableau 15 : Résultats de la simulation 53
Tableau 16 : Coûts des bacs 54
Tableau 17 : Coût des lignes 55
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PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
SIGLES ET ABREVIATIONS
2D : 2 Dimensions
3D : 3 Dimensions
ANSI : American National Standards Institute
API : American Petroleum Institute
ASTM : American Society for Testing and Material
BTS : Basse Teneur en Soufre
CODRES : Code français de construction des Réservoirs cylindriques verticaux en acier
CNR : Canadian Natural Ressources
Cst : Centistokes
DAO : Dessin Assisté par Ordinateur
GESTOCI : Société de Gestion des stocks pétroliers de la Côte d’Ivoire
G.O : Gasoil
F.O : Fuel Oil
Ha : Hectare
HSE : Hygiène, Sécurité et Environnement
HTS : Haute teneur en Soufre
ISO : International Organization for Standardization
MSTT : Mobil, Shell, Texaco, Total
PID : Piping and Instrumentation Diagram ou Diagramme d’Instrumentation et de Canalisation
SIAP : Société Ivoirienne D’avitaillements Portuaires
SIR : Société Ivoirienne de Raffinage
SMB : Société Multinationale de Bitume
STD : Standard
UFRB : Unité de Fabrication et de Requalification de Bouteille
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1
2012 INTRODUCTION
INTRODUCTION
Après 10 années de crise, la Côte d’Ivoire revient sur le marché international des
hydrocarbures avec des ambitions à la hauteur de ses moyens. Pilotée par la Société
Nationale d’Opérations Pétrolières de la Côte d’Ivoire en abrégé PETROCI, celle-ci
entame sa relance dans un secteur où elle a accumulé un grand retard.
Fière de cette noble tâche qui lui incombe, PETROCI entreprend plusieurs projets
dans le but de développer et redynamiser ses activités tant bien au niveau de
l’exploration/production que de l’industrie/service. Au titre de ceux-ci, on peut citer pêle-
mêle, le projet d’une nouvelle raffinerie et d’une unité de production d’engrais azoté
destinée à s’auto suffire.
Depuis 1978, PETROCI réalise aussi de l’import/export de produits pétroliers via
un appontement et un réseau de lignes performants. En plus de cela, PETROCI assure la
fourniture des navires et bateaux en carburant (soutes ou bunkers). Cette activité, en plein
essor dans la sous-région et en particulier en Côte d’Ivoire, conforte cette dernière dans sa
position de pôle incontournable sur le marché des hydrocarbures et représente une manne
financière encore mal exploitée.
Dans cette optique, PETROCI a mis en branle plusieurs projets de développement
et de pérennisation de l’activité de soutage dont l’un a pour thème : « Etude des
infrastructures de stockage et d’expédition d’un dépôt soutes de 45000TM sur le site
de Corlay ». Ce projet nous a été soumis dans le cadre de notre stage de fin d’études. Ce
thème nous permettra d’apprendre à concevoir et entrevoir tous les aspects du
dimensionnement de ces structures très importantes dans le domaine des hydrocarbures.
L’étude de ce projet requiert d’abord des généralités sur l’entreprise d’accueil, le
Fuel Oil et le Gasoil, le stockage d’Hydrocarbures ainsi que sur le thème. En deuxième
partie, nous présenterons le matériel et les méthodes appliquées. Les résultats obtenus
seront présentés dans une troisième partie suivie par une étude économique du projet.
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PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
2
PREMIERE PARTIE
GENERALITES
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3
1ere PARTTIE GENERALITES
I. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE D’ACCUEIL
I.1. Historique Le choc pétrolier de 1973 a engendré la chute des cours des matières premières
d’origine agricole, en particulier ceux des cultures de rentes telles que le café et le cacao.
L’Etat de Côte d’Ivoire, en application de l’article 5 du code pétrolier a donc décidé de
créer une société dans le but de faire de la recherche et de l’exploitation d’hydrocarbures
en Côte d’Ivoire. C’est ainsi que la Société Nationale d’Opérations Pétrolières de la Côte
d’Ivoire fut créée le 21 octobre 1975 par le décret N°75-744 avec un capital initial de 2
milliards de Francs CFA.
Le 04 novembre 1997, le gouvernement ivoirien, dans l’optique de redynamiser les
activités de cette société, l’a érigé en groupe de société de type Holding. Cette décision
résultait de la loi N°97-519 du 04 septembre 1997 portant définition et organisation des
sociétés d’Etat. Dès lors, la PETROCI se compose d’une société mère (PETROCI Holding)
et de trois filiales opérationnelles dont le capital est ouvert à 49%. Ce sont :
- PETROCI EXPLORATION et PRODUCTION, créée le 25 février 1998 et
chargée de la recherche de partenaires susceptibles d’exploiter le sous-sol ivoirien ;
- PETROCI GAZ, créée le 26 février 1998 et chargée du développement de la
filière gaz ;
- PETROCI INDUSTRIES SERVICES, créée le 02 mars 1998 avec pour
objectifs le développement des industries connexes aux activités de PETROCI, la gestion
des appontements et lignes et du Trading.
Cependant, après deux années d’activités, des difficultés financières ont entrainé la
dissolution des filiales et amorce dès le 16 novembre 2000, le processus de fusion de ces
dernières à la société mère.
L’Etat de Côte d’Ivoire a autorisé par le décret N°2001-581 l’extension de l’objet
social de PETROCI Holding conformément à l’article 31 de son statut et sa transformation
en Société Anonyme est actuellement en cours. A ce jour, le capital de PETROCI Holding
s’élève à 20000000000 de francs CFA.
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PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
4
Le siège de PETROCI Holding est situé à Abidjan Plateau, immeuble les Hévéas,
14 Boulevard Carde. En plus du siège, PETROCI dispose d’autres sites opérationnels qui
sont :
- l’appontement pour les produits pétroliers ;
- le poste source site de l’unité de traitement de gaz naturel ;
- le centre emplisseur ;
- le Centre d’Analyse et de Recherche géologiques et géochimiques ;
- l’unité de requalification et de fabrication des bouteilles.
I.2. Activités Placée sous la tutelle du Ministère des Mines et de l’Energie, PETROCI Holding
dispose des titres d’exploration et d’exploitation des ressources pétrolières et gazières du
sous-sol ivoirien.
Elle a pu identifier grâce à de récentes études géophysiques et géologiques
avancées, de nombreux prospects prometteurs, essentiellement situés en eaux profondes
dont le potentiel est estimé à plusieurs milliards de barils de pétrole et de gaz en place. La
Société Nationale d’Opérations Pétrolières de Côte d’Ivoire est aussi chargée de la
recherche dans l’exploitation des gisements de matières premières fossiles et de toutes
autres substances connexes ou associés.
Par ailleurs, en plus de sa mission principale, PETROCI est également chargée :
- du conditionnement et de la distribution du gaz butane (Centre Emplisseur) ;
- de la distribution du gaz naturel (réseau souterrain de distribution par
canalisation) ;
- de l’analyse des fossiles et des hydrocarbures ;
- de la réalisation des sismiques 2D et 3D ;
- du développement de l’industrie, du transport, du stockage et de la
commercialisation des produits dérivés du pétrole brut ;
- d’assurer la continuité et la sureté des approvisionnements de la Côte d’ Ivoire
en Hydrocarbures et produits dérivés.
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5
1ere PARTTIE GENERALITES
I.3. Organisation administrative et structure d’accueil
I.3.1. Organisation administrative La structure organisationnelle de PETROCI se présente sous forme d’un
organigramme évolutif de type pyramidal qui comprend :
- Le Conseil d’Administration (CA);
- La Direction Générale (DG);
- La Direction des Finances et de la comptabilité (DFC);
- La Direction des Ressources Humaines (DRH);
- La Direction Exploration (DE);
- La Direction du Centre d’Analyse et de Recherche (DCAR);
- La Direction Ingénierie et Production (DIP);
- La Direction de la Technologie, de l’Information et de la Stratégie (DTIS);
- La Direction de la Commercialisation des Produits (DCP);
- La Direction de l’Industrie et de la Logistique Pétrolière (DILP);
Cette dernière direction qui résulte de la fusion de la coordination Appontements et
Lignes et de la Base Logistique de Vridi. Elle a pour rôle le Trading (vente et achat), la
distribution des produits, les prestations de la deuxième raffinerie et l’adoption d’une
démarche qualité pour parvenir à la certification internationale ISO.
Les Appontements et Lignes font l’interface grâce à deux quais et un parcours de
pipes long de 3,6 Km entre la SIR, la GESTOCI et la SMB et les navires qui viennent se
charger ou décharger des hydrocarbures (import/export) ou alimenter leurs réservoirs pour
leurs propres consommations (Soutage).
Pour notre mémoire de fin d’études, nous avons été accueillis dans cette direction
dont nous allons faire une plus ample présentation dans la suite.
I.3.2. Structure d’accueil Situé à Vridi Zone Industrielle sur le boulevard du canal, la direction Industrie et
Logistique Pétrolière compte deux départements et une cellule Projet et Industrialisation.
Dans le souci constant de rentabilité de ses activités et réduction des charges, la DILP s’est
fixé plusieurs objectifs.
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PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
6
Parmi ceux-ci d’adopter une démarche qualité pour parvenir à une certification ISO
et d’atteindre un niveau de sécurité qui garantit la pérennité des installations et du
personnel, par des travaux de rénovation et de mises aux normes. Les différents services de
la DILP sont présentés dans les sous-parties suivantes.
I.3.2.1. Département base logistique La base logistique est localisée en zone industrielle de Vridi, rue L28 Métallurgie.
Construite par Phillips Petroleum, le quai Phillips a été repris en 1988 par PETROCI qui la
baptisé Base Logistique de Vridi.
Dotée d’une main d’œuvre qualifiée et d’une expertise reconnue dans la sous-
région et dans le monde, la Base Logistique a pour mission principale d’apporter un appui
logistique à tous les opérateurs pétroliers. Leader dans son domaine d’activité, la Base
Logistique offre des prestations de qualité et exceptionnelles dont:
- La vente de prestations de service aux clients opérateurs pétroliers entre
autres CNR, AFREN, FOXTROT, VANCO, ANADARKO, LUKOIL et aux compagnies
de services telles que MI Overseas, Schlumberger, FMC, BAKER par l’exploitation de la
Base ;
- l’accostage de navires ;
- les opérations de chargement/déchargement des navires ;
- l’approvisionnement en eau douce, en gas-oil et électricité ;
- le service de formalités douanières et portuaires.
I.3.2.2. Cellule Projet et industrialisation Elle a été créée le 26 juin 2008 et a pour mission le développement de l’aval et de
l’industrie pétrolière et pétrochimique en vue de la diversification des activités de
PETROCI Holding. Son rôle est d’élaborer, de développer et de suivre l’exécution des
projets industriels pétrochimiques et logistiques issus de la stratégie.
Elle a pour objectif la promotion des projets inscrits dans le catalogue des projets
auprès de partenaires techniques et financiers, l’obtention de financement des projets
inscrits dans le catalogue des projets, la réalisation ou la réactualisation des études de
faisabilité technico-économique des projets inscrits dans le catalogue des projets et enfin la
clôture des contrats de partenariat pour les projets en promotion.
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1ere PARTTIE GENERALITES
Figure 1 : Organigramme de la DILP
I.3.2.3. Département Appontement et Lignes Les appontements PETROCI ont été mis en service le 02 août 1978 et sont situés
sur la rive Est du canal de VRIDI (ABIDJAN). Ils sont liés aux raffineries (SIR, SMB),
aux dépôts pétroliers (SHELL CI, TEXACO, GESTOCI) et au quai SIAP, filiale TEXACO
par l’intermédiaire d’un réseau de pipelines de 3,6km.
Les appontements gèrent les opérations d’importation, d’exportation et de transfert
des hydrocarbures ainsi que la vente de prestation de service aux clients que sont les
raffineries (SIR et SMB) et les dépôts pétroliers (GESTOCI, MSTT, PUMA).
La figure 1 donne un organigramme sommaire de l’organisation de la DILP.
Il est important de noter qu’à deux semaines de la fin de notre stage, PETROCI a
remanié l’organisation de la DILP. Cette dernière est désormais désignée Direction de
L’Ingénierie et de la Logistique (DIL). Elle regroupe en son sein de nouveaux
départements tel que l’URFB.
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PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
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II. PRESENTATION DU THEME II.1. Présentation du projet Afin de mieux comprendre l’opportunité de notre travail, il importe de justifier les
motivations de la cellule projet de la DIL. La société PETROCI, au département
Appontement et Lignes, réalise l’import-export d’hydrocarbures mais aussi le soutage des
navires et bateaux c’est-à-dire la fourniture en carburant pour leur propre consommation.
Avec un mouvement de navires de fréquence élevée, cette activité représente une part
assez importante des revenus du département Appontement et Lignes et s’effectue sur
l’ensemble des quais desservis par le réseau de lignes de PETROCI.
Les produits principaux constituant l’alimentation des moteurs des navires et
bateaux sont le Gasoil (G.O) et le Fuel Oil (F.O). La SIR est, à l’heure actuelle, le seul
fournisseur de PETROCI en ces produits. Cependant un problème se pose au niveau de la
fourniture en Fuel Oil de la SIR. En effet, cette dernière produit uniquement du Fuel Oil
BTS (Basse Teneur en Soufre) et les moyens mis en œuvre pour atteindre ce niveau de
qualité induisent un coût plutôt élevé du produit fini. PETROCI a constaté qu’au niveau de
l’activité de soutage, les clients pour la majeure partie, ne sont pas exigeants en matière de
qualité et il se trouve que le produit fourni par PETROCI par le biais de la SIR se retrouve
en situation de sur-qualité. De ce fait, ces derniers préfèrent se tourner vers d’autres
marchés moins onéreux.
Cette perte de clients mettant PETROCI dans une situation inconfortable au niveau
de son activité de soutage, elle a décidé de mettre en étude un dépôt de stockage de soutes
dans le but de relancer cette activité en la dopant par la production in situ, via un système
ingénieux de Blending destiné à produire un F.O moins cher et répondant à un besoin en
qualité moins stricte.
Aussi, dans le but de faire face à la demande importante de soutes dans le Golfe de
Guinée en général et plus particulièrement dans les eaux ivoiriennes, le dépôt aura une
capacité totale de 45000m3.
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1ere PARTTIE GENERALITES
Il permettra de stocker les produits nécessaires au blending, le blend lui-même et
d’autres produits inhérents à l’activité de soutage tels que le G.O. Plus précisément, il sera
réparti comme suit :
- un (1) bac de 10000m3 de F.O 380 BTS ;
- un (1) bac de 10000m3 de F.O 380 HTS ;
- un (1) bac de 10000m3 de F.O 380 Blending ;,
- deux (2) bacs de 5000m3 de G.O ;
- un (1) bac de 5000m3 de F.O 180.
Pour se faire, PETROCI nous a fourni un cahier de charges afin :
- de vérifier si cette répartition convient à la superficie de Corlay ;
- de faire le dimensionnement des infrastructures de stockage et
d’expédition ;
- de concevoir le réseau incendie et les équipements de sécurité du dépôt ;
- d’évaluer le coût de l’investissement et la rentabilité du projet.
II.2. Opportunités et contraintes PETROCI ne possédant pas encore de raffinerie, elle est soumise à la SIR qui lui
impose pour ainsi dire les produits à vendre et leur prix. La réalisation de ce projet donnera
une certaine autonomie à PETROCI qui pourra gérer à sa guise la qualité du F.O soutes et
son prix et de ce fait être plus compétitive sur ce marché en plein évolution. Par ailleurs,
grâce à ces bacs de stockage, PETROCI pourra mieux gérer ses réserves et accroitre ses
revenus en gérant la balance de l’offre et de la demande.
Cependant, un doute persiste sur l’obtention du terrain sur lequel le dépôt doit être
implanté en l’occurrence le site de CORLAY. La non-obtention de ce terrain entrainerait
de facto l’obsolescence d’une bonne partie de l’étude menée dans les pages qui suivent.
Enfin, il faut noter que le terrain alloué a, relativement à la taille des infrastructures
à implanter, une surface assez réduite rendant les calculs plus difficiles et engendrant
quelques lacunes sécuritaires néanmoins sans incidence sur le sécurité globale du site.
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PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
10
II.3. Fuel Oil et Gasoil
II.3.1. Fuel Oil Les fuels Oil ou fiouls constituent un actif et un centre de coûts indéniables dans
l’exploitation des navires de haute mer ou des centrales terrestres. Le fuel Oil utilisé par la
marine marchande du monde entier est en majeur partie du fioul résiduel issu de la
distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut. Il en va de même pour la vaste
majorité des gros moteurs diesel équipant des engins terrestres.
Par définition, les fiouls résiduels sont les produits résiduaires issus des procédés de
raffinage, après extraction de tous les distillats et de toutes les fractions plus légères. Ces
résidus sont des mélanges complexes dont la composition dépend de la provenance du
pétrole brut et des techniques de raffinage employées [5].
Les fiouls sont aussi nommés en fonction de leur viscosité (à 50°C). On retrouve
ainsi le fioul 180 (viscosité de 180cst à 50°C), le fioul 380 et aussi le fioul 450. C’est cette
terminologie qui est de mise sur les sites de PETROCI. L’annexe 1 nous donne les
caractéristiques des principaux fiouls utilisés par les moteurs des navires. Les fiouls
possèdent plusieurs caractéristiques commerciales qui sont la densité, la viscosité, le point
éclair, le point d’écoulement et la teneur en soufre.
II.3.1.1. Densité C’est le rapport absolu qui existe entre la masse et le volume à une température
donnée. Elle est la masse volumique « sans unité » exprimé en kg/m3 à une température de
référence de 15°C en général. Il faut connaitre la densité pour effectuer des calculs de
quantité. Les fiouls ont une très large gamme de densité allant de 960 à 1010.
II.3.1.2. Viscosité La viscosité ici dynamique est une propriété de la résistance interne qu’exerce un
fluide sur le mouvement des couches adjacentes. L’unité de mesure en unité SI s’exprime
en Pascal. Seconde (Pa.s), plus usuellement en centistokes (Cst). Normalement pour son
transfert un fioul a une viscosité de 800 à 1000cst.
II.3.1.3. Point éclair Le point éclair d’un fioul est la température à laquelle les vapeurs qu’il dégage
s’enflamment à l’approche d’une flamme externe dans des conditions normalisées. La
température de stockage maximale d’un fioul est de 10°C en dessous du point d’éclair
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11
1ere PARTTIE GENERALITES
sauf si d’autres dispositions ont été prises.
II.3.1.4. Point d’écoulement Il correspond à la plus basse température à laquelle il est possible de manipuler un
fioul sans qu’il y ait formation, dans la solution, d’une quantité excessive de cristaux de
paraffine.
II.3.1.5. Teneur en soufre Le soufre, élément naturellement présent dans le pétrole brut, est concentré dans
le composant résiduel du procédé de distillation du pétrole. En général, la valeur du soufre
d’un fioul résiduel à l’échelon mondial est de l’ordre de 2% à 4% m/m (Masse de soufre
par masse de produit). La teneur en soufre n’a aucune influence sur les performances
énergétiques du fioul.
Il existe plusieurs autres caractéristiques que nous ne présenterons pas en détail
telles que l’aptitude à l’inflammation, l’énergie spécifique, la teneur en eau, en cendres, en
vanadium et sodium, en aluminium et silicium, le carbone résiduel et la stabilité.
II.3.2 Gasoil Le gasoil est un fioul léger et un carburant issu du raffinage du pétrole [5]. Il est
notamment utilisé pour alimenter les moteurs diesel plus modestes que ceux qui
fonctionnent au fioul lourd. Les caractéristiques restent similaires à celles mentionnées
pour les fiouls lourds. Sa densité se situe dans l’intervalle de 820 à 860, sa viscosité est
d’environ 7cst et son point éclair est de 55°C. Comme le fioul lourd, le gasoil a une teneur
en soufre non négligeable même si les normes tendent à la rendre la plus petite possible.
II.4. Stockage et dépôt d’hydrocarbures
II.4.1. Stockage Le stockage du pétrole ou du gaz (et des produits pétroliers) consiste à immobiliser
temporairement certains volumes de produit dans des appareils à pression ou réservoirs
selon que le produit stocké est ou n’est pas sous-pression.
Le stockage des ressources énergétiques est non seulement nécessaire pour
compenser les fluctuations d’approvisionnement dues à toutes sortes d’aléas lors de la
production mais aussi stratégique pour assurer un minimum d’autonomie énergétique
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II.4.2. Bacs de stockage Les bacs de stockage ou réservoir de stockage permettent de stocker un produit. Ils
sont de plusieurs formes, horizontales ou verticales, cylindriques ou sphériques. Les
produits pétroliers liquides sont généralement stockés dans des réservoirs cylindriques
verticaux en acier. Les produits à l’état gazeux eux sont plutôt stockés dans des capacités
sphériques.
En ce qui concerne les bacs de stockage de produits pétroliers liquides, il en existe
trois types principaux en fonction de la nature du produit stocké. On a les réservoirs à toit
fixe, les réservoirs à toit fixe avec écran flottant interne, les réservoirs à toit flottant. [3]
Parmi les réservoirs à toit fixe, on distingue plusieurs types classés selon la nature
du toit (conique, sphérique ou en parapluie) ou le matériau utilisé pour la construction qui
est généralement de l’acier mais souvent dans certains cas que peut être de l’inox.
II.4.3. Normes et référentiels de construction Les normes de construction de bacs ou référentiels de construction sont des recueils
de recommandations et règles que l’on choisit avant la construction d’un bac. Suivre ces
normes de construction est un gage de qualité et de sécurité pour l’installation et pour les
partenaires commerciaux. Ces normes de construction sont actualisées chaque année et
sont vendues assez chères.
Il en existe plusieurs et on peut citer entre autres : le CODRES utilisé par les
français et l’ « API Standard 650 : Welded Steel Tanks for Oil Storage » utilisé par les
américains. Ces normes prennent en compte le choix du matériau de construction, le
dimensionnement du bac (toit, robe, virole, soudure et bien d’autres). Le client c’est-à-dire
celui qui commande un bac auprès du constructeur doit specifier la norme selon laquelle il
veut qu’il soit construit.
II.5. Soutage et pipelines
II.5.1. Soutage Le soutage est l’opération qui consiste à prendre des hydrocarbures de soute ou
« bunkers » à bord d’un navire. Ces hydrocarbures de soute servent à la propulsion du
navire. Le mot soutage est lui-même très peu utilisé, son équivalent anglais « bunkering »
étant beaucoup plus répandu du fait que l’anglais règne dans le monde maritime.
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13
1ere PARTTIE GENERALITES
Les hydrocarbures de soute sont divisés principalement en deux classes :
- Le MDO (Marine Diesel Oil) composé de produit résiduel (Fioul lourd) et
produit distillé (Gasoil) ;
- Le HFO (Heavy Fuel Oil ou Fioul Lourd Résiduel) [5].
L’opération de soutage a lieu grâce à un avitailleur (une barge) qui est une sorte de
péniche spécialisée dans le transbordement de carburant en ce qui concerne les ports ou les
eaux fluviales. En mer, cette opération se fait à quai, à partir de flexibles de chargement ou
de bras d’amarrage.
II.5.1. Pipelines Le mode de transport de produits pétroliers sur de longues distances reste la
tuyauterie. Parmi les nombreux avantages que comporte ce système d’alimentation du bac
on peut noter la rapidité dans l’acheminement du produit, la sécurité, les faibles frais de
livraison.
De même que les réservoirs de stockage, les pipelines sont soumis à des règles de
construction, la norme américaine étant l’API SPEC 5L : Specification for Line Pipe. Il
existe aussi les normes ASTM, ANSI et ISO. Le matériau généralement utilisé pour les
pipes est l’acier [6] [7] [8].
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DEUXIEME PARTIE
MATERIEL ET METHODES
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2ème PARTTIE MATERIEL ET METHODES
I. MATERIEL
Le matériel constitue tous les éléments qui concourent à la résolution du problème
posé. Dans notre travail, nous avons eu recours aussi bien aux matériels informatiques
qu’aux fiches et documents.
I.1. Matériel informatique Le thème qui nous a été soumis étant un problème de conception pure, nous avons
eu recours à des logiciels de D.A.O et à des logiciels de simulation de pipelines. Les
premiers cités permettent de mieux rendre le travail effectué sur papier et les seconds
permettent de simuler les situations réelles de fonctionnement et de vérifier et caler les
paramètres établis par le calcul.
I.1.1. Logiciels de DAO Les logiciels de D.A.O (Dessin Assisté par Ordinateur) que nous avons utilisé
sont Google Sketch up, Inkscape, Microsoft Visio 2010 et Google Earth.
I.1.1.1. Google Sketch Up
C’est un logiciel de modélisation en 3D/2D. Son utilisation très simple et ses
fonctions avancées et intuitives font de lui un logiciel incontournable dans le domaine de la
modélisation en 3D/2D.
I.1.1.2. Inkscape C’est un logiciel de dessin vectoriel open-source. Le dessin vectoriel effectue les
traitements sur les images sans perte de qualité contrairement au dessin bitmap. Inkscape
est aussi open-source et gratuit. Cette nature ne le rend pas pour le moins inefficace car il
est très simple d’utilisation et réalise aisément toutes taches de dessin.
I.1.1.3. Microsoft Visio 2010
C’est une application de la suite Microsoft Office System. Cette application
bureautique fait partie de la gamme de logiciel de schématique ou de diagramme et
synopsis. Son domaine d’application ou d’utilisation est donc la réalisation de schéma de
modélisation.
I.1.1.4. Google Earth
Enfin, nous avons utilisé le logiciel de cartographie satellite Google Earth qui est
un logiciel gratuit.
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Il permet entre autres d’avoir un vue satellite à l’échelle de n’importe quel endroit
sur la planète à une dizaine de mètres près voire moins. Il permet également de mesurer
des distances et des trajets.
I.1.2. Logiciels de Simulation Le logiciel de simulation utilisé dans notre étude est un logiciel de simulation de
réseau de pipelines nommé PipeFlow Expert. Ce logiciel très léger permet de gagner du
temps lors du calcul de pertes de charge et de dimensionnement de réseau et pompes.
I.2. Documents En plus des logiciels, nous avons eu recours à des documents. Il s’agit des normes
de construction de bacs de stockage et de pipelines de produits pétroliers et d’arrêtés
ministériels relatifs aussi au même sujet. Ces normes sont très importantes car elles sont
gage de qualité et donnent un certain crédit au propriétaire des bacs vis-à-vis de ses
partenaires. Aussi, toutes constructions ne respectant pas les arrêtés ministériels se voient
automatiquement hors la loi et de ce fait doivent être réhabilitées sous peine de mise hors
service sans oublier que bien souvent les coûts de réhabilitations sont supérieurs à ceux de
la construction initiale elle-même.
En matière de norme de construction, nous nous sommes basés sur le code de calcul
de la norme américaine API STD 650 « Welded Steel Tanks for Oil Storage » qui est la
norme utilisée pour la construction de la plupart des bacs de stockage dans la zone
industrielle de Vridi et dont nous avons pu nous procurer un exemplaire.
Aussi, nous avons suivis les recommandations et règles dictées par L’arrêté du
03/10/10 relatif au stockage en reservoir aériens manufacturés de liquides inflammables
exploités dans un stockage soumis à autorisation de la rubrique 1432 de la legislation des
installations classées pour la protection de l’environnement pour l’étude de sécurité.
Toutes les informations essentielles sur les produits stockés nous ont été fournies
sous forme de fiches de spécifications que nous avons utilisées pour réaliser nos calculs.
Pour les informations manquantes, nous nous sommes référés à internet avec l’accord de
notre maitre de stage qui nous a également fourni des cartes du site de Corlay.
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17
2ème PARTTIE MATERIEL ET METHODES
II. METHODES II.1. Validation de la répartition de capacité sur le terrain
Pour valider la répartition, nous nous sommes servis des logiciels Google sketch up
et Google Earth et également des cartes des relevés topographiques pour réaliser un
modèle en 3D du futur dépôt. Ce modèle à l’échelle nous a permis de faire l’étude des
dangers qui fixe la disposition sur le terrain.
Cette étude a été également faite en suivant les recommandations de l’arrêté du 03
octobre 2010. En fait, nous avons jonglé entre le modèle sur le terrain, l’arrêté du 03
octobre 2010 qui permet de fixer les dimensions des cuves de rétention et les distances de
sécurité et la norme de construction API 650 STD qui normalise les dimensions des bacs.
L’étude du positionnement des bacs a été réalisée en tenant compte des dispositions
sécuritaires en vigueur. En effet, selon l’arrêté du 03 octobre 2010, les produits stockés
sont de la catégorie C2 pour le G.O et D2 pour le F.O [1]. De ce fait, la distance minimale
entre réservoir à l’intérieur de la même rétention est de D/4 pour le G.O et 1,5m pour le
F.O. Aussi, la distance entre le mur de la rétention et les réservoirs doit être au moins égale
à la hauteur de la rétention.
Enfin grâce au logiciel de D.A.O Inkscape, nous avons représenté le futur dépôt sur
un plan 2D annoté de la disposition retenue.
II.2. Etude des infrastructures de stockage
II.2.1. Dimensionnement des bacs Il faut noter que la méthode utilisée dans cette étude est en étroite relation avec
l’étude de validation. Avec les recommandations de la norme API 650 STD qui est notre
base de calcul, nous avons déterminé les caractéristiques des réservoirs de stockage.
Le but du projet n’étant pas de faire un dimensionnement exhaustif des bacs, les
calculs effectués permettront de faire une estimation assez fiable de leur coût total. En
effet, selon les constructeurs, le poids total d’un bac permet d’avoir une estimation du coût
de celui-ci monté et non-peint.
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Le calcul des réservoirs se basant sur l’API STD 650 comprend l’épaisseur des tôles des
viroles, l’épaisseur de la tôle de fond, celle la tôle du toit et les surépaisseurs de corrosion.
II.2.1.1. Epaisseur des viroles L’épaisseur des viroles est liée à la contrainte maximale admissible du matériau
les constituant, à la contrainte résultant de la hauteur H du produit dans le réservoir et à sa
densité G. La norme API STD 650 fournie les formules suivantes de calcul [2]:
𝒆𝒅 = 𝟒,𝟗×𝑫×(𝑯−𝟎,𝟑)×𝑮𝑺𝒅
(1)
𝒆𝒕 = 𝟒,𝟗×𝑫×(𝑯−𝟎,𝟑)𝑺𝒕
(2)
Où :
ed représente l’épaisseur de la virole (mm) ;
et représente l’épaisseur pour le test hydrostatique (mm) ;
D représente le diamètre nominal du réservoir (m) ;
G représente la densité du produit à stocker ;
Sd, St représentent la contrainte admissible et la contrainte admissible pour le test
hydrostatique (MPa) respectivement ;
H représente la hauteur de liquide au niveau de la virole considérée.
Les paramètres D, G et H sont directement fixés par les dimensions du réservoir et
le produit à stocker. La contrainte admissible Sd et la contrainte admissible St pour le test
hydrostatique sont fixées par la norme API STD 650. Elle spécifie que la contrainte
admissible doit être soit 2/3 de la résistance à la rupture du matériau, soit 2/5 de sa
résistance élastique. Pour l’acier A131 Grade B, la résistance à la rupture est de 235 MPa
et la résistance élastique est de 400 MPa [2].
Il faut aussi souligner que la norme API STD 650 fourni deux méthodes de calcul
d’épaisseur de viroles qui sont la méthode « 1-Foot » et la méthode « Variable design-
point ». La seconde étant plus adaptée pour les bacs ayant un diamètre nominal supérieur à
60m, nous avons donc utilisé la première citée.
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19
2ème PARTTIE MATERIEL ET METHODES
II.2.1.2. Calcul du toit Selon la norme API STD, pour un réservoir à toit fixe, le toit doit être dimensionné
de manière à pouvoir supporter une surpression de 5mbars et une dépression de 2,5mbars
sans pour autant que l’épaisseur du toit soit inférieure à 5 mm (3/16 pouces) [2].
Nos bacs sont du type toit fixe conique autoporteur. Selon la norme API STD 650,
ils doivent être conformes aux spécifications suivantes :
- l’angle 𝜃 (en degrés) que fait le cône avec l’horizontal doit être de 𝜃 ≤
37 ° �𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 = 9 : 12� ou de 𝜃 ≥ 9,5 ° �𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 = 2 : 12� ;
- l’épaisseur minimale : 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 𝐷4,8∙sin𝜃
≥ 5 𝑚𝑚 ; (3)
- l’épaisseur maximale : emax = 12,5 mm surépaisseur de corrosion non
incluse.
Dans la relation (3), D est le diamètre nominal du tank (m). Nous prenons
𝜃 é𝑔𝑎𝑙𝑒 à 9,5° (𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 2: 12) dans nos calculs.
II.2.1.3. Tôles de fond Les tôles du fond du réservoir doivent avoir une épaisseur minimale de 6 mm.
Aucune formule de calcul n’est donnée par la norme API STD 650 dans ce cas. Par contre,
les tôles de fond doivent avoir une épaisseur minimale telle que [3] :
𝑒𝑚𝑖𝑛 = 𝑚𝑎𝑥 �𝑒𝑚𝑖𝑛−𝑐𝑜𝑑𝑒; 3,0 + 𝑒𝑉13
; 8𝑚𝑚� (4)
Avec 𝑒𝑉1 l’épaisseur des tôles de première virole hors corrosion et
𝑒𝑚𝑖𝑛−𝑐𝑜𝑑𝑒 l’épaisseur minimale définie par la norme API STD 650.
Aussi, faut-il considérer la géométrie du fond. Il existe 3 cas envisageables [3] qui
sont les fonds plats et horizontaux, les fonds coniques à point bas central (cône down) et
les fonds coniques à point haut central (cône up). Le choix s’effectue en fonction de la
nature des bacs.
II.2.1.4. Surépaisseur de corrosion Pour les surépaisseurs de corrosion, Total Raffinage nous fournit des valeurs
minimales de 1,5 mm pour les viroles [3].
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II.2.1.5. Poids du bac La connaissance des épaisseurs des tôles et des surfaces des différentes parties du
bac nous permet de faire une estimation du poids de celui-ci. Pour cela, il nous suffira de
connaitre la densité du ou des matériaux de construction. Pour l’acier qui constitue la
majeure partie de notre réservoir, la densité est de 7,85.
II.2.2. Dimensionnement des cuves de rétention La cuvette de rétention ou encore cuve de rétention est un dispositif de sécurité qui
permet de contenir, en cas de rupture, le contenu du bac de stockage. Il permet aussi de
contenir les eaux d’extinction et empêche la pollution des eaux et du sol.
Une cuve de rétention peut être soit commune, soit individuelle. Selon les normes
en vigueur, à chaque réservoir ou groupe de réservoir est associée une capacité de rétention
dont la capacité utile est au moins égale à 110% de la capacité du plus grand réservoir
associé ou à 50% de la capacité totale des réservoirs associés.
Pour la hauteur de la cuve, la 03 octobre 2010 fixe une valeur maximale de 3m de
haut. Par rapport à la disposition que nous avons retenu la surface de la rétention SD.
La hauteur minimale est donnée par :
ℎ𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑟𝑆𝑟
(6)
Avec 𝑆𝑟 = 𝑆𝐷 − 2 ∙ 𝑆𝐵 𝑞𝑢𝑖 𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑣𝑒,
𝑆𝐷, 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 et 𝑆𝐵, 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑜𝑐𝑐𝑢𝑝é𝑒 𝑝𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑′𝑢𝑛 𝑏𝑎𝑐
D’où :
ℎ𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑟𝑆𝐷−𝑆𝐵
(7)
On se place dans le cas le plus défavorable, c’est-à-dire l’avarie d’un seul bac, les
autres bacs de la rétention étant intact, leur surface de base occupe toujours le terrain d’où
2 fois SB.
Selon la norme également, il faut aussi prendre en compte le volume des eaux
d’extinction qui dépend de plusieurs paramètres. Comme alternative, elle préconise une
hauteur supplémentaire de 0,15m en vue de contenir ces eaux d’extinction [1].
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21
2ème PARTTIE MATERIEL ET METHODES
Certaines dispositions sont aussi à prendre concernant le matériau de la cuve de
rétention, son caractère combustible, sa résistance chimique et son étanchéité vis-à-vis du
produit à stocker. De ce fait, pour le mur de la rétention, nous avons choisi comme
matériau le béton et pour le sol, une membrane en polyéthylène surmonté d’une couverture
sableuse de 0,1m.
Nous avons reporté ces dessins sur notre modèle à l’échelle pour pouvoir déterminé
les longueurs de nos lignes. Les dimensions des lignes, fixées par PETROCI, seront de 8’’
partout. Dans le même élan, nous avons aussi réalisé l’implantation des différents
instruments inhérents à l’exploitation du dépôt qui constitue le PID (Piping and
Instrumentation Diagram ou diagramme de canalisation et d’instrumentation en français)
que nous avons représenté à l’aide du logiciel Microsoft Visio.
Enfin, grâce à toutes les données collectées plus haut, nous avons réalisé une
simulation avec le logiciel PipeFlow Expert du fonctionnement de l’installation pour
pouvoir fixer le dimensionnement des pompes d’expédition. PipeFlow Expert se base sur
les équations de ColeBrook-White avec la méthode de calcul de Darcy-Weisbach.
II.3. Etude du réseau incendie En plus des textes de l’arrêté 1432 du 03 octobre 2010 et du GESIP, nous nous
sommes également inspirés des observations de nos visites faites sur les dépôts alentours
et des recommandations issus de l’expérience de notre maitre de stage pour pouvoir tracer
le réseau incendie.
Avec le logiciel Inkscape et le modèle Google Sketch up, nous avons représenté ce
tracé. Enfin, nous avons planché sur le PID du réseau que nous avons représenté avec
Microsoft Visio.
II.4. Etude économique Pour réaliser l’étude économique de notre projet, nous avons d’abord réalisé
l’inventaire de tous les éléments constitutifs du dépôt et à l’aide des fiches de prix fournies
par PETROCI et certains fournisseurs contactés, nous avons déterminé le coût
d’investissement du dépôt.
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TROISIEME PARTIE
RESULATS ET DISCUSSION
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3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
I. ETUDE DU POSITIONNEMENT DES BACS SUR LE SITE
Avec la carte (Annexe 2) présentant les relevés topographiques du site de Corlay,
Plusieurs propositions d’implantation des six (6) bacs ont été faites à PETROCI. L’espace
disponible étant fixé, la difficulté a été de faire tenir sur le site les bacs et leurs cuves de
rétention tout en tenant compte des dispositions sécuritaires, des espaces alloués aux
bâtiments administratifs et techniques et aux unités annexes du site.
La surface du site de CORLAY a été calculée sur la base des données sur la carte
des relevés topographiques. Cette carte ayant été fournie avec une échelle inadaptée pour le
format de papier A4 sur lequel nous avons travaillé, une nouvelle échelle calculée à partir
de mesures faites par nous-même sur le terrain a été utilisée.
Nous avons surtout utilisé les vues satellitaires du logiciel de cartographie Google
Earth. Les calculs faits, la superficie du terrain de CORLAY déterminée est de 16919,3m2
soit à peu près 1,7Ha. Le terrain fait l’objet d’une légère surélévation de 3,18m au-dessus
du niveau de la mer à son point le plus haut.
Nous avons réalisé un modèle sur ordinateur avec le logiciel de D.A.O Google
Sketch Up et défini des rayons de sécurité qui nous ont permis de déterminer la disposition
idéale tout en respectant les dimensions normalisées des bacs requises par la norme API
STD 650. Après calcul, les dimensions optimales des bacs sont résumées dans le tableau 1
et la répartition retenue et validée par PETROCI est représentée sur la figure 2 et la figure
3 présente une vue du modèle en 3D du futur dépôt.
Il faut noter que plusieurs paramètres rentrent en compte dans le choix de
l’implantation de bacs de stockage telle que la nature du sol ou la sismique de la zone. Ces
paramètres ont été négligés dans notre étude pour des raisons de simplification. Cependant,
ces paramètres négligés n’impactent pas sur la teneur du travail fixé par le cahier de charge
car la zone n’est ni une zone sismique, ni une zone exposé aux vents.
Dans la suite, nous verrons en détail les calculs réalisés pour fixer les dimensions
des bacs et des cuvettes de rétention.
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Figure 2 : Plan de masse de la répartition des infrastructures de stockage
Légende :
B01 : Bac de F.O 380 BTS
B02 : Bac de F.O 380 HTS
B03 : Bac de F.O 380 Blending
B04 : Bac de F.O 180/380 Blending
B05 : Bac tampon F.O 180
G01: Bac de G.O
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25
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Figure 3 : Vue du modèle 3D de l’installation
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Tableau 1 : Dimensions des bacs
Produits Diamètre
(m)
Hauteur
nominale (m)
Hauteur
d’exploitation (m)
Volume
Nominal (m3)
Volume
d’exploitation (m3)
Gasoil 21 16,20 14,44 5608 5000
Fuel Oil 180 21 16,20 14,44 5608 5000
Fuel Oil 380 12 36 9,83 12208 10000 Les volumes sont calculés en fonction de la formule fournie par la Norme API STD 650: 𝑉 = 0,785 ∙ 𝐷2𝐻.
Comme on peut le voir sur le plan de masse représentant la disposition des bacs sur
le site (Figure 2), les dispositions sécuritaires en vigueur sont respectées. La distance entre
les bacs situés dans une même rétention est D/4 soit 5,25m pour des produits de catégorie
C2 (Gasoil) et de 1,5m pour des produits de catégorie D2 (Fuel Oil) [1].
Aussi selon les mêmes normes en vigueur, la distance entre un bac et le mur de la
cuve de rétention doit être au moins égale à la hauteur de la cuve. Soit 3m de distance
minimale pour les deux groupes de bacs.
Enfin, l’arrêté du 03 octobre 2010 préconise une distance minimale de 15m entre
tous les réservoirs et bâtiments administratifs hors bâtiments dits « de quais ». La
disposition proposée prend en compte cette norme car la distance minimale à la conception
est de 20m.
D’autres conditions sécuritaires induites par l’arrêté du 03 octobre 2010 sont aussi
respectées. Un modèle en 3 dimensions et à l’échelle a été fourni à PETROCI pour vérifier
les différentes dimensions de la proposition.
Dans le but de vérifier notre modèle au niveau exploitation, nous avons réalisé
plusieurs scénarios de fonctionnement des unités de stockage. L’un de ces scénarios nous a
montré une faiblesse dans la conception de notre unité. En effet, la SIR alimente l’unité de
stockage en F.O 180 et 380 via le même pipeline. Ce pipeline doit être toujours en F.O 180
selon les exigences d’exploitation de la SIR.
Lors d’une opération de remplissage du bac de F.O 380 BTS de notre unité, on se
rend compte de la nécessité de conserver le produit en ligne qui appartient à la SIR et une
fois le pompage terminé, le remettre en place.
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27
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Un rapide calcul nous montre que la quantité de produit en ligne est d’environ
350m3. Nous avons donc proposé la construction d’un bac tampon B05 de 400m3 destiné à
recevoir cette quantité. Ce bac sera construit selon les mêmes normes que les autres bacs et
ses caractéristiques sont mentionnées dans le tableau 2. Toutes les études qui suivront
se feront en fonction de la disposition présentée sur la figure 2.
Tableau 2 : Dimensions du bac tampon B05
Produits Diamètre
(m)
Hauteur
nominale (m)
Hauteur
d’exploitation (m)
Volume
Nominal (m3)
Volume
d’exploitation (m3)
Fuel Oil 180 7,5 9,6 (2,4*4) 9,06 424 400
II. DIMENSIONNEMENT DES BACS ET DES CUVETTES DE RETENTION
Comme nous l’avons spécifié dans le point précèdent, la superficie du terrain étant
fixée, il n’y avait alors pas une très grande marge dans le choix des dimensions des bacs.
Néanmoins les dimensions des bacs ne constituent pas les seuls éléments à prendre en
compte dans le dimensionnement.
II.1. Dimensionnement des bacs Les réservoirs de stockage de 10000m3 serviront à stocker du F.O 380 à différentes
teneurs en soufre. Ce produit ayant une tension de vapeur très faible aux températures
d’exploitation (tension de vapeur du F.O), les bacs ne seront pas soumis à une pression
interne nécessitant des bacs à toit flottant ou à toit flottant interne [3]. Les bacs seront donc
à toit fixe autoporteur et leur montage se fera par soudure.
Le F.O 380 doit être stocké à 38°C et chauffé entre 50°C et 71°C avant d’être
expédié avec une température nominale de 55°C [4]. Un système de chauffage de corps et
de bouche sera donc installé sur les bacs de 10000m3.
II.1.1. Matériaux de construction La norme API STD 650 conseille plusieurs types de matériaux. Pour notre part,
nous avons retenu l’acier ASTM A131M/A131 Grade B qui requiert une épaisseur
maximum de 25mm pour la robe, l’acier ASTM 1011M/A1011 Grade 33 pour le toit et
l’acier ASTM A106 Grade A pour les pipes de connexion
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II.1.2. Calcul du réservoir Les calculs des réservoirs prennent en compte le calcul des viroles constituant la
robe, le calcul du toit, l’épaisseur des tôles de fond, les surépaisseurs de corrosion et le
poids du bac.
II.1.2.1. Epaisseur des viroles Le produit à stocker ayant une densité inférieure à celle de l’eau, l’épaisseur des
tôles des viroles est déterminée par la contrainte hydraulique. Nous obtenons les résultats
du tableau 3.
Tableau 3 : Résultats du calcul des épaisseurs des viroles
Bac de 10000m3
Viroles 1 2 3 4 5
Epaisseur (mm) 12,07 9,59 7,12 4,64 2,17
Bac de 5000m3
Viroles V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9
Epaisseur (mm) 9,57 8,48 7,40 6,32 5,23 4,15 3,07 1,98 0,90
Cependant, la norme API STD 650 spécifie pour les bacs, des valeurs minimales
des épaisseurs des tôles de virole en fonction du diamètre D du bac. Pour D compris entre
15m et 36m, 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 6 𝑚𝑚 et pour D compris entre 36m et 60m, 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 8 𝑚.
Les résultats corrigés conformément à cette règlementation sont donnés dans le
tableau 4.
Tableau 4 : Résultats corrigés des épaisseurs des viroles
Bac de 10.000m3
Viroles 1 2 3 4 5
Epaisseur (mm) 12,07 9,59 8 8 8
Bac de 5.000m3
Viroles V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9
Epaisseur (mm) 9,57 8,48 7,40 6,32 6 6 6 6 6
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29
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
II.1.2.2. Calcul du toit
Après calcul, on obtient une épaisseur minimale des tôles du toit de 𝑒𝑚𝑖𝑛 =
12,46 𝑚𝑚. Pour les bacs de 10000m3 et 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 9,98𝑚𝑚 pour les bacs de 5000m3.
II.1.2.3. Tôles de fond
Après calcul, on obtient : 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 𝑚𝑎𝑥 {6; 7; 8𝑚𝑚} impliquant donc 8mm
d’épaisseur de tôles de fond pour les bacs de 10000m3.
Les fonds coniques à haut point central (cône up) sont imposés pour le stockage des
produits réchauffés (corrosion), ce qui est justement le cas de nos bacs de 10000 m3. L’on
prendra pour nos calculs, une pente de 3% pour l’angle du cône avec l’horizontale.
De même, pour le bac de F.O 180, on retient les mêmes paramètres que ceux des
bacs de 10000m3, soit : 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 𝑚𝑎𝑥 {6; 6,19; 8𝑚𝑚}, ce qui implique 8mm d’épaisseur
minimale.
Pour le G.O, les fonds horizontaux sont prohibés pour des bacs de diamètre
supérieur à 15m ce qui est le cas ici. Nous retenons donc un fond en cône up de pente 1%.
II.1.2.3. Surépaisseur de corrosion Les surépaisseurs de corrosion déterminées à partir des abaques sont données dans
le tableau 5.
Tableau 5 : Surépaisseurs de corrosion
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 Toit
FO 380 HTS 2 1,5 1,5 1 1 - - - - 0,04
FO 380 BTS 1,5 1 1 0 0 - - - - 0,04
FO BLENDING 2 1,5 1,5 1,5 1 1 1 0 0 0,04
Le F.O 380 stocké à une teneur en soufre susceptible de créer une condensation
d’acide sulfurique sur le fond du réservoir, les parois internes de la première virole et du
toit.
Viroles Surépaisseur (mm)
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De ce fait, en plus de prévoir un revêtement anticorrosion spécial pour ces derniers,
l’on doit également prévoir une surépaisseur de corrosion adaptée. Pour les bacs de G.O,
l’ajout de surépaisseur de corrosion n’est pas nécessaire puisque le G.O n’est pas de nature
a entrainé la corrosion. Ce n’est pas le cas du bac qui est destiné à recevoir le F.O 180 ou le
F.O 380 Blending.
Les figures 4 et 5 nous présentent les dimensions et les épaisseurs déterminées en
fonction des données calculées. Le tableau 6, quant à lui, fournit le résultat du calcul final de
l’estimation du poids du réservoir. Nous tenons à souligner qu’une marge de 10% du poids
total a été prise pour quantifier les éléments annexes tels que les escaliers, les passerelles et
les cornières de rives.
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31
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Figure 4 : Récapitulatif des dimensions des bacs de 5000m3
V5
V4
V3
V1
V2
V6
V7
V8
V9
6 mm 7 mm (F.O)
8,4 mm (F.O)
6,4 mm
7,5 mm (F.O)
6 mm
7,5 mm (F.O)
6 mm
7,5 mm (F.O)
6 mm
7 mm (F.O)
6 mm
9,4 mm (F.O)
7,4 mm
10,5 mm (F.O)
8,5 mm
12,6 mm (F.O)
9,6 mm 8 mm
10 mm
21.000
16200 mm
1800 mm
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32
3%
V1
V2
Figure 5 : Récapitulatif des dimensions des bacs de 10000m3
8 mm
V5
V4
V3
12 mm
10 mm
9,5 mm
11 mm (BTS)
9,5 mm (BTS)
9,5 mm (BTS)
9,5 mm
12,5 mm
9,5 mm (BTS)
9,5°
36.000mm
2400 mm
14 mm (BTS)
15 mm
12000 mm
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33
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Tableau 6 : Estimation du poids des réservoirs montés nus sans radier
Bac de 10000m3
Désignation Surface (m2) Volume (m3) Masse
volumique (kg/m3) Poids (kg)
Virole
Fond
Toit
271,43
1063,11
1032,03
15,20 (HTS)
14,52 (BTS)
8,5
12,9
7850
7850
7850
119320 (HTS)
113982 (BTS)
66725
101267
Sous total 196083,82 (HTS)
190745,82 (BTS)
Autres 10%
19074,58
19608.38
Total Global 215158,4 (HTS)
210354,2 (BTS)
Bac de 5000m3
Virole
Fond
Toit
118,75
350
386
9,2 (F.O)
8,06 (G.O)
2,8
3,86
7850
7850
7850
72220 (F.O)
63271 (G.O)
21980
30537
Sous total 124737 (F.O)
115788 (G.O)
Autres 10%
12473,7
11578,8
Total Global 137210,7 (F.O)
127366,8(G.O)
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34
II.2. Dimensionnement des cuvettes de rétention Dans notre cas, nous avons fait le choix d’une rétention commune pour l’ensemble
des trois bacs de 10000m3 et des trois bacs de 5000m3. Selon la 03 octobre 2010, on prend
le cas où la capacité totale de la cuvette de rétention est égale à 110% de la capacité du
plus grand réservoir associé pour déterminer le volume de la rétention, soit si l’on note 𝑉𝑟
ce volume, on a : 𝑉𝑟 = 11.000 𝑚3 pour les bacs de 10000m3. La hauteur minimale est
donnée par :
𝑆𝐷 = 7300𝑚2, 𝑆𝐵 = 1017,88 𝑚2
D’où :
ℎ𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑟𝑆𝐷−2∙𝑆𝐵
= 11.0007300−2∙1017,88
, Soit ℎ𝑚𝑖𝑛 = 2,85𝑚
Nous retenons au final comme hauteur de rétention ℎ𝑟 = 3,00𝑚 (hauteur
maximale) en prenant en compte les eaux d’extinction.
Pour les bacs de 5000m3, 𝑉𝑟 = 5500 𝑚3 et 𝑆𝐷 = 2250,5 𝑚2. La hauteur minimale
calculée donne ℎ𝑚𝑖𝑛 = 2,85𝑚. Cette valeur est fixée par la répartition validée plus haut.
Elle induit, un volume de cuve de 6414m2. Majorée de 0,15m, on obtient une hauteur
finale de 3m.
Enfin, un merlon de 0,7 m de haut séparera le bac B03 des bacs B01 et B02. Selon
la norme, le merlon sera du type RE 240 et devra tenir 4 heures au feu. La figure 6 nous
présente une vue en coupe de la cuve de rétention.
Sable fin
Couche de polyéthylène
Sol du site
3m
Figure 6 : Vue en coupe d’une cuvette rétention
Béton RE240
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35
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
CONCLUSION PARTIELLE A ce stade du travail, nous avons établi la disposition des bacs sur le terrain et
calculé les dimensions des bacs. La répartition voulue par PETROCI est compatible avec la
superficie mais il faut noter quelques lacunes sécuritaires au niveau des distances inter-
bâtiments. Pour pallier ce problème, nous devons donc proposer un dispositif sécuritaire et
anti-incendie renforcé.
Dans la seconde partie, nous aborderons l’étude du réseau de ligne d’expédition et
d’alimentation ainsi que celui du dispositif sécuritaire.
III. ETUDE DU RESEAU D’ALIMENTATION ET D’EXPEDITION
L’activité de soutage se fait à des débits et pressions relativement faibles comparées
aux activités de chargement/déchargement. Aussi, les dimensions des pipes d’expédition
ont été fixées. Notre travail sera donc de valider ces choix par une étude technique basée
sur la mécanique des fluides. Il faudra voir si les débits fixés sont compatibles à la
configuration du réseau, si les pertes de charge n’influent pas sur ces derniers et déterminer
les caractéristiques des pompes.
III.1. Réseau alimentation L’étude de l’alimentation présente deux cas : l’alimentation en F.O 180, 380 BTS et
en G.O réalisée par la SIR et l’alimentation en F.O 380 HTS faite à partir des
appontements.
L’alimentation du dépôt à partir de la SIR se fera par l’arrière du site (sous le rack
longeant la clôture du dépôt côté nord-ouest), au niveau du train de pipe venant de la SIR
(voir figure 7). Le dépôt est alimenté en G.O, en F.O 180 et 380. Une visite sur les lieux
nous a montré que les pipes d’arrivée de F.O et G.O sont respectivement de 12’’ et 18’’.
Des piquages de diamètre 8’’ seront faits sur ces lignes vers les bacs en question.
Des vannes seront installées juste après les piquages pour isoler l’installation des activités
de la SIR sur les appontements. Le matériau utilisé pour les pipes est, comme nous l’avons
déjà souligné, l’acier ASTM A106 Grade A [6][7][8]. Ce matériau est celui qui est
communément employé pour l’expédition des produits sur les installations du quai.
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Au niveau des débits d’alimentation, il faut noter que ces derniers sont gérés par la
SIR. La détermination des débits de remplissage est fixée par l’urgence du besoin en
produit. Néanmoins, les bacs sont dimensionnés pour supporter une pression interne de
0,25 KPa maximum.
Le débit d’alimentation maximum que la SIR peut fournir est de 700 m3/h [4]. Après
calcul, nous avons déterminé que ce débit est sans danger pour l’installation.
L’alimentation au niveau des appontements se fera par des navires à quai. Le débit est
également fixé par les pompes d’expédition des navires. Les débits maximums sont aux
alentours de 500 m3/h-600 m3/h [4].
Les pipes d’alimentation au niveau des quais seront de 8’’ et seront calorifugés. Ces
pipes sont en zone d’exploitation et longent le canal. Cette zone a une atmosphère très
corrosive à cause de l’océan à proximité. L’eau salée se condense sur les pipes et crée une
couche de sel qui intensifie le phénomène de corrosion. Nous avons donc proposé des
pipes Schedule 80 qui ont une plus grande épaisseur rendant plus aisée les opérations de
maintenance. La figure 8, qui constitue le PID alimentation de notre dépôt, résume les
différentes connexions et les éléments inhérents au réseau d’alimentation.
III.2 Réseau d’expédition Le réseau d’expédition est l’ensemble des pipes qui permettront l’acheminement
des produits vers les quais. On rappelle que les produits à expédier sont le G.O, le F.O 180
et 380 blending, soit trois (3) produits. Nous aurons donc trois (3) pipes d’expédition.
PETROCI a également fixé le diamètre de ces pipes à 8’’.
Les épaisseurs des pipes dépendent de la zone d’exploitation. On a retenu que le
réseau interne au dépôt sera Schedule 40 et celui qui longera la berge du canal jusqu’aux
différents appontements sera Schedule 80 pour les mêmes raisons évoquées plus haut.
Cette répartition est faite dans un souci d’économie d’argent car les pipes Schedule 80
coûtent plus chers que les pipes Schedule 40. Cependant, il faut noter que les pipes
d’alimentation et d’expédition du F.O 380 HTS et Blending sont soumis à des conditions
assez sévères. En effet, ces derniers sont plus exposés à la corrosion car ils sont d’une part
chauffés et d’autre part, ils véhiculent un produit à teneur en soufre élevée. Ils seront donc
sur toute la longueur du réseau en Schedule 80. La figure 8 nous présente le PID
d’expédition et ses interconnexions.
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37
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Figure 7 : Réseau d’alimentation et d’expédition
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38
Figure 8 : PID du circuit d’alimentation
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39
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Figure 9: PID du circuit d’expédition vers les appontements et du circuit tampon
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III.3. Pomperie, vannes et instrumentation Les PID nous présentent déjà les pompes, vannes et l’instrumentation nécessaire à
la bonne marche du dépôt.
III.3.1. Pomperie
La pomperie regroupe toutes les pompes d’expédition du réseau. Aussi, pour
assurer une meilleure flexibilité dans l’exploitation du réseau, nous avons proposé une
pompe de transfert pour réaliser du bac à bac entre les deux (2) bacs de G.O et entre le
grand bac de Fuel 380 Blending (10000m3) et le bac bi-produit de 5000m3. Les pompes
seront par paires et montées en parallèle pour chaque produit, hormis celles de transfert.
Cette répartition est motivée par un souci de prudence et de flexibilité et est de rigueur
dans toute pomperie.
Les débits d’expédition ont été fixés par PETROCI. Nous aurons donc une pompe
de débit 200m3/h et une pompe de débit 300m3/h pour chaque produit. Selon l’urgence de
la demande et les capacités du navire à souter, une pompe ou l’autre sera utilisée.
La pression dans le circuit doit être la plus petite possible pour éviter des
surpressions dans les réservoirs de carburants des navires. De ce fait, toutes les pompes
seront de type centrifuge. Le tableau 7 résume l’ensemble des éléments de la pomperie et
nous pouvons voir sur le PID expédition (Figure 9) le raccordement des pompes au réseau.
L’amorçage des pompes n’est pas un souci car il se fera par gravité à partir du niveau de
liquide dans les bacs. Ils existent plusieurs types de pompes de F.O sur le marché. Pour le
choix de la pompe, les paramètres à fournir sont le débit d’expédition, la hauteur du réseau
et le type de produit à pomper.
Tableau 7 : Pompes du circuit d’expédition
Activité
Fuel Oil 180 Fuel Oil 380 blending Gasoil
Expédition Deux (2) pompes
Débit : 300 et 200m3/h
Deux (2) pompes
Débit : 300 et 200m3/h
Deux (2) pompes
Débit : 300 et 200m3/h
Transfert - Une (1) pompe
Débit : 200m3/h
Une (1) pompe
Débit : 100m3/h
Produits
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41
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
III.3.2. Vannes et instrumentation Les vannes du dépôt seront des vannes à passage direct (trappe). C’est ce type de
vanne qui est généralement utilisé pour les hydrocarbures liquides. La position des vannes,
comme nous pouvons le voir sur les deux PID (alimentation et expédition) est gouvernée
par un souci de flexibilité dans l’exploitation du dépôt. Elles permettront d’isoler certaines
parties du réseau des autres.
Pour l’alimentation et l’expédition au départ des bacs, nous avons aussi installé des
vannes motorisées à commande à distance. Celles-ci joueront un double rôle : celui de
commande à distance de l’ouverture et de la fermeture des bacs d’une part et d’autre part,
elles joueront le rôle de sectionneur en cas d’incident. Aussi, des clapets anti-retour ont été
placés à l’alimentation des bacs pour éviter un retour de produit en cas d’incident de
pompage.
Les bacs possèdent leur propre instrumentation qui est comprise dans leur coût total
d’achat. On peut citer entre autre les indicateurs de niveau (palpeur, radar), les
thermomètres et les manomètres. Ces derniers ne seront pas évoqués car n’intervenant pas
directement dans l’étude économique de notre projet. Cependant, sur la demande de
PETROCI et selon les exigences du réseau, certains instruments ont été ajoutés aux lignes.
PETROCI a requis l’installation de débitmètres massiques à lecture volumique sur les
lignes d’alimentation et d’expédition. Cet instrument, dont l’acquisition se fait aussi à
distance sur les moniteurs, est très important sur des installations de soutage au même titre
que les compteurs dans une station-service.
La figure 7 présente de la disposition du réseau de pipes sur le terrain. Certaines
portions de lignes seront enterrées. Il faut noter, comme l’indique les plans fournis plus
haut, que le dépôt est séparé des appontements par un boulevard. Pour traverser ce dernier,
on a trois solutions : l’enterrement des lignes, la galerie et le rack. L’enterrement des lignes
est à écarter car cette solution n’est pas compatible avec les lignes chauffées et
calorifugées. Le rack consiste à faire passer les lignes sur un support métallique qui
surplombera la route sur une certaine hauteur comme un pont. Ayant l’avantage d’être
flexible et facile à mettre en œuvre, il n’est au contraire pas très sécuritaire vue la taille des
engins (grutiers) qui empruntent le boulevard.
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42
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La dernière solution, la galerie plus chère à mettre en œuvre, consiste à creuser une
galerie sous la route. Cette solution a été validée par PETROCI et une galerie sera
construite en face du futur dépôt pour le passage des lignes.
Les pipes de F.O 380 étant tous chauffés, des thermomètres seront installés à des
endroits précis du parcours pour faire l’acquisition de la température du produit comme le
montre le PID expédition. Dans la suite, nous calculerons la longueur totale du réseau
conformément à la disposition retenue.
III.4. Inventaire des éléments du réseau Dans la détermination du coût du dépôt, la longueur totale et les différents éléments
du réseau tels que les instruments et les vannes sont les principaux paramètres à connaitre.
Sur la base des mesures effectuées sur le terrain avec l’odomètre et de celles prises
avec le logiciel de cartographie Google Earth, nous avons pu construire un modèle à
l’échelle de notre installation comme nous l’avons déjà signifié.
En reportant le tracé de la figure 7 sur notre modèle, nous déterminons les
longueurs des différentes lignes et les résultats sont reportés sur les tableaux 8,9 et 10.
Tableau 8 : Longueurs totales des lignes d’alimentation/expédition
Alimentation (en m) Expédition (en m) Total (en m)
G.O 75,72 813 889
F.O 380 BTS 131,23 - 131,23
F.O 380 HTS 846,88 - 846,88
F.O 380 Blending 262,02 743,36 1005,38
F.O 180 57,2 773,51 119,2
Circuit Bac tampon 107,82 38 145,82
Sous-total (15%) 3137,51 (470,62)
Total Global 3609
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43
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Tableau 9 : Courbures et tés du réseau alimentation/expédition
Courbure 90° Courbure 45° Té
Alimentation 8 2 8
Expédition 21 3 9
Circuit Bac tampon 5 2 2
Sous-Total (15%) 34(6) 6(2) 19(3)
Total 40 8 22
Tableau 10 : Vannes et instruments
Alimentation Expédition Total
Vanne (passage direct) 18 29 47
Vanne (motorisée) 5 4 9
Bride 52 66 118
Clapet anti-retour 9 6 15
Débitmètre 3 3 6
Thermomètre 1 5 6
Manomètre 0 3 3
IV. ETUDE HSE
Nous abordons l’étude du dispositif HSE du dépôt. Un dépôt d’hydrocarbures de
capacité totale 45.000 m3 est un point sensible où la sécurité n’est pas un élément à prendre
à la légère.
IV.1. Equipements HSE Ce sont les différents éléments qui concourent à la sécurité, à l’hygiène et au
respect de l’environnement sur le dépôt.
Les dispositifs de surveillance à distance telles que les caméras, les sirènes et
alarmes, voire même les postes de contrôle (guérites et gardiens), les panneaux affichant
les différents règles à respecter sur le dépôt (téléphone cellulaire et flamme nue interdits).
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44
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Le matériel de premier secours (arrosoirs, rince-œil, trousse de premier secours) et
les équipements de lutte anti-incendie de poing (extincteurs) font aussi partie des éléments
de sécurité [9].
La proximité du dépôt avec le canal de Vridi lui confère un caractère de point à
risque élevé vue les capacités stockées d’hydrocarbures lourds et de ce fait très difficile à
éliminer en cas d’incident de déversement. Dans un cas pareil, la première ligne de défense
est la cuvette de rétention dimensionnée avant. Elle permettra, en cas d’incident, de retenir
le produit dans un espace confiné.
Le dépôt devra être équipé d’un bac de décantation (sur la rive, à côté du local
Pomperie anti-incendie) et de ballons qui serviront à traiter les eaux de ruissèlement.
Le décanteur permettra de séparer ces eaux de ruissellement des hydrocarbures et
les ballons permettront de stocker de les stocker les hydrocarbures ainsi séparer. Deux
pompes d’expédition seront placées sur les ballons pour expédier les slopes (ou égouttures)
vers la SIR pour traitement. Ce dispositif de traitement des égouttures sera dimensionné en
fonction de la capacité du dépôt et de son temps de fonctionnement. La figure 10, présente
la disposition des équipements de sécurité cités. Cette disposition n’est pas définitive et est
sujette à modification.
IV.2. Réseau incendie
IV.2.1. Tracé des lignes Ce réseau est composé des lignes qui réalisent l’appoint en eau/mousse au niveau
des différents éléments de sécurité à plus large champ d’action. Ce sont les lances à
incendie, les déversoirs de mousse (à l’intérieur des bacs et des cuves de rétention), les
clarinettes, les bouches à incendie, les rideaux d’eau, les couronnes et les chambres à
mousse des bacs.
Ces lignes sont pour certaines connectées à des réservoirs d’émulseur. L’émulseur
est un produit qui, lorsqu’il est mélangé à l’eau en présence d’air, produit une mousse
d’extinction très efficace contre les feux d’hydrocarbures. Il est de rigueur dans toute
installation de produits pétroliers.
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45
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Figure 10: Répartition des éléments de sécurité sur le site
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Pour dimensionner le réseau, l’on doit calculer le débit d’eau et la pression que doit
fournir la pomperie anti-incendie pour alimenter convenablement les sorties des éléments
suscités c’est-à-dire les bouches à incendie, rideaux d’eaux, couronnes de bacs, déversoirs
de mousse, lances anti-incendie mobiles et statiques. Les figures 12 et 13 nous présentent
respectivement les tracés des lignes incendie « eau » et « émulseur » sur le plan de masse.
Pour déterminer le débit et la pression de refoulement de la pomperie anti-incendie
nous aurions pu réaliser une simulation de l’installation anti-incendie en fonctionnement.
C’est-à-dire déterminer des scenarios d’incident et ensuite avec un modèle voir avec quelle
pression et débit le feu se serait éteint en un temps optimal.
IV.2.2. Pomperie et réseau anti-incendie Même si le dimensionnement complet du réseau a été écarté, un problème survient
néanmoins lorsqu’on cherche à placer la pomperie incendie sur le site. En effet, la surface
allouée est complètement occupée. Néanmoins, après une visite des alentours, nous avons
pu dégager trois (3) solutions. Il s’agit, de la première à la troisième :
- de se raccorder au réseau incendie du Grand appontement PETROCI ;
- de prolonger la dalle sur laquelle repose la pomperie du Grand appontement
PETROCI en vue d’y installer la pomperie du futur dépôt ;
- d’utiliser la place inoccupée sur la berge du canal en face du dépôt pour y
construire une nouvelle pomperie.
Après analyse de ces propositions, nous avons conclu que la plus viable est la
troisième. Pour des soucis de sécurité la première et la seconde ont été écartées. La
décision finale est de construire un local pomperie R+1 sur la berge. Au rez-de-chaussée
seront installées les pompes horizontales et au premier étage, les bacs à émulseur. Les
pompes, même si leur dimensionnement n’a pas été réalisé, devront être en paire. Pour
notre part, nous avons proposé trois (3) pompes. Deux motopompes Diesel alimentées par
du Gasoil et une (1) électropompe montée en secours.
Il faut noter un élément capital. L’amorçage des pompes avec la solution retenue est
très fastidieux. Ce dernier prend beaucoup de temps et vue la distance qui sépare la
pomperie des bacs, le temps de réaction en cas d’incident serait trop long tant au niveau
des pressions que des débits requis au refoulement des différents dispositifs. Les pompes
incendie devront avoir un NPSHdisp assez élevé.
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3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Figure 11 : Disposition des lignes en eau du réseau incendie
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Figure 12 : Disposition des lignes en émulseur et des déversoirs de mousse
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49
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
De ce fait, il a été proposé l’installation d’une pompe (JOKEY) qui réalisera une
pression constante (8 à 10 bars) dans le réseau et qui diminuera le temps de réaction. Cette
pompe occupera le local incendie. La figure 13 présente le PID du réseau incendie. On
peut la complexité du réseau due au nombre de bacs.
IV.2.2. Inventaire des éléments Il existe deux diamètres de lignes. Les lignes 4’’ pour l’approvisionnement en eau
des lances à incendie et des déversoirs de mousse des cuves de rétention. Et des lignes 2’’
pour l’alimentation des couronnes des bacs, des déversoirs de mousse des bacs et enfin des
rideaux d’eaux.
Le matériau sera le même que celui des autres lignes c’est-à-dire de l’acier ASTM
106 Grade A. L’eau d’extinction avec émulseur ou non est une eau salée à haut caractère
corrosif comme nous l’avons souligné. Les pipes seront donc Schedule 80 sur l’ensemble
du réseau. Les tableaux 11, 12, 13 et 14 présentent les résultats de l’inventaire.
Tableau 11 : Longueurs des lignes du réseau incendie
Eau Mélange eau-émulseur Total (m)
Ligne 4’’ (m) 551 564 1115
Ligne 2 ’’(m) 332 332 664
Tableau 12 : Longueurs des couronnes des bacs et rideaux d’eau
Tableau 13 : Extincteurs, caméras de surveillance et arrosoirs
Eléments Nombre
Extincteurs à poudre 20
Caméras de surveillance 6
Arrosoirs de sécurité 4
Eléments Longueur totale (m) Nombre de buses
Couronne bac 10.000m3 336 168
Couronne bac 5.000m3 195 97
Couronne bac tampon 23 22
Rideaux d’eau 82 16
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PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
Tableau 14 : Déversoirs, chambres, rideaux, lances, couronnes et clarinettes
Eléments Nombre
Déversoir de mousse (cuve de rétention) 8
Chambre à mousse (bacs) 7
Lances incendie (canons monitor) 10
Rideaux d’eau 3
Couronne de bacs 7
Clarinettes (4 par bouches) 5
Pour ce qui est des couronnes de bacs, le nombre de buses dépend de la
circonférence du bac considéré. Celui des rideaux d’eau dépend de la longueur de la zone à
protéger. Selon les normes, les buses sont espacées de 2m pour les couronnes de bacs de
10000m3 et 5000m3 et 1m pour le bac tampon et de 3m pour les rideaux d’eau. Le diamètre
est de 2’’ Schedule 80. On obtient finalement pour les lignes 2’’ et 4’’ une longueur totale
de 1218m et 1197m respectivement.
Il faut remarquer que toutes les vannes du réseau incendie sont des vannes papillon.
Elles sont effet plus faciles et rapides à disposer. Ce qui est un aspect très important dans la
sécurité d’une installation.
L’étude du système d’égouttures (canalisations ou caniveaux, décanteur, ballons
slopes, pompes slopes) ne faisant pas partie du cahier de charge n’a pas été réalisé lors de
notre stage. Néanmoins, il faut noter que cette étude est très importante dans le
dimensionnement général tant au niveau environnemental qu’au niveau économique.
CONCLUSION PARTIELLE A cette étape de notre étude, nous avons suffisamment d’éléments pour débuter
l’étude économique de notre projet. Nous avons réalisé les tracés des lignes sur le terrain et
les différents PID de l’installation. L’étude du réseau incendie n’a pas été réalisé
totalement. Cependant, selon les ingénieurs de la société PARLYM à qui nous avons
fourni les informations sur le projet, le réseau incendie nécessiterait approximativement un
débit de 800m3/h pour alimenter convenablement tous les éléments de sécurité.
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51
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
L’émulseur utilisé étant un émulseur 3% (concentration émulseur – eau), nous avons
donc un débit d’émulseur (si on considère que tout le débit est en mousse) de 24m3/h.
Selon l’arrêté du 03 octobre 2010, dans le cas le plus défavorable, le temps maximum
d’extinction d’un feu est de 1h. Soit, il faut une quantité de 24000L d’émulseur que nous
scinderons en deux bacs de 12000L [9].
Pour assurer le débit de 800m3/h, nous aura à prévoir 3 pompes dont deux
motopompes et une électropompe de 400m3/h chacune. La deuxième motopompe sera en
secours en cas de coupure de la fourniture en électricité qui invaliderait l’électropompe
Enfin, Le réseau incendie sera maillé et donc connecté au réseau incendie des
appontements constitué d’un bac émulseur de 8000L et de deux pompes (une électropompe
et une motopompe) de 15 bars de pression de refoulement et de 500m3/h de débit chacune.
Les deux pompes fonctionnant ensemble pourront aisément fournir le débit requis de
800m3/h.
V. SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DE L’INSTALLATION
Dans cette partie, nous allons simuler le fonctionnement de l’installation avec le
logiciel PipeFlow Expert. Grace à cette simulation, nous pourrons dire si les débits choisis
par PETROCI au niveau des pompes d’expédition (200m3/h et 300m3/h) sont compatibles
avec la configuration du réseau. Dans le même temps, nous déterminerons les hauteurs de
liquide que devront vaincre les différentes pompes d’expédition. Pour la réaliser, nous
utilisons le modèle sur Google Sketch Up et le PID hydrocarbures pour les données sur le
réseau. Cette étude est présentée dans son intégralité en annexe 5.
Les résultats nous montrent qu’il faut prévoir deux pompes de hauteur
manométrique d’au moins 18,6m à un débit de 300m3/h et de 11m à un débit de 200m3/h
pour le F.O 180. Pour l’expédition de F.O 380, il faudra prévoir deux pompes pouvant
assurer une hauteur manométrique de 20m à un débit de 300m3/h et de 16m à un débit de
200m3/h.
De même, l’on constate que la pression en aval (qui ne dépend que du réseau) est
de 0,8 bar effectif, ce qui reste compatible avec la pression maximale admise pour les
réservoirs des navires. Le tableau 15 résume les résultats de la simulation.
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52
PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
Figure 13 : PID du réseau incendie
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53
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
Tableau 15 : Résultats de la simulation
Débit (m3/h) HMT (m)
FO 180 FO 380 G.O
200 11 16 10,7
300 18,6 20 19,1
Nous aurons donc à commander de pompes de HMT supérieure ou égale à 20m pour assurer l’expédition des produits.
CONCLUSION PARTIELLE Grace aux simulations avec PipeFlow Expert, nous avons pu déterminer la donnée
manquante aux dimensionnements de nos pompes d’expédition c’est-à-dire la hauteur
manométrique. Aussi, nous avons vérifié si les débits sont compatibles avec les restrictions
de pression. A cet effet, la pression maximale en bout de ligne enregistrée sur le réseau lors
des simulations est largement inférieure à la pression maximale admise par les navires aux
différents débits d’utilisations.
Il faut noter que cette même méthode peut être utilisée pour dimensionner les
pompes du réseau incendie. Il faudra juste connaitre les pressions et les débits nécessaires
au niveau des différents dispositifs de sécurité (lances, couronnes, rideaux) pour pouvoir
déterminer par simulation les débits et hauteurs des pompes adéquates.
VI. ETUDE ECONOMIQUE
Nous allons évaluer le coût total du dépôt soutes. Il faut noter que cette étude est
assez approximative. D’abord, nous évaluerons le cout d’installation des bacs et de leur
cuve de rétention. Ensuite nous évaluerons le coût d’installation des lignes d’alimentation,
d’expédition et du réseau incendie. Et enfin, nous évaluerons le coût des autres éléments
tels que les pompes, les vannes et les instruments. Enfin, les coûts évalués sont hors taxes
et peuvent être sujets à des fluctuations assez importantes.
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54
PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
VI.1. Evaluation du coût des bacs et cuve de rétention
VI.1.1. Coût des bacs A ce niveau de l’étude nous n’avons pas encore reçu les retours des constructeurs.
Cependant connaissant le poids des bacs et le prix de l’acier nous avons pu obtenir une
approximation des coûts qui comprennent les accessoires du bac, le radier sur lequel le bac
repose, le montage et la main d’œuvre. Les coûts des bacs sont donnés dans le tableau 16.
Tableau 16 : Coût des bacs
Dénomination Coût unitaire (FCFA) Quantité Coût total (FCFA)
G01 et G02 348793896 2 1395175584
B01 547273395 1 1148546790
B02 et B03 560303713 2 1120607427
B04 376625982 1 2241214854
B05 747507 1 1495014
VI.1.2. Coûts des cuves de rétention Les informations fournies au constructeur pour évaluer le coût des cuves de
rétention sont pour la cuve de rétention C1 qui contient les bacs G01, G02 et B04 la
surface et le périmètre qui ont pour valeurs respectives 2250,5m2 et 242,4m, la hauteur du
mur de 3m, le matériau du mur qui est du béton RE 240.
De même, pour la cuve de rétention C2 qui regroupe les bacs B01, B02, B03 et
B05, les caractéristiques fournies sont la surface et le périmètre de 4246,4m2 et 415,6m
respectivement, la hauteur du mur qui est de 3m, le matériau du mur qui est également du
béton RE 240.
Le coût de construction des cuves de rétention comprend le terrassement-
nivellement du terrain du site et la main-d’œuvre. Après analyse, la société CATRAM que
nous avons contacté nous a fourni les coûts de construction qui s’élèvent respectivement à
560000000FCFA et 780000000 pour les cuvettes de rétention C1 et C2.
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55
3ème PARTTIE RESULTATS ET DISCUSSION
VI.2. Evaluation du coût des lignes Avec les fiches de coûts fournies par PETROCI, le tableau 17 donne le coût brut
des lignes 8’’, 4’’ et 2’’ constituants les différents réseaux.
Tableau 17 : Coût des lignes
Longueur totale (m) Cout unitaire (FCFA/m) Cout total (FCFA)
Ligne 8’’ 3609 105950 382373550
Ligne 4’’ (+10%) 1197 (1317) 64710 85223070
Ligne 2’’ (+10%) 1218 (1340) 19070 25553800
Les prix proviennent de la société TC Afrique (Trouvay et Cauvin) pour les tubes
nus sans soudures API 5L Grade B SCH 40 pour les pipes 8’’ et SCH 80 pour les pipes
2’’et 4’’ datant de 2011. Ces prix sont représentatifs mais doivent être mis à jour. Ces coûts
n’incluent pas la main d’œuvre, ni les supports et/ou massifs des pipes. Ces dépenses
additionnelles seront évaluées en prenant une marge de 40% du coût total des lignes.
Les tableaux en annexe 6 à 9 résument tous les autres éléments des inhérents aux
lignes expédition - alimentation et incendie confondues. Il faut rappeler que cette liste n’est
pas exhaustive. Elle concerne juste les éléments essentiels au bon fonctionnement des
installations telles que représentées sur les différents PID. Certains coûts n’ont pas été
obtenus. Il faut noter que les coûts de génie civil, les coûts de construction des bâtiments
(bâtiment administratif, local technique, local incendie) ne font pas partie de l’étude du
projet et donc de l’étude économique.
CONCLUSION PARTIELLE On obtient donc un total de 6634516896 FCFA brut. Selon notre maitre de stage,
il est de coutume de majorer de 40% le coût brut d’un projet. Cette majoration prenant en
compte les imprévus et la main d’œuvre d’où le coût final suivant : 9288323655 FCFA.
Dans notre cas, il faut souligner que le réseau électrique, le traçage des voies
d’accès, le coût de la chaudière et du chauffage, le cout des massifs et supports des lignes,
les locaux administratifs et technique par exemple n’ont pas été pris en compte.
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PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
CONCLUSION GENERALE Dans la perspective de réamorcer sa croissance, la Société Nationale d’opérations
Pétrolières de la Côte d’Ivoire (PETROCI Holding) a mis en branle plusieurs projets de
développement cadre dans lesquels s’inscrit le travail que nous avons effectué à la
Direction de l’Ingénierie et de la Logistique (Ex-Direction de l’Industrie et de la
Logistique Pétrolière) pendant notre projet de fin d’études.
Au terme de notre étude qui a consisté à l’étude des infrastructures de stockage et
d’expédition d’un dépôt soutes de capacité 45000TM, nous pouvons affirmer que le projet
est viable. En effet, la difficulté majeure a été de trouver la disposition optimale satisfaisant
aux différents critères de sécurité comme spécifiés dans l’arrêté du 03 octobre 2010 relatif
au stockage des produits pétroliers.
Avec l’aide de cet arrêté et selon la norme de construction des bacs API 650 STD,
nous avons dimensionné les bacs et les cuves de rétention. Nous avons également fourni un
modèle en 3 dimensions (3D) du futur dépôt et les différents plans sur le terrain et PID du
réseau d’expédition-alimentation et du réseau incendie conformément à la disposition
retenue.
Enfin, nous avons établi des tableaux regroupant tous les éléments indispensables à
la bonne marche du dépôt que nous avons fourni à différents fournisseurs. Nous avons
donc pu avoir une estimation du coût du projet qui s’élève à 9288323655 FCFA.
Il faut néanmoins souligner que l’étude est loin d’être complète et que cette
approximation est assez grossière car elle ne prend en compte qu’environ 45% du projet
total. De ce fait l’on peut estimer le coût total de notre projet à 20000000000 FCFA.
L’étude de la rentabilité du projet n’a également pu être effectuée faute de données et de
temps.
Cette étude nous a permis de parfaire notre connaissance des hydrocarbures en
général et de leur stockage en particulier. Elle nous a permis également de mieux
appréhender le domaine « Downstream » de la chaine pétrolière. Enfin, grâce à ce projet,
nous avons acquis une bonne connaissance en sécurité dans l’industrie pétrolière.
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BIBLIOGRAPHIE BIBLIOGRAPHIE
BIBLIOGRAPHIE [1] : Arrêté 1432 du 03 octobre 2010 relatif au stockage en reservoir aériens
manufacturés de liquides inflammables exploités dans un stockage soumis à autorisation de
la rubrique 1432 de la legislation des installations classées pour la protection de
l’environnement.
[2] : API STANDARD 650 « Welded Steel Tanks for Oil Storage » (Réservoir
d’hydrocarbures en acier soudé), 30ème Edition Novembre 1998, American Petroleum
Institute.
[3] : Les Spécifications Générales - Conception et Fabrication des réservoirs de stockage
d’hydrocarbures, TOTAL Raffinage, 2005, anonyme
[4]: Fuel Oil Manual, Paul F. Schmidt, Industrial Press 141-149,
[5] : Combustibles et Lubrifiants – Manuel de formation, SARL WATER KITS
SUPPLY, anonyme, 2005
[6]: Pipeline Engineering, Henry Liu, Edition Lewis Publishers, 2003
[7]: Piping Handbook, 7ème Edition, 2007
[8]: Pipeline Rules of Thumb Handbook, 7ème Edition, E.W McAllister Edition GPP,
2009
[9] : Matériels de Protection Incendie Fiches Techniques, Eau & Feu Service des
Installations Fixes, 2008, anonyme
PETROCI ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTES DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY
ANNEXES
ANNEXES
ANNEXE 1 : SPECIFICATIONS ISO DES FIOULS MARINS (1996)
ANNEXE 2 : RELEVES TOPOGRAPHIQUES DU SITE DE CORLAY
ANNEXE 3 : SYSTEME DE CHAUFFAGE ET CALORIFUGEAGE
Comme nous l’avons déjà souligné, le F.O 380 est un liquide d’une viscosité assez
élevée (380 Cst à 50°C). Pour pouvoir l’acheminer à une pression d’exploitation correcte, il
est nécessaire de le chauffer entre 50°C et 71°C avec une température nominale de 55°C.
Pour comparaison, le bitume doit être chauffé à environ 150°C.
Les bacs de 10.000m3 devront être donc chauffé et calorifugé pour réduire les pertes
d’énergie.
Pour ce qui est du système de chauffage, nous avons deux solutions :
- Un chauffage avec fluide caloporteur (traçage à l’huile),
- Un chauffage électrique via des résistances chauffantes (traceurs électriques).
Le système de chauffage à l’huile est certes moins flexible et plus difficile à mettre en
œuvre, mais celui-ci est plus sécuritaire et n’est pas dépendant de la fourniture en électricité.
Ce système que nous avons donc retenu. Ce système est composé de chaudières qui chauffe
l’huile et de pompes qui expédient l’huile chauffée à travers des petites tuyauteries (les
traceurs) à l’intérieur des bacs et des lignes.
Pour assurer une conservation de la chaleur, les bacs et les lignes chauffés sont
calorifugés par une couche de laine de verre revêtue d’une feuille d’aluminium.
L’étude complète du système de chauffage a été occultée sur la demande de
PETROCI. Néanmoins, ce système constitue une partie non négligeable du cout de
l’installation. Nous avons donc décidé de calculer la puissance nécessaire pour assurer le
chauffage et l’épaisseur de calorifuge nécessaire pour retenir au moins 90% de l’énergie de
chauffage apportée.
Nous prendrons les températures nominales de chauffage c’est-à-dire 55°C pour
l’expédition et 38°C pour le stockage.
Puissance nécessaire pour le stockage
On la calcule on supposant que tout le volume de produit à l’intérieur du bac doit être
à 38°C. Connaissant la température moyenne ambiante et la capacité calorifique de notre
produit (le Fuel Oil 380), on calcule aisément la quantité d’énergie à fournir en utilisant la
formule :
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝐶𝑝 ∙ ∆𝑇
Avec 𝑄: quantité d’énergie à fournir (J), 𝐶𝑝: capacité calorifique du produit (kJ/kg°C),
𝑚 : la masse du produit (m) et ∆𝑇 : la différence entre la température ambiante et la
température de stockage.
Encore une fois, nous nous plaçons dans le cas le plus défavorable en considérant la
température ambiante la nuit tombée qui est en moyenne de 20°C en Côte d’Ivoire les
périodes de l’année les plus froides (données météorologiques).
La littérature nous fournit la valeur de la capacité calorifique du F.O et on suppose que
cette valeur reste constante dans l’intervalle de température (approximation rendue possible
car le ∆𝑇 n’est pas très élevé).
On détermine la masse en posant : 𝑚 = 𝜌𝑉 avec 𝜌: masse volumique du produit et 𝑉 :
le volume considéré. Soit :
𝑄 = 𝜌𝑉𝐶𝑝∆𝑇
Cependant, au même titre que la capacité calorifique, la masse volumique du F.O est
susceptible de varier dans l’intervalle de température considéré. Pour pallier ces différentes
approximations, le Fuel Oil Manual nous fournit un abaque qui permet de déterminer
directement la chaleur nécessaire pour élever la température du F.O.
On l’utilisant, on obtient : 𝑄 = 300.000.000 𝑘𝐽 nécessaire pour le chauffage des
10.000m3 de fioul stocké dans un seul bac. En se fixant, un temps de chauffage minimal de
6h, la chaudière doit pouvoir fournir une puissance équivalente à 13.870 𝑘𝑊 pour un bac,
soit une puissance de 41,6 𝑀𝑊 pour l’ensemble du groupe F.O 380.
A cela on doit ajouter l’énergie à fournir si le bac de F.O 180/ 380 blending est en 380. Soit
au total, la chaudière devra fournir pour le chauffage des bacs de la température de 20°C à la
température de 38°C dans un laps de temps de 6h, une puissance minimale de 48,6 𝑀𝑊.
Puissance nécessaire pour l’expédition
On le rappelle, la température d’expédition du produit a été fixée 55°C. Cette consigne
de température est à respecter sur toute la ligne d’expédition du F.O 380 Blending de
réception du Fioul Oil 380 HTS venant des appontements.
A ce niveau du travail, nous n’avons pas encore évalué la longueur de ces lignes.
Néanmoins, nous pouvons d’ores et déjà calculer la puissance nécessaire par mètre de pipe.
Les caractéristiques de la chaudière, la température de l’huile et les phénomènes de
transfert de chaleur bien que nécessaires pour le choix de la chaudière ne font pas partie de
notre étude. Mais, selon les constructeurs, la puissance à fournir et les températures de
consignes seules déjà permettent d’évaluer le cout du chauffage.
Le traçage à l’huile se fait par le biais de tubes qui courent le long du pipe à chauffer
dans lequel circule le liquide caloporteur (huile). Ces tubes de petits diamètres sont au nombre
de trois (3) généralement pour couvrir au mieux la surface du pipe. Le transfert thermique à
lieu par conduction entre les parois externes des tubes ou traceurs et celles du pipe ensuite par
convection entre la paroi interne du pipe et le fluide à l’intérieur.
On utilise le même principe de calcul qu’au niveau des bacs pour déterminer la
puissance nécessaire pour élever la quantité de produit à l’intérieur d’une unité de longueur de
pipe.
L’abaque nous fournit la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température du
produit de 20°C à 55°C soit 61.000 kJ/m3. Les pipes d’expédition ont un diamètre nominal de
8 pouces (cette valeur a été fixée par PETROCI) et ont un volume par mètre de 0,048m3. On
détermine donc la quantité de chaleur recherchée qui est de 2928 kJ/m.
La puissance à fournir par mètre de pipe à fournir pour un temps de chauffage
minimum de 6h est donc de 0,14 kW.
Calorifugeage
Le calorifugeage se fait par le biais d’une couche de laine de verre sur l’élément à
calorifuger. Cette couche de laine de verre est protégée des intempéries par une feuille
d’aluminium. La laine de verre est un matériau très isolant au sens thermique du terme. Sa
conductivité thermique est comprise entre 0,034 et 0,056 W/m°C. Aussi, sa classe par rapport
au feu est M0, c’est-à-dire que c’est un matériau incombustible.
Le calorifugeage permet de diminuer le flux thermique qui s’échappe de l’élément
chauffé réduisant ainsi les pertes d’énergie. Il permet aussi de protéger les exploitants contre
les éventuelles brulures.
Soit 𝑥 l’épaisseur de calorifuge, on se met dans l’hypothèse du régime stationnaire,
l’équation de la chaleur nous permet de déterminer le flux Φ par unité de longueur.
Nous laissons de côté les échanges de chaleur entre le produit qui circule à l’intérieur
du tube et la paroi interne. Aussi, ne tenons-nous pas compte des échanges extérieurs. Nous
supposons le régime permanent établi et nous voulons calculer le flux thermique par unité de
longueur d’élément chauffé par unité de longueur qui s’échappe.
55°C
20°C
55°C
20°C Légende :
: Acier
: Laine de
: Aluminium
: Flux thermique sortant
Vue en coupe d’une ligne Calorifugée
𝑥
Selon les hypothèses que nous avons fixées, nous nous trouvons dans les conditions
aux limites de Dirichlet. Dans ce cas, on calcule le flux selon la formule :
Φ =𝑇1 − 𝑇2
∑𝑙𝑛 𝑟𝑖+1𝑟𝑖
2 ∙ 𝜋 ∙ 𝜆𝑖
, 𝑖 > 0
Pour une unité de longueur, avec 𝜆𝑖 : conductivité thermique du matériau 𝑖.
La feuille d’aluminium protectrice est très mince (< 1mm) et ce matériau possède une
conductivité thermique très élevée. De ce fait, cette couche présente une résistance thermique
négligeable au regard des autres. Elle sera donc occultée. On introduit l’épaisseur 𝑥 = 𝑟2 − 𝑟1
de calorifuge et on obtient :
Φ =𝑇0 − 𝑇2
𝑙𝑛 𝑟0𝑟12 ∙ 𝜋 ∙ 𝜆0
+𝑙𝑛 𝑟1𝑥 + 𝑟1
2 ∙ 𝜋 ∙ 𝜆1
= 2 ∙ 𝜋 ∙ (𝑇0 − 𝑇2)1
𝐴 − ln (𝑥 + 𝑟1)𝜆1
L’application numérique nous donne pour les pipes (matériau ASTM 106 Grade A 8 pouces) :
𝜆1 = 0,040 𝑊 𝑚°𝐶� : Conductivité de l’aluminium
𝜆0 = 46𝑊 𝑚°𝐶� : Conductivité de l’acier
𝑟1, 𝑟0 = {0,10955; 0,10137} : Diamètre extérieur, intérieur du pipe en mètre.
Avec 𝐴 = (𝜆0−𝜆1)𝜆1∙𝜆0
∙ ln(𝑟1) − ln(𝑟0)𝜆0
= (−0,040+46)0,040×46
∙ ln(0,10955) − ln(0,10137)46
= −55,2
Et 2 ∙ 𝜋 ∙ (𝑇1 − 𝑇2) = 2 × 𝜋 × (20 − 55) = −220
Ce qui implique finalement :
Φ = 220 ∙1
55,2 + 25 ∙ ln (𝑥 + 0,10955)
Sans calorifuge (𝑥 = 0), on a : Φ = 14062,3 W par mètre de pipe. Pour réduire cette valeur de 95%, il faut une épaisseur 𝑥 telle que :
𝑥 = 𝑒(220Φ −55,3)/25 − 0,10955
Avec Φ = 0,05 ∙ Φ = 730 W soit 𝑥𝑚𝑖𝑛 = 1,26 𝑚𝑚.
- Dans ce calcul n’a pas été pris en compte la source interne de chaleur que
constitue les traceur situés à entre les pipes et la laine de verre. Cette source interne induit une
puissance P à ajouter à l’équation de la chaleur pour être plus rigoureux.
- Dans la pratique, vu le diamètre des traceurs à l’huile, l’épaisseur de la couche de laine de vaine est de 30mm. Avec cette valeur de l’épaisseur, on obtient une réduction du flux sortant de 99,30%.
En reprenant les mêmes calculs pour les bacs de F.O réchauffés, on obtient comme
valeur d’épaisseur minimale pour conserver au moins 95% de l’énergie fournie à l’intérieur
du système 𝑥𝑚𝑖𝑛 = 2,8mm mais néanmoins, suivant la même condition que précédemment,
l’on prendra comme épaisseur de calorifuge 30mm.
ANNEXE 4 : INVENTAIRE GENERAL DES ELEMENTS DU RESEAU INCENDIE Eléments Nombres
Longueur de tuyauterie (en m)
- 2’’ (+10%)……………………….
- 4’’ (+10%)……………………….
Total
1218 (121,8) 1340
1197 (119,7) 1317
Courbures et tés
- 2’’ ………………………………..
- 4’’ ………………………………..
90°
16
18
45°
4
6
Té
10
3
Vannes et brides
- 2’’ ………………………………..
- 4’’ ………………………………..
- Autres ……………………………
Vannes Brides
12
12
Papillon
2
10
Régulation
3
-
Pompes et clapet anti-retour
- motopompe …..…………………..
- électropompe ....………………….
- pompe jockey…………………….
- clapets anti-retour ……………..…
2
1
1
6
Instrumentation
- Manomètres……………
- Venturis…………………
1
3
ANNEXE 5 : SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DE L’INSTALLATION
• Expédition du G.O Avant de commencer il faut clarifier certains points du fonctionnement de l’unité.
L’unité pourra fournir en simultané les trois produits (F.O 180, F.O 380 et G.O) aux différents
appontements un à la fois mais ne pourra pas fournir simultanément le même produit.
On simule deux scenarios. D’une part les bacs sont pleins et le niveau dans le bac est
maximal soit 14,4m pour le bac de G.O, d’autre part le pompage se fait dans le bac à moitié
vide et le niveau de produit dans le bac est à 7,2m.
Après simulation, nous avons obtenu les résultats consignés dans le tableau 14.
Données entrées dans le logiciel PipeFlow Expert
Réseau
Matériau du pipe : Steel ANSI
Diamètre : 8’’ SCH 40
90° =4 ; 45°=4 ; Té=4 ; Vanne : 6
Pompe centrifuge à débit fixé
Débit : - 300m3/h
- 200m3/h
Pression bac : pression atmosphérique
Pression soutes navire : idem
Longueur
- Avant la pompe : 98m
- Après la pompe : 315m (*)
- Total : 413m
- Niveau bac maximum : 14,4m
- Niveau bac à moitié : 7,2m
- Niveau soutes navires : 10m
Produit
Gasoil à la température ambiante
Conditions :
Température=26°C (**)
Viscosité= 7,95 centipoises (***)
Densité= 845 kg/m3 (*) : On se place dans le cas le plus défavorable, c’est-à-dire la distance par rapport au quai le plus éloigné
(**) Données météorologiques, (***) Fiches techniques et abaques
Résultats de la simulation de l’expédition de G.O (pression relative)
Débit Niveau bac maximum (14,4m) Niveau Bac à moitié (7,2m)
200m3/h
Réseau
Vitesse = 1,721
m/s
Pamont = 1,2 bar
Paval= 0,8 bar
Perte linéaire= 7,1
m
Perte singulières=
0,7m
Pompe
Paspiration= 1,05 bar
Prefoulement= 1,33
bar
Hmanométrique=
3,4m
NPSHdisp=25m
Réseau
Vitesse = 1,721
m/s
Pamont = 0,6 bar
Paval= 0,8 bar
Perte linéaire= 7,1 m
Perte singulières=
0,7m
Pompe
Paspiration= 0,46 bar
Prefoulement= 1,34 bar
Hmanométrique= 10,7
m
NPSHdisp=17,7m
300m3/h
Vitesse = 2,582
m/s
Pamont = 1,2 bar
Paval= 0,8 bar
Perte linéaire= 14,7
m
Perte singulières=
1,6m
Paspiration= 0,9 bar
Prefoulement= 1,9 bar
Hmanométrique=
12m
NPSHdisp=23m
Vitesse = 2,582
m/s
Pamont = 0,6 bar
Paval= 0,8 bar
Perte linéaire= 14,7
m
Perte singulières= 1,6
m
Paspiration= 0,3 bar
Prefoulement= 1,9 bar
Hmanométrique= 19,1
m
NPSHdisp=15,9 m
• Expédition du F.O 180 En se basant sur la même méthode que celle utilisée pour la simulation de l’expédition
du G.O, on détermine les paramètres du réseau et de la pompe, Les débits en amont et en aval
reste les mêmes. On obtient les résultats suivants
Résultats de la simulation de l’expédition du F.O 180
Débit Niveau bac maximum (14,4m) Niveau Bac à moitié (7,2m)
200m3/h
Réseau
Vitesse = 1,721 m/s
Perte linéaire= 6,9 m
Perte singulières= 0,7
m
Pompe
Paspiration= 1,1 bar
Prefoulement= 1,3 bar
Hmanométrique=
3,2m
NPSHdisp=25m
Réseau
Vitesse = 1,721
m/s
Perte linéaire= 6,7 m
Perte singulières= 0,7
m
Pompe
Paspiration= 0,48 bar
Prefoulement= 1,34 bar
Hmanométrique= 10,4
m
NPSHdisp=18 m
300m3/h
Vitesse = 2,582 m/s
Perte linéaire= 14,2 m
Perte singulières= 1,6
m
Paspiration= 0,9 bar
Prefoulement= 1,9 bar
Hmanométrique=
11m
NPSHdisp=24m
Vitesse = 2,582
m/s
Perte linéaire= 14,2
m
Perte singulières= 1,6
m
Paspiration= 0,3 bar
Prefoulement= 1,9 bar
Hmanométrique= 18,6
m
NPSHdisp=16,5 m
Représentation du circuit sur PipeFlow Expert
• Expédition du F.O 380 Après simulation, on obtient les résultats suivants sur le tableau ci-dessous :
Résultats de la simulation de l’expédition du F.O 380
Débit Niveau bac maximum (9,83m) Niveau Bac à moitié (4,915)
200m3/h
Réseau
Vitesse = 1,721 m/s
Perte linéaire= 6,4 m
Perte singulières= 0,7
m
Pompe
Paspiration= 0,8 bar
Prefoulement= 1,4 bar
Hmanométrique=
7,3m
NPSHdisp=21m
Réseau
Vitesse = 1,721
m/s
Perte linéaire= 6,4 m
Perte singulières= 0,7
m
Pompe
Paspiration= 0,35 bar
Prefoulement= 1,37 bar
Hmanométrique= 12,2
m
NPSHdisp=16,5 m
300m3/h
Vitesse = 2,582 m/s
Perte linéaire= 13,3 m
Perte singulières= 1,6
m
Paspiration= 0,7 bar
Prefoulement= 1,9 bar
Hmanométrique=
16m
NPSHdisp=21m
Vitesse = 2,582
m/s
Perte linéaire= 13,3
m
Perte singulières= 1,6
m
Paspiration= 0,3 bar
Prefoulement= 1,95 bar
Hmanométrique= 20 m
NPSHdisp=15,8 m
ANNEXE 6: DONNEES FOURNIES AU CONSTRUCTEUR POUR L’EVALUATION DU COUT DES BACS
Spécifications produits stocké Type de bac Dimensions et poids
Bacs G01 et G02 (2 bacs)
-Nom : Gasoil
-Densité = 845 kg/m3
-Température ambiante
-Pression de vapeur = négligeable
-Norme de construction : API 650 STD
-Toit fixe conique
-Fond conique (cône up)
-longueur de virole = 1800mm
-Hauteur nominale = 16,2m
-Diamètre nominale = 21m
-Capacité d’exploitation = 5.000m3
-Poids = 127366,8 kg
Bac B01
-Nom : F.O 380 BTS
-Densité (à 15°C) = 991 kg/m3
-Température stockage = 38°C
-Pression de vapeur = négligeable
-Norme de construction : API 650 STD
-Toit fixe conique
-Fond conique (cône up)
-Chauffé et calorifugé
-longueur de virole = 2400mm
-Hauteur nominale = 12m
-Diamètre nominale = 36m
-Capacité d’exploitation = 10.000m3
-Poids =210354,2 kg
Bac B02 et B03 (2 bacs)
-Nom : F.O 380 HTS et Blending
-mêmes caractéristiques que B01
-Teneur en soufre élevée
-mêmes caractéristiques que B01
-mêmes caractéristiques que B01
-Poids = 215158,4 kg
Bac B04
-Nom : F.O 180 HTS
-mêmes caractéristiques que B01
-Viscosité (à 15°C) = 180cst
-Norme de construction : API 650 STD
-Toit fixe conique
-Fond conique (cône up)
-mêmes caractéristiques que G01
-Poids = 137210,7 kg
Bac B05 -mêmes caractéristiques que B04 -mêmes caractéristiques que B04
-Hauteur nominale = 9,6m
-Diamètre nominale = 7,5m
-Hauteur d’exploitation = 9,06m
-Capacité d’exploitation = 400m3
ANNEXE 7 : COUT DES ELEMENTS DES LIGNES
Coût unitaire (FCFA) Quantité Coût total (FCFA)
Courbures et Tés
- 8’’………
- 4’’………
- 2’’………
90°
131000
125000
8000
45°
100000
90000
45000
Té
182000
135000
99000
90°
40
24
20
45°
8
6
6
Té
22
5
14
90° : 9940000
45° : 1850000
Té : 6065000
Total : 17855000
Vannes et Brides
- 8’’………
- 4’’………
- 2’’………
Vannes Brides
155385
39240
16680
Vannes Brides
118
96
35
Vannes
Passage direct : 84506000
Papillon : 16835000
Régulation : 1800000
Brides : 22686270
Total : 125827270
Passage Direct
1798000
Papillon
1295000
Régulation
900000
Passage direct
47
Papillon
0
13
0
Régulation
2
Total Global : 143682270
COUT DES ELEMENTS DES LIGNES (SUITE)
Coût unitaire Quantité Coût total
Vannes motorisées
- 8’’………
- 4’’………
- 2’’………
9
0
0
Clapets anti-retour
- 8’’………
- 4’’………
- 2’’………
15
0
0
Instrumentation
- Manomètre…...
- Thermomètre...
- Débitmètre ...
- Venturis……...
11.000.000
3
6
6
66000000
Total Global :
ANNEXE 8 : POMPES ET MATERIELS INCENDIE
Coût unitaire (FCFA) Quantité Coût total (FCFA)
Pompes d’expédition -200m3/h……………...
-300m3/h……………..
Pompes de transfert -100m3/h…………….
Pompes incendie -Electropompe…….....
-Motopompe………...
-Pompe JOCKEY……
Extincteurs à poudre -10kg (de poing)……...
-50kg (à roulettes)……
Buses (*)
Chambre à mousse
Déversoir de mousse
Lance monitor (4’’)
Clarinettes (4’’)
Arrosoirs de sécurité (*) : couronnes et rideaux
Total Global :
ANNEXE 9 : MATERIEL A FOURNIR POUR LA SECURITE
Matériel Quantité
Extincteurs à poudre
-10kg (de poing)…….....................................
-50kg (à roulettes)……..................................
15
5
Buses mixtes Eau / Mousse (bas foisonnement)
K20 H
287
Buses pour rideau d’eau
Queue de Paon K204
(Gros débit raccord 2’’ ½ - DN65)
16
Chambre à mousse (bas foisonnement)
CAM Type 1 (2’’½)
7
Déversoir de cuvette (bas foisonnement)
DEV Type 3 (4’’ - DN100)
8
Canon monitor Fixe à Levier
KM-L-4X (4’’)
10
Fûts Mixtes Eau/Mousse pour canon Monitor
FIREX FX-60/X
5
Clarinettes (4’’)
4 bouches à incendie
5
Arrosoirs de sécurité avec rince-œil 4
Réservoirs Horizontaux Pour USD
RUSD-H1 Volume = 12000 l
2
Proportionneur pour USD
PUSD-MIX 8’’ A
2
Caméra de surveillance 6
ANNEXE 10 : APERÇU DE L’ETUDE DE DANGER UTILISEE POUR FIXER LA REPARTITION DES BACS
ANNEXE 11 : REPRESENTATION EN 2 DIMENSIONS DU DEPOT