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ECOLE SUPERIEURE DE TECHNOLOGIE bkr

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ECOLE SUPERIEURE DE TECHNOLOGIE
MEKNES
Département d’électrique
Rapport de stage
STAGE DE FIN D’ETUDES
Pour l’Obtention du Diplôme Génie thermique énergétique
Procédé de fabrication de l’acide sulfurique à l’atelier sulfurique au
niveau de ligne H
Bilan matiére et thermique ligne H sulfurique
Réaliser par :
Soutenu Le 19 Juin 2019 devant le jury composé de :
ABOUBAKER LAHNINE
Encadré par :
Mr .MAZMIZI
Année Universitaire : 2018-2019
Rapport de stage
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Dédicace :
Je dédie ce modeste travail :
A mes parents, mes frères, mes sœurs et tous les
membres de ma famille pour leur sacrifice
A Tous mes amis(es) avec lesquels je partage les
moments forts dans ma vie
A tous ceux qui m’ont aidé de près ou de loin pour
la réalisation de ce projet ;
Rapport de stage
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REMERCIEMENT :
Mes remerciements s'adressent à toutes les personnes
du service instrumentation de l’atelier CENTRALE
THERMIQUE à Maroc Phosphore 1, qui par leurs
dévouements, leurs savoir-faire et leurs extrêmes
gentillesses, ont su donner à mon stage un supplément
pratique qui a renforcé incontestablement ma formation
théorique.
De plus, l'accueil chaleureux qu'ils m'ont réservé,
l'amitié dont ils ont fait preuve à mon égard ; mais encore
leur disponibilité à tout besoin d'informations ont fait que
je garde un très beau souvenir de ce stage à la fois
agréable, enrichissant et instructif.
J’exprime toute ma reconnaissance au Responsable du
stage, Mr. KOLLACH pour l’opportunité que vous nous avez
donné pour effectuer ce stage, aussi à Mr. ALAMOUCH, et
Mr.MAHAMMID, pour l’aide et les précieux
renseignements qu’ils m’ont communiqués
Ma gratitude s'adresse enfin à ceux qui ont participé
de près ou de loin à la réalisation de ce présent travail.
Rapport de stage
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LISTE DES ABREVIATIONS ET DES
ACRONYMES :
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LISTE DE FIGURE :
Figure.1 : Schéma de Maroc Phosphore 1
Figure2 : Organigramme générale de l’OCP
Figure 3 : Four de combustion
Figure4 : Tour d’absorption finale
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Sommaire :
Introducttion.....................................................................................
Chapitre I : Présentation du groupe OCP…………………
1. Historique du groupe OCP......................................................................
2. Maroc Phosphore I .................................................................................
3. Organigramme générale de l’OCP………………………………………………..
Chapitre II :
La ligne sulfurique H……………………………………
1- La ligne H de l’atelier sulfurique MP1 ……………………………………………
2- Description du fonctionnement du procédé de Soufre ………………………..
a. La station de déchargement du soufre ……………………………………..
b. Fusion du Soufre ………………………………………………………………….
c. La filtration du soufre …………………………………………………………..
3-Procédé de fabrication de l’acide sulfurique à l’atelier sulfurique H........
a. Circuit de soufre …………………………………………………………………...
b. Circuit d’air …………………………………………………………………………
c. Circuit du gaz ……………………………………………………………………….
Chapitre III : Bilan thermique et matières ligne H sulfurique …..
 Bilan thermique ……………………………………………………………………..
Introduction …………………………………………………………………………………..
1. Chaleurs de réactions ………………………………………………………………
2. Bilan partiel sur le four et la chaudière de récupération ……………….
Rapport de stage
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3. Chaleurs récupérées dans l’échangeur, les surchauffeurs et
l’économiseur ………………………………………………………………………….
4. La chaleur perdue dans les refroidisseurs tubulaires …………………….
5. Débit de vapeur HP produite…………………………………………………… ..
 Bilan matières……………………………………………………………………..
 CONCLUSION
Rapport de stage
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Introducttion
:
Un stage c’est le fait de faire un contact avec la vie professionnelle afin que
l’intégration dans le domaine du travail demeure facile subséquemment.
C’est une étape nécessaire pour enrichir et concrétiser les connaissances
théoriques acquises tout ma formation dispensée à l’Institut Supérieur de
Technologie
Appliquée et de la compléter par la suite, pour se lancer vers le bon chemin
professionnel.
Conséquemment, ce présent rapport est le fruit d’un stage qui a été effectué à
la Ligne H de Maroc Phosphore I de Safi.
Le sujet de mon stage Bilan thermique et matières ligne H sulfurique .
Rapport de stage
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Signalisation de santé et sécurité au travail :
Le Programme international pour l'amélioration des conditions et du milieu
de travail a été lancé par l’Organisation internationale du Travail en 1976, à la
demande de la Conférence internationale du Travail et après de larges
consultations avec les Etats Membres. Il doit encourager les Etats Membres à se
fixer des objectifs précis pour «rendre le travail plus humain» et les aider à les
atteindre. Le programme s'étend à tous les aspects de la qualité de la vie de
travail: prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles:
application de l'ergonomie; aménagement du temps de travail; amélioration du
contenu et de l'organisation du travail comme des conditions de travail en
général; prise en considération de l'élément humain dans les transferts de
technologie, etc. L'exécution du programme repose sur l'utilisation coordonnée
des moyens d'action .
Rapport de stage
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Chapitre I :
Présentation du groupe OCP
Rapport de stage
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1)- Historique du groupe OCP :
Introduction :
Le groupe office chérifien des phosphates O.C.P a commencé ses activités en
1920 avec la première extraction du phosphate à Boujniba dans la zone de
Khouribga le 1er mars 1921 et la première exportation du phosphate au 23
juillet de la même année, ensuite et en 1930 un nouveau centre de production
nommé Luis Gentil s’est ouvert, 28 ans plus tard le centre de formation
professionnel a été crée à Khouribga en1958 pour ouvrir par la suite la chance
devant d’autres unités de formation comme l’école de maîtrise de Boujniba en
1965.
En 1960 le démarrage de Maroc Chimie à Safi pour la fabrication du dérivé
Du phosphate : acide phosphorique et engrais. 16 ans plus tard précisément en
1976 démarrages de nouvelles unités de valorisation à Safi Maroc Phosphore I
ensuite Maroc Phosphore II en1981,et grâce à l’augmentation de la demande le
groupe O.C.P à renforcé sa capacité de production en fondant le complexe Jorf
Lasfar qui comporté Maroc Phosphore 3 et 4.
Ensuite le groupe O.C.P s’est lancé dans les projets de partenariat avec
d’autre pays pour lancer l’usine « EMAPHOS » avec la société BUDENHEIM
d’Allemagne et PRAYON du Belgique en 1997, et IMACID avec le groupe indien
Birla en 1999.
En 2000 le démarrage d’une unité de flottation du phosphate à Khouribga.
L’OCP commercialise annuellement plus de 13 million de tonnes de phosphates
a travers le monde, en phosphate brut, engrais, ou P2O5 sous forme d’acide
phosphorique clarifie, super phosphate, ammonium simple.
Le groupe constitue un établissement public à caractère industriel et
commercial, il est doté d’un organisme qui permettant d’agir avec le même
dynamique et la même souplesse qu’une entreprise privée. Réalisent ainsi plus
de 25%des exportations du Maroc.
Tous ces paramètres combines, font de l’office chérifien l’un des leaders de la
recherche, de l’exploitation et de la commercialisation des phosphates dans le
monde .
Rapport de stage
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Depuis plus de trois décennies, la part des produits dérive dans le commerce
internationaldes phosphates se développe continuent au détriment de celle du
minerai brut.
Cette évolution structurelle associée à la volonté d’une valorisation locale, plus
importante et plus diversifiée, a conduit à la mise en place d’une industrie de
transformation chimique de grande envergure.
Ainsi, après une première expérience à Safi avec la mise en service en 1965 de
l’usine Maroc Chimie, de l’effort a été menée depuis le début des années 70,
aboutissant progressivement à la construction des usines Maroc Phosphore I et
II Dans la même ville.
La présence d’une voie ferrée permettant l’approvisionnement en phosphate brut
à partir de Youssoufia et Ben guérir ainsi qu’un linge ferroviaire le port de Safi
avec L’utilisation de l’eau de mer.
2)- Maroc Phosphore I :
En 1976, le complexe Maroc Phosphore I a démarré, ayant pour vocation la
production de l’acide sulfurique et l’acide phosphorique qui est l’un des
réactifs de base pour la fabrication des engrais.
Cette partie du complexe pôle chimie est composée de plusieurs unités avec
repères géographiques allant de 01 à 64.
Les unités de production disposent des ateliers suivants :
- Atelier énergie et fluide : il est destiné à l’alimentation du complexe en
énergie électrique, en vapeur et en eau de procédé. Pour ce faire, il comprend
une centrale thermique, une station de traitement des eaux douces et une
station de pompage et de filtration d’eau de mer, destinée à la création du
vide, au refroidissement et au lavage des gaz.
- Atelier sulfurique : il a pour vocation la production de l’acide
sulfurique. Cet atelier se compose des unités suivantes :
Rapport de stage
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l’unité de fusion et de filtration du souffre, une unité de stockage et l’unité
sulfurique qui comprend quatre lignes de production d’acide sulfurique
utilisant le procédé POLIMEX.
- Atelier phosphorique : c’est le lieu de production et de concentration de
l’acide phosphorique. Pour cela, Maroc Phosphore I dispose de quatre liges
d’une capacité unitaire de 600T/J de P2O5.
- Atelier MAP : il est constitué de deux lignes de production d’engrais MAP
(Mono Ammonium de Phosphate). Le procédé utilisé consiste en une attaque
de l’acide phosphorique par l’ammoniaque importé.
De plus les unités de production sont gérées par deux services principaux :
Service de production : assure la marche et la gestion des unités
de production ;
Service matériel : assure la gestion et la maintenance des
équipements et leurs installations ;
Ce dernier comporte plusieurs services de maintenance :





Service électrique ;
Service mécanique ;
Service régulation ;
Service magasin et stocks ;
Service contrôle et entretien du matériel.
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Fig.1 : Schéma de Maroc Phosphore 1
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3)-Organigramme générale de l’OCP :
Fig2 : Organigramme générale de l’OCP
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Chapitre II :
La ligne sulfurique H
Rapport de stage
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1-La ligne H de l’atelier sulfurique MP1 :
La ligne sulfurique H est la plus moderne du groupe OCP, dotée des
technologies les plus avancées à MAROC PHOSPHORE 1. Démarrage en 22
Octobre 2009 .
 Performances :
 Capacité :
- Unité de production d’acide sulfurique 3410 TMH/j
- Unité de stockage du soufre liquide : 5000T
- Unité de stockage d’acide sulfurique : 12000T
 Procédé : Monsanto double absorption avec système avancé de
récupération
de la chaleur (HRS) ;
 Rendement de conversion : 99.7 %
 Rejet de SO2 : ≤ 417 ppm
 La chaleur dégagée par ce processus de fabrication sert à
produire la vapeur Haute Pression HP (T= 460°C ;
P= 60 bar ; Production=1,24T /TMH) et la vapeur basse Pression
BP (T= 174°C ; P= 5 bar ; Production=0.48 T/TMH).
 Principaux équipements :
 Four de combustion.
 Convertisseur.
 Chaudière (pour VHP et VBP).
 Tours (séchage, HRS, absorption).
 Les avantages de la ligne sulfurique H :
 Couverture du déficit énergétique de CIS/PP
 Réduction des émissions de gaz SO2
 Réduction des émissions de gaz à effet de serre (CO2)
Rapport de stage
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2- Description du fonctionnement du procédé de
Soufre :
Le soufre solide est reçu par voie maritime, et passe par plusieurs étapes
avant qu’il entredans le procédé de fabrication de l’acide sulfurique, on
distingue :




Le déchargement.
La fusion de soufre solide.
La filtration de soufre fondu.
Le stockage du soufre liquide filtré.
a. La station de déchargement du soufre :
Dans cette étape on fait la neutralisation de l’acidité de soufre par la
chaux La réaction de la neutralisation est accompagnée de la
formation d’un précipité (CaSO4), ce dernier augmente le taux des
cendres dans le soufre fondu.
Cao + H2SO4
CaSO4 + H2O
b. Fusion du Soufre :
La fusion de soufre est composée de plusieurs lignes destinées chacune à
produire 134 t/h.
Chaque ligne est constituée d’une bande d’alimentation, et un fondoir à
soufre.
Chaque fondoir est équipé d’un certain nombre d’éléments nécessaires
pour la fusion du soufre. On distingue :
Les serpentins de chauffe :
Chaque serpentin dispose d’un circuit d’alimentation en vapeur basse
pression (4.5 bars, 165°C) pour assurer l’échauffement du soufre
Le système d’agitation :
un agitateur assure l’homogénéisation pour éviter les gradients de
températures, la dispersion des particules solides du soufre dans le
fondoir et les maintenir en suspension.
La pompe de circulation :
elle assure la circulation du soufre liquide dans le fondoir afin d’éviter le
colmatage du soufre solide.
Rapport de stage
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c. La filtration du soufre :
La zone de filtration du soufre est constituée de :
Un bac tampon de capacité 190 m3 alimenté directement à partir
de la zone de fusion du soufre brut.
Une fosse de soufre brut de capacité 140 m3 : elle permet d’assurer
la liaison entre le bac tampon et les éléments filtrants,
Trois chambres de pompage à partir desquelles sont alimentés les
filtres. Chaque chambre est équipée d’une pompe dont le débit est
de 36 m3/h.
3 filtres en parallèle de volume 8 m3
Une fosse de soufre pur de volume 70 m3
Au sein de la fosse de soufre brut, on ajoute de la cellulose afin de filtrer
le soufre, par adhésion sur les filtres en formant une couche pénétrante
qui ne permet de faire passer que les particules fines de soufre.
Le soufre filtré est récupéré dans la fosse et à l’aide d’une pompe, il est
refoulé vers la station de stockage du soufre filtré ou vers les lignes
sulfuriques. Le mode opératoire du filtre consiste en une opération
d’enduisage (préparation de la couche filtrante à base de cellulose), une
opération de filtration est une opération de vidange
et nettoyage des cendres s’accumulant sur les toiles filtrantes.
3- Procédé de fabrication de l’acide sulfurique à
l’atelier sulfurique H :
Les étapes d’oxydation et d’absorption dans la fabrication d’acide sulfurique
à partir du soufre comme matière première sont hautement exothermiques.
Ces excès de chaleur générés à chaque étape du procédé sont récupérés par la
chaudière de récupération de la chaleur perdue, par la chaudière HRS, par
les surchauffeurs et par les économiseurs.
Le procédé est conçu de façon à procurer un taux de conversion du dioxyde de
soufre en acide sulfurique de plus de 99,7 %. Ce procédé permet aussi un taux
de conversion élevé de la chaleur en vapeur
Rapport de stage
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a -Circuit de soufre :
Le soufre liquide provenant de l’atelier de fusion et de filtration est
réceptionnée dans deux bacs de capacité 2500T chacun, Il est ensuite
acheminé par gravité, dans la fosse à soufre de capacité 28T où sont logées
deux pompes qui assurent son acheminement vers le four Le soufre s’écoule
dans des conduites doubles parois afin de le maintenir à l’état liquide et à
une température de 132°C, et envoyé aux bruleurs au niveau du four par une
pompe, la pression d’alimentation des bruleurs est 10,5 bars.
Tableau 1 : Caractéristiques du soufre et de la vapeur au niveau de la fosse à
soufre
b. Circuit d’air :
L’air atmosphérique est aspiré à travers un filtre à air pour éliminer les
impuretés existantes, une tour de séchage pour éliminer l’humidité, cette
opération (séchage) se fait par l’arrosage avec de l’acide sulfurique à 98.6% de
température 67°C, puis à travers un compresseur principal.
Dans la tour de séchage, une partie de la chaleur latente de cette solution
d’acide sulfurique est cédée à l’air. Cette chaleur latente additionnée à la
chaleur de compression de l’air dans le compresseur principal augmente la
température de l’air de procédé soufflé dans le four de 70° à 126°C.
Une partie secondaire d’air est introduite dans le four permettant
l’homogénéisation des gaz.
Rapport de stage
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C .Circuit du gaz :
Première étape (La combustion) :
La pompe refoule le soufre liquide vers le four. À une cadence de 100%, le débit
injecté est de 26 m3/h à une pression de 10.5 bar. Il existe six brûleurs à soufre
qui assurent sa pulvérisation et selon la réaction de la combustion, un flux d’air
continu est introduit dans le four.
Le four est équipé de deux chicanes afin d’assurer un bon mélange des gaz et
une combustion complète du soufre.
Figure 3 : Four de combustion
Cette dernière se fait selon la réaction chimique de combustion suivante :
La température du gaz à la sortie du four est supérieure à la température
requise à l’entrée du système de conversion. C’est pourquoi le gaz est refroidi
dans la chaudière de récupération de la chaleur perdue. Cette chaudière
récupère la chaleur en la transformant sous forme De vapeur saturée à haute
pression.
Rapport de stage
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Deuxième étape (La conversion) :
Le convertisseur est composé de quatre masses catalytiques du pentoxyde de
vanadium (V2O5).La réaction dans chaque étage est exothermique :
Les températures à l’entrée et à la sortie et le taux de conversion de chaque
passe du convertisseur sont :
Tableau 2 : Caractéristiques des 4 passes du convertisseur
Le pentoxyde de vanadium n’est opérationnel que dans un intervalle de
température de [420°C; 450°C], d’où la nécessité de refroidir les gaz à la sortie de
chaque passe. C’est pourquoi on dispose d’un système de refroidissement de la
température qui sert aussi à récupérer de la chaleur pour produire de la vapeur
VHP (vapeur haute pression). Les gaz sortant de la première passe du
convertisseur circulent de le surchauffeur (1B) vers la seconde passe ce qui
diminue leur température de 621°C à 440°C.
Les gaz chauds quittant la seconde passe du convertisseur à 522°C sont
refroidis en étant circulé au travers des tubes d’un échangeur de chaleur gazgaz pour avoir une température de 445°C à l’entrée de la 3ème masse.
Rapport de stage
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Les gaz quittant cette troisième passe à 464°C sont de nouveau refroidis en
étant cette fois-ci circulé du côté calandre de l’échangeur de chaleur
intermédiaire froid et dans l’économiseur (3B) pour arriver à la tour de
récupération de chaleur (HRS) à une température de 166°C.
Les gaz non absorbés retournent vers la 4ème passe du convertisseur en
passant par l’échangeur gaz-gaz chaud (partie calandre) pour augmenter la
température de 71°C à la sortie de la tour HRS à 425°C à l’entrée du 4ème passe.
Troisième étape (L’absorption) :
L’absorption des gaz convertis se fait dans deux tours : la tour HRS et la
tourd’absorption finale. Les gaz subissent un arrosage par l’acide sulfurique
suivant la réaction d’absorption :
La 1ère absorption s’effectue au premier étage de la tour HRS : Le SO3 est
absorbé dans le premier étage de garnissage par une solution d’acide sulfurique
(99,1%) circulant à contre-courant (gaz ascendant/liquide descendant). Une
partie de cet acide est envoyée vers le bac commun alors que l’autre partie est
envoyée vers le dilueur qui alimente ce premier étage.
Le gaz ascendant passe ensuite au travers du second étage de garnissage où
tout le SO3 résiduel est absorbé par une solution d’acide sulfurique (98,6)
circulant à contre-courant.
Le gaz provenant du second étage passe au travers des éliminateurs de
brouillard installés dans la partie supérieure de la tour avant de se diriger vers
l’échangeur à chaleur intermédiaire froid. Ces éliminateurs abattent le
brouillard acide formé, leurs but est de protéger les équipements situés en aval
de l’échangeur à chaleur intermédiaire froid.
Le SO2 qui n’a pas été converti est envoyé vers le 4ème étage du convertisseur
et après vers la tour finale d’absorption où s’effectue la 2ème absorption.
Rapport de stage
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Figure4 : Tour d’absorption finale
La solution d’acide sulfurique quittant la tour d’absorption finale (acide de
retour) s’écoule dans un des deux compartiments du réservoir de pompage
commun où elle se mélange avec une partie du retour d’acide de la tour de
séchage. Le débit de retour d’acide de la tour de séchage est contrôlé afin de
maintenir une température adéquate pour la partie d’acide qui recercle dans la
tour d’absorption finale.il n’est pas nécessaire de disposer de refroidisseurs.
L’autre partie du retour d’acide de la tour de séchage, l’acide de retour de la
tour HRS ainsi que l’acide de la tour finale se mélangent dans l’autre
compartiment du réservoir de pompage commun ou de l’eau de dilution est
ajoutée pour maintenir le titre d’acide.
Rapport de stage
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La solution d’acide sulfurique à 98,6% produite circule de la pompe de
circulation de la tour finale vers le refroidisseur d’acide de production puis vers
des bacs de stockage où il est gardé à 54°C grâce à l’eau de mer.
Figure5: circuit gaz
Rapport de stage
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Chapitre III
Bilan thermique et matières ligne H
sulfurique
Rapport de stage
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 Bilan thermique :
Introduction :
Un bilan thermique se juge important voir même indispensable dans une
ligne qui est une source d’énergie thermique. En effet, ce bilan permet de
savoir à quel niveau et comment la chaleur thermique est consommée. Il
permet par ailleurs une gestion optimale des appareils thermiques et d’agir
sur toute perte afin de réaliser des économies.
1- Chaleurs de réactions :
Chaleur de combustion :
On a S + O2  SO2 + 70,94 Kcal/mol
Donc :
QC = 46 155 337,5 kcal/h
Chaleur de conversion :
SO2 + ½ O2  SO3 + 22 kcal/mol
Donc :
QConv = 14033576,56 kcal/h
Chaleur d’absorption :
SO3 + H2O  H2SO4 + 31 kcal/mol
Donc :
Qabso = 19822121,81 kcal/h
La chaleur de dilution du H2SO4 à 98,5% est de 0,29 kcal/h.
donc :
Qdilution = 183,09 kcal/h
2- Bilan partiel sur le four et la chaudière de récupération :
Chaleur de combustion :
Rapport de stage
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On a S + O2  SO2 + 70,94 Kcal/mol
Donc :
QC = 46 155 337,5 kcal/h
Chaleur sensible du soufre à 135°C :
QS = mS*CpS(135°C)*(TS – T0)
On considère T0 = 25°C comme température de référence.
Donc :
QS = 561 831,86 kcal/h
Avec CpS = 0,24532 Kcal/kg.°K
430°C
Vers échangeur
570°C
430°C
Air dilution
46°C
Vers 2ème surchauffeur
530°C
430°C
Soufre 135°C
Four
Air combustion
220°C
Chaudière
de
1100°C récupération 480°C
convertisseur
Gaz de
combustion
Vers 1er surchauffeur
460°C
Économiseur
430°C
440°C
200°C
Chaleur sensible de l’air de combustion à 220°C :
Qa = (mO2*HO2(220°C) + mN2*HN2(220°C))
Donc :
Qair = 7 873 267,537 kcal/h
Rapport de stage
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Avec mO2 = 1242,102 Kmol/h
mN2 = 4672,67 Kmol/h
HO2(220°C), HN2(220°C) : enthalpies molaires respectivement de O2 et N2 à
220°C (kcal/mol) (voir annexe)
Chaleur sensible des gaz à la sortie du four à 1100°C :
Les gaz à la sortie du four contiennent du O2, SO2 et N2 avec des débits
molaires différents (voir bilan matière)
QF(1100°C) = QO2(1100°C) + QSO2(1100°C) + QN2(1100°C) =
QmO2*HO2(1100°C) + QmSO2*HSO2(1100°C) + QmN2*HN2(1100°C)
Avec QmSO2 : débit molaire de SO2 dans les gaz de combustion sortie four
(650,625 kmol/h )
QmO2 : débit molaire de O2 dans les gaz de combustion sortie four
(591,477 kmol/h)
QmN2 : débit molaire de N2 dans les gaz de combustion sortie four
(4672,67 kmol/h)
Et HO2(1100°C), HSO2(1100°C) et HN2(1100°C) respectivement les enthalpies
molaires de O2, SO2 et N2 à 1100°C. (Kcal/mol)
Donc :
QF = 53 917 764,25 Kcal/h
Chaleur sensible des gaz à la sortie de la chaudière de
récupération à 480°C
De même on trouve la chaleur à la sortie de la chaudière de récupération. En
effet, ses gaz contiennent du O2, SO2 et N2 avec des débits molaires différents
(voir bilan matière)
QCh(1100°C) = QO2(480°C) + QSO2(480°C) + QN2(480°C) = QmO2*HO2(480°C)
+ QmSO2*HSO2(480°C) + QmN2*HN2(480°C)
Rapport de stage
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Avec QmSO2 : débit molaire de SO2 dans les gaz à la sortie de la chaudière
(650,625 kmol/h )
QmO2 : débit molaire de O2 dans les gaz à la sortie de la chaudière (591,477
kmol/h)
QmN2 : débit molaire de N2 dans les gaz à la sortie de la chaudière (4672,67
kmol/h)
Et HO2(480°C), HSO2(480°C) et HN2(480°C) respectivement les enthalpies
molaires de O2, SO2 et N2 à 480°C. (Kcal/mol)
QCh = 25 760 829,5 Kcal/h
Chaleur récupérée dans la chaudière :
Qréc.ch = QF - QCh
Donc :
Qréc.ch = 28 156 934,75 Kcal/h
Chaleur perdue au niveau du four :
Qp = (Qs + Qair + Qc) - QF
QP = 672 672,65 Kcal/h
Soit 1% de la chaleur est absorbée à l’intérieur du four au niveau des
briques et pertes par convection et rayonnement.
3-Chaleurs récupérées dans l’échangeur, les surchauffeurs et
l’économiseur :
Chaleur cédée à l’échangeur Gaz Gaz :
Qentrée.éch (570°C) = (QmO2*HO2(570°C) + QmSO2*HSO2(570°C)+
QmSO3*HSO3(570°C) + mN2*HN2(570°C) = 31 318 393,97 kcal/h
Rapport de stage
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Qsortie.éch (430°C) = 22 867 483,04 kcal/h
Donc la chaleur cédée à l’échangeur est :
Qcédée.éch = 8 450 910,935 Kcal/h
Avec HO2, HSO2, HSO3 et HN2 les enthalpies molaires respectivement de O2,
SO2, SO3 et N2. (Voir annexe)
Chaleur récupérée par le 2ème surchauffeur :
De même on retrouve les flux thermiques entrants et sortants du 2ème
surchauffeur.
Qentrée.2.surch (530°C) = 28 939 562,57 kcal/h
Qsortie.2.surch (430°C) = 22 896 332,93 kcal/h
Donc la chaleur récupérée par le 2ème surchauffeur est :
Qréc.2.surch = 6 043 229,637 Kcal/h
Chaleur récupérée par le 1er surchauffeur :
Qentrée.1.surch (460°C) = 24 708 368,13 kcal/h
Qsortie.1.surch (430°C) = 22 905 209,82 kcal/h
Donc la chaleur récupérée par le 1er surchauffeur est :
Qréc.1.surch = 1 803 158,3307 Kcal/h
Chaleur récupérée par l’économiseur :
Qentrée.eco (440°C) = 23 507 472,67 kcal/h
Qsortie.éco (200°C) = 9 466 386,689 kcal/h
Rapport de stage
Page 32
Donc la chaleur récupérée par l’économiseur est :
Qréc.éco = 14 041 085,98 Kcal/h
4-La chaleur perdue dans les refroidisseurs tubulaires :
Air sec
46°C
200°C
Eau technologique
25°C
T.S
Air humide 25°C
bac
Gaz vers
cheminée 95°C
T.A
bac
Acide produit
40°C
Pour se faire, on va faire un bilan partiel au niveau du système
constitué des deux tours à savoir d’absorption et de séchage. On se base ainsi
sur l’égalité :
entrées  produits  sorties  pertes
La chaleur perdue par réfrigération représente donc la différence entre les
chaleurs entrantes + produites et celles sortantes de notre système.
Pour les entrées :
o Chaleur sensible de l’air humide atmosphérique (25°C) Qa.h (0kcal/h)
o Chaleur sensible de l’eau technologique (25°C) Qe.tech (0kcal/h)
o Chaleur sensible des gaz sortie économiseur (200°C) Qs.éco
o chaleur d’absorption et de dilution
En effet ;
Chaleurs sensibles de l’air humide atmosphérique et de l’eau technologique
sont égales à zéro puisque leur température est la même que celle de référence
(25°C).
Rapport de stage
Page 33
Qs.éco(200°C) = 9 466 386,689 kcal/h
Qdilution+absorption = 19 822 300 kcal/h
Pour les sorties :
o Chaleur sensible de l’air sec à la sortie de la séchante (46°C) Qa.sec
o Chaleur sensible de l’acide produit (40°C) Qa.pr
o Chaleur sensible des gaz sortie cheminée (95°C) QG.cheminée
En effet ;
Qa.sec = 914 075,03 kcal/h
Qa.pr = 330 938 kcal/h
QG.cheminée = 3 131 614,36 kcal/h
Ainsi la chaleur perdue par réfrigération au niveau des échangeurs
tubulaires est :
Qp.réfr = 21 912 065 kcal/h
5- Débit de vapeur HP produite:
La quantité de chaleur mise en jeu entre les différents équipements, à savoir :
chaudière de récupération, l’économiseur, surchauffeur II et le surchauffeur
I, permet de déterminer la quantité de vapeur HP par l’unité.
QT = Qréc.ch + Qréc.1.surch + Qréc.2.surch + Qréc.éco
= 24 584 448,31 + 1 803 158,3307 + 6 043 229,637 + 14 041 085,98
QT = 50 044 408,67 kcal/h
Ce flux de chaleur sert à la production de vapeur haute pression de 60 bar et
500°Cà partir d’une eau alimentaire à 80bar et 110°C.
L’eau alimentaire et la vapeur HP produite ont les caractéristiques
suivantes :
Rapport de stage
Page 34
Vapeur HP
T°=500°C
P=60bar
Hv= 817.4 kcal/kg
Eau alimentaire
T°=110°C
P=80bar
He= 110 kcal/kg
Les pertes causées par les purges sont estimées à 5%.
Donc le débit des purges constitue général 5% du débit total d’eau alimentaire
soit ;
Qpurge=0.05 De et DVHP= 0.95De
Ce qui donne De= 1.052 DVHP
Le débit de vapeur est donné par la formule suivante :
QT= (Hv*DvHP)-(He*De)
D’où QT= (Hv*DvHP)-(He*1.052*De)= DVHP(Hv-1.052He)
DVHP= QT/ (Hv-1.052*He)
Donc QVHP= 71 320,84 kg/h
QvHP = 71,32 t/h
Rapport de stage
Page 35
Conclusion:
BILAN THERMIQUE GLOBAL DE L’UNITE (REGIME 100%)
ENTREES
La Chaleur sensible de l’air humide à 25 °C
: 0 kcal/h
La chaleur sensible du soufre à 135 °C
: 561 831,86 kcal/h
La chaleur sensible de l’eau technologique à 25 °C
La chaleur totale des réactions
La chaleur totale entrante
: 0 kcal/h
: 0%
: 0,70%
: 0%
: 80 011 218,95kcal/h : 93,30%
: 80 573 050 kcal/h
:100%
SORTIES
La chaleur sensible des gaz sortie cheminée à 95 °C: 3 131 614,36 kcal/h
La chaleur de l’acide produit à 40°C
: 330 937,5 kcal/h
: 3,9%
: 0,4%
La chaleur récupérée par la vapeur
: 50 044 408,67 kcal/h
: 62,1%
La chaleur perdue aux réfrigérants
: 21 912 065 kcal/h
: 27,2%
La chaleur perdue au niveau du four
: 4 245 159,09 kcal/h
: 5,3 %
Chaleur perdue ailleurs (purges, fuites,…)
: 908 860 kcal/h
La chaleur totale sortante
Rapport de stage
: 80 573 043,5 kcal/h
: 1,1 %
: 100%
Page 36
 Bilan matière :
Bilan matière et thermique théorique d’une ligne sulfurique de MPI
(Quatre lignes identiques)
Acide sulfurique (98%, 45°C)
Soufre liquide (135°C et 20,870T/h)
Eau alimentaire (83 bar, 110°C)
Bilan matière et énergétique Vapeur HP vers centrale (57,5T/h, 65.8bar,
515°C)
(théorique)
Vapeur BP après désurchauffe de la turbine
(15,83 T/h)
Air ambiant
(173 572Nm3/h, 25°C)
Pertes par purges
(2,24T/h)
Rapport de stage
Page 37
Conclusion
Ce stage m’a permet d’approfondir mes connaissance sur la ligne
H, qui pour but de production de l’acide sulfurique et production
l’énergie .
Elle m’a permis aussi de voir comment les agents arrivent à
être sérieux, ponctuels et adaptables à toute la situation.
Cette période de stage, est une opportunité de découvrir le
domaine pratique qui complète et met en évidence tout ce qu’on
fait lors des cours théoriques et pratique au sein de notre école.
Enfin, je tiens à remercier vivement tous ceux qui ont accordé
leurs précieux soutiens pour l’accomplissement de mon stage dans
les meilleures conditions.
Rapport de stage
Page 38
Référence:
http://www.google.co.ug/patents/EP0905085A1?cl=fr
https://fr.wikipedia.org/wiki/Fluorure_d%27hydrog%C3%A8ne
http://www.techniques-ingenieur.fr/
http://www.google.com/patents/EP0310151B1?cl=de&hl=fr
http://www.prayon.com/fr/
http://www.usinenouvelle.com/
Rapport de stage
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