Plan Introduction générale Chapitre 1 : Présentation de l’OCP 1- Historique de l’OCP ; 2- Pôle chimie Jorf Lasfer ; 2-1 Présentation générale ; 2-2 Les joint-ventures de l’OCP installé à Jorf Lasfar ; Chapitre 2 : Description du procédé de fabrication d’acide phosphorique au sein de JFC 1 1- Généralités ; 1-1 Matière première ; 1-2 Caractère chimique du phosphate utilisé ; 2- Description du procédé ; 2-1 Epaississement ; 2-2 Réaction ; 2-3 Section filtration ; 2-4 Stockage acide 28% ; 2-5 Concentration acide 54% ; 2-6 Production FSA ; 2-7 Stockage acide 54% ; Chapitre 2 : Description du procédé de fabrication des engrais au niveau du secteur1 1- Généralités ; 1-1 Les principaux éléments fertilisants ; 1-2 Différentes formes d’engrais ; 1-3 Terminologie des engrais ; 2- Description du procédé ; 2-1 Réaction ; 2-2 Granulation ; 2-3 Séchage ; 2-4 Classification et broyage ; 2-5 Le conditionnement du produit : Refroidissement et enrobage ; 2-6 L’assainissement et la collecte des gaz. Chapitre 3 : Paramètre de marche, problèmes et actions correctives des engrais. 1- Paramètre de marche ; 2- Problèmes et actions correctives ; Chapitre 3 : Laboratoire. Liste des figures : Figure 1 : Logo OCP. Figure 2 : Schéma bloc de fabrication d’acide phosphorique. Figure 3 : Schéma du procédé d’épaississement. Figure 4 : Principe de décantation. Figure 5 : Circuit de la Réaction. Figure 6 : Zones de formation de gypse en fonction de P2O5 et la température. Figure 7 : Schéma simplifié du principe de filtration. Figure 8 : Schéma détaillé sur le stockage d’acide 28%. Figure 9 : Schéma simplifié de la concentration de l’acide phosphorique 28%. Figure 10 : les éléments essentiels pour les plantes. Figure 11 : FLOWSHEET du procédé de fabrication des engrais (DAP). Figure 12 : Schéma bloc du procédé de fabrication du DAP. Figure 13 : Préneutraliseur. Figure 14 : Mécanisme de granulation. Figure 15 : Mécanisme de séchage. Figure 16 : Mécanisme de fonctionnement de la classification. Figure 17 : Mécanisme de fonctionnement de l’enrobage. Figure 18 : Section lavage. Liste des tableaux Tableau 1 : Caractère chimiques du phosphate utilisé. Tableau 2 : caractéristiques commerciales des engrais. Tableau 3 : paramètres de marche de préneutraliseur (cas de DAP). Tableau 4 : le rapport molaire et l’humidité pour chaque type d’engrais à la sortie de granulateur. Tableau 5 : contrôle de la température. Tableau 6 : contrôle de la pression. Tableau 7 : paramètre de marche du système de lavage. Tableau 8 : les causes et les actions correctives de la bouillie. Tableau 9 : les causes et les actions correctives de jus de lavage. Tableau 10 : les causes et les actions correctives de produit granulé humide. Tableau 11 : les causes et les actions correctives de produit granulé sec. Tableau 12 : les causes et les actions correctives d’une mauvaise granulation. Tableau 13 : les causes et les actions correctives dans le cas de perte d’ammoniac. Liste des abréviations : OCP JFC 1 Office Chérifien des Phosphates Jorf Fertilizers Company 1 JPH CAP FSA JorfLafar Phosphate Hub Concentration acide phosphorique. Acide fluosilicique. TED DAP MAP N P K NPK TSP ASP PN RM Traitement de l’eau douce Di-ammonium Phosphate Mono-ammonium Phosphate Azote Phosphore Potassium Ammonium phosphate basé sur l’urée Triple Super Phosphate Ammonium Sulfo-Phosphate Préneutraliseur Rapport molaire Introduction générale : Dans un contexte de concurrence accrue et de mondialisation des marchés, répondre aux attentes du client est une nécessité vitale. Le marché des engrais, en particulier, ne fait pas exception. La qualité du produit doit consolider avec les exigences des clients. Les engrais se différencient entre eux par l’aspect physique de leurs particules et par leurs compositions chimiques : - L’aspect chimique : la composition chimique doit être bel et bien fixe et correspondre à une teneur précise en élément fertilisant. - L’aspect physique : l’apparence des engrais minéraux est très variée. Selon le processus de fabrication, les particules des engrais peuvent se présenter sous différentes tailles et formes : granulés, cristaux, poudres fines ou grossièrement compactées. La qualité physique d’un engrais est déterminée par la taille des particules, sa densité, sa résistance à l’humidité et aux altérations physique et par sa résistance à la prise en masse. L’unité pilote a été conçu pour faire des tests et des essais de recherche. Un test pilote est dans tous les cas un exercice onéreux mais les résultats qui en ressortent ont un impact financier très important sur l’installation industrielle. Mon stage était censé être effectuer à l’unité pilote mais suivant les conditions actuelles du confinement causé par la pandémie mondiale COVID -19, les stages sont interrompus à OCP, en prenant en compte cette situation, et après un étude et analyse profonde des documents disponibles, nous avons structuré le présent travail en deux grands volets : • Le premier volet a été consacré à la fabrication d’acide phosphorique : - • Description détaillée du procédé de fabrication d’acide phosphorique au sein de JFC 1 ; Les paramètres de marcha… Le deuxième volet quand à lui est consacré à la fabrication des engrais : - Description détaillée du procédé de fabrication d’engrais au niveau du secteur 1 ; Paramètre de marche ; Problèmes et actions correctives ; Les tests du laboratoire… Chapitre 1 : Présentation du groupe OCP INTRODUCTION : -Leader mondial sur le marché du phosphate et des produits dérivés, et première entreprise du Royaume, le Groupe OCP opère sur les cinq continents. Son ouverture traditionnelle sur l’international le pousse à développer, en permanence, des capacités d’adaptation, de flexibilité et d’anticipation pour pouvoir répondre aux exigences, de plus en plus fortes, des clients dans un marché fortement concurrentiel. [1] www.groupocp.ma -Ce chapitre est consacré à une présentation globale de l’organisme d’accueil : - Historique de l’OCP ; - Pôle chimie Jorf Lasfer ; Figure 1 : Logo OCP. 1- Historique de l’OCP : L'Office Chérifien des Phosphates fut créé le 7 août 1920 par dahir. L'exploitation effective du minerai fut entreprise en 1921 dans la région d’Oued Zem. L'OCP commençait ainsi une large industrialisation de son activité. Il a créé de nombreuses usines destinées à la production de dérivées du phosphate (acide phosphorique, fertilisants, etc…), ce qui constitue à présent le noyau du groupe. Présent dans cinq zones géographiques du Maroc (3 sites d'exportations minières: Khouribga, Youssoufia, Boucraa-Laayoun et deux sites de transformation chimique : (Jorf Lasfar et Safi), l’OCP constitue un vecteur de développement régional et national important. En effet, cet organisme est une grande source de revenus pour l’état, particulièrement en devises utilisées dans le règlement de ses redevances extérieures. Le groupe OCP commercialise ses produits vers les cinq continents de la planète et détient le monopole de la recherche, de l’exploitation et de la commercialisation du Phosphate au Maroc. Ses exportations représentent 25 à 30% du commerce international du phosphate et de ses dérivés. Ces dernières années, l'activité du groupe a connu un développement important du partenariat industriel avec les pays importateurs (Belgique, Allemagne, Brésil, Pakistan, Inde) à travers la création d’entreprises mixtes. Implantées au complexe chimique de Jorf Lasfar, l’OCP met à la disposition de ses partenaires ses infrastructures et un ensemble de biens et services vitaux tels que la manutention du phosphate, la fusion et manutention du soufre, la fourniture d'utilités (eau de mer, eau douce, vapeur…), des prestations de sécurité, de contrôle de gestion, le stockage et la manutention du produit fini. Il va de soi que ces prestations sont rémunérées selon des termes bien définis sur accords des actionnaires. Organigramme du groupe OCP S.A : Directeur général et commercial Secrétariat du directeur général Comité exécutif Caisse interne de retraite Comité des directeurs Pôle Mine Direction des exploitations minières de Khouribga Direction des exploitations minière de Gantour Institut OCP Direction des systèmes d’information Direction Maroc phosphore JorfLasafr IMACID MARPHOCEAN Direction recherche et innovation Direction stratégie et développement Direction des approvisionneme nts et marchés Direction partenariats internationaux EMAPHOS CERPHOS Direction commerciale Direction financière Direction Maroc phosphore SAFI Direction de phosboucraa Direction ressources humaine Pole finance et support logistique Pôle chimie SOTREG SMESI Direction de la qualité STAR IPSE 2- Pôle chimie Jorf Lasfer : 2-1 Présentation générale : L'idée de la création du Pôle Chimie Jorf Lasfar est venue dans le cadre de la stratégie d'extension adoptée par l'OCP en vue de doubler la capacité de valorisation des phosphates. Le site de Jorf Lasfar a été retenu pour l’implantation de cet important ensemble industriel, compte tenu de nombreux avantages à savoir : • Proximité des zones minières permettent son alimentation en phosphates (KHOURIBGA) • Existence d’un port à tirant d’eau important • Disponibilité de l’eau de mer et d’eau douce • Disponibilité de terrain pour les extensions futures Réalisé après de nombreuses études, le complexe se situe dans le prolongement des unités déjà construites et misent en services à Safi par l'OCP à savoir : • Maroc Chimie I en 1965 • Maroc Chimie II et Maroc Phosphore I en 1975 • Maroc Phosphore II en 1981 Cet ensemble qui se situe dans une enceinte s’étendant sur une superficie d’environ 1700 ha, permet de produire annuellement : 2 millions de tonnes de P2O5 sous forme d’acide phosphorique, nécessitant la transformation d’environ : - 7.2 Millions de tonnes de phosphate extraites des gisements de KHOURIBGA - 2.97 Million de tonnes de soufre - 0.9 Million de tonnes d’ammoniac Une partie de cette production est transformée localement en engrais DAP, MAP, NPK et TSP, soit environ 2.8 millions de tonnes d’équivalent DAP, 1.2 millions de tonnes d’équivalent MAP, et en acide phosphorique purifié soit environ de 0.1 million de tonnes par an. L’autre partie est exportée en tant qu’acide phosphorique marchand. Au sein de ce complexe on trouve plusieurs ateliers : Atelier sulfurique • 6 unités de production d’acide sulfurique monohydrate de capacité 2 650 tonne/jour chacune, utilisant le procédé à double absorption Monsanto (USA) Atelier phosphorique • 8 unités de broyage de phosphate, dont trois de capacité unitaire 100 tonne/heure et cinq de capacité unitaire de 150 tonne/heure • 8 unités de production d’acide phosphorique dont 3 de capacité unitaire 500 tonne/jour P2O5 et 5 de capacité unitaire 700 tonne/jour P2O5 • 16 Echelon de concentration de capacité unitaire 300 tonne/jour P2O5 • 4 Echelon de concentration de capacité unitaire 275 tonne/jour P2O5 • Décanteur, agitateurs et bacs de stockage Atelier engrais • 4 unités de production de DAP dont 2 peuvent produire du TSP, MAP et NPK Atelier des utilités • 1 centrale thermoélectrique avec 3 groupes turboalternateurs de 37 MW chacun • 1 réservoir d’eau douce et une station de traitement de 2000 m3/h • 1 station de reprise d’eau de mer de 60 000 m3/h • 1 station de compression d’air Installations portuaires • • • • • • • 2 hangars de stockage de soufre solide 2 unités de fusion filtration de soufre 3 bacs de stockage de soufre liquide Bacs de stockage d’acide sulfurique et de soude caustique 2 bacs atmosphériques de stockage d’ammoniac Station de filtration et de pompage d’eau de mer Station d’ensachage des engrais destinés à l’exportation Stockage Composé des hangars de stockage pour solides (phosphates, engrais et soufre) et des bacs de stockage pour liquides (soufre liquide, acide sulfurique, soude caustique, ammoniac, acide phosphorique et acide phosphorique purifié). 2-2 Les joint-ventures de l’OCP installé à Jorf Lasfar : Dans le cadre de sa stratégie de développement à l’international, le groupe OCP a noué des partenariats durables avec ses clients, cette coopération touche aussi bien les accords de livraison à moyen et long terme que la construction des unités de production. Dans cette optique, des unités basées au Maroc et à l’étranger en exploitation en joint- venture sont les suivant : IMACID : Indo Maroc Phosphore IMACID est une société Indo-Marocaine crée en 1997 sur le site de JorfLasfar. Elle est créée par l'OCP et la société Chambal Fertilizers and Chemicals Ltd du Groupe Birla (Inde) et est une usine d’acide phosphorique dont la capacité de production annuelle a été portée à 370 000 tonnes de P2O5. EMAPHOS : Euro-Maroc Phosphore EMAPHOS est une filiale dont les capitaux sont détenus en trois parts égales par l’OCP, PRAYON (Belgique) et par la CFB (Allemagne). Emaphos, sur le site marocain de Jorf Lasfar, produit environ 200 000 tonnes d’acide phosphorique par an. PAKPHOS : PAKISTAN MAROC PHOSPHORE Installé à JorfLasfar, crée en 2004 partager entre OCP S.A et le groupe pakistanais Fauji. Sa capacité de production est de l’ordre de 375 000 tonnes d’acide phosphorique par an. BUNGE MAROC PHOSPHORE En partenariat avec le groupe brésilien BUNGE FERTELIZANTES qui a démarré en 2009. JACOBS ENGINEERING S.A (JESA) Créée en août 2010, JESA est une joint-venture détenue à parts égales entre OCP et l’américain Jacobs Engineering, leader mondial de l’ingénierie. JESA offre des services d’ingénierie et de gestion de projets d’envergure aussi bien au Maroc qu’à l’international. JESA accompagne notamment OCP dans son programme d’investissement et ses projets de développement et vise à devenir un acteur majeur dans sa région. Chapitre 2 : Description du procédé de fabrication d’acide phosphorique au sein de JFC 1 1- Généralités : L’usine d'acide phosphorique à Jorf Lasfar est conçue pour produire 450.000t/an de P2O5 sous forme d'acide phosphorique par le processus de di hydrate Jacobs. La production journalière est de 1500 t / j (62,5 t / h) avec un rendement de 95%. La totalité du P2O5 produite est destinée pour la production des engrais (DAP). 1-1 Matière première : La fabrication de l’acide phosphorique a besoin des matières premières suivantes : • Le phosphate humide 65% de solide,31,12% de P2O5 • L’acide sulfurique 98,5%, densité 1,81 • L’eau brute A noter aussi que cette fabrication à besoin des autres produits comme : • La vapeur basse pression • L’energie éléctrique • L’air de service et instrument • Le floculant et anti-mousse • L’eau de mer 1-2 Caractère chimique du phosphate utilisé : Eléments %P2O5 BPL %CaO CaO/P2O5 %CO2 %Fe2O3 %AL2O3 AL2O3/Fe2O3 %Matière organique %MgO %Cl %F %SiO2 %Na2O %K2O %SO3 Divers Plage de variation 30.89-31.46 67.30-68.74 50.85-51.45 6.20-7.00 0.22-0.30 0.38-0.50 0.19-0.25 0.35-0.50 0.10-0.03 3.76-3.90 2.20-2.80 0.77-0.91 0.06-0.08 1.65-1.75 - Teneur moyenne 31.12 68.0 51.15 1.64 6.50 0.28 0.40 0.015 0.45 2.50 1.70 0.036 Consommation H2SO4 t / t P2O5 - 3.06 Tableau 1 : Caractère chimiques du phosphate utilisé. 2- Description du procédé : Le procédé de fabrication d’acide phosphorique comporte généralement les étapes suivantes : • • • • • • • Epaississement ; Réaction ; Section filtration ; Stockage acide 28% ; Concentration acide 54% ; Production FSA ; Stockage acide 54%. Schéma de principe : Figure 2 : Schéma bloc de fabrication d’acide phosphorique. 2-1 Epaississement : Figure 3 : Schéma du procédé d’épaississement. Description du procédé : La pulpe de phosphate de 53 % de solide est livrée à l’atelier par le JPH vers les bacs de réception 402AAR02 et 402ABR02, avec une possibilité d’alimenter directement les 2 bacs (AR06-BR06) de reprise de la pulpe vers la réaction. La pulpe est pompée vers l’épaississeur 402AAR03 où elle est mélangée avec le floculant dans la conduite juste avant l’entrée du puits. Une circulation de pulpe du cône de décharge par les pompes 402AAP05 (débit=220m3) pour éviter un sur-épaississement ou une baisse de la densité de la pulpe. Décantation : La décantation a pour rôle d’augmenter le taux de solide de la pulpe de (53 à 65%) par gravitation avec un appoint de floculant (10-40 g/t de phosphate sec) et d’une concentration dans l’eau de 1 à 2 g/l de solution pour pousser la décantation et une alimentation d’air de service dans la zone intermédiaire pour pousser la séparation de l’eau et du solide par poussée d’air vers le haut suivant le principe de variation de densité. La sortie du puits d’alimentation se situe dans la zone intermédiaire. Les solides en suspension dans cette zone agissent comme un filtre. Les particules solides qui sortent du puits sont captées par celles déjà présentes dans cette zone. L’agglomération des solides augmente leur densité et forme des flocs qui se décantent vers le fond du décanteur. Figure 4 : Principe de décantation. Le solide est évacué vers le cône de décharge par un racleur, la pulpe atteint un taux de solide de 65% au niveau du cône de décharge puis refoulée par les pompes 402AAP03-BP03 - KP03 vers les bacs 402AAR06 -BR06, et à partir de ces bacs la réaction est alimentée par les pompes 402AAP06-BP06 - KP06(137m3/h /ppe) (2 en service et 1 à l’arrêt). L'eau est collectée par débordement dans le bac (402AAR07). 2-2 Réaction : La réaction se compose de : a) Une cuve circulaire ; b) Une section de lavage des gaz ; c) Une cuve de maturation. Figure 5 : Circuit de la Réaction. ➢ Les principales réactions : Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 3Ca(H2PO4)2 Ca3(PO4)3 + H2SO4 + 2nH2O (CaSO4,2nH2O) + 2H3PO4 La somme des deux réactions : Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O 3(CaSO4,2nH2O) + 2H3PO4 + Q ➢ Les réactions secondaires : CaF2 + H2SO4 + 2H2O - (CaSO4,2H2O) + 2HF (acide fluorhydrique) La silice SiO2réagit avec HF 6HF + SiO2 H2SiF6 + 2H2O (acide hexafluosilicique) - Na2O et K2O réagit avec H2Sif6 selon la réaction : Na2O + H2SiF6 Na2SiF6 + H2O K2O + H2SiF6 K2SiF6 + H2O ➢ Autre Réaction: CaCO3 + H2SO4 + H2O (CaSO4, 2H2O) + CO2 2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl 2KCl + H2SO4 K2SO4 H2O + SO3 H2SO4 + 2HCl Description du procédé: Le réacteur circulaire est alimenté par : La pulpe (débit 325t/h=190m3/h TS=65%, d=1,727). Il est alimenté aussi par de l’acide sulfurique (débit 199t/h=110m3/h, C=98,5%, d=1,81). Avant l’introduction de l’acide sulfurique dans le réacteur circulaire il est dilué par l’acide de retour (456m3/h, d=1,22-1,25) au niveau de 3 dilueurs. Avec un rapport de dilution de 35%. Les dilueurs ont un rôle primordial : ils assurent une meilleure dispersion de l’acide sulfurique en évitant les surconcentrations locales. Pour assurer une bonne attaque, les matières premières doivent être d’une proportionnalité bien déterminée. Le procédé est basé sur l’attaque du phosphate par voie humide dans un milieu réactionnel agité pour produire l’acide phosphorique 28% et du gypse dihydrate (CaSO4.2H2O) appelé phospho-gypse. Ce cristal peut prendre de différentes formes qui déterminent l’état de la filtration. Figure 6 : Zones de formation de gypse en fonction de P2O5 et la température. La réaction du phosphate et de l’acide sulfurique est exothermique, elle dégage une quantité de chaleur élevée et une autre quantité de chaleur dégagée par la dilution de l’acide sulfurique ; par conséquent, il s’impose un refroidissement de la bouillie pour garder la température constante. Le refroidissement de la bouillie est assuré par un circuit d’assainissement composé des équipements suivants : -Flash cooler 403AAD01. -Laveur precondenseur 403AAD02. -Laveur condenseur 403AAD03 -pompe à vide 403AAC01. La bouillie refoulée du réacteur circulaire vers la base du flash par des pompes de circulation subie un refroidissement par dégagement de la vapeur d’eau et les gaz sous vide crée au niveau du flash (235-275 torrs), puis ils sont lavés dans le precondenseur avec l’eau de procédé en circuit fermé. Le lavage des gaz et la condensation de l’eau continu dans le 2 ème condenseur, L’eau chaude(T=46°C) à la sortie du condenseur est orienté vers la tranchée de retour qui alimente la tour pour refroidissement et retour pour utilisation. La bouillie dans le réacteur circulaire est agitée, et homogénéisée puis transférée par des agitateurs équipés par un dispositif pour casser les mousses qui sont générées dans la partie supérieure du réacteur. La quantité de bouillie produite déborde dans la cuve de maturation puis en phase final vers le dernier compartiment d’alimentation des filtres. Un appoint de pulpe et d’acide sulfurique peut être utilisé dans le compartiment de la maturation pour ajustement si nécessaire des sulfates libres. ➢ Les paramètres de marche : • • • • • La température de la bouillie (78- 80°c). La densité de la bouillie (1,525-1,560). La densité du filtrat bouillie (1,300-1,310). La teneur du sulfate libre (25-27g/l du filtrat). Le taux de solide :(33-35%) conséquence des densités (bouillie et filtrat bouillie). ➢ Le rendement de l’attaque (taux d’attaque) : Le rendement de l’attaque à JFC1(97%) dépend de plusieurs paramètres : • Teneur de l’acide sulfurique dans la bouillie. • Température du milieu réactionnel. • Teneur en P2O5 dans le réacteur. Il dépend aussi des paramètres liés à l’installation : • L’agitation dans le réacteur. • Le volume du réacteur (temps de séjour). Les pertes en P2O5 dans la réaction sont de 2 types : • L’inattaqué : pour causes principales l’excès d’acide sulfurique ou une granulométrie grossière. • Le syncristallisé résulte principalement au manque d’acide sulfurique ou une granulométrie fine. 2-3 Section filtration : Figure 7 : Schéma simplifié du principe de filtration. Description du procédé : NB : Cette description concerne une seule ligne. La filtration de la bouillie et une opération qui consiste à séparer le gypse de l’acide produit de titre 28% par l’intermédiaire d’un filtre rotatif sous vide (210-240 torrs) équipé des toiles filtrantes en polypropylène (mono-fil). La bouillie formée au niveau de l’attaque est reprise vers le filtre par la pompe 403AAP02 à partir de la maturation. Le débit de bouillie par filtre est (507 t/h -324 m3/h) Le premier contact de la bouillie avec le filtre forme une couche de gypse support de la filtration d’épaisseur 60 à 65 mm. Le premier filtrat riche en impuretés et de solide est orienté vers l’aspiration de la pompe 403AP18 d’acide de retour vers la réaction. Après formation du gâteau, commence la filtration de l’acide fort 28% pompé vers l’unité de stockage 413A par l’intermédiaire de la pompe 402AAP17 (Débit=118t/h – 90 m3/h -T=74°c -TS=1%). Le P2O5 résiduelle dans le gypse subi un premier lavage avec l’acide faible refoulé par la pompe 403AAP19, recueilli après passage à travers le filtre par la pompe 403AAP18 et refoulé vers le réacteur comme acide de retour. Le gypse subi un deuxième lavage par l’acide très faible par la pompe 403AAP20 et recueilli à l’aspiration de la pompe 403AAP19 comme acide faible. Ensuite un troisième lavage par l’eau gypseuse refoulée par la pompe 403AAP21 à partir du bac 403AAR21. Un quatrième lavage par l’eau fraiche. Le 3eme et 4eme lavage sont recueillis dans un seul compartiment de la boite à vide comme acide très faible de densité=1,010 à l’aspiration de la pompe 403AAP20. A la fin du cycle de la filtration le gypse chute dans une trémie puis pulpé par l’eau de mer de débit 870m3/h (15% de solide). Ensuite les toiles sont lavées à l’eau chaude (60 à 65°c) par la pompe 403AAP22 à partir du bac 403AAR22, recueilli comme eau gypseuse dans le bac 403AAR21 ce dernier est alimenté par un appoint d’eau de procédé du précondenseur des gaz du flash (débit entre 64 – 72 m3/h- T=65°c). ➢ Le rendement de la filtration dépend des paramètres suivants : • • • • • • • • • • La qualité de cristallisation en milieu de la réaction. Epaisseur du gâteau (débit de bouillie). Répartition de la bouillie dans le filtre. La vitesse du filtre. Le vide dans le filtre. La viscosité de la bouillie, d’acide et de l’eau de lavage. La température de filtration. Le débit d’eau de lavage du gâteau du gypse. Lavage toiles filtrantes. Etat des toiles filtrantes. ➢ Les pertes en P2O5 dans la filtration peuvent être aussi la conséquence : • De l’état des toiles : *Encrassement-déchirures-etc… • Un mauvais lavage toiles *Réglage de l’écran de lavage. *Température basse d’eau de lavage toiles D’une teneur en P2O5 élevée. De la dégradation des paramètres de marche en particulier les sulfates libres et la température dans les réacteurs. • • Rq : Le rendement de la filtration à JFC1 est de l’ordre 98% Le rendement global de l’attaque – filtration est de l’ordre 95%. 2-4 Stockage acide 28% : Figure 8 : Schéma détaillé sur le stockage d’acide 28%. Le stockage d’acide 28% se compose de 02 lignes A et B. NB : Etude d’une seule ligne. Les principaux équipements d’une ligne sont : • Un bac desursaturateur 413AAR13 agité, de 2032m3 • Un refroidisseur d'acide 413AAE01, de 360 t / h Un décanteur d’acide 413AAR11 de capacité1475 m3 Un bac intermédiaire 413AAR12 agité de capacité 1643 m3, alimentant la CAP et l’atelier engrais en acide 28%. • Un bac 413AAR01 agité pour récupération des eaux de lavage de capacité 1188 m3 • Un répartiteur 413AAS01 pour orientation de l’acide et les eaux de lavage. • Un ensemble de pompes pour transfert des acides et des boues. Description du procédé : • • L’acide 28% en P2O5, 1 à 2% en solide et de T=74°c produit par les 2 filtres est sursaturé en sels refoulé vers le desursaturateur 413AAR13 où il subit un premier refroidissement naturel et à partir de celui-ci il est pompé vers le refroidisseur 413AAE01 par la pompe 413AAP13 où il subit un deuxième refroidissement à contre courant par l’eau de procédé provenant de la tour de refroidissement, la température d’acide sortie échangeur est de 40°c cette chute de T°, a permis une déssursaturation des sels en solution. Le débit d’acide à la sortie du refroidisseur est réparti en deux alimentation : vers le décanteur 413AAR11(118t/h 40°c) et en circuit fermé vers le déssursaturateur 413AAR13 (242t/h 40°c). Décantation par gravitation, le solide décante au fond du décanteur raclé par le racleur vers la sortie puis il est repris par la pompe à boues 413AAP11, soit en circuit fermé vers le décanteur si la teneur en solide est basse, soit en circuit ouvert vers la réaction si la densité est supérieure à 1,440, Ts =20 à 25%, L’acide clair est recueilli en haut du décanteur puis déborde dans le bac intermédiaire 413AAR12 à partir duquel la CAP est alimentée en acide 28% clarifié par la pompe 413AAP13 et les engrais (DAP) par la pompe 413AAP12. 2-5 Concentration acide à 54% : La concentration de l’acide consiste en un chauffage indirect de l'acide suivi d'une évaporation sous vide. Ceci est réalisé dans une boucle à circulation forcée contient principalement une pompe de circulation autorisant une vitesse élevée dans les tubes qui permet d’améliorer le coefficient de l’échange thermique avec la vapeur, et un bouilleur où règne une dépression de 60 à 70 torrs (mm Hg) et où l’acide sortant de l’échangeur à 80-86°C subit une évaporation. Cette évaporation provoque le refroidissement de l'acide qu'il faut réchauffer par la suite dans l'échangeur, et les gouttelettes d’acide existant dans les matières évaporées sont séparé par un séparateur centrifuge praysep, les collecte et les renvoie à l’aspiration de la pompe de circulation. Et par conséquent l’acide produit, à une concentration de 54% en P 2O5, déborde dans un tube alimentant la pompe autorégulant d’acide concentré qui envoie vers le stockage 54%. Figure 9 : Schéma simplifié de la concentration de l’acide phosphorique 28% 2-6 Production FSA : Le gaz sorti du bouilleur est riche en fluore et en silice sous forme de gaz HF et SiO 2 absorbés après un lavage par l’eau de procédé dans un condenseur en donnant un acide fluosilicique H2SiF6 selon la réaction suivante : 6HF+SiO2 H2SiF6 +2H2O L’acide fluosilicique formé 9.5 m3/h, densité 1, 27, T=49°c par échelon est évacué par une pompe qui alimente en parallèle les bacs de réception (capacité 331 m 3/ bac) et le bac de stockage (capacité 88m3). 2-7 Stockage acide 54% : Dans l’acide 54% la teneur en P2O5 est élevée. Cela a pour conséquence de diminuer les constantes de solubilité d’une série de composés (CaSO 4.1/2 H2O, Na2SiF6, K2SiF6...). D’où formation de solides. D’autres composés, comme Fe2O3, Al2O3 et MgO peuvent se lier au P2O5 pour former des précipités solides complexes. Lors de l’opération de stockage s’effectue l’élimination de ces éléments dans des décanteurs. Les boues de ces décanteurs sont envoyées vers le bac de boue. L’acide après désursaturation est récupéré dans des bac qui alimente l’unité des engrais. Chapitre 3 : Description du procédé de fabrication des engrais au niveau du secteur 1 1-Généralités Un minimum de 16 éléments nutritifs essentiels, nécessaires pour la croissance des plantes. Ces éléments sont : C, O2, H, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl • Les plantes utilisent N, P et K en quantités importantes, • Les réserves du sol en ces éléments doivent être périodiquement réapprovisionnées afin de maintenir une bonne productivité. Un engrais est un composé chimique organique ou inorganique qui est apporté au sol pour fournir les éléments fertilisants dont il a besoin. Figure 10 : les éléments essentiels pour les plantes. 1-1 les principaux éléments fertilisants : Les différentes classes des éléments nécessaires à la croissance des végétaux sont : Eléments fertilisants majeurs : L’azote le phosphore et le potassium. • L’azote : Elément fondamental de la matière vivante il est également l’un des principaux constituants de la chlorophylle ; • Le phosphore : favorise la croissance et le développement de la plante, ainsi que la rigidité des tissus et la résistance aux maladies ; • Le potassium : Elément qui participe à la synthèse des protéines et accroît la résistance de la plante aux parasites ; Éléments fertilisants secondaires ou méso-éléments : Le calcium, le magnésium, le soufre et le sodium. Oligo-éléments ou les éléments-traces : (Bore, chlore, cuivre, magnésium, molybdène, le zinc) ces éléments participent à faible dose à la nutrition des végétaux (quelques centaines de grammes à quelques kilogrammes par hectare). Au-delà d’une certaine concentration, ils deviennent toxiques pour les plantes. Ces éléments se trouvent à l’état naturel : phosphate, nitrates, différents sels de potassium ; mais ils ne sont généralement pas directement utilisables comme engrais, c’est la raison pour laquelle l’industrie prépare toute une gamme d’engrais chimiques dont la consommation s’accroit d’environ de 10 % chaque année. 1-2 Différentes formes d’engrais : Les engrais peuvent se présenter sous différentes formes : Solides ou liquides. Les engrais pulvérulents : sont constitués de fines particules d’une dimension maximale de 2 à 3 mm, mais sans limite inférieure. Cette forme est de moins en moins utilisée. Les engrais granulés : sont sous forme de particules solides de taille comprise entre une limite inférieure et une limite supérieure, le plus souvent entre 2 et 4 mm. Les engrais liquides : sont des solutions aqueuses de sels fertilisants, plus au moins liquides. Le terme de solutions aux engrais liquides parfaitement claires comme l’eau ammoniacale ou les solutions azotées contenant de l’urée et du nitrate d’ammonium. Les suspensions d’engrais : sont des liquides contenant des solides maintenus en suspension par l’addition d’une matière gélatineuse. Les solides en suspension sont souvent des sels fertilisants. 1-3 Terminologie des engrais : Engrais simples : Ce sont des engrais ayant une teneur déclarée en un seul élément fertilisant majeur N, P ou K. Cette appellation reste valable même si l'engrais contient l'élément fertilisant majeur sous plusieurs formes différentes ou s'il contient des éléments secondaires. Engrais composés : Ce sont des engrais ayant des teneurs déclarées avec au moins deux éléments fertilisants majeurs. Il s’agit des engrais binaires (NP, PK, NK ou des engrais ternaires (NPK)). Les teneurs des éléments fertilisants des engrais sont exprimées en azote (N), en anhydride phosphorique (P2O5) et en oxyde de potassium (K2O). Dans le cas des engrais composés, les teneurs exprimés en pourcentage massique dans la formule de l’engrais s’effectuent dans l’ordre : N-P205-K2O. On peut définir cinq types d’engrais : • • • • TSP : le triple superphosphate est produit par réaction de l’acide phosphorique avec le phosphate minéral. ASP : l’ammoniaque superphosphate est très appropriée aussi pour la manufacture des engrais à base d’ammoniaque ; DAP et MAP : Le di ammonium phosphate et le mono ammonium phosphate contient les deux éléments nutritif azote et phosphore. Ils sont complètement solubles dans l’eau et sont à 100% assimilable par les plantes. NPK : c’est un mélange d’engrais en proportions appropriées en éléments nutritifs azote, phosphore et potassium. 2- Description du procédé de fabrication des engrais au niveau du secteur 1 Objectif Le procédé est conçu pour la production des engrais granulaires suivants : ➢ ➢ ➢ ➢ Monoammonium de phosphate (MAP) Diammonium de phosphate (DAP) Ammonium sulfate de phospate (ASP) Et ammonium phosphate potassium (NPK) Les caractéristiques commerciales de ces engrais sont présentées dans le tableau suivant : %N %P2O5 %K2O %humidité % granulométries >5 >4 >2 (2-4) >1 (1-2) <1 MAP 11 52 0 1.5 DAP 18 46 0 1.5 NPK 14 28 14 1.5 1 5 93 5 0,5 1 5 93 5 0,5 0 5 90 5 0,5 Tableau 2 : caractéristiques commerciales des engrais. Procédé de fabrication : Le procédé de fabrication des engrais est proposé par JACOBS. Il comporte généralement les étapes suivantes : • • • • • • Réaction ; Granulation ; Séchage ; Classification et broyage ; Le conditionnement du produit : Refroidissement et enrobage ; L’assainissement et la collecte des gaz. Dans ce travail on se concentre sur la description du procédé de fabrication de DAP. Figure 11 : FLOWSHEET du procédé de fabrication des engrais (DAP). NH3 gaz H3PO4 (54%) Liquide de lavage Préneutraliseur Atm Granulateur Section de lavage Sécheur Rejets liq Classification Refus fins Refus gros Produit marchand d< 2mm d> 4mm 2mm<d<4mm Recyclage Broyage Refroidissement et enrobage Stockage Figure 12 : Schéma bloc du procédé de fabrication du DAP. Matière première : Les matières premières utilisées pour la fabrication des engrais sont : • • • • • • • • Acide phosphorique 54% P2O5 ; Acide phosphorique 29% P2O5 ; Ammoniac gaz (NH3) ; Acide sulfurique 98.5% (H2SO4) ; Liquide de lavage ; Eau ; Fuel ; Le phosphate. On donne ci-dessous le procédé de JACOBS en détail. 2-1 Réaction La réaction de neutralisation de l’acide phosphorique par l’ammoniac anhydre est produite dans une cuve agitée appelé préneutraliseur (fig13), ce dernier est alimenté par l’acide phosphorique à 54%(AP54), l’acide phosphorique à 29%, liquide lavage (LL), l’ammoniac gaz (144°C) et l’acide sulfurique (AS), ajouté dans certains cas pour régler les titres de l’ammoniac et l’acide phosphorique dans la bouillie. Figure 13 : Préneutraliseur. Les deux composés principaux formés de cette réaction sont le monoammonium phosphate (réaction principale 1) et le diammonium phosphate (réaction principale 2) H3PO4 + NH3 NH3 + NH4H2PO4 NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 ΔH = 33,19 Kcal/mole 1 ΔH = 51,45 Kcal/mole 2 La première réaction se produit immédiatement après le mélange de NH3 avec l’acide phosphorique. Une fois le rapport molaire est proche de 0,6 (inférieur à 1), le MAP est formé. Lorsqu’on ajoute plus d’ammoniac, le MAP réagit pour former le DAP (2ème réaction). NB : Le rapport molaire noté RM égale : Nombre de moles de NH3 RM = Nombre de moles de H3PO4 L’étape de la réaction consiste en une première neutralisation de l’acide phosphorique par NH3 jusqu'à un RM = 1,4 pour le DAP et RM = 0,6 pour le MAP ce qui correspond à une fluidité maximale de la bouillie. Plusieurs composés sont aussi formés (réactions secondaires), mais en quantités assez négligeables qu’ils n’affectent pas la teneur de nitrogène ou de P 2O5 du produit final. Les réactions secondaires sont : H2SO4 + 2NH3 CaSO4 + H3PO4 + 2NH3 MgO + H3PO4 + NH3 Fe2O3 + 2H3PO4 Al2O3 + 2H3PO4 (NH4)2SO4 ΔH =49,46kcal/mole (NH4)2SO4 + CaHPO4 ΔH=38,09Kcal/mole MgNH4PO4 + H2O 2FePO4 + 3H2O 2AlPO4 + 3H20 3 4 5 6 7 Les oxydes métalliques CaO, Fe2O3 et Al2O3 abaissent partiellement la teneur en P2O5 par production de phosphates insolubles (ortho phosphates : CaPO4 – FePO4 – AlPO4). Les sulfates augmentent la consommation en ammoniac par formation de sulfate d’ammonium. Remarque : Les chaleurs de réactions dégagées élèvent la température de la bouillie à environ 120°C, ce qui permet d’évaporer une certaine quantité d’eau. L’ajout de • • L’acide sulfurique H2SO4 dans le PN afin d’ajuster la qualité du produit car il baisse le % P2O5 dans le produit fini en contrepartie augmente la teneur en %N2 Le phosphate pour augmenter la teneur en P2O5 et diminue la teneur en azote. • L’acide phosphorique 29% pour régler la densité de la bouillie 2-2 Granulation : Le but du système de granulation est de transformer la bouillie venant de préneutraliseur en un produit d’engrais granulé de granulométrie et de composition requise. La granulation se fait dans le tambour granulateur où la bouillie de phosphate d’ammonium est pulvérisée sur un lit de matière sèche recyclée. Le mouvement de rotation du granulateur permet une distribution de la bouillie uniformément sur la surface des granulés, et produit une couche de granulés très uniformes, durs et bien arrondis. Le film mince en résultant est aisément séché. Le granulateur est incliné à 3,75°vers la sortie de manière à faciliter le transfert de produit vers le sécheur. Sa paroi interne est revêtue de panneaux en caoutchouc flexible pour minimiser le colmatage et la formation de gros blocs. L’ammoniaque liquide est pulvérisé sous le lit de solides en rotation et réagit avec l’acide phosphorique contenu dans la bouillie (2èmeneutralisation) permettant ainsi de ramener son rapport molaire de 1,4 à 1,8 pour le DAP et de 0,6 à 1 pour le MAP afin de favoriser la cristallisation de la bouillie. Le produit granulé humide sort du granulateur au travers d’une grille située à la sortie de la virole. Le produit s’achemine directement vers le sécheur par l’intermédiaire d’une goulotte spécialement conçue pour minimiser le bouchage et éviter les éventuels dommages causés par le contact des conduites de gaz chauds provenant de la chambre de combustion. Figure 14 : Mécanisme de granulation. 2-3 Séchage : L’opération de séchage consiste à débarrasser le produit d’une partie de son eau, afin d’éviter les phénomènes de colmatage des appareils de broyage, criblage et conditionnement ainsi que la prise en masse au cours du stockage de l’engrais. Le sécheur (F02) est un tombeur rotatif incliné d’un angle de 3% (voire fig) et tourne à une vitesse de 3 tr/min. Les gaz d’échappement provenant de la chambre de combustion (F01) assurent le séchage en co-courant afin d’évaporer l’humidité excédentaire dans le produit. A la sortie du tube sécheur, les gaz chargés d’eau et de poussières sont traités au niveau d’une batterie de cyclones, pour récupérer le maximum de poussières qui sont recyclées vers le granulateur. La chambre (F01) de combustion du fuel à une forme cylindrique couverte à l’intérieur par un briquetage enduit calorifuge et réfractaire, alimenté par deux types d’air : • Air de combustion qui est approvisionné par l’un des deux ventilateurs C09 ou C14. • Air de dilution : qui est assuré par le ventilateur C10 pour fournir un contrôle positif de la température dans la chambre de combustion, laquelle est limitée par les exigences de la catégorie d’engrais à produire, l’évolution d’ammoniac et la formation de fumée quand les gaz chauds rencontrent les solides du granulateur. Le sécheur est équipé à l’intérieur par des spires d’avancement et des pelles releveuses pour l’acheminement du produit granulé vers la sortie et pour augmenter l’échange thermique avec les gaz (voir figure 5). Le temps de séjour du produit dans le sécheur est d’environ 20 min. Figure 15 : Mécanisme de séchage. 2-4 Classification et broyage : Les grains séchés sont répartis sur des cribles afin de les classifiés par rapport à leurs tailles. La première classification s’effectue dans un système de séparation constitué par quatre cribles à double étages avec vibration par moteur, a fin de diviser le produit en trois fractions : fraction grosse, fraction marchande et fraction fine. • • • Les grains fins issus des cribles sont récupérés vers le convoyeur des fines puis vers le Granulateur comme produit recyclé. Les grosses fractions de chaque crible de séparation alimentent par graviter l’un des quatre broyeurs à chaîne pour réduire ses dimensions. Le produit broyé est recyclé avec les fins vers le Granulateur. Les grains d’une granulométrie de 2 à 4 mm (le produit marchant) sont acheminés au moyen de bandes et d’élévateur vers les cribles finisseurs (à un seul étage) pour améliorer la granulométrie du produit. Figure 16 : Mécanisme de fonctionnement de la classification. 2-5 Le conditionnement du produit : Refroidissement et enrobage. Refroidissement : Le produit à la granulométrie souhaitée, issue des cribles finisseurs à un seul étage, passe par un refroidisseur à lit fluidisé afin de diminuer sa température pour atteindre environ 40°C afin d’éviter l’agglutination pendant le stockage. Le refroidissement est fait par l’introduction de l’air ambiant déshumidifié dans des conditionneurs d’air. N.B : Les conditionneurs d’air sont des échangeurs de chaleur qui réduisent la température de l’air ambiant à 21°C en évaporant une portion d’ammoniac liquide alimentant l’unité. L’air séché est ensuite réchauffé à la vapeur circulant dans des serpentins à l’intérieure des échangeurs à 27°C pour réduire son humidité relative. Le produit sortant du refroidisseur alimente un élévateur à godets qui alimente à son tour un enrobeur. L’enrobage : Le produit sortant du refroidisseur à une température de 50°C alimente un élévateur à godets lequel alimente l’enrobeur, le produit marchand est enrobé par pulvérisation du fuel (cas de DAP) ou de l’huile aminée (cas da NPK) afin d’éviter la prise en masse, la formation des poussières et l’absorption de l’humidité lors du stockage et le transport du produit Figure 17 : Mécanisme de fonctionnement de l’enrobage. 2-6 L’assainissement et la collecte des gaz : L’air contenant des poussières résultantes de la manutention des cribles, des broyeurs, des bandes, des élévateurs, du refroidisseur…etc est aspiré par des ventilateurs pour l’acheminer vers des cyclones où on récupère la majeure partie de ces poussières qui sont envoyé vers le recyclage par le convoyeur des fines. Après le cyclonage l’air circule par la suite vers le laveur où on élimine les traces des poussières s’échappant par de l’eau brute. Lavage des gaz : Le lavage des gaz a deux objectifs, d’une part récupérer l’ammoniac non réagis et d’autre part pour l’assainissement des équipements afin d’améliorer les conditions de travail et respecter les normes environnementales, Le lavage des gaz se fait comme suit : • • • Les gaz les plus fortement chargés d’ammoniac sont d’abord lavés dans le prélaveur (D01), lequel est irrigué par une solution de phosphate d’ammonium et di ammonium phosphate à un rapport molaire de 1,5 et un pH=6, ces phosphates d’ammonium sont formés par la réaction entre l’ammoniac, échappant du préneutraliseur et du granulateur, et l’acide phosphorique 29% (environ 50-70% d’ammoniac est éliminé). Les gaz du prélaveur sont aspirés par le ventilateur C02 et lavés à nouveau dans le laveur de poussière et fumée (laveur type venturi D03), par le monoammonium de phosphate et le liquide de lavage (contenu dans R02). Les gaz issus du sécheur sont aspirés par le ventilateur C01 et traiter dans le laveur venturi D02 par le liquide de lavage circulant. Après le passage à travers les laveurs primaires (D02 et D03), tous les gaz d’échappement y compris ceux de refroidisseur du produit, coulent vers le laveur de gaz final (D04), où il subit un lavage en eau brute avant leur évacuation à l’atmosphère par la cheminée. Figure 18 : Section lavage. Chapitre 3 : Engrais - Paramètre de marche ; - Problèmes et actions correctives ; 1- Les paramètres de marche : 1-1 Réaction Pour que la réaction du DAP dans le préneutraliseur se déroule dans les meilleures conditions, il faut contrôler les paramètres de marche suivante : • • • • • Température de la bouillie ; Le niveau ; pH ; Densité de la bouillie ; Rapport molaire. La densité : La densité de la bouillie est une indication de la concentration du mélange et du pourcentage de P2O5 dans le préneutraliseur. Elle est contrôlée par l’équilibre entre l’acide 54% et le liquide de lavage. Le rapport molaire : Le rapport molaire de la bouillie est déterminé à partir d’échantillons pris chaque heure. Le contrôle du rapport molaire est très important afin de maintenir la fluidité de la bouillie pour faciliter son déplacement et éviter les pertes en ammoniac. En production de DAP, la densité de la bouillie dans le préneutraliseur et le rapport molaire est respectivement de 1530kg/m3 et 1,4. La température : IL varie suivant le grade d’engrais, on trouve une température de 118°C pour le DAP, 63°C pour le MAP et 116°C pour la production de NPK. La température de la bouillie dans le préneutraliseur est une indication instantanée et exacte de la densité du mélange dans le réacteur, elle est approximativement de 120°C où la bouillie est considérée comme étant à son point d’ébullition lors de la production. Sa variation est liée à la concentration des phosphates d’ammonium dans le mélange. Elle augmentera avec l’augmentation de la concentration des phosphates d’ammonium dans la bouillie (faible teneur en eau) et elle diminuera avec la chute de la concentration des phosphates d’ammonium dans le mélange (plus d’eau). Le niveau de la bouillie : L’influence de niveau de la bouillie dans le PN réside en une variation proportionnelle du temps de séjour de la bouillie et des pertes des matières dans les effluents gazeux sortant du réacteur Le niveau devrait être contrôlé entre 2,3 – 3,9m (30 – 55%) avec 3,4m (48%) comme étant le niveau normal. Cas de DAP : Paramètres Température de la bouillie Rapport molaire Ph Densité de la bouillie Le niveau LI et LS 119-120 1,40-1,45 6,2-6,6 1,525-1,545 1,525-1,545 Tableau 3 : paramètres de marche de préneutraliseur (cas de DAP). 1-2 Granulation : L’objectif de l’exploitation du granulateur est de contrôler la dimension des granulés produits et le rapport molaire. Les paramètres de marche sont choisis pour donner une quantité de granulés entre 2 et 4mm, si un de ces paramètres dans le granulateur n’est pas maintenue constante, la marche sera affectée de façon défavorable. Les principaux paramètres sont : Débit de la bouillie : • • l’excès de la bouillie dans le granulateur causera une surgranulation soit la formation de plus gros granulés. L’insuffisance de la bouillie dans le granulateur causera une faible production de granulés de bonne dimension. Débit de l’ammoniaque : La réaction de l’ammonisation qui a été commencée dans le préneutraliseur est complétée dans le granulateur pour donner la proportion molaire finale du produit. l’ammoniaque est fourni au granulateur à l’aide d’une rampe d’ammonisation situe sous le lit tournant de solide. En général, l’addition d’ammoniac est utilisée pour contrôler la formulation de produit. Toute fois une sur- ammonisation causera un produit sec et poussiéreux et augmentera la perte d’ammoniac du granulateur, ce qui produira une augmentation de la proportion molaire dans le système de lavage. Une quantité insuffisante d’ammoniac est indiquée par l’augmentation de gros grains, et par la suite le lit de granulation devient humide. Débit des solides recyclés : Tous les solides recyclés sont récupérés sur le convoyeur de fines et sont recyclés vers le granulateur par l’élévateur de recyclage. En général, le taux de recyclage est utilisé pour contrôler la granulation. Le taux de recyclage élevé causera un circuit poussiéreux, présence des sur granulés, surcharge de la boucle de granulation et diminution de la performance. Le taux de recyclage bas causera une bonne granulation du produit, produit fini humide, formation des mottes et sur granulés. Le rapport molaire et le contenu d’humidité du matériau sortant du granulateur pour chaque type d’engrais sont rassemblés dans le tableau : Rapport molaire Humidité DAP 1,86 2,4 MAP 1,06 2,5 NPK 1,70 3,0 Tableau 4 : le rapport molaire et l’humidité pour chaque type d’engrais à la sortie de granulateur. 1-3 Séchage : Les paramètres qu’il faut contrôler sont : • • • • • • • • DAP Débit de combustion Débit d’air de dilution Débit fuel Température entée sécheur Température sortie sécheur Humidité sortie sécheur Ampérage Pressions Air chaud entré sécheur Air sortie sécheur 125°C 78°C Tableau 5 : contrôle de la température. Chambre de combustion Légèrement positive Chute entré sécheur Légèrement négative (-2mm H2O)* Tube tournant et aspiration Négative Tableau 6 : contrôle de la pression. *pour éviter que les gaz chauds s’échappent par la gaine d’entrée du sécheur au batiment, il est nécessaire de conserver une pression négative de -2mmH2O à l’entré du sécheur. 1-4 Lavage des gaz et assainissement : D01 Prélaveur D03/D02 Laveur D04 laveur final primaire Rapport molaire 1,5 0,75-0,9 1,1-1,25 pH 6 2-2,5 5-6 %P2O5 28-30 26-28 1-3 Densité 1,3 1,28-1,29 1,02-1,05 Température (°C) 74-78 57-62 45-50 Tableau 7 : paramètre de marche du système de lavage. Dérivés et actions Correctives : Cette partie est réservée aux problèmes rencontrés au cours de la production et leurs corrections nécessaires. Les principaux problèmes qui peuvent se produire lors de la fabrication des engrais granulés sont : • • • • • • Bouillie préneutraliseur trop visqueuse ; Jus de lavage trop visqueux ; Produit sorti granulateur trop humide ; Produit sorti granulateur trop sec ; Mauvaise granulation ; Pertes d’ammoniac excessives. 1- Bouillie pré-neutraliseur trop visqueuse : L’obtention d’une bouillie de viscosité élevée, permet de conduire au bouchage de préneutraliseur ou un arrêt prolongé. Les principales causes, qui peuvent conduire à la bouillie trop visqueuse et ses actions correctives sont résumées dans le tableau ci-après : Causes Densité bouillie trop élevée Rapport molaire de la bouillie trop élevé Température bouillie très élevée Actions correctives - Augmenter la teneur en eau - Augmenter l’acide phosphorique 29% - Réduire l’acide phosphorique 54% - réduire l’ammoniac au préneutraliseur - Idem à « densité élevée » Bouillie vers pompe trop épaisse - Stopper les matières premières vers PN - Diluer la bouillie avec l’eau - Nettoyer les conduites de la bouillie par la vapeur Tableau 8 : les causes et les actions correctives de la bouillie. Dans le cas où la bouillie du préneultraliseur devient très épaisse pour être pompée, l’alimentation de la matière première doit être arrêtée, la bouillie doit être diluée à l’eau et les lignes de bouillie doivent être nettoyées à la vapeur. Les solides peuvent continuer le recyclage à travers le sécheur et le granulateur. Si la bouillie se solidifier, les solides seront enlevés manuellement. 2- Jus de lavage trop visqueux : Cette situation peut être générée dans le cas où le débit d’alimentation de l’acide ou de l’eau est insuffisant, ou trop de poussière dans le jus de lavage et peut être aussi due à la perte d’ammoniac. Les principales causes et ses actions correctives sont regroupées dans le tableau cidessous. Causes pH et rapport molaire élevée Actions correctives - Augmenter le débit d’acide phosphorique vers le laveur primaire ; - Rechercher une perte d’ammoniac anormal du préneutraliseur, du granulateur ou du sécheur. Densité élevée - Vérifier l’entraînement de poussière causé par le bouchage des cyclones ; - Augmenter le débit d’acide 29% au laveur. Tableau 9 : les causes et les actions correctives de jus de lavage. 3- Produit sorti granulateur trop humide : Le produit humide sorti granulateur génère l’encrassement du granulateur ainsi que des équipements en aval, et peut produire aussi des particules grosses en excès, lesquelles causent des bouchages et des arrêtes de l’usine. Les principales causes qui peuvent produire cet effet sont résumées dans le tableau ci-après avec ses actions correctives. Causes Densité bouillie faible Actions correctives - Augmenter AP54% - Réduire AP28% Rapport molaire basse - Augmenter le débit d’ammoniaque vers le granulateur (RM~1,8) Recyclage trop faible - Réduire le débit sur les cribles Débit de bouillie trop élevé - Réduire le débit de la bouillie Tableau 10 : les causes et les actions correctives de produit granulé humide. 4- Produit sortie granulateur trop sec : Un produit sec sorti granulateur génère des poussières et le produit présentera alors des propriétés physiques inacceptables (mauvaise distribution granulométrique) ; par conséquent, ceci doit être corrigé en urgence. Causes Propriétés de la bouillie ou débit inappropriés Taux de recyclage élevé Corrections possibles - Vérifier les propriétés et le débit de la bouillie ajuster si nécessaire. - Réduire le taux de recyclage en réduisant le débit des cribles des particules grosses Mauvaise distribution de la bouillie - Vérifier la forme du jet de la bouillie, dans le granulateur nettoyer ou remplacer les buses Rapport molaire élevé - Réduire l’ammoniac au granulateur Décharge du granulateur sèche - Réduire le taux de recyclage - Vérifier les conditions du sécheur - Réduire le taux d’ammoniaque Tableau 11 : les causes et les actions correctives de produit granulé sec. 5- Mauvaise granulation : Le tableau suivant résume les principales causes d’une mauvaise granulation et ses actions correctives : Problème Formation des blocs Surgranulé Causes - Racleur hors service. - Détérioration du revêtement du granulateur - Mauvaise orientation des pulvérisateurs - Arrêt d’un broyeur. - Taux de recyclage est bas. - La densité de la bouillie est élevée. RM faible Corrections possibles - Changement du revêtement interne du granulateur. - Augmenter le taux de recyclage. - Régler la densité de la bouillie. - Ammoniser jusqu’à RM ~1,8 Tableau 12 : les causes et les actions correctives d’une mauvaise granulation. Formation des mottes 6- Pertes d’ammoniac excessives : La perte d’ammoniac génère les effets suivants : • • • Augmentation du rapport molaire dans les laveurs Bouchage potentiel des laveurs Pertes en cheminée élevées Les principales causes de la perte d’ammoniac et ses actions correctives sont présentées dans le tableau suivant : Causes Mauvaise distribution de l’ammoniaque dans le préneutraliseur ou le granulateur. Décomposition de DAP dans le sécheur Rapport molaire élevé dans le préneutraliseur et/ou le granulateur Faible recirculation des jus de lavage Corrections possibles - Vérifier le bouchage des trous dans les arroseurs. - Nettoyer les arroseurs à la vapeur - Vérifier la température du sécheur - Vérifier les rapports molaires Réduire l’ammoniac - Vérifier si les pulvés ne sont pas bouchés, les nettoyer si nécessaire Rapport molaire et pH élevé du laveur - Vérifier pH et rapport molaire de tous les laveurs - Augmenter le débit d’acide si nécessaire. Tableau 13 : les causes et les actions correctives dans le cas de perte d’ammoniac.