L’évaluation de l’augmentation de cadence de production d’acide phosphorique au niveau de la nouvelle installation (JFC1) de JOR
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UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES Département de chimie Licence Sciences et Techniques (LST) PROJET DE FIN D’ETUDES L’évaluation de l’augmentation de cadence de production d’acide phosphorique au niveau de la nouvelle installation (JFC1) de JORF LASFER Présenté par : Anass BENSLIMANE Encadré par : Mr. Tawfik BIGDAD (Société) Pr. Said CHAKROUNE (FST) Soutenu Le 7 Juin 2017 devant le jury composé de: - Pr. Abdellatif BOUKIR - Pr. Abdelouahed BOUAYAD - Pr. Said CHAKROUNE Stage effectué à O.C.P JARF LASFAR (JFC1) Année Universitaire 2016 / 2017 FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES – SAISS B.P. 2202 – Route d’Imouzzer – FES Ligne Directe : 212 (0)5 35 61 16 86 – Standard : 212 (0)5 35 60 82 14 Site web : http://www.fst-usmba.ac.ma Dédicace Que ce travail témoigne de mes respects : A mes chers parents Grâce à leurs tendres encouragements et leurs grands sacrifices, ils ont pu créer le climat affectueux et propice à la poursuite de mes études. Aucune dédicace ne pourrait exprimer mon respect, ma considération et mon profond sentiment envers eux. Je prie le bon Dieu de les bénir, de veiller sur eux, en espérant qu’ils seront toujours fiers de moi. A la famille BENSLIMANE. Ils vont trouver ici l’expression de mes sentiments de respect et de reconnaissance pour le soutien qu’ils m’ont cessé de me porter. A tous mes professeurs : Leur générosité et leur soutien j’oblige de leurs témoigner mon profond respect et ma loyale considération. A tous mes amis et mes collègues : pour les moments agréables et inoubliables que nous avons passés ensemble. Remerciements Je tiens à remercier en particulier mes encadrants, Mr. CHAKROUNE Said, professeurs à la Faculté de Science et Technique de Fès et Mr. BIGDAD Tawfik, ingénieur à OCP, d’avoir dirigé travail ce avec beaucoup d’intérêt, de patience et de compréhension. Mes remerciements les plus sincères vont également au Chef d’atelier Monsieur NHAILA Fouad, pour sa disponibilité, son soutien et toute l’aide considérable qu’il m’a fournie tout au long du déroulement de ce stage. Un grand merci sincère et franc à tout le personnel, et plus particulièrement à Monsieur ZAHHAR Rachid, le secrétaire technique qui m’a énormément aidé, et qui a mis à ma disposition son savoir et le savoir-faire en matière de recherche scientifique. Ce stage de fin d’études n’aurait pu voir le jour sans l’’assistance efficace des deux équipes qui constituent l’administration de l’FSTF et l’OCP Qu’elles en soient vivement remerciées. JE remercie finalement tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce rapport de stage de fin d’études. Merci. TABLE DES MATIERES INTRODUCTION GENERALE ........................................................................................................... 1 CHAPITRE I : PRESENTATION GENERALE ............................................................................................. 2 PRESENTATION DU GROUPE OCP ..................................................................................................... 3 1. INTRODUCTION ............................................................................................................................. 3 2. LES SITES ....................................................................................................................................... 3 3. POSITION DANS LE MARCHE .......................................................................................................... 4 4. SECTEUR D’ACTIVITE ...................................................................................................................... 4 PRESENTATION DU POLE CHIMIQUE JORF LASFAR ....................................................................... 5 1. PRESENTATION SUCCINCTE ............................................................................................................ 5 PRESENTATION DU PROJET ODI : ................................................................................................... 6 DESCRIPTION DE L’UNITE PHOSPHORIQUE DE L’ODI1 ..................................................................... 7 CHAPITRE II : BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................. 9 LA FABRICATION DE L’ACIDE PHOSPHORIQUE ................................................................................ 10 1. VOIE HUMIDE .............................................................................................................................. 10 1.1. VOIE SULFURIQUE..................................................................................................................... 10 LA DESCRIPTION DU PROCESSUS DE FABRICATION D’ACIDE PHOSPHORIQUE DANS L’UNITE JFC1 ... 12 1. MATIERES PREMIERES ................................................................................................................. 12 2. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES DU PHOSPHATE UTILISE.............................................................. 13 II.3. DESCRIPTION DE L’UNITE DE FABRICATION................................................................................ 13 3.1. EPAISSISSEMENT UNITE 402 ...................................................................................................... 14 3.2. REACTION UNITE 403 ................................................................................................................ 16 3.2.1. REACTIONS ............................................................................................................................ 16 3.2.2. DESCRIPTION DU PROCEDE .................................................................................................... 17 3.2.3. LES PARAMETRES DE MARCHE DE LA REACTION ..................................................................... 20 3.2.4. LE RENDEMENT DE L’ATTAQUE (TAUX D’ATTAQUE) ................................................................ 20 3.3. SECTION FILTRATION UNITE 403 ................................................................................................ 20 3.3.1. PRINCIPAUX EQUIPEMENTS DE LA FILTRATION ....................................................................... 20 3.3.2. DESCRIPTION DU PROCEDE .................................................................................................... 22 3.3.3. EPURATEUR DE FUMEES (SCRUBBER) UNITE 403 ..................................................................... 24 CHAPITRE III : PARTIE EXPERIMENTALE ............................................................................................ 26 OBJECTIF ....................................................................................................................................... 27 COMPARAISON DES PARAMETRES DE MARCHE............................................................................. 27 ETUDE COMPARATIVE DU RENDEMENT DE L’INSTALLATION ......................................................... 29 ETUDE COMPARATIVE DE CONSOMMATION DES REACTIFS .......................................................... 30 LES PROBLEMES MAJEURS RENCONTRES ET LES SOLUTIONS POSSIBLES POUR REMEDIER AUX DIFFERENTS PROBLEMES RENCONTRES DURANT L’AUGMENTATION DE CADENCE ........................... 31 1.AU NIVEAU DE LA SECTION EPAISSISSEMENT 402 .......................................................................... 31 2.LES ESSAIS REALISES ..................................................................................................................... 32 3.AU NIVEAU DE LA SECTION D’ATTAQUE FILTRATION 403 ............................................................... 36 COMPARAISON DE DEBIT DES POMPES ........................................................................................ 36 CONCLUSION ................................................................................................................................. 38 LISTE DES FIGURES FIGURE 1 : LA CARTE DES PRINCIPAUX SITES D’IMPLANTATION DU GROUPE OCP ................................ 3 FIGURE 2 : ORGANIGRAMME DE JORF LASFAR ................................................................................... 6 FIGURE 3 : PLAN GLOBAL DE L’IMPLANTATION DE L’ODI ..................................................................... 7 FIGURE4 : IMAGE D’ODI 1 .................................................................................................................. 7 FIGURE 5 : LE PLAN DE L’UNITE D’ACIDE PHOSPHORIQUE ................................................................... 8 FIGURE 6 : SCHEMA DE PROCEDE D’EPAISSISSEMENT ....................................................................... 14 FIGURE 7 : PRINCIPALES COMPOSANTES D’EPAISSISSEUR ................................................................. 15 FIGURE 8 : FIGURE DES ZONES D’EPAISSISSEUR ................................................................................ 16 FIGURE 9 : IMAGE REPRESENTE LA CUVE L’ATTAQUE, LE FLASH COOLER AINSI QUE LE PRECONDENSEUR.................................................................................................................................. 19 FIGURE 10 : IMAGE REPRESENTE LES 2 FILTRES ................................................................................. 21 FIGURE 11 : SCHEMA DE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE FILTRE ................................................ 21 FIGURE 12 : IMAGE REPRESENTE LE SCRUBBER ................................................................................. 24 FIGURE 13 : SCHEMA DE LAVEUR DES FUMEES ................................................................................. 24 LISTE DES TABLEAUX TABLEAU 1 : CARACTERISTIQUE CHIMIQUES DU PHOSPHATE UTILISE................................................ 13 TABLEAU2 : TABLEAU REPRESENTE LES PROBLEMES RENCONTRES AU NIVEAU DE LA SECTION 402 ... 31 TABLEAU3 : TABLEAU REPRESENTE LA GRANULOMETRIE DE PHOSPHATE UTILISER ........................... 32 TABLEAU4 : COMPARAISON DES DOSAGES....................................................................................... 32 TABLEAU5 : LE PROBLEME RENCONTRE AU NIVEAU DE LA SECTION 403............................................ 36 TABLEAU6 : COMPARAISON DES DEBITS DES POMPES ...................................................................... 36 INTRODUCTION GÉNÉRALE INTRODUCTION GÉNÉRALE La population mondiale étant en constante augmentation, il est devenu de plus en plus nécessaire d'augmenter les zones de plantation et d'améliorer sensiblement le rendement de la production agricole. Pour arriver à ces fins, dans une économie globalisée et hautement compétitive, il est devenu primordial de recourir de plus en plus aux engrais. Le développement de l'industrie des engrais conduit à produire de plus en plus d'acide phosphorique en traitant les phosphates naturels par l'acide sulfurique. Au Maroc, l'avancée constante des frontières agro-alimentaires exerce une forte pression dans ce sens qui se présente dans le développement de l’industrie du phosphate qui joue un rôle très important dans le secteur économique du pays. De ce fait, dans le cadre de son engagement dans des actions d’amélioration continue, et en parallèle avec sa politique de renforcement du potentiel de production, JORF FERTILIZER COMPANY 1, l’une des ODI d’OCP, envisage d’entreprendre des actions d’amélioration visant l’augmentation de la productivité, ainsi que la valorisation de la richesse nationale. Ce besoin nécessite une augmentation de cadence de marche de la réaction filtration progressivement. Ce travail consiste à étudier l’impact de l’augmentation de la cadence de production d’acide phosphorique 28% à 105% sur les performances de la ligne. On essaie par la suite de faire une comparaison entre les résultats des bilans obtenus et les consignes de design, Ceci en vue d’identifier les zones qui feront l’objet d’amélioration Anass BENSLIMANE p. 1 PRESENTATION GÉNÉRALE Chapitre I Présentation générale Ce chapitre donne un aperçu sur : Le groupe OCP Le pôle chimique Jorf Lasfar L’ODI Anass BENSLIMANE p. 2 PRESENTATION GÉNÉRALE Présentation du Groupe OCP 1. Introduction Le Groupe OCP est une société anonyme fondée en 1920 et domiciliée au Maroc. OCP S.A est le leader mondial des exportations de phosphates et produits dérivés, avec des activités couvrant l’ensemble de la chaîne de valeur, allant de l’extraction de la roche de phosphate à la transformation chimique en acide phosphorique et différents engrais. Les produits OCP représentent une composante majeure de la sécurité alimentaire mondiale tant ils sont importants pour la productivité agricole et contribuent activement à la régénération qualitative des sols. 2. LES SITES Le groupe OCP livre aux cinq continents de la planète ; ses exportations représentent 25 à 30% de commerce international du phosphate et de ses produits dérivés. Présent dans cinq zones géographiques du pays. Trois sites d’exploitations minières : Khouribga «OULAD ABDOUNE" (35 milliards de mètre cubes), Benguérire/Youssoufia «GANTOUR" (Le phosphate couvre une superficie de 2500 Km²), Boucraâ/Laâyoune (1,13 milliards de mètres cubes). deux sites de transformation chimique : Safi et Jorf Lasfar, il constitue un vecteur de développement régional et national important. Sa contribution dans le PIB est de 2 à 3 %, et dans les exportations marocaine en valeur de 18 à 20%. FIGURE 1 : LA CARTE DES PRINCIPAUX SITES D’IMPLANTATION DU GROUPE OCP Anass BENSLIMANE p. 3 PRESENTATION GÉNÉRALE 3. POSITION DANS LE MARCHE Depuis sa date de création et jusqu’à nos jours le groupe OCP n’a cessé de grandir et de se maintenir sur le plan de la concurrence par rapport aux autres pays producteurs du phosphate et de ses dérivés. En se modernisant continuellement, le Groupe OCP s’affirme actuellement comme le leader du marché mondial des phosphates. Le groupe OCP constitue donc un vecteur de développement régional et mondial importants : Le premier exportateur mondial de phosphate. Le premier exportateur mondial de l'acide phosphorique. Le premier exportateur mondial de P2O5 sous toutes les formes. 4. SECTEUR D’ACTIVITE Les activités de l'OCP ont commencé par l'extraction du phosphate brut du sous-sol marocain, puis le traitement physique de ce phosphate (épierrage, criblage, séchage ou calcination puis lavage ou flottation) afin d’augmenter sa teneur en phosphore, ensuite sa valorisation et sa transformation en dérivés (acide phosphorique de base, acide phosphorique purifié, engrais solides …). Cette évolution a conduit en 1975 à la mise en place d'une structure de groupe sous la nomination du Groupe OCP permettant l'intégration de différentes entités complémentaires au sein d'un même ensemble. D’une manière générale, on peut parler de quatre activités distinctes à savoir : La prospection : Elle consiste à creuser des dits pour délimiter le gisement, s’informer sur l’épaisseur des couches et leurs teneurs. L’extraction : Se fait dans quatre centres du sous-sol marocain qui se caractérisent aussi bien par leur richesse en phosphate que par leur proximité des ports d’exploitation du royaume. Il convient de signaler que l’extraction du phosphate est assurée par deux méthodes : La voie souterraine : est facilitée par le fait que les couches phosphatées affleurent à la surface du sol particulièrement dans les ravins. L’exploitation à découverte ou stripping : consiste à découvrir chaque niveau phosphaté à partir de la surface. Anass BENSLIMANE p. 4 PRESENTATION GÉNÉRALE Le traitement : Son but est de valoriser les phosphates bruts par des méthodes de traitement en vue de son exportation, elle se compose de plusieurs opérations (criblage, séchage, calcination, flottation et enrichissement à sec). La valorisation diversifiée : C’est la production des acides phosphoriques et les engrais dans les entités chimiques du groupe à Jorf Lasfar et Safi. La commercialisation : Pour satisfaire les besoins de ses clients, le groupe OCP fait appel à quatre ports qui se situent dans différentes régions du royaume et se trouvant près des principaux gisements. Présentation du pôle chimique Jorf Lasfar 1. Présentation succincte Le pôle Chimique Jorf Lasfar situé sur le littoral Atlantique, à 20 km au sud-ouest d’El Jadida, le complexe industriel de Jorf Lasfar a démarré sa production en 1986. Cette nouvelle unité a permis au Groupe OCP de doubler sa capacité de valorisation des phosphates (le 1er site, Maroc- Phosphore I-II, étant situé dans la région de Safi). Le choix de cet emplacement a pris en considération la position stratégique de la région : Proximité des zones minières permettant son alimentation en phosphate (Khouribga). Existence d’un port à tirant d’eau important. Disponibilité de l’eau de mer et d’eau douce. Disponibilité de terrains pour les extensions futures. Le Pôle Chimie se compose de 6 directions : Direction Maroc Phosphore Jorf Lasfar (CIJ) : Cette direction a la charge des usines Maroc Phosphore III&IV qui a démarré en 1986 pour la production de l’acide phosphorique marchand et les engrais. Direction Euro Maroc Phosphore (CIE) : L’usine EMAPHOS en partenariat avec PRAYON (Belgique) et C.F BUDENHEIM (Allemagne), qui a démarré en 1998, pour la production d’acide phosphorique purifié. Direction Indo Maroc Phosphore (CII): L’usine IMACID, en partenariat avec le Groupe BIRLA et TATA (Inde) qui a démarré en 1999 pour la production de l’acide phosphorique Anass BENSLIMANE p. 5 PRESENTATION GÉNÉRALE marchand. D’autres départements fonctionnels et techniques sont attachés au Pôle Chimie, il s’agit de CI/AP, CI/CR, CI/CS et CI/CT. PACKPHOS(PMP) : En partenariat avec le groupe Pakistanais FAUJI qui a démarré en 2007. BUNGE : en partemariat avec le groupe brésilien BUNGE FERTILIZI ZANTES qui a démarré en 2009. JFC : En partenariat avec le groupe américain Jacobs Engineering SA dont leur premier site ODI-P1. FIGURE 2 : ORGANIGRAMME DE JORF LASFAR Présentation du projet ODI : L’Owner Direct Investment (ODI) est un nouveau projet réalisé par le groupe OCP, c’est une unité autonome de production des engrais DAP de capacité 1MT DAP/an. En effet 6 futures usines de production d’engrais (ODI) seront construites selon le même modèle et composées principalement des éléments suivants (3 ODI ont déjà démarré) : Un atelier d’acide sulfurique d’une capacité de 1 350 000 tonnes métriques par an (base humide) (4200 tonnes/jour). Un atelier d’acide phosphorique d’une capacité de 450 000 tonnes métriques P 2O5 par an (1500 tonnes/jour). Un atelier d’engrais d’une capacité de 950 000 tonnes/an (équivalent DAP). Une centrale thermoélectrique d’une capacité de production d’environ 40 mégawatts. Anass BENSLIMANE p. 6 PRESENTATION GÉNÉRALE La construction de chaque usine durera 22 mois, et a pour but d’atteindre une capacité de 950000 tonnes. Le démarrage de L’ODI-P1 était prévu en septembre 2013, Démarré en février 2015. Le budget général est environ 2.13 milliards de dirhams. Les 6 ODI’S seront réalisés à l’horizon 2020, 3 seront finalisés vers la fin 2017 nommées respectivement P2 et P3 et qui sont réalisées en partenariat avec le groupe sud-coréen DAEWOO Engineering construction qui se charge de l’installation et du montage des équipements, de tous ce qui est tuyauterie ou charpente. La figure suivante montre un plan global de l’implantation de l’ODI : Centrale thermique DAP/MAP Atelier phosphorique Atelier sulfurique FIGURE 3 : LE PLAN GLOBAL DE L’IMPLANTATION DE L’ODI FIGURE4 : IMAGE d’ODI 1 Description de l’unité phosphorique de l’ODI1 L’usine d'acide phosphorique à Jorf Lasfar ODI P1est conçue pour produire 450.000 t/an de P2O5 sous forme d'acide phosphorique par le processus de dihydrate Jacobs. La production journalière est de 1500 t / j (62,5 t / h) avec un rendement de 95%. Anass BENSLIMANE p. 7 PRESENTATION GÉNÉRALE FIGURE 5 : LE PLAN DE L’UNITE D’ACIDE PHOSPHORIQUE La totalité du P2O5 produite est destinée pour la production des engrais (DAP). Anass BENSLIMANE p. 8 BIBLIOGRAPHIE Chapitre II Bibliographie Le but de ce chapitre est d’avoir une étude sur : La fabrication d’acide phosphorique ; La description du processus de fabrication d’acide phosphorique dans l’unité JFC1. Anass BENSLIMANE p. 9 BIBLIOGRAPHIE La Fabrication de l’acide phosphorique L'acide phosphorique, ou plus correctement acide orthophosphorique H3PO4, est une importante composante chimique de l'industrie des engrais (intermédiaire entre la roche phosphatée et les principaux produits tels que le phosphate diammonique DAP, le phosphate monoammonique MAP ou encore le superphosphate triple TSP, utilisés en agriculture). Il est utilisé dans la fabrication des détergents, le traitement de l'eau et comme supplément alimentaire. Deux voies, à savoir la voie humide et la voie thermique, sont envisageables pour produire de l'acide phosphorique à partir de la roche phosphatée. Le procédé voie humide est le plus répandu. 1. Voie humide C’est le procédé le plus ancien dans l’industrie phosphorique, ainsi il est le plus utilisé dans le monde entier, vu son faible coût de revient par rapport à celui issu de la voie thermique. L’acide phosphorique produit par voie humide est obtenu à partir des phosphates naturels par attaque d’acide (nitrique, chlorhydrique ou sulfurique). L’attaque par l’acide sulfurique est la plus utilisé et présente plusieurs avantages, notamment son faible coût de revient relativement aux autres procédés, et la facilité de séparation de l’acide produit (le sulfate de calcium obtenu est pratiquement insoluble dans l’acide phosphorique). 1.1. Voie sulfurique L’acide phosphorique, ou plus correctement acide orthophosphorique H3PO4, peut être issu de l'attaque sulfurique de roches naturelles constituées principalement de fluorophosphates de calcium, de fer et d’aluminium. A ce titre, on peut dire que H3PO4 est le plus important des dérivés de l’acide sulfurique. Les réactions principales (toutes exothermiques) de production de l'acide phosphorique, issu de l'acidification de concentrés phosphatés, sont généralement les suivantes : Ca3 (PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O 3CaSO4.2H2O + 2H3PO4 (1) 3CaF2 + 3H2SO4 + 4H2O + SiO2 3CaSO4.2H2O + H2SiF6 (2) CaCO3 + H2SO4 + H2O CaSO4.2H2O + CO2 (3) Ou plus correctement : Ca10(PO4)6F2 + 10H2SO4 + 10nH2O 10CaSO4.nH2O + 6H3PO4 + 2HF (4) Anass BENSLIMANE p. 10 BIBLIOGRAPHIE Avec n : degré d'hydratation du sulfate de calcium. Selon les conditions opératoires et les valeurs de divers paramètres (température, concentration de l'acide, …), on peut avoir : n = 0 : formation d'anhydrite CaSO4 (50-55% P2O5 à 120-130°C) ; n = 0.5 : formation d'hémihydrate CaSO4.0.5H2O (42-45% P2O5 à 20-100°C) ; n = 2 : formation de dihydrate CaSO4.2H2O (28-32% P2O5 à 68-78°C). La réaction de production d'acide phosphorique selon le procédé dihydrate est, par conséquent, la suivante : Ca10(PO4)6F2 + 10H2SO4 + 20H2O 6H3PO4 +10CaSO4.2H2O + 2HF (5) Cette réaction, généralement menée à 80°C (procédé Rhône Poulenc-Speichim), conduit outre à l'acide phosphorique H3PO4 à la formation de sulfate de calcium dihydrate CaSO4.2H2O (principale composante du phosphogypse) et d'acide fluorhydrique HF. Anhydre : le gypse prend la forme (CaSO4) ; Minerais phosphate + H2SO4 Ca(PO4)2 + H2SO4 H3PO4 (40 à 50% en P205) +(CaSO4) 3CaSO4 +H3PO4 Avec ce type de procédé, la température du milieu réactionnel devra être entre 120°C et 130°C et l’acide brut produit peut atteindre une concentration de 50 % en P2O5 sans avoir recours à une opération de concentration. Hémihydrate : le sulfate de calcium sous forme (CaSO4, ½ H2O) ; Minerais phosphate + H2SO4 H3PO4 (40 à 50% en P205) +(CaSO4) Ca3 (PO4)2 + 3H2SO4+3/2H2O (3CaSO4, 1/2 H2O) +2H3PO4 Il reste un procédé difficile à maîtriser car la forme hémi-hydratée du sulfate de calcium a tendance à se réhydrater. L’acide obtenu est constitué à plus de 40% de P2O5, le taux d’impuretés du phosphogypse étant assez élevé. Anass BENSLIMANE p. 11 BIBLIOGRAPHIE Dihydrate : le sulfate de calcium se trouve sous la forme (CaSO4, 2H2O) C’est le procédé adapté par l’atelier phosphorique de la plateforme jorf lasfer , il est caractérisé par l’attaque du minerai de phosphate par l’acide sulfurique 98,5% et la cristallisation de gypse ou bien sulfate de calcium deux fois hydraté : Minerais phosphate + H2SO4 Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O H3PO4 (28 à 32% en P205) + (CaSO4,2H2O) 3 (CaSO4, 2 H2O) + 2H3PO4 Il conduit à un acide avec une teneur de 28% à 32% en P2O5 ; suite à une étape de concentration, le procédé fournit des acides titrant entre 46% et 54% en P2O5. Comparativement au procédé précédemment décrit, les avantages sont multiples : Dépenses de capitaux et coûts de production et de maintenance moins élevés ; Possibilité d’utiliser des roches humides et pas de limitation sur la qualité de ces roches; Meilleure capacité de traitement de diverses roches phosphatées ; Mais le phosphogypse obtenu est assez impur (avec des teneurs en MgO, Fe2O3, Al2O3, Na2O, K2O, SiO2, P2O5,CaO et composés fluorés supérieurs aux autres procédés). La description du processus de fabrication d’acide phosphorique dans l’unité JFC1 1. Matières premieres La fabrication de l’acide phosphorique a besoin des matières premieres suivantes: Le phosphate humide 65% de solide, 31,12% de P2O5 ; L’acide sulfurique 98,5%, densité 1,825 ; L’eau brute ; A noter aussi que cette fabrication a besoin des autres produits comme: La vapeur basse pression ; L’énergie électrique ; L’air de service et instrument ; Anass BENSLIMANE p. 12 BIBLIOGRAPHIE Le floculant et anti-mousse ; L’eau de mer ; 2. Caractéristiques chimiques du phosphate utilisé TABLEAU 1 : CARACTERISTIQUE CHIMIQUES DU PHOSPHATE UTILISE II.3. Description de l’unité de fabrication L’atelier phosphorique se compose des unités suivantes: 402A : Stockage, épaississement, et alimentation de la réaction en pulpe. 403A : Réaction – filtration – laveur des fumées. 413A : Stockage et clarification d’acide 28%. 404A : Concentration acide 54% et distribution des utilités. 404B : production du FSA (Acide fluosilicique). 414A : Stockage et clarification d’acide 54%. 425E : Tour de refroidissement des eaux de procédé. Anass BENSLIMANE p. 13 BIBLIOGRAPHIE 3.1. Epaississement unité 402 L’unité 402A se compose des équipements suivants : 2 bacs agités de réception de la pulpe à partir du JPH: 402AAR02-BR02 de capacité utile 2500m3 par bac ; 1 épaississeur (décanteur): 402AAR03 de capacité utile 2200m3 ; 2 bacs d’alimentation de la réaction: 402AAR06-BR06 760m3 par bac ; 1 bac de récupération de l’eau de débordement du décanteur: 402AAR07 147m3 ; 1 fosse de récupération de la pulpe et l’eau: 402AAR01 de capacité 10,6m3 ; D’un ensemble de pompes de transfert entre ces bacs ou vers la réaction. FIGURE 6 : Schéma de procédé d’épaississement Description de l’épaississeur (402AAR03) L’épaississeur est un décanteur en acier au carbone avec un revêtement intérieur. Les principales composantes de l’épaississeur sont : Le groupe d’entrainement. Le racleur qui permet l’entrainement du solide vers le cône de décharge. Le puits et le cône de décharge. Les supports qui sont en acier au carbone. Anass BENSLIMANE p. 14 BIBLIOGRAPHIE La passerelle au-dessus de l’épaississeur. La conduite d’alimentation en pulpe placée sous la passerelle du décanteur. DESCRIPTION DU PROCEDE La pulpe de phosphate de 53 % de solide est livrée à l’atelier PAP 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 de la pulpe juste avant l’entrée du puits. Une circulation de pulpe du cône de décharge par les pompes 402AAP05 - KP05 (débit=220m3) pour éviter un sur-épaississement ou une baisse de la densité de la pulpe. Dans l'épaississeur, l'eau déborde et retourne vers le réservoir de débordement (402AAR07). FIGURE 7 : Principales composantes d’épaississeur La 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 (csp:25-40 g/t de phosphate sec) et d’une concentration dans l’eau de 0.25 à 4 g/l de solution pour pousser la décantation et une alimentation d’air de Anass BENSLIMANE p. 15 BIBLIOGRAPHIE 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. Le solide est évacué vers le cône de décharge par un racleur entraine par 4 moteurs électrique, 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 chaque bac est équipé d’un agitateur et à partir de ces bacs la réaction est alimentée par les pompes 402AAP06-BP06KP06. FIGURE 8 : figure des zones d’épaississeur 3.2. REACTION UNITE 403 3.2.1. REACTIONS Les principales réactions Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 3Ca (H2PO4)2 Ca (H2PO4)2 + H2SO4 + H2O (CaSO4, 2H2O) + 2H3PO4 La somme des deux réactions : Anass BENSLIMANE p. 16 BIBLIOGRAPHIE Ca3 (PO4)2 + 3H2SO4 +6H2O 3(CaSO4 ,2H2O) + 2H3PO4 + Q (Chaleur) Les réactions secondaires CaF2 + H2SO4 + 2H2O (CaSO4, 2H2O) + 2HF (Acide fluorhydrique) La silice SiO2 réagit avec HF 6HF + SiO2 H2SiF6 + 2H2O (Acide hexafluosilicique) Na2O et K2O réagit avec H2Sif6 selon la réaction : Na2O + H2SiF6 Na2SiF6 + K2O + H2SiF6 H2O K2SiF6 + H2O Autres reactions: CaCO3 + H2SO4 + H2O (CaSO4, 2H2O) + CO2 2NaCl H2SO4 Na2SO4 + 2HCl + H2 O + SO3 H2SO4 3.2.2. Description du procédé Le réacteur circulaire est alimenté par: La pulpe (débit 325T/h=190m3/h TS=65%, d=1,727) dans le compartiment n°1 par 3 conduites, il est alimenté aussi par de l’acide sulfurique provenant de l’atelier sulfurique 401 (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 à double enveloppe:(403AAA14-403ABA14-403ACA14) montés entre les compartiments (N°03-04, N°05-06 et N°06-07) 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) Anass BENSLIMANE p. 17 BIBLIOGRAPHIE 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 précondenseur 403AAD02. Laveur condenseur 403AAD03 pompe à vide 403AAC01. La bouillie refoulée du réacteur circulaire vers la base du flash par deux pompes de circulation (403AAP01-403ABP01) (18000 m3/h ) 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 précondenseur 403AAD02 avec l’eau de procédé en circuit fermé par les pompes 403AAP04 403AKP04 (800m3/h - T=65°c) (une en marche l’autre en arrêt) qui alimente aussi les bacs de lavage toiles 403AR22 des 2 filtres par un débit total(128-143m3/h-T65°c-d=1). Le précondenseur est équipé en 2 étages de rangées de buses DN150 chaque étage porte 4 buses. Le niveau dans la garde hydraulique du précondenseur est maintenu constant par un appoint d’eau de procédé équivalent au débit sortant à partir du laveur des fumées scrubber : 403AAD07. Le lavage des gaz et la condensation de l’eau continu dans le condenseur 403AD03 par 2 étages la rampe supérieure porte une seule buse, celle inférieure est équipée de 4 buses de diamètre DN=300, (débit=2200m3/h T=29°c) par l’eau provenant de la tour de refroidissement. La bouillie formée dans le réacteur circule du compartiment ( garde hydraulique du flash: CP maturation) vers l’anneau externe N°01 au N°07 et ensuite passe au compartiment central puis vers le compartiment d’alimentation du flash où elle est reprise par les 2 pompes de circulation vers le bas du flash cooler en subissant un refroidissement et retour vers le compartiment garde hydraulique du flash. Anass BENSLIMANE p. 18 BIBLIOGRAPHIE La bouillie dans le réacteur circulaire est agitée, et homogénéisée puis transférée par 9 agitateurs 403AA01au 403AA09 équipés de 2 rangées de pales et 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 par une gouttière dans le compartiment de la garde hydraulique de la jambe du flash ensuite vers le premier puis dans le deuxième compartiment et 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 N°2 de la maturation pour ajustement si nécessaire des sulfates libres. Une autre extraction des gaz du compartiment N°1 du réacteur circulaire et du dernier compartiment de la maturation subissent un lavage au niveau du laveur des fumées scrubber 403AAD07. Le niveau dans les 2 réacteurs est contrôlé dans le compartiment d’alimentation du flash, et dans le compartiment N°1 pour le réacteur circulaire, dans le compartiment N°2 et dans le compartiment d’alimentation du filtre pour la cuve de maturation par 2 capteurs de niveau dans chaque compartiment qui fonctionnent séparément. La température de la bouillie est contrôlée par 2 sondes au niveau du réacteur circulaire ; une dans les compartiments d’alimentation du flash et l’autre dans le compartiment N°4 et pour la maturation, une sonde est installée au niveau du compartiment d’alimentation du filtre. FIGURE 9 : image représente la cuve l’attaque, le flash cooler ainsi que le pré-condenseur Anass BENSLIMANE p. 19 BIBLIOGRAPHIE 3.2.3. Les paramètres de marche de la réaction 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). 3.2.4. Le rendement de l’attaque (taux d’attaque) Le rendement de l’attaque à JFC1 (97%) dépond 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 du principalement au manque d’acide sulfurique ou une granulométrie fine. 3.3. SECTION FILTRATION UNITE 403 3.3.1. PRINCIPAUX EQUIPEMENTS DE LA FILTRATION La section filtration se compose de 2 lignes de filtration sous vide A et B, chaque ligne est constituée des équipements suivants : Un filtre rotatif 403AS02, équipé de 30 cellules basculantes de surface totale 215m2 et utile de190m2 de vitesse de rotation 6 à 30 t/h préconisée en marche entre 12 et 20 t/h, d’une boite à vide, d’une colonne centrale d’une couronne dentée et un ensemble d’entrainement (moteur-réducteur) Anass BENSLIMANE p. 20 BIBLIOGRAPHIE De 6 nacelles de distribution des fluides : 2 de bouillie et 4 de lavage. Une rampe de lavage toile. 2 trémies : une d’évacuation de gypse et une autre de lavage toiles. Un ensemble de pompes (9) pour circulation des fluides y compris la pompe à vide et la pompe puisard et la pompe de bouillie. 2 ventilateurs:403AC04 pour séchage toiles après lavage et 403AC05 pour soufflage des toiles après évacuation du gypse. 2 séparateurs 403AS03 pour séparation des goulettes de séchage toiles et 403AS05 pour séparation des goulettes des gaz de la filtration. 2 bacs: 403AR21 et403AR22 (eau gypseuse et LT). FIGURE 10 : image représente les 2 filtres FIGURE 11 : Schéma de principe de fonctionnement de filtre Anass BENSLIMANE p. 21 BIBLIOGRAPHIE 3.3.2. DESCRIPTION DU PROCEDE NB: Cette description concerne une seule ligne (L A). 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 vitesse variable à partir de la maturation (compartiment du filtre) suivant le régime de marche. 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. La bouillie est répartie au niveau du filtre par 02 nacelles tout en formant une épaisseur uniforme de gâteau de gypse au niveau des cellules. La couche formée sert comme support de la filtration dans tous les secteurs. 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 403AAP17 (Débit=118T – 90 m3/h -T=74°c TS=1%). Une vanne de régulation est installée sur la conduite de refoulement pour assurer un recyclage de l’acide fort produit 28% vers l’aspiration de la pompe d’acide de retour 403AP18 en cas de nécessité de correction de la densité de la bouillie dans le réacteur. 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 (débit = 286T/h 228m3/h - T=60 à 65°c – d=1,220 à 1,250). 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. Anass BENSLIMANE p. 22 BIBLIOGRAPHIE 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 provenant du laveur des gaz (scrubber 403AAD07) (débit=55m3/h- d=1-T=34°c). 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 est extrait par basculement des cellules soufflées du bas par de l’air refoulé par le ventilateur 403AAC05 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/hT=65°c). Le bac de lavage toiles 403AR22 est alimenté par l’eau brute de TED, et le retour d’eau de récupération des influents du bac de l’unité 413AAR01 et il est aussi alimenté par la vapeur basse pression mélangée à l’eau dans un réchauffeur en amont du bac. Un circuit d’acide sulfurique est installé pour appoint en cas de lavage de la ligne. La liaison entre la table filtrante en rotation et la boite à vide fixe se fait par des flexibles armés dans lesquels s’écoulent les filtrats des acides et des eaux de lavage qui sont séparés dans la boite à vide. Le gaz sortie de la boite à vide passe à travers un séparateur 403AAS05 les goulettes acidulées de la souverse rejoignent l’aspiration de la pompe d’acide de retour 403AAP18. les gaz sortie séparateur subissent un lavage à contre-courant au niveau du condenseur 403AAD10 par l’eau de procédé de débit 90m3/h. Les gaz incondensables sont extraits de la partie supérieure du laveur et sont aspirés par la pompe à vide 403AC06 débit (3,8T/h =3643m3/h) T=43°c, puis refoulés vers le collecteur d’alimentation du laveur des fumées (scrubber). Les gaz extraits par le ventilateur de séchage toiles, de la section filtration et du bac de lavage toiles 403AR22 sont évacués vers le laveur de fumées. Anass BENSLIMANE p. 23 BIBLIOGRAPHIE 3.3.3. EPURATEUR DE FUMEES (SCRUBBER) UNITE 403 Laveur de fumées FIGURE 12 : image représente le scrubber Principales composantes Le laveur des fumées, de configuration horizontale, est constitué d’un ensemble de pulvérisateurs, de garnissages et de dévésiculeur placés à l’intérieur du corps du laveur. La circulation des gaz est assurée par un ventilateur raccordé à une cheminée. FIGURE 13 : schéma de laveur des fumées Anass BENSLIMANE p. 24 BIBLIOGRAPHIE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT L’installation d’épuration de fumées est conçue pour minimiser les émissions des gaz de fluor lors de la fabrication d’acide phosphorique, Il reçoit les gaz dégagés des équipements suivants: Du compartiment N°:1 du réacteur circulaire et du dernier compartiment de la maturation Des plates forment des filtres 403AAS02 et 403ABS02. Des gardes hydrauliques 404AR06 et 404AR09 des 03 échelons de la concentration. Des Bacs de FSA 404BBR01, 404BAR11- 414AAR11 De toutes les pompes à vide de la réaction, de la filtration et de la concentration. L’épurateur de fumée fonctionne sous vide (-150mm H2O à l’entrée et -400 mm H2O à la sortie), Il est alimenté en eau de la tour de refroidissement et un appoint d’eau brute de TED. Un 1er lavage des gaz s’effectue dans le collecteur à l’entrée par un débit (77m3/h T=52°c,d= 1,15) Les condensats dans le collecteur sont récupérés par la pompe 403AP23 comme acide fluosilicique de faible teneur(T=52°c,d=1,15) refoulées vers les 03 gardes hydrauliques 404AR09 des condenseurs 404AD04 des 03 échelons J,K,L .Les gaz sont ensuite lavés dans la hôte (166m3/h T=52°c d=1,15) , dans le premier compartiment , et dans le 2eme compartiment (2*370m3/h T=52°c d=1,15) par La P07qui refoule aussi une quantité d’eau vers la garde hydraulique du précondenseur du flash (120m3/h T=52°c d=1). le lavage continu dans le 3eme compartiment par la pompe AP24 (370m3/h T=41°C d=1,15) et dans le 4eme compartiment (370m3/h T=31-33°c) par la pompe P09 qui alimente aussi le 4eme lavage des deux filtres par un débit total ( 110-120 m3/h T=31- 33°c); La rampe du 5eme compartiment est alimentée par l’eau fraiche( brute ) à partir de TED (15m3/h T=23°c d=1). NB:- Chaque compartiment se compose d’une rampe de 06 rangées de 03 buses chacune. - Le lavage dans la hôte et le 1er compartiment se fait à contre-courant, et du 2eme au 5eme compartiment Anass BENSLIMANE se fait à co-courant. p. 25 PARTIE EXPERIMENTALE Chapitre III Partie expérimentale Le but de ce chapitre est d’avoir une étude sur : Objectif ; Comparaison des Paramètres de marche ; Etude comparative du rendement de l’installation ; Etude comparative de consommation des réactifs ; Les majeurs problèmes rencontrés et les solutions possibles pour remédier aux différents problèmes rencontrés durant l’augmentation de cadence . Anass BENSLIMANE p. 26 PARTIE EXPERIMENTALE Objectif Dans le cadre du processus d’augmentation de la production d’atelier phosphorique de JFC1, des essais d’augmentation de capacité ont été entamé. Dans ce contexte, ma mission dans ce stage de fin d’étude est de : Etudier le comparatif des paramètres de marche avant et après l’augmentation de la cadence ; Analyser le comparatif du rendement de l’installation durant cette augmentation (analyses moyennes) ; Comparer la consommation des réactifs et utilités suite à l’augmentation (phosphates, sulfurique, eau brute, eau de mer, floculant,…) ; Mettre en évidence les majeurs problèmes rencontrés au niveau chimique et physique durant l’augmentation (réactifs, équipements, temps de séjour, la décantation pulpe 53%, filtration, le vide flash ‘’capacité de refroidissement ‘’…) ; Proposer des solutions possibles pour remédier aux différents problèmes rencontrés ; Comparaison des Paramètres de marche Il existe une multitude de paramètres qui régissent la marche de la ligne de production d’acide phosphorique. Ces paramètres interviennent à différents niveaux de processus dont leur contrôle permet la maîtrise de la conduite et vise l’amélioration des performances de la ligne. Anass BENSLIMANE p. 27 PARTIE EXPERIMENTALE FILTRATION ATTAQUE EPAISSISSEMENT Section Moyen de contrôle paramètre Turbidimètre (402AL123) Analyse laboratoire Turbidité (ppm) nominale Moyen de maitrise Dosage du floculant Augmentation de cadence 105% min max Min max 0 100 0 100 1,66 1,69 1,66 1,69 Densimètres (402ADI181/402A DI193/ 402ADI187) Pression du lit Densité de la pulpe sortie Pression du lit (bars) Manomètre 402APIC122 Débit d’alimentation /soutirage en pulpe 1,6 1,8 1,6 1,8 Coulpe du racleur (%) Transmetteur de pulpe (YI141) Débit d’alimentation /soutirage en pulpe 0 40 0 40 Débit de circulation thickener (m3/h) Débitmètre (FIC126) Vitesse de la pompe de circulation 150 280 220 280 Taux de solide (%) Analyse laboratoire Débit d’acide de retour 29 31 29 32 Densité filtrat bouillie Analyse laboratoire Débit et densité d’acide de retour Débit d’eau 1,24 1,27 1,23 1,26 Taux de sulfates libres (g/l) Analyse laboratoire Débit d’acide sulfurique 30 32 30 32 Cadence/débit de phosphate Débit mètres Nbre de pompes en service et vitesse des pompes 50%/ 117 100%/ 234 105%/246 110%/252 78 81 80 82 Température de la bouille (°C) Sonde de température (TI106/TI032/TI12 1/TI162) Vide dans le flash cooler Vide attaque (mmHg) Transmetteur de pression PIC192 Ouverture de la vanne casse vide 275 300 275 300 Densité eau gypseuse (kg/m3) Analyse laboratoire Ouverture de vanne de soufflage 1,00 1,005 1,00 1,005 Densité acide très faible (Kg/m3) Analyse laboratoire Débit du 3éme lavage/niveau du bac R21 1,01 1,04 1,01 1,04 Densité acide faible (Kg/m3) Analyse laboratoire Densité du 2éme lavage 1,04 1,08 1,04 1,08 Vide filtre (mmHg) Transmetteur de pression PIC783/PIC883 Débit de bouillie dur filtre 300 400 300 500 Anass BENSLIMANE p. 28 PARTIE EXPERIMENTALE Etude comparative du rendement de l’installation Le rendement de l’attaque à JFC1 dépond de plusieurs paramètres : Teneur en acide sulfurique dans la bouillie ; Température du milieu réactionnel ; Teneur en P2O5 dans le réacteur. Il dépend aussi des paramètres liés à l’installation : Agitation dans le réacteur ; Volume du réacteur (temps de séjour) ; Pertes en P2O5 dans la réaction, 2 types de pertes: L’inattaqué: dont les causes principales sont : l’excès d’acide sulfurique et la granulométrie grossière ; Le syncristallisé : dû principalement au manque d’acide sulfurique et à la granulométrie fine. Le rendement chimique est calculé selon la relation suivante : 𝑅𝑐% = 1 − %𝑷𝟐𝑶𝟓𝒈𝒚 . %𝑪𝒂𝑶𝒑𝒉 %𝑷𝟐𝑶𝟓𝒑𝒉 . %𝑪𝒂𝑶𝒈𝒚 Le graphe suivant illustre les valeurs obtenues lors des analyses effectuées au laboratoire : comparaison du rendement chimique 1625 1620 1617 1617 1615 1610 1607 1605 1604 1601 1588 1585 1583 Cadence 105% 1580 1577 1574 1555 1552 1551 1533 1521 Cadence nominale 1508 100,00 99,00 98,00 97,00 96,00 95,00 94,00 93,00 92,00 91,00 90,00 comparaison du rendement chimique Graphe 1 : variation du rendement chimique en fonction de la capacité de production journalière Anass BENSLIMANE p. 29 PARTIE EXPERIMENTALE interprétation : D’après les rendements observés, nous pouvons déduire que l’augmentation de capacité de production n’a aucun effet sur le rendement chimique de la réaction. Etude comparative de consommation des réactifs Le graphe suivant représente la consommation spécifique de H2SO4, phosphate sec, eau brute et eau de mer, en fonction de la capacité de production journalière. 18,5 18 17,5 17 16,5 16 15,5 15 14,5 14 13,5 13 12,5 12 11,5 11 10,5 10 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Somme de CS H2SO4 Cadence nominale Somme de CS Eau Brut Somme de CS Eau de mer Somme de CS PP SEC Cadence 105% 25/3 12/3 17/4 24/3 30/4 10/4 28/4 26/4 21/4 7/4 29/4 19/4 23/4 4/4 16/4 14/4 15/4 8/4 18/4 25/4 6/4 24/4 1508 1521 1533 1551 1552 1555 1574 1577 1580 1583 1585 1588 1601 1604 1605 1607 1610 1615 1617 1620 1625 Graphe2 : variation de la consommation spécifique des réactifs en fonction de la capacité de production journalière Anass BENSLIMANE p. 30 PARTIE EXPERIMENTALE interpretation Les résultats montrent que la consommation spécifique de l’acide sulfurique et de phosphate sec reste stable durant l’augmentation de cadence, avec une valeur moyenne de 3,1T pour H2SO4 et 3,7T pour PPsec ; La consommation spécifique de l’eau brute et l’eau de mer reste dans un intervalle acceptable. Les problèmes majeurs rencontrés et les solutions possibles pour remédier aux différents problèmes rencontrés durant l’augmentation de cadence 1. Au niveau de la section épaississement 402 TABLEAU2 : tableau représente les problémes rencontrés au niveau de la section 402 Probléme Effet Solution proposer Débit de la pulpe 53% n’est pas Consomation du lit Augmentation du débit de suffissant l’alimantation de la pulpe ; Augmentation de la densité de la pulpe 53%. indisponibilité des 2 bacs de ne pas avoir un stockage Réparation des 2 bacs réception de pulpe de Phosphate interne de la pulpe ce qui (402AR02/BR02) à 53 % de reduit solides l’autonomie de phosphates Débit de la pompe AP10 qui Débit insuffisant de floculant Changement de la pompe alimente le floculant vers le AP10 par une pompe très thickener puissante ; Ou bien changement du dosage de 35g/t jusqu’à 30g/t. Anass BENSLIMANE p. 31 PARTIE EXPERIMENTALE Manque du débitmétre et Pas d’indécateur de débit Ajoute du débimétre et ampèremètre au niveau de la ampèrmètre pompe AP10/KP10 2. Les essais réalisés des essais de décantation on été réalisé au laboratoire pour comparer le dosage de floculant. le but de ces essais est d’optimiser la consomation de floculant au niveau du thikner, et par la suite la dimunition du débit l’alimantation de floculant. Mode opératoire granulométrie du phosphate utiliser pour la préparation de la pulpe : TABLEAU3 : tableau représente la granulométrie de phosphate utiliser >500µm >400µm >315µm >250µm >160µm >125µm %poids 1 2,22 5,88 9,96 30,52 17,78 >80µm <80µm 26,21 6,415 Le tableau suivant montre la différence entre chaque dosage : TABLEAU4 : COMPARAISON DES DOSAGES Anass BENSLIMANE p. 32 PARTIE EXPERIMENTALE Temps (s) Dosage 20g/t Dosage 25g/t Dosage 30g/t Dosage 35g/t 0 2 4 Anass BENSLIMANE p. 33 PARTIE EXPERIMENTALE 6 8 10 12 Anass BENSLIMANE p. 34 PARTIE EXPERIMENTALE 14 16 18 20 Anass BENSLIMANE p. 35 PARTIE EXPERIMENTALE Interprétation : D’après le mode opératoire réalisé et les résultats, on peut dire que 25g/t est le dosage optimal. 3. Au niveau de la section d’attaque filtration 403 TABLEAU5 : LE PROBLEME RENCONTRE AU NIVEAU DE LA SECTION 403 Probléme Effet Pompe AP07 alimente 3 circuits : Solution proposer Débit insuffisant qui alimente Fermeture de la vanne qui la garde hydraulique et par la alimente le 1ére lavage du Garde hydrolique ; 1ére lavage au niveau du l’ajoute d’une vanne entre scrubber ; le circuit de la pompe suite le lavage des deux filtres scrubber jusqu’à 50% et AP24 Lavage circuit. et AP07 pour soulager le lavage des gaz ainsi que de garder le niveau de la garde hydrolique à 100% Comparaison de débit des pompes Le tableau suivant représente la comparaison de débit des pompes qui existe dans l’unité d’attaque filtration durant l’augmentation de la cadence : TABLEAU6 : COMPARAISON DES DEBITS DES POMPES section Pompes EPAISSISSEMENT pes AP05/KP05 AP10/KP10 AP03/BP03 KP03 AP08/KP08 BP08/LP08 AP06/KP06 BP06 AP07/KP07 AP01/BP01 Anass BENSLIMANE Débit de fonctionnement dans la cadence 105% (m3/h) 245 2300L/h 134,2 133,4 134,5 128,5 90 - Densité Design (m3/h) Densité 1,675 1,73 1,6652 1,6421 - 220 2400L/h 136,5 136,5 250 1,633 1,651 1,00 1,47 136,5 136,5 250 9000 1,73 1,73 1,73 1,56 1,73 1,73 1,73 p. 36 ATTAQUE/FILTRATION PARTIE EXPERIMENTALE AP03 AP02/BP02 AP07/KP07 AP24 AP09 AP04/KP04 AP17 AP18 AP19 AP20 AP21 AP22 BP17 BP18 BP19 BP20 BP21 BP22 500 1032 129,6 330 95,2 148,5 136,7 151,5 94,9 1,47 1,47 1,00 1,00 1,00 1,00 1,25 1,22 1,08 1,02 1,05 1,00 - 60 401 1100 500 500 1100 195 319 170 170 170 120 195 319 170 170 170 120 1,56 1,56 1,24 1,00 1,00 1,00 1,31 1,25 1,17 1,01 1,00 1,00 1,31 1,25 1,17 1,01 1,00 1,00 Interprétation D’après La comparaison des débits des pompes durant l’augmentation de cadence 105% avec celles de design, on peut déduire que les pompes ont pu supporter cette élévation de débit, car suite aux valeurs des débits sur le tableau au-dessus nous remarquons que les densités réelles sont inférieurs aux densités de design, ce qui nous permet d’augmenter le débit de ces pompes. Anass BENSLIMANE p. 37 CONCLUSION CONCLUSION Au terme de nos investigations, il est pour nous question maintenant de faire le point sur les résultats de travail par rapport aux objectifs fixés, puis d’apporter éventuellement des améliorations et perspectives. Nous avons abordé dans ce travail, d’une part l’étude bibliographique sur la production de l’acide phosphorique suivant le procédé Jacobs, et d’autre part l’étude expérimentale dans laquelle nous avons comparé le rendement chimique de la réaction de production d’acide phosphorique, la consommation spécifique des réactifs et le débit des pompes , avant et après l’augmentation de cadence. Les essais réalisés sont des données de base pour un projet assez important d’OCP qui a pour but d’étudier la faisabilité d’augmentation de capacité de la ligne phosphorique. Dans ce contexte l’équipe de JFC1 a réalisé des essais d’augmentation de cadence de 5%, et à partir des résultats obtenus, on conclut que : L’augmentation de cadence de 5% est faisable ; Le matériel a supporté l’élévation de débit ; Réduire le dosage de floculant de 35g/t jusqu’à 30g/t ; Je juge utile d’effectuer : Des essais de réduction de dosage au niveau de l’unité ; Une étude complémentaire d’optimisation des réactifs pour déterminer les conditions nécessaires et préférables pour obtenir un acide phosphorique par des meilleurs rendements ; Anass BENSLIMANE p. 38 CONCLUSION Notre étude a trouvé des réponses au niveau technique et méthode ; mais plusieurs questions vont être posées après les essais comme : La possibilité de réduire le dosage de floculant ; Les meilleures conditions de fabrication d’acide phosphorique ; L’augmentation de cadence de 10% ; Les contraintes du temps de stage et d’études m’ont empêché de répondre à ces questions, mais elles sont des sujets à étudier pour le suivi du projet. Mon stage au sein de l’O.C.P. JORF LASFAR était une leçon pratique pour moi, l’objectif a été de me familiariser avec le monde professionnel, de prendre conscience des différentes difficultés pouvant entraver ma carrière professionnelle, d’acquérir des connaissances sur le monde de travail et d’avoir une idée sur la vie professionnelle des employés, avec une participation réelle à des travaux de l’entreprise. En résumé, le stage dans une telle société est une grande opportunité, par tous ses secteurs d’activités, permet de réussir à faire le lien entre la pratique et la théorie acquise pendant l’année scolaire. Anass BENSLIMANE p. 39