Rapport Stage PS3

8/9/2019 Rapport Stage PS3

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Groupe Office Chérifien des Phosphates Ecole Nationale des Sciences Appliquées

Pole chimie SAFI

Division Maroc CHIMIE

IDS/C/P/S/S G .Procédés et Matériaux Céramiques

Rapport de stageeffectué au sein du

service :IDS/C/P/S/S Réalisé par :

• AABID Soukaina

•

CHAKHMANE Ihssane

Parrain

M.FADOL

Année universitaire 2011-2012


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SommaireRemerciements………………………………………………………………3

Introduction …………………………………………………………………..4

Partie1 : Présentation du groupe OCP

• Historique ……….....................................................................7

• Présentation de la divisionMarocChimie…………………………………………..8

•

Organigramme de l’industrie chimique de Safi ……………………………...9

Partie2 : Présentation du service sulfurique

• Procédé de fabrication de l’acide sulfurique ………………………………..11

• Liste des équipements de l atelier PSIII …………………………………………...18

Partie3 : Etude et bilan énergétique du Système HRS

• Principe de fonctionnement…………………………………………………30

• Liste des équipements…………………………………………………….....31

• Sécurité et régulation………………………………………………………..44

• Bilan énergétique du système de récupération de chaleur …………………51

Conclusion


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Remerciements

Avant d’aborder ce rapport, je tiens à exprimer ma

reconnaissance, non seulement par nécessité mais aussi

par respect et gratitude, à tous ceux qui ont contribué

de près ou de loin à la rédaction de ce rapport.

Je tiens également à remercier, Monsieur FADOL

Chef de l’atelier Sulfurique pour le soutien qu’il m’a

réservé et les idées clairvoyantes dont j’ai tiré profit et

Monsieur LAHMADI, Chef de service Sulfurique, pour

son encadrement, son soutien et sa serviabilité tout au

long de cette période de stage

insi que tout le personnel du service pour leur sens

de devoir, leur soutien moral, voir leur accueil dont ils

ont fait preuve à mon égard.

Je tiens à remercier tout particulièrement les membres

du groupe du service personnel pour leur collaboration,

leur remarque et leur conseil durant toute ma période

de stage ainsi que pour leur aide à l’élaboration de ce

travail, citons M.CHLIH


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IntroductionCe stage est organisé dans le but de découvrir le monde du travail, de pouvoir

mettre en pratique les connaissances théoriques, de s’intégrer dans la vie

professionnelle, d’être au courant des tâches qui nous attendent, il nous dote

d’une expérience dans le domaine relationnel et nous permet de s’intégrer dans

le travail de groupe.

Dans ce cadre s’inscrit le stage d’initiation qui est un point tremplin vers le

monde de travail.

Mon stage s’est déroulé au sein de MAROC-chimie SAFI-division

production ou j’ai pu enrichir mes connaissances théoriques et pratiques, et

faire une description générale de l’atelier PSIII.

Quelles utilités ?

L’étude approfondie du sujet de stage, va permettre une vision globale

de l’état des équipements au sein des ateliers de Maroc phosphore I ainsi elle

constituera une plate-forme solide pour toute action visant d’améliorer les

performances et de veiller prudemment à l’état de l’installation.

La question clé de ce challenge se résume en une phrase :

Maitriser l’installation pour bien agir !!!

Bien agir signifie agir au bon lieu (connaître), au bon moment (maitriser) et

avec le moindre coût (économiser).


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Une équation qui parait difficile à équilibrer et qui demande une étude

approfondie sur tous les volets, choses qui constituent le sujet du stage.

Le sens s’étale à ce qu’il englobe prévoir, planifier, ordonnancer, choses aussi

qui font partie de cette étude et qui forment les pôles d’une gestion de

maintenance.


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Partie1 :Présentation du

groupe OCP


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1 Historique du groupe O C P :

Le groupe office chérifien des phosphates O.C.P a commencé ses activités en 1920

avec la première extraction du phosphate à Boujniba dans la zone de Khouribga le 1er mars

1921 et la première exportation du phosphate au 23 juillet de la même année, ensuite et en

1930 un nouveau centre de production nommé Luis Gentil s’est ouvert, 28 ans plus tard le

centre de formation professionnel a été crée à Khouribga en1958 pour ouvrir par la suite la

chance devant d’autres unités de formation comme l’école de maîtrise de Boujniba en 1965.

En 1960 le démarrage de Maroc Chimie à Safi pour la fabrication du dérivé du

phosphate : acide phosphorique et engrais.

16 ans plus tard précisément en 1976 démarrages de nouvelles unités de valorisation à

Safi Maroc Phosphore I ensuite Maroc Phosphore II en1981, et grâce à l’augmentation de la

demande le groupe O.C.P à renforcé sa capacité de production en fondant le complexe Jorf

Lasfar qui comporté Maroc Phosphore 3 et 4.

Ensuite le groupe O.C.P s’est lancé dans les projets de partenariat avec d’autre pays

pour lancer l’usine « EMAPHOS » avec la société BUDENHEIM d’Allemagne et PRAYON

du Belgique en 1997, et IMACID avec le groupe indien Birla en 1999.

En 2000 le démarrage d’une unité de flottation du phosphate à Khouribga. L’OCP commercialise annuellement plus de 13 million de tonnes de phosphates a

travers le monde, en phosphate brut, engrais, ou P2O5 sous forme d’acide phosphorique

clarifie, super phosphate, ammonium simple.

Le groupe constitue un établissement public à caractère industriel et commercial, il est

doté d’un organisme qui permettant d’agir avec le même dynamique et la même souplesse

qu’une entreprise privée. Réalisent ainsi plus de 25%des exportations du Maroc.

Tous ces paramètres combines, font de l’office chérifien l’un des leaders de la recherche,

de l’exploitation et de la commercialisation des phosphates dans le monde.

Depuis plus de trois décennies, la part des produits dérive dans le commerce

international des phosphates se développe continuent au détriment de celle du minerai brut.

Cette évolution structurelle associée à la volonté d’une valorisation locale, plus importante et

plus diversifiée, a conduit à la mise en place d’une industrie de transformation chimique de

grande envergure.


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Ainsi, après une première expérience à Safi avec la mise en service en 1965 de l’usine

Maroc Chimie, de l’effort a été menée depuis le début des années 70, aboutissant

progressivement à la construction des usines Maroc Phosphore I et II Dans la même ville.

La présence d’une voie ferrée permettant l’approvisionnement en phosphate brut à partir de Youssoufia et Ben guérir ainsi qu’un linge ferroviaire le port de Safi avec

L’utilisation de l’eau de mer.

2 Présentation de la division Maroc chimie

La division Maroc-chimie, la plus ancienne entité de l’OCP mise en service en 1965 .

Cette division comprend :

• L’atelier phosphorique de production d’acide phosphorique ;

• L’atelier engrais compte, pour sa part, 3 lignes permettant la production de TSP, de

NPK et d’ASP ;

• L’unité centrale c’est une station permettant le traitement d’eau douce ;

• Une station de pompage ;

• L’atelier régulation pour la réparation des machines et pièces de rechange.

• L’atelier sulfurique est destiné à la production de l’acide sulfurique il comprend 2 unités

PS II et PSIII.


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3 Organigramme du groupe OCP de Safi


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Partie2 :

Présentation du

service sulfur ique


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• rocédé de fabrication de l’acide sulfurique

Le PSIII est venu en 2001 pour élever de 2300 TMH/J la capacité de production de H2SO4

à Maroc-Chimie tout en assurant 124 tonnes/h de vapeur vive de haute pression.D’autant plus qu’il produit l’acide sulfurique et la vapeur haute pression, cet atelier a la

particularité de produire environ 36 tonnes/h de vapeur de moyenne pression en moyennantl’énergie contenue dans l’acide chaud (produit).

Comme il suivra dans ce chapitre, l’installation de système HRS (Heat Recover System) permet, outre l’obtention de la VM, l’augmentation de taux de convertion du dioxyde de

soufre en trioxyde, puisqu’une absorption supplémentaire est effectuée à ce niveau.

L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol) est un 39composé chimique

toxique. Le terme vitriol provient de l'appellation « esprit de vitriol » sous laquelle il étaitconnu au 3Moyen Âge par les alchimistes.

C'est un 39acide minéral fort (au contraire des acides organiques). Il peut se mélanger avecl'eau en toute proportion. Il est par exemple très présent dans l'38atmosphère de 3938Vénus, c'est aussi un des constituants les plus fréquents des pluies acides.

L'acide sulfurique constitue aujourd'hui dans le domaine industriel l'acide le plus importantaussi bien du point de vue des quantités produites que de la diversité de ses utilisations.

•

Description du procédé

• Circuit de gaz

Le soufre liquide stocké dans les bacs 1400 s’achemine par gravité, à travers la vanne LV1400, dans la fosse à soufre où deux réchauffeurs le garde en état visqueux, le niveau est réglé

à 1,6 m, il est contrôlé par la boucle de régulation LIC 1400 qui comporte outre

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/_chimique%22compos%E9%20chimiquehttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/%82ge%22Moyen%20%C2gehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Alchimiehttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/ral%26action=edit%22acide%20min%E9ralhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_forthttp://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_organiquehttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/re%22atmosph%E8rehttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/te%29%22V%E9nushttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Pluies_acides&action=edithttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Pluies_acides&action=edithttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/te%29%22V%E9nushttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/re%22atmosph%E8rehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_organiquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_forthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/ral%26action=edit%22acide%20min%E9ralhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Alchimiehttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/%82ge%22Moyen%20%C2gehttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/_chimique%22compos%E9%20chimique


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la vanne 1400, le transmetteur de niveau LT 1400, ce dernier agit sur le degré del’ouverture de vanne LV 1400.

Les pompes P 1400 A et B, dont une est en réserve, refoulent le soufre liquide à brûlerdans le four et ce à travers le débitmètre FE 1400, qui peut être by-pass en cas besoins, et la

vanne d’alimentation en soufre HV 1400 qui règle le débit de soufre à brûler (selon la cadencede marche).

• Remarque :

Un deuxième transmetteur de niveau, dit LT 1410, assure en permanence l’étalonnage du

transmetteur principal d’asservissement.

Dans le cas d’un conformité des données de ces transmetteurs, on procède à la mesure

manuelle (jaugeage) du niveau tout en changeant la commande de la vanne LV 1400 en mode

manuelle et la maintenant à l’ouverture convenable au niveau 1,6 m dans la fosse, soit 30 %.

Ce soufre est pompé à 11 bars vers les cinq atomiseurs du four, et pulvérisé dans lachambre de combustion pour obtention du gaz SO2.

L’oxygène est contenu dans l’air soufflé à travers la boite à vent et les conduites d’air

secondaire.

Notons qu’en amont des brûleurs, se trouvent aussi des vannes d’isolement que l’on

utilise pour le réglage du débit du soufre à brûler.

Dans le four, la combustion se fait selon la réaction chimique :

S + O2 SO 2 + 70,96 Kcal

Cette masse gazeuse traverse la chaudière de récupération, où elle cède de l’énergie à

l’eau alimentaire circulant dans son calandre, elle la quitte avec une température de 380°C,

mais le by-pass HV 1005 fait passer du gaz chaud pour élever cette température à 447°C (enamont du filtre)

Le Filtre contient deux masses de gravions, le gaz se répartit sur ces deux lits avant de

se rassembler à l’entrée de la 1ére

masse du vanadium où la température enregistrée est 423°C.La réaction de la conversion étant exothermique :

SO2 + ½ O2 SO3 + 23,52 Kcal

Le Gaz SO3 qui accompagne le SO2 non encore converti au surchauffeur 1B où ils serefroidissent (par échange de chaleur avec la vapeur haute pression).De même, le gazconverti sort de cette masse catalytique avec une température de 520° C qu’il perd dansl’échangeur à gaz/gaz chaud, suite à l’échange avec le gaz en provenance de la tour HRS

(SO2), et rentre à la 3ème masse de vanadium avec une température de 445°C. Notions ici quele gaz chaud traverse l’échangeur à gaz/gaz chaud par les tubes.


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La température du gaz à la sortie de la 3ème masse est 470° il pénètre dans la partiecalandre de l’échangeur froid pour continuer vers l’économiseur 3 B où la températures’abaisse de 265° /280° à 166 °C par échange thermique avec l’eau alimentaire en stade de

préchauffage.

La phase de l’absorption vient directement après, puisque ces gaz pénètrent d’abord

dans la tour HRS où ils sont arrosés, dans un premier étage par l’acide sul furique concentré à99.3 % et dans le deuxième par l’acide concentré à 98.7 %. L’absorption fait augmenter la

quantité de cet acide qui fait circuit fermé entre les buses d’arrosage et le bac adjacent, le

surplus est acheminé vers le stockage à travers la chaudière IP - récupération de l’enthalpie del’acide sulfurique chaud-, et le préchauffeur de ce secteur (voir chapitre circuit Air- Acide)

Le gaz SO2 non pas encore converti continu, en sortant de la tour HRS, versl’échangeur à gaz/gaz froid (partie tubes) où il entre avec une température de 71 °C et sortavec 350° avant de continuer vers le calandre du gaz/gaz chaud et arriver à la 4° massecatalytique chauffé à 423 °C.

Récapitulation :

Les gaz sortant du convertisseur vers la tour HRS se refroidissent dans les échangeurs etquand ils reviennent à la masse suivante, ils se réchauffent.

Les gaz sortant de la 4ème masse (SO3) faisant les 2% qui restait s’acheminent vers la tourd’absorption finale en passant par l’échangeur à 4 étage où ils se refroidissent par l’échange

thermique avec la vapeur à surchauffer (3ére et 4éme étage), ces gaz pénètrent dans la tour

d’absorption finale en ayant la température de 135 °C.

De même que dans la tour HRS, l’acide sulfurique (98.5%) arrosé absorbe ces gaz etfait circuit fermé entre la tour et le bac de roulement commun, la quantité qui s’ajoute suite à

l’absorption est envoyée au stock après refroidissement .

•

Remarque :

Les by-pass HV 1010 et HV 1020 court-circuitent les échangeurs à gaz/gaz afin de réglerla température à l’entrée de la 4éme masse catalytique.

•

Circuit d’acide :

Chemin d’air :

L’air de combustion débité à l’aide de la turbo-soufflante est séché dans la tour séchante pararrosage de l’acide sulfurique (98.5%) qui provient du bac de roulement, cet acide passe par le

réfrigérant et puis par la vanne TV1105 qui règle sa température, la vanne FV1101 agit sur ledébit qui doit être maintenu à 660 m3/h, l’acide à la sortie de la séchante est donc dilué suiteau rétention de la quantité d’eau contenu dans l’air, cet acide revient au bac de roulement à


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travers la vanne TV 1200 qui agit sur la température dans le bac, si elle se ferme, l’acide froid

passe dans le compartiment de l’acide concentré 99%.

L’air ainsi séché est refoulé à l’aide de la soufflante qui est installée, au contraire de celles

de PSII, en aval de la tour séchante, elle aspire l’air atmosphérique à travers un filtre. La

température de l’air dans la boite à vent du four atteint 126°C suite au séchage qui estexothermique, et à la pression que lui donne la soufflante

Absorption :

L’absorption des gaz convertis se fait dans deux tours, la tous HRS faisant partie du

système de conversion retient le SO3 en provenance des trois premières masses duconvertisseur, ce gaz fait un taux de 95%.

Le rétention à ce niveau de SO3 est obtenu par l’acide sulfurique arrosé dans deux étages,

dans le premier , 1557 m3

/h (FV3030) de l’acide sulfurique concentré à 99,1% s’arrose àtravers le lit des anneaux rachinques à contre courant du gaz, un deuxième arrosage parl’acide moins concentré ( 98.5%) est effectué au niveau du 2éme étage des anneaux rachiques

avec un débit de 94 m3/h, la température de cet acide est d’environ 54°c.

Le bac adjacent dont la tour HRS est dotée reçoit l’acide chaud (203°C) sortant de la tour,

et que la pompe y est placé refoule vers la chaudière IP où sa température chute à 188°cenviron avant de passer dans le dillueur où le rejoignent aussi l’eau déminéralisée et l’aird’instrument qui amorti l’élévation de la température élevée par la dilution, l’acide dilué passe

au 1er étage de l’HRS.

Une partie de l’acide (la quantité ajoutée suite à l’a bsorption) passe à travers la vanneLV3000, qui est asservée avec le niveau dans le bac adjacent, et le préchauffeur HRS oùl’acide sulfurique cède de l’énergie à l’eau alimentaire de la chaudière IP avant de finir dans

le bac de roulement commun.

Notons que la concentration de cet acide est de 99.6%, elle revient à 98.6% grâce à ladilution faite par l’eau déminéralisée injecté par la vanne AV 1100.

• Remarque :

En cas de pollution de l’eau de dilution, les vannes XV1100A et XV1100B la bascule vers

l’égout.

Le rendement de la conversion étant de 99.6%, le reste de SO3 obtenu dans la 4éme masse estabsorbé dans la tour d’absorption finale ou l’acide arrosé est débité à travers la vanne

FV1200 à 560m3/h, environ 4/7ppm de So2 sort par la cheminée de l’évacuation àl’atmosphère.

Notons que la vanne LV1200 asservie avec le niveau dans le bac de roulement commun fait

passer les quantités produite vers le stockage après le refroidissement dans le réfrigérant à41°c.


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• Circuit énergétique :

Poste d’eau :

Le PS III est doté d’un poste d’eau où se fait le contrôle des eaux en retour des

services utilisant la vapeur et l’eau d’appoint, ce poste alimente principalement les deux

chaudières de l’usine ainsi que les stations de désurchauffe.

Description du procédé :

Avant de finir dans la bâche à condensât, les eaux (condensât), passent par le potd’analyse où se fait le contrôle de la conductivité, par conséquent du titre hydrotimétrique.

Les vanne XV 2507 A et B, verrouillées entre elles font passer ces eaux à la bâche decondensât, ou vers égouts en cas d’une pollution.

La bâche à condensât est dotée d’un répartiteur qui alimente les deux pompes à

condensât, précédée par un filtre chacune et protégées de retour de l’eau par des clapets anti-retour.

L’eau se pompe dans le dégazeur thermique où elle passe par trois déversoirs afin

d’augmenter le contact avec la vapeur moyenne de dégazage injectée au niveau de la bâche

alimentaire (chauffage de l’eau alimentaire aussi), à travers un répartiteur où s’injecte le N2H4, les pompes alimentaires qui refoulent aux circuit énergétique aspirent l’eau alimentairedont la conditionnement continue par l’injection du phosphate trisodique au niveau de leur

refoulement. Notons ici que deux pompes alimentaires alimentent en alternances le circuit IP(chaudières HRS) et trois autres dont une turbopompes (réserve) assurent l’alimentation de la

chaudière HP, la pression de refoulement vers la chaudière IP est 18,5 bars tandis que cellevers la chaudière HP est d’environ 75 bar, quand cette pression chute au refoulement de la

pompes en service, la pompe en service s’enclenche, en cas d’indisponibilité, la turbopompe

se met en service grâce à la vanne XV 2523 assurant ainsi la sécurité de la chaudière.

Circuit eau – vapeur :

L’eau alimentaire conditionnée passe au circuit HP par un débitmètre FV 2100 et une

vanne régulatrice de débit LV 2100, avant d’entrer dans les tubes de l’économiseur 4 A en se

caractérisant par la température 110°C, après l’échange avec le gaz qui traverse cetéconomiseur en provenance de la 4éme masse catalytique, il s’échauffe à 170°C et pénètre dansl’économiseur 3 B d’où ils sort chaud à 275°C -la température que l’eau garde jusqu’après la

passage dans la chaudière où se fait le changement d’état en vapeur-.

Dans la chaudière, l’eau est accueillie dans le ballon dont le niveau est environ 50 %

d’eau, six conduites latérales amènent l’eau dans la calandre de la chaudière d’où la vapeur

revient au ballon par trois passages.


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• Remarque :

L’eau préchauffée entrant dans le ballon est répartie sur toute la quantité existante déjàgrâce à un tube perforé et immergé, ceci empêche le choc thermique.

La vapeur sortant du ballon de la chaudière alimente principalement les surchauffeursindépendants, 4A et 1 B, mais une partie d’elle est acheminée du ballon vers un pot de détente« flash tank » où elle rejoint l’eau de purge extraite continuellement de la chaudière (richeen Ca3PO4 et Mg3 PO4 déposés en bas)

La vapeur sèche produite dans le flash tank est acheminée vers le réseau VM à traversune vanne de détente. Les surchauffeurs 4 A et 1 B élèvent respectivement la température dela vapeur HP à 300 et 520° C mais les by-pass PV 2230 et PV 2240 règle la températurefinale de cette vapeur à 460° avant d’être répartie sur la turbosoufflante, la centrale(redistribution) et la détente PV 2250 / TV2240.

les économiseurs 4 A et 3 B peuvent également être by-passés en vue de régler latempérature à l’entrée de la chaudière.


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Schéma de procédé de fabrication de l’acide Sulfurique


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• Liste des équipements dans PSIII

FOUR A SOUFRE

• Construction:

Le four à soufre est un réacteur horizontal de 16480 mm de long en acier, avec un

revêtement intérieur de brique réfractaires, le coque est en acier avec un diamètre intérieur de

5106 mm et une longueur de 14565 mm, l’intérieur est revêtu d’une couche de brique

réfractaires de 130 mm d’épaisseur et une couche de brique isolantes de 115 mm.

Le four contient 02 chicanes internes construites en briques dont le rôle d’assurer un bon

mélange des gaz et une combustion complète du soufre.

Le four est équipé de cinq brûleurs pour la pulvérisation sous pression du soufre en

fusion installés à l’une de ses extrémités. Les bus des canons sont creux et de forme conique.

Les assemblages de canons sont fabriqués en acier au carbone et en acier inoxydable

304/309.

Les cinq canons à soufre sont utilisés au taux de production de calcul, trois canons sont

munis d’une buse en acier inoxydable 309 sont conçus pour délivrer 3,95 m3/h de soufre, les

deux autre canons, aussi munis d’une buse en acier inoxydable 309, sont conçus pour délivrer

3,28 m3/h, de soufre quand ils sont alimentés à une pression minimale de 10,34 bar Jauge.

Pour contrôler la température à l’intérieur à soufre à environ 1136°C, on trouve deux

thermocouples TE1005A et TEB, le débit de soufre est contrôler depuis le DCS par une vanne

de contrôle de débit à chemisage de vapeur (HV1400).

Le four est constitué aussi d’un brûleur de mise en route au gasoil jumelé à un pilote au

propane installé à l’intérieur du four à soufre est nécessaire pour préchauffé le convertisseur

catalytique avant la mise en route.

• Condition de service:

• N° de série de fabriquant : 4433

• Pression de calcul : 5200 mmH2O• Température de calcul : 1232 °C / 164°C

•

Surépaisseur de corrosion : 3 mm• Radiographie : Suivant code API 620


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• Traitement thermique : NON• Volume : 322047 litres• Poids à vide : 40 T

FILTRE A GAZ CHAUD

• Construction:

Le filtre à gaz chaud est vertical construit en acier au carbone, son diamètre intérieur et de

11890 mm, il contient en parallèle deux lits de morceaux de briques réfractaires concassées de

3 à 10 mm de diamètre. Chaque lit à une profondeur de 300 mm et repose sur une couche de50 mm de morceaux de briques réfractaires concassés de 15 à 25 mm de diamètre retenus par

une grille d’acier Metchnikov HS. Toutes les surfaces intérieures en acier au carbone sont

métallisées la cloison entre les deux lits sera en acier au carbone et étanche au gaz.


• N° de série de fabrication : 4435

• Pression de calcul : 520/4349 mmH2O•

Température de calcul : 445 °C• Surépaisseur de corrosion : 3 mm• Volume : 705 m3• poids à vide : 85 T• nature fluide : Gaz

CONVERTSSEUR

• Construction:

C’est un réacteur vertical en acier inoxydable 304 d’un diamètre intérieur d’environ

11850 mm le catalyseur des deux premières passes sera supporté par une grille en acier

inoxydable 321 tandis que les deux autres passes sont en acier inoxydable 304. Le

convertisseur sera chargé de 191 litres de catalyseur par tonne (191 litre / tonne) métrique

d’acide produit par jour à un taux de production de 230 TMH/J, le chargement de

convertisseur et le suivant :


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1er masse : 89000 litres Type LP120

2ème masse : 101800 litres Type LP 120



Le chargement permettra d’atteindre une conversion du SO2 de 99,7% quand la teneuren SO2 est de 11,5%.

ECHANGEUR DE CHALEUR INTERMIDIAIRE

CHAUD

• Construction:

L’échangeur de chaleur intermédiaire chaud est un échangeur tubulaire vertical dont la

calandre et les tubes sont en acier au carbone.

La calandre est de type A-516 Grade 70 où A-516 Grade 70 d’un diamètre intérieurd’environ 4350 mm. Elle contient 2071 tube à chaudière A-178 de grade A de 50,8 mm x6095 mm de long.

Le côté tube refroidit le gaz quittant la deuxième passe du convertisseur avant qu’il entredans la 4ème passe du convertisseur.

On trouve des trous d’homme aménagé pour accéder au plaques tubulaires est à la

calandre.


• Service de l’appareil : Echangeur• N° de fabriquant : 6

Circuit Calandre Tubes Pression de calcul 1827 mm CE 3731-3452 Température de calcul 546-467 °C 447°C Pression d’épreuve Air/0,07 Non Surépaisseur de corrosion 3 mm 1,5 mm Radiographie SPOT SPOT Traitement thermique NON NON Capacité 79850 79100 Fluid SO2 SO3

Poids total à vide 87300


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ECONOMISEUR 3B

•

Construction:

L’économiseur vertical est conçu pour refroidir 180588 Nm3/h de gaz de procédé SO3 de175°C à 166°C. La surface de transfert de chaleur est constituée de tubes d’acier au carbone

sans soudure avec des ailettes en acier au carbone soudées en continues. La cage est faite enacier au carbone.

Il est conçu pour chauffer de 146°C à 200°C, un débit d’eau alimentaire de la chaudière

de 123946 Kg/h provenant de l’économiseur 4A.

On trouve aussi de trous d’homme facilitera l’accès à l’économiseur pour son entretien.

•

Condition de service:

• série : 2187• Pression de calcul : 83 bars

• Timbre : 83 bars •

Pression d’épreuve : 124.5 bars • Contenance : 4700 litres • Température de service à l’entrée : 146 °C• Température de service à la sortie : 200°C

•

Température de calcul : 260°C • Dimensions hors tout de l’appareil :

• Longueur : 5090 mm• Largeur : 3900 mm

• Hauteur : 3200 mm • Surface d’échauffe : 4311 m2 Composé de 572 éléments en forme d’épingle SPS 51.8 Constitué par un tube en acier

ECONOMISEUR 4C

• Construction:

Economiseur vertical E7305 / E7306 / E7307 / E7308 est dimensionné pour refroidir de445°C à 135°C, 159201Nm3/h de gaz de procédé SO3, la surface de transfert de chaleur estconstituer de tubes en acier au carbone sans soudure avec des ailettes en acier allié ou aucarbone soudées en continue. La cage est faite en acier au carbone avec un vestibuled’admission des gaz métallisé.

La section 4A de l’économiseur est conçue pour chauffer de 110°C à 146°C,123946Nm3/h d’eau d’alimentation de chaudière, la section 4C est conçue pour chauffer de


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200°C à 245°C, 123946Nm3/h d’eau d’alimentation de la chaudière provenant de

l’économiseur 3B.

Le surchauffeur haute pression 4A sera conçu pour fournir jusqu’à 27°C de surchauffe à

121468 Kg de vapeur provenant de la chaudière de récupération est entrant à une températurede 279°C et une pression de 61,8 bars pour maintenir la température de la vapeur à exporter à

460°C.

Le surchauffeur de pression moyenne 4A sera conçu pour fournir jusqu’à 44°C de

surchauffe à 4756 Kg/h de vapeur provenant de la chaudière HRS et entrant à une température

de 176°C et une pression de 8 bars.

La section surchauffeur / Economiseur sont arrangés comme suit :

• Surchauffeur haute pression 4A HP• Surchauffeur moyenne pression 4A MP

• Economiseur 4C


• Series : 2186

• Pression de calcul : 83 bars • Timbre : 83 bars

•

Pression d’épreuve : 124.5 bars • Contenance : 3120 litres • Température de service à l’entrée : 200 °C• Température de service à la sortie : 245°C• Température de calcul : 300°C

• Dimensions hors tout de l’appareil :• Longueur : 6300 mm

• Largeur : 3400 mm • Hauteur : 2780 mm

• Surface d’échauffe : 2773 m2 •

Elements:•

Nombres des éléments : 368 * Épaisseur min : 3.30 mm• Diamètre EXT : 51 mm * Longueur des éléments : 184 : 11122• Épaisseur calculé : 2.82 mm * Matière : TU 42 C


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SURCHAUFFEUR 4A HP

•

Construction:


La section 4A de l’économiseur est conçue pour chauffer de 110°C à 146°C,

123946Nm3/h d’eau d’alimentation de chaudière, la section 4C est conçue pour chauffer de200°C à 245°C, 123946Nm3/h d’eau d’alimentation de la chaudière provenant del’économiseur 3B.


121468 Kg de vapeur provenant de la chaudière de récupération est entrant à une températurede 279°C et une pression de 61,8 bars pour maintenir la température de la vapeur à exporter à460°C.


surchauffe à 4756 Kg/h de vapeur provenant de la chaudière HRS et entrant à une températurede 176°C et une pression de 8 bars.


•

Surchauffeur haute pression 4A HP• Surchauffeur moyenne pression 4A MP

• Economiseur 4C• Economiseur 4A


• Pression de calcul : 83 bars

• Timbre : 83 bars • Pression d’épreuve : 124.5 bars

•

Contenance : 3100 litres •

Température de service à l’entrée : 110 °C • Température de service à la sortie : 146 °C • Température de calcul : 210 °C •

Dimensions hors tout de l’appareil :• Longueur : 6300 mm• Largeur : 3400 mm • Hauteur : 2500 mm

• Surface d’échauffe : 2773 m2 • Elements:

• Nombres des éléments : 368 * Épaisseur min : 3.30 mm

•

Diamètre EXT : 51 mm * Longueur des éléments : 184 : 11122• Épaisseur calculé : 2.51 mm *Matière : TU 42 C


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ECONOMISEUR 4A

• Construction:


La section 4A de l’économiseur est conçue pour chauffer de 110°C à 146°C,

123946Nm3/h d’eau d’alimentation de chaudière, la section 4C est conçue pour chauffer de200°C à 245°C, 123946Nm3/h d’eau d’alimentation de la chaudière provenant del’économiseur 3B.


121468 Kg de vapeur provenant de la chaudière de récupération est entrant à une températurede 279°C et une pression de 61,8 bars pour maintenir la température de la vapeur à exporter à460°C.


surchauffe à 4756 Kg/h de vapeur provenant de la chaudière HRS et entrant à une températurede 176°C et une pression de 8 bars.


• Surchauffeur haute pression 4A HP• Surchauffeur moyenne pression 4A MP• Economiseur 4C

Economiseur 4A


• Pression de calcul : 83 bars • Timbre : 83 bars • Pression d’épreuve : 124.5 bars

•

Contenance : 3100 litres •

Température de service à l’entrée : 110 °C • Température de service à la sortie : 146 °C • Température de calcul : 210 °C

• Dimensions hors tout de l’appareil :• Longueur : 6300 mm• Largeur : 3400 mm

• Hauteur : 2500 mm •

Surface d’échauffe : 2773 m2 • Eléments:


•

Diamètre EXT : 51 mm * Longueur des éléments : 184 : 11122• Épaisseur calculé : 2.51 mm *Matière : TU 42 C


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SURCHAUFFEUR 1B

• Construction:

Le surchauffeur set protégé par une cage en acier inoxydable, le surchauffeur estdimensionné pour refroidir de 621°C à 440°C, 184158 Nm3/h de gaz de procédé SO3 enutilisant 121468 Kg /h de vapeur à 59,7 provenant du surchauffeur haute pression 4A à305,5°C, par son passage à travers le surchauffeur, la vapeur sera sur chauffée jusqu’à 460°C.La surface de transfert de chaleur est constituée de tube en ailettes en alliage soudées en

continu.


• Pression de calcul : 65.6 bars • Timbre : 64 bars •

Pression d’épreuve : 96 bars • Contenance : 4500 litres •

Température de service à l’entrée : 306 °C• Température de service à la sortie : 460 °C • Température de calcul : 560 °C

•

Dimensions hors tout de l’ap pareil :• Longueur : 6600 mm• Largeur : 3810 mm • Hauteur : 3050 mm

•

Surface d’échauffe : 2479 m2 • Eléments:


• Diamètre EXT : 51 mm * Longueur des éléments : 116 : 10928• Épaisseur calculé : 2.35 mm *Matière : Z6CN18-09


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ECHANGEUR DE CHALEUR INTERMEDIAIRE

FROID

•

Construction:

L’échangeur de chaleur intermédiaire froid est un échangeur tubulaire vertical dont la

calandre et les tubes sont en acier au carbone.

La calandre est de type A-516 grade 70 ou A-515 grade 70 d’un diamètre intérieur de

4350 mm. Il contient 2221 tubes de chaudière soudés A-178 de grade A de 50,8mm x 10975mm de long.

Le côté calandre refroidit le gaz quittant la 3è-me passe du convertisseur, le côté tuberéchauffe partiellement le gaz SO2 provenant de la tour HRS avant qu’il entre dansl’échangeur de chaleur intermédiaire chaud.

Des trous d’homme sont aménagés pour accéder aux plaques tubulaires supérieurs etinférieurs et à la calandre.

•

Condition de service:• Service de l’appareil : Echangeur

• N° de fabrication : 7

Circuit Calandre Tube Pression de calcul 3172-2969 mmCE 3132-1827 mmCE Température de calcul 493-297°C 93-346°C Pression d’épreuve Air / 0,07 Non Surépaisseur de corrosion 3mm 1,5mm Radiographie Spot Spot Traitement thermique Non Non Capacité 22340 dm 111600 dm Fluide SO2 SO3 Poids vide total 169500


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CHAUDIERE DE RECUPERATION / BALLON

•

Construction:La chaudière de récupération de chaleur perdue est de type tube fumée opérant 61,8 bars

jauge avec ballon de vapeur, par son passage à travers de la chaudière, le gaz de procédésortant du four de soufre à un débit de 181280Nm3/h, avec une teneur en SO2de 11,5%, et unetempérature de 1136°C sera refroidi jusqu’à 381°C. Ce débit de gaz représente environ 95%de débit de gaz total sortant du four à soufre.

Pour contrôler la température d’admission des gaz à la 1 ère passe du convertisseur, lereste du gaz « by-pass » la chaudière à travers la vanne HV1005. Les deux courants de gaz se

mélangent ensuite après la chaudière pour donner une température de mélange de 423°C.Les tubes de la chaudière sont joints aux plaques tubulaires par des soudures à haute

pression puis sont mécaniquement dilatés au niveau des soudures.

A l’intérieur du ballon, on trouve un séparateur de vapeur assure une concentration de

moins de 0,05 ppm de solide dissous dans la vapeur quittant le ballon cette qualité de vapeurest acceptable pour être utilisée dans les turbo générateur ou turbo génératrices.

Le côté d’admission, côté gaz est constitué par des parois du vestibule revêtue d’une

couche des briques réfractaires HP d’une épaisseur de 23mm est une couche de briques

isolantes d’une épaisseur de 115mm. Quand la plaque tubulaire, elle sera protégé parl’insertion de viroles en céramiques d’au moins 75m de long à l’intérieur des tunes. Les parois

du vestibule d’évacuation devront être métallisées.

La chaudière est équipée aussi des trous d’homme permettant l’accès aux vestibules côtégaz et aux plaques tubulaires chaudes et froides.


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Partie3 :Étude et bilanénergétique duSystème HRS


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• Principe de fonctionnement

Il comprend 3 étapes:

1ere étape : étape d'absorption dans la tour HRS ou l'acide sulfurique est absorbé àcontre-courant le SO3 contenu dans les gaz provenant de la sortie 3masse du convertisseur : la température, d'acide augmente pardégagement de la chaleur d'absorption et sa concentration augmente

2ème étape: étape de refroidissement dans la chaudière de ce fait la production devapeur (Moyenne pression) HRS;

3ème étape: étape de dilution dans le dilueur ou l'acide reprend sa concentration initialeet sa température augmente par chaleur de dilution;

•

Le PrincipeLe volume gazeux comprenant 95% du SO2 converti en SO3 sortant des 3 masses

catalytiques quittant l'économiseur 3B pénètre dans la tour HRS, le SO3 est absorbé par l'acidesulfurique circulant à contre-courant par (débit de 1571 m3/h) avec une concentration de 99%)sur le garnissage, puis le gaz passe au second étage où le SO3 résiduel, et la vapeur d'acide estégalement absorbé par un flux d'acide s'écoulant à contre-courant, provenant du bac communavec une concentration de 98,7 et un débit de 94 m3/h.

L'acide du second étage s'écoule directement sur le garnissage du 1er étage, les gazquittant la tour dirigé vers les échangeurs de chaleur gaz – gaz; Le brouillard acide est retenu

par des filtres brum.

L'acide sortant de la tour HRS avant d'être recyclé passe dans la chaudière HRS enéchange de chaleur avec l'eau , à la sortie de la chaudière elle se répartit en 2 circuits; le 1 er circuit passe par le dilueur et alimente le 1er étage de la tour HRS avec un débit de 1558, le2ème circuit passe par le préchauffeur HRS par un débit de 158 m3/H où il se refroidit enchauffant l'eau qui alimente la chaudière puis l'acide prend sa direction vers le bac deroulement acide.

Quant à la vapeur produite moyenne pression 8 bars 175 °C est dirigée vers lesurchauffeur MP (4A) où sa température augmente de 176 à 240°C, cette vapeur qui a lescaractéristiques de la vapeur moyenne pression est exportée à la centrale.


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• Liste des équipements

EQUIPEMENT N° OCP

Tour HRS et bac Adjacent C7303

Eliminateurs brume Tour HRS S 7303

Pompe de circulation acide de la tour HRS P7304

Préchauffeur HRS E7303

Chaudière HRS et Ballon H7302 / D 7302

Dilueur M7301

Pompes de purge de l'acide HRS P7306 A et B

Ballon de détente de la chaudière HRS T7304

Ballon de détente de secours de la chaudière HRS T7303


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Tour HRS

• Fonction : Absorption SO3 sortie économiseur 3B

Désignation 1 étage 2 étage Diamètre de la virole en mm 7000 7000

Débit de gaz en Nm3/H 162124 153709

Pression de gaz E / S (mmcE) 2132 / 1878 1878 / 1752

Pression maximum (mmcE) 3000 3 000

Température gaz Entrée °C 166 203

Température gaz Sortie °C 203 71

Température Consigne (gaz) °C 220 220

Température d'acide Entrée °C 204 60

Température d'acide Sortie °C 218 192

Température Consigne acide °C 240 210

Débit d'acide en m3 / HR /m² 40,9 2,24

• Arrangement du garnissage :

er étage 2eme étage

Type garnissage pulvérisateur N°1 super intaloxceramic sadles

Hauteur garnissage pulvérisateur 100 mm

Type garnissage principal 76,2 mm Ceramic saddles N°1 super intaloxceramic sadles Hauteur garnissage principale 2130 mm 1900 mm

Type garnissage séparateur 508 mm ceramicsadles

Hauteur garnissage séparateur 100 mm

Type garnissage séparateur 76.2 mm ceramicsadles

Hauteur garnissage séparateur 150 mm


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• Support de garnissage

Matière 310 GRIDS 310SS GRIDS

Fond

REF MEN2645

REF MEN 2645

Distribution er étage 2ème étage

Débit d'acide m3 / h Normal 1575 maxi 1585 Maxi 94

Type du distributeur MEC 310SS TROUGHProtection par insert de verre

REF MEN 2645

MEC 310SS TROUGHWITH WEIR SLOTS

REF MEN 2645

Distribution Point / m2 43 43

Gaine entrée principale: 2 entrées ø 1500 mm

Sortie principale : 1 seule ø 1700 mm

• Connections:

Conduite d'arrosage :

• 1er étage : Ø 600 mm

• 2ème étage : Ø 150 mm

• Drainage : Ø 100 mm


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• Epaisseur de la virole à partir du fond de la tour

Surépaisseur de corrosion

Diamètre mm

Matière ø Epaisseur

mm

Hauteur

mm

1) Gaine entrée 1étage: 1 mm 2) Réservoir des adjacent: 5 mm

3) Paroi de la tour: 1,5 mm

4) l'embase de la tour: 3 mm

5) Paroi de la sconme de la tour:2 mm

6) Plaque tubulaire: 6 mm

7) 1er étage Distributeurs: 0,8 X 2 cotés

8) 2ème étage Distributeur: 1 mm total

310 S 7 000 12 2874

310 S 7 000 10 2387

310 S 7 000 08 4874

310 S 7 000 06 3959

304L 7 500 06 8225

* Ø du bac Adjacent 2438 mm

* Matériaux inox 310S SS

* Hauteur 2591

* Hauteur / support de la pompe 3353

Matériaux

Grille support garnissage ASTM24031OS SS

Dome (fond sphérique) ASTM 240 304L

SSPlaque support Dévisuculaire ASTM240 304L SS

Tôle du fond ASTM 240S SS


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DEVESICULEURS DE BROUILLARD S 7303

• Fonction:

Les éliminateurs de brum ont pour rôle de capter les gouttelettes d'acide entraînaientavec les gaz sortie tour HRS

EQUIPEMENT HRS MIST ELIMINATOR Source SO2 Gouttelette d'acide Débit de calcul (gaz) 111700 m3 / h Température 71°C Pression 1778 mm CE

Débit minimum (gaz) 132000 m3

/h

Température et Pression 71°C 450 mm CE Concentration d'acide 98,67 % DP admissible 254 mm CE Charge du brouillard 11300 mg / m3 Nombre d'élément 67 Type ES 212 (AM4 / 618)

• Matériel de construction:

Armature: 316 SS Fibre: fibre de verre: Glass mat / GLASS Fibre Joint d'étanchéité: 6 mm Glass / TFE Boulon: 316 SS

POMPE DE CIRCULATION ACIDE HRS P 73.04

Constructeur: Chas – s – LEWIS Type: Vertical centrifuge

Temps de marche: 24 / 24 Model: HSH. 34714


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- Débit : 1926 m3 / h

- Hauteur manométrique: 16,5m

- Puissance hydraulique: 189 KW

- Rendement de la pompe: 79 %

- Puissance absorbée: 240 KW

- Liquide de la pompe H2 SO4 à 99,6 %

- Masse volumique du liquide: 1840 Kg / m3

- Température du liquide: 232°C maxi

- Pression d'aspiration: 0,3 à 0,4 bars

- Pression de refoulement: 2,9 bars

- NPSHD: 2,34 m

- NPSHR: 1,524 m

- Vitesse nominale: 980 t / min

- Débit d'eau de refroidissement dupalier:

0,11m3 / h

- Pression d'eau de refroidissementdu palier:

0, 11m3 / h

- Débit d'air instrument: 4 à 5 m3 / h

- Pression d'air: 0,02 – 0,05 bar

• Matériaux:

Corps (volute): 310 Stainless

Arbre : 310 Stainless Roue : LEWMET-15

Coude et déchar e: 310 Stainless Type d'accouplement: GRID

Lon ueur de la om e: 3556 mm Tubulaire de refoulement: ø: 450 mm


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CHAUDIERE HRS H73.02

•

Fonction: Production de la vapeur moyenne pression 8 bars en échange avec l'acide detempérature 218°C Concentration 99 6%.

Coté calandre Coté tube unité

Fluide circulant Vapeur / eau Acide 99,6%

Débit massique 44,756 2826, 900 Kg / h

Masse volumiqueEntrée / Sortie 892 / 467 1624 / 1647 Kg / m3

Débit volumique 50 1741 m3 / h

ViscositéEntée / Sortie

0, 156 / 0, 0158 0,937 / 1, 121 Cp

Chaleur spécifique 1,065 0,4114 Cal / g c

Conductivité

thermique 0, 660 0,4076 W / m K

TempératureEntrée / Sortie

173 / 176 218 / 199 °C

Température Design. 190 232 °C

Nombre de passe 1 U- Tube

Vitesse du liquide 0,2m / s 1,84 / 2,0 m / s

DP. Normal / Maxi 0,2 0,40 / 1,03 bar

SurépaisseurDe corrosion

3,2 1,0 mm


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Caractéristiques:

• Coefficient de transfert K= 1495W/m2 K

•

Résistance thermique globale 0,0075m K / W

• Arrangement de passe – single horizontal U tube

• Flux échangé = 25,6 MW

• T° Moyenne logarithmique= 31, 9°C

• Position = Horizontal

• Pass = 1

• Surface d'échange = 534,7m

Matériel Détail de construction

Tubes 310SS Nombre de tube=741(U Tube)- Longueur4572mm

Calendre Acier spécial Ø du tube extérieur =25,4mm

Plaque tubulaire 310SS Ø du calendre 2896mm Epaisseur =

Ø conduite acide =600 ø sortie vapeur =300


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DILUEUR M7301

• Fonction:

Dilution de l'acide sortant de la chaudière HRS dirigeant vers la tour

HRS de 99,6% à 99%.

• Matériel de construction : MEC STAW DARD 304 SS, Revélement en téflon

• Diamètre du Dilueur : Diamètre vertical = 914,4mm D

Diamètre Horizontal= 609,6mm B

• Condition du processus:

Sortie acide

1

Sortie acide

2

Entrée acide

3 Entrée eau

Entréeacide

de dilution 4

Diamètre (mm) 609,6 508 508 76,2 152,4

Deg C.Nor/Max204 204 204 204 199 199 110 110 - 113

% H2 SO4 99,0 99,0 99,6 0,0 98,78

Nm3/h.Nor /

Max 1575 - 1585 1575 - 1585 1558 - 1558 16,4 16,4 00 114

ORIFICE Nombre de trou 25

Diamètre (mm) 6,35

Orientation 5trou par rangé inclines à 180intervalle de 31,75 mm par rapport à chaque

rangé

Air Service

Normal Nm3 / h 42

DESIGN Nm3 / h 85


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Préchauffeur HRS / E73.03

Fonction : Refroidir de l’acide à 99 % de 198.9 °c à 170.6 °c

Coté calendre Coté tube Unité

Fluide circulant H2SO4 à 99,6 % Eau à 110 °C -

Débit massique 25 990 45 669 Kg/h

Masse volumique 1847.7/1881,2 951.7/896.6 Kg/m3

Débit volumique 158 48 M3/h

Viscosité : Entrée/Sortie 1.07 / 1.48 0.254/0.160 Cp

Chaleur spécifique :Entrée/Sortie

0.406 / 0.400 1.099 /1.046 Cal/g°C

Conductivité thermique :Entrée/Sortie

0.389 / 0.376 0.680/0.680 W/m.K

Température : Entrée/Sortie 198.9 / 170.6 110 / 172.6 °C

Nombre de passe 1 1 -

Vitesse Normale – Maxi 0.406 /0.975 0.71 / 4.57 M/S

Pression Design/ TEST 5.177 / 7. 93 5.17 / 7. 93 Bar

Différence de pression Normal – Maxi

0.38 / 1.03 0.07 / 1.03 Bar

Température Design 232 204 °C

Corrosion Allowance 1.6 3.2 Mm


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Caractéristiques :

Coefficient de transfert K : 454.203 W/m2.K Flux de transfert 3448 Kw

Résistance thermique globale : 0.00014 m2.K/W T°Moyenne logarithmique : 41.1°C

Type de circulation : contre courant Position : Horizontale

Surface d’échange : 57.8 m2 Nombre de passe : 1

MATERIEL DETAIL DE CONSTRUCTION

Tubes – 310 M Nombre de tubes : 100Longueur :9754 mm

Calendre 310 M du tube ext Ø: 19.1mm

Plaque tubulaire 310 M du calendre : 390.6 Ep Ø: 7.92 mm

conduite d’acide E/S Ø: 200mm

conduite d’eau E/S Ø: 100 mm

POMPE DE VIDANGE ACIDE CIRCUIT HRS P 73.06

A et B

Fonction: Purge de la tour, Réservoir adjacent – Dilueur, Pré chauffeur HRS ensituation d'urgence pour la ligne acide de la chaudière HRS.

• Constructeur : DURCO

• Type : Horizontal

• Nombre d’étage : 1

• Temps de marche : 24/24


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Condition de service:

• Débit: 57m3 / h

• Hauteur manométrique: 18m

• Pression d'aspiration: 0,71; maxi 3 à 4 bars

• Puissance hydraulique: 5,03 kW

• Puissance absorbée: 9,9kw

• Vitesse Nominale: 1500t/ mn

• Pression de référence: 1,93

• Rendement de la pompe: 50,8%

• Liquide de la pompe: H2 SO4

• Température du liquide maxi: 227°C

• Masse volumique du liquide: 1800 kg / m3

• NPSHD = 1,7

• NPSHR= 1

Matériaux:

• Corps=Alloy-20

• Arbre=acier+Durinet 20

• Roue Alloy-20

• Joint du corps=GRA FOIL

•

Chemise d’arbre : ZC20

• Socle=acier. Taille258

• Ø d’aspiration=125mm

• Ø Refoulement=100mm

• Débit d’eau de refroidissement du palier=0.2 m3/h


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Ballon de détente de secours de la chaudière

HRS T73.03

Fonction: Séparateur d'effluent conçu pour flasher l'effluent de la chaudière HRS

en situation d'urgence

Caractéristiques:

• Model UDM 1000

• Débit de détente en urgence : 91000 KG/h

• Hauteur: 2640 mm

• Diamètre du ballon : 1 000 mm

• Diamètre conduite d'entrée effluant : 100 mm

• Diamètre d'évacuation du condensât : 125 mm

• Diamètre de purge: 40 mm

• Diamètre de la conduite d'évacuation à l'atmosphère: 250 mm

• Hauteur de la conduite d'évacuation à l'atmosphère: 9,1 m

• Epaisseur de la tôle du ballon: 6 mm

• Diamètre de la vanne de détente : 100mm

Matériaux:

acier au carbone

• Pression Design: 125 bars

• Pression de service: 0,5 bar


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Ballon d'extraction d'effluent de la chaudière

T73 -04

Fonction: Séparation d'effluent (extraction) continu et discontinu.

Caractéristiques:

• Model: VDM 1000

• Débit d'extraction continu : 913kg / h

• Débit d'extraction continu : 67 000 kg / h

• Diamètre du ballon: 1 000 mm

•

Hauteur du ballon : 2640 mm

• Diamètre entrée effluent : 80 mm

• Diamètre d'évacuation condensat: 125 mm

• Diamètre d'évacuation à l'atmosphère: 250 mm

• Hauteur de la conduite d'évacuation à l'atmosphère: 9,1 m

• Epaisseur de la tôle du ballon: 6 mm

•

Diamètre de la vanne d'extraction: 80 mm

Matériaux:

acier au carbone

• Pression Design: 12,4 bars

• Pression de service: 0,35 bar


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3. Sécurité et régulation

Le système de contrôle disponible pour cette unité d'acide sulfurique est constituéd'indicateurs d'alarmes et de contrôles installées localement ou montés sur panneau (DCS et

panneaux HRS).

Contrôles régulateurs (automatique)

Les points de consigne peuvent être réglés à partir du DCS, à l'exception du systèmede protection des refroidisseurs d'acide qui est réglé sur panneau.

Contrôles, indicateurs, commutateurs et alarmes

Des contrôles, indicateurs, commutateurs et alarmes sont fournis avec cette unité pour permettre le contrôle et la surveillance de l'exploitation de l'unité à partir du DCS et du panneau HRS.

Système de verrouillage:

L'unité d'acide sulfurique et le système HRS sont équipés de système de verrouillagequi arrêtera l'usine lorsque se présentent des conditions qui pourraient endommagerl'équipement ou blesser le personnel. A cet effet, on indique la sécurité et la régulation du

système HRS (qui présente la sécurité importante pour ne pas endommager le matériel eninox).

Système de contrôle de vitesse de corrosion:

· Quatre endroits ou les circuits eau et acide sont contrôlés continuellement pour lavitesse de corrosion. La vitesse de corrosion est mesurée par des sondes, elle est exprimée enmm / an.

· Les emplacements des points de contrôle sont:

a) Entrée de la chaudière EE 3 000

b) Sortie de la chaudière EE 3 010

c) La sortie du réacteur de dilution EE 3 050

d) La calendre de la chaudière EE3 100


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LecturesNormal

Alarme HauteCorrosion

Alarme Très HauteCorrosion

EE 3 000 0,13 mm / an 0,23 mm / an 0,28

EE 3 010 0,13 mm / an 0,23 mm / an 0,28 Active le

verrouillagedéclenchant les arrêtsde la section HRS et

de l'usine EE 3 050 0,13 mm / an 0,23 mm / an 0,28 mm / an

EE 3 100 0,0254 mm / an 0,23 mm / an 0,28 mm / an

Et à cause de l'importance du contrôle de la concentration en acide dans le système HRSil y a trois cellules mesurant la conductivité et donc la concentration en acide.

Deux cellules (AE 3050 A et B) sont localisées à la sortie du réacteur de dilution. Cescellules contrôlent le débit d'eau de dilution.

Une troisième cellule est localisée à l'entée de la chaudière HRS AE 3000A, et uneconcentration acide Ai 3000 B placée sur circuit après le réchauffeur.

NB :* La concentration de l'acide à la sortie tour HRS doit être maintenue en dessous de

99,7% pour maintenir une absorption efficace dans la tour.

* La concentration d'acide à l'entrée du 1er étage de la tour HRS (sortie du réacteur dedilution ne doit pas chuter au dessous de 99,0 % de manière à protéger l'équipement eninox.

Les limites des concentrations :

• Concentration maximum à la sortie de la tour HRS = 99,7%

• Concentration minimum à l'entrée du 1er étage = 99,0%

• Alarme basse concentration à l'entrée du 1er et second étage = 98,0 %

• Alarme très basse concentration et déclenchement du verrouillage à l'entrée du1er étage = 97.

Le débit d'acide doit être maintenu vers les cellules de conductivité chaque fois que la

pompe fonctionne, des séparateurs d'air sont placés à l'entrée des cellules d'analyse de la

concentration d'acide circulant vers le 1er étage. Ces séparateurs retirent l'air injecté dans le

réacteur de dilution, l'air est relâché au dessus du second étage. Si le séparateur d'air venait à


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ne plus fonctionner, il s'en suivrait des fluctuations rapides de la concentration puisque la

lecture des cellules serait parasitée par l'air.

Régulation de la concentration automatique à l'entrée 1ère

étage

La concentration acide à l'entrée 1er étage est automatiquement contrôlée par AIC 3060

qui régule le débit d'eau de dilution par la vanne AV 3060. Le point de consigne normal pour

le régulateur de concentration est de 99 %, on a deux cellules mesurant la (concentration) la

conductivité (AE 3050 A et AE 3050 B) qui envoient un signal au régulateur. Les deux

cellules sont immergées dans un circuit d'acide parallèle. Le sélectionnent d'une cellule ou les

deux cellules se fait par l'interrupteur AS 3060. Lorsque les deux cellules sont sélectionnées,

la cellule détectant la concentration la plus basse sera la cellule maître pour émettre le signal.

La mesure de la conductivité pour chaque cellule (concentration en acide) est affichée

sur DCS (AI 3050A et AI 3050B) avec une alarme haute concentration (99,3 %) et basse

concentration (98 %) sur chaque cellule. Ces mesures sont comparées et toute différence

supérieure à 0,2 % H2 SO4 déclenche une alarme. La différence est affichée (ADI 3055)

Chaque cellule en conductivité effectue son propre diagnostic. Si un problème de

transmission est identifié, une alarme est activée sur DCS (AxA. 3050A et AxA 3050B) pourmauvaise condition de fonctionnement et (AXX 3050A et AXX 3050B) pour mesure hors

échelle ou pour condition de fonctionnement en mode attente.

Une concentration basse en acide (98 %) du 1er étage déclenchera une alarme sur le DCS

(AAL 3060) Une concentration très basse en acide (97 %) déclenchera une autre alarme

(AALL 3060) et activera un verrouillage qui

•

Arrêtera le compresseur principal (I-21)• Ferme les vannes d'eau de dilution vers le dilueur vanne XV 306A et AV 3060 etouvre la vanne de purge XV 306 B (I-81)

• Ferme la vanne d'acide vers le second étage HRS au départ du réservoir de pompage commun vanne FV 3030 (I-82)

• Ventilera la vapeur de la chaudière HRS en ouvrant la vanne HV 3100 et ferme

la vanne PV 3110 (I-84)• Arrête la pompe de circulation de l'acide P304 (I-85)

• Ferme la vanne d'alimentation chaudière eau. LV 3100 et arrêt les pompes du

système HRS P7103A et B (I-86)•

Ouvrira la vanne de purge de la chaudière XV 3100 et ouvrira la vanne de purgeacide de la chaudière XV 3000 et démarre la pompe de purge acide P 7306B (I-


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87). Le verrouillage a un délai d'une minute après activation afin de permettre unécoulement d'acide par gravité du collecteur à la pompe

• Ferme la vanne d'admission acide vers le réacteur de dilution HV 3020 (I 90)

• Ferme les vannes d'air vers dilueur XV 3200 A et V et ouvre la vanne de purge

XV 3200 C (I-92)• Arrêtera le débit d'eau de dilution dans le réservoir de pompage commun. Ferme

la vanne AV 1100 et XV 1100 A et ouvre la vanne XV 1100 B

L'activation des verrouillages concentration très basse peut être dépassée (AHS 3060) si

la température de l'acide entrant dans le premier étage est inférieure à 70 °C (TI3014)

La concentration de l'acide à l'entrée du 1er étage ne devrait pas chuter en dessous de 99

% sous peine de voir la vitesse de corrosion augmentée.

Contrôle de la concentration

AIC 3060 Concentration de l'acide 1er étage HRS 99 %

AIC 1100 Concentration de l'acide du réservoir depompage commun

98,7 %

Contrôle des niveaux

LIC 3000 Niveau du réservoir adjacent de pompage 1510 mm

LIC 3100 Niveau de la chaudière HRS 0

Contrôle de la température

TIC 1150 Température de l'acide à l'entrée du secondétage de la tour HRS

60 °C

TIC 3060 Eau d'alimentation de la chaudière 173 °C

Contrôle du débit

FIC 3030 Débit d'acide vers le second étage 94 m3/h


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Contrôle de pression

PIC 3052 Pression de l'eau de dilution vers le

réacteur de dilution

4,1 bars

PIC 3110 Pression de la vapeur de la chaudièreHRS

• bars

Contrôle manuel

HIC 3020 Acide vers le dilueur HRS Fermée

HIC 3100 Ventilation de la vapeur de lachaudière

Fermée

AHS 3060 Interrupteur dépassé du verrouillageferme très basse concentration de l'acide au1er étage de la tour HR

Off

EHS Interrupteur pour by pass duverrouillage très haute corrosion en sortie

de la chaudière

Off

HS Bouton d'arrêt d'urgence Off

Verrouillages

1-Arrêt de compresseur principal (depuis le verrouillage HRS) sur les conditionssuivantes :

• Très basse concentration de l'acide du 1er étage de la tour HRS AALL 3060 • Très bas débit vers le 1er étage de la tour HRS FALL 3010

• Très haute corrosion en sortie de la chaudière HRS EAHH 3010 • Bouton d'arrêt d'urgence HS 3060 A

2-Arrête le débit d'eau de dilution dans le dilueur en fermant les vannes desectionnement (AV 3060 et XV 3060A) et ouvre la vanne de purge (XV 3060B) sur :

• Arrêt du compresseur principal XA 1002

• LSLL 3100 Très bas niveau d'eau dans la chaudière HRS

• TSHH 3010 / 3011 Très haute température de l'acide à l'entrée ou à la sortie de lachaudière;

• PSLL 3050 Très basse pression sur le circuit d'eau de dilution vers dilueur ;

• ASLL 3060 Très basse concentration de l'acide dans le premier étage de la tour HRS ;

• EAHH 3010 Très haute vitesse de corrosion à la sortie HRS


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• FSLL 3010 Très bas débit d'acide dans le 1er étage de la tour HRS ;

• HS 3060 A Déclenchement d'urgence du système HRS

•

EHS 3010 by-pass de la corrosion sortie chaudière• FHS 3010 By-pass de débit d'acide au 1er étage

Ces by-pass sont utilisés durant la phase de démarrage et de maintenance.

3-Arrêt le débit d'acide dans le second étage de la tour HRS en fermant la vanne de contrôlede débit (FV 3030) sur :

• Arrêt du compresseur XA 1002

•

FSLL 3010 Très bas débit dans le 1er étage de la tour HRS ;

• ASLL 1100 Très basse concentration d'acide dans le réservoir de pompage commun ;

• HS 3060A Déclenchement d'urgence HRS ;

• FHC 3030 by-pass prévu durant les phases de démarrage et maintenance.

4-Ventile la vapeur de la chaudière HRS (HV 3100) et ferme la vanne PV 3110 de contrôlede pression de la chaudière HRS sur :

•

ASLL Très basse concentration de l'acide dans le 1er étage de la tour HRS ;

• EAHH Très haute corrosion à la sortie chaudière HRS ;

• HS-3060A Déclenchement d'urgence du système HRS

Réarmement du système HRS pour HS 3060B.

5-Arrête la pompe de circulation d'acide du système HRS sur :

• ASLL 3060 Très basse concentration d'acide dans le 1er étage de la tour HRS ;

• EAHH 3010 Très haute vitesse de corrosion à la sortie de la chaudière HRS ;

• HS 3060A Déclenchement d'urgence du système HRS.

6-Ferme la vanne (LV 3100) du contrôle de niveau d'eau d'alimentation de la chaudière HRSsur :

• EAHH 3010 Très haute vitesse de corrosion à la sortie chaudière HRS ;

• ASLL 3060 Très basse concentration de l'acide dans le 1er étage de la tour HRS ;



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• HS 3060B Réarmement du système HRS

7-Ouvre la vanne (XV 3100) de purge de la chaudière HRS et la vanne de mise à

l'atmosphère HV 3100 ;

Ouvre la vanne XV 3000 de purge de la ligne acide de la chaudière HRS et démarre la pompede drainage P7306B après une minute sur :

• ASLL 3060 Très basse concentration de l'acide dans le 1er étage HRS

• EAHH 3010 Très haute vitesse de corrosion a la sortie de la chaudièreHRS ;


8-Ouvre la vanne TV 3060 du by-pass sur le circuit acide du pré chauffeur HRS sur :

• LSHH Très haut niveau dans le bac adjacent de la tour HRS.

9- Ferme la vanne (HV 3020) de retour acide fort vers dilueur Sur :

• Arrêt du compresseur XA 1002

• LSLL 3100 Très bas niveau d'eau dans la chaudière HRS ;

• TSHH 3010/3011 Très haute température de l'acide à l'entrée ou à la

sortie de la chaudière HRS ;

• PSLL 3050 Très basse pression sur le circuit appoint d'eau pour ledilueur;

• ASLL 3060 Très basse concentration de l'acide dans le 1er étage de latour HRS ;

• EAHH 3010 Très haute corrosion à la sortie de la chaudière HRS ;

• FSLL Très bas débit d'acide dans le 1er étage de la tour HRS.

4 Bilan énergétique du système de récupération de chaleur HRS

Pour étudier des procédés ou des processus intervenant dans l'industrie chimique, il fauttout d'abord les "idéaliser", c'est-à-dire les imaginer ou les modéliser, c'est-à-dire aussiconvenir et admettre ou accepter certaines hypothèses.

Quelques exemples d'hypothèses de travail :

• le fluide gazeux obéit à la loi des gaz parfaits,


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Schéma Eau-Vapeur PSIII

1-chaleur récupérée par la chaudière HRS :

A/ Calcul du débit de soufre : Dms

D’après les réactions de synthèse d’acide sulfurique :S + O2 SO2 + 70.94kcal/mole

SO2 + 1/2O2 SO3 + 23.52 kcal/mole

SO3 + H2O H2SO4 + 32.82 kcal/mole

Dilution de H2SO4 de 100% à 98.5 % H = - 0.87 kcal/moleSoit la réaction globale:

S + 3/2 O2 + H2O H2SO4


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X 1500T32.06g 98.06g

Production à 100% : 1500×103 = 62500Kg/h H2SO4 24

Production à 98.5% : 62500 × 100 = 63452 Kg/h H2SO4 98.5

Et : la masse de l’acide à l’entrée de la chaudière HRS est :

m(H2SO4)= 47 115 Kg /min= 2826900 Kg/h

Et : la chaleur spécifique à la concentration 99.6% est :

Cp=0.4026 Kcal /Kg C°

1500 × 103 × 32.06

98.06 × 24= 20434Kg/h

=DMS

Sans oublier que :T1 : Taux de conversion du SO2 en SO3 : 98% T2 : Taux de combustion : 100% T3 : Taux d’absorption du SO3 : 99.99% T4 : pureté du soufre : 99.99%on aura donc :

Dms

T1 × T2 × T3 × T4

20855Kg/h

=

=

Dm ST

Dm ST

B/ calcul des débits des constituants gazeux à l’entree four * Calcul du débit du SO2

Dans les conditions normales le débit du SO2 représente 11% du débit total des

gaz à la sortie four.Soit la réaction :

S + O2 SO2 32.06kg 64.06Kg

20855kg Q Kg


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20855×64.06

32.06

= 41671Kg/h

=Q SO 2

Ce qui correspond dans les condition normales de température et de pression àun débit volumique de :

41671×22.4

64.06

= 14571Nm3/h

=Q SO 2

D’autre part le débit molaire d’air de combustion est égal au débit molaire des

gaz à la sortie four.D’où :

Soit :Qac : Débit d’air de combustion Qgc : Débit des gaz de combustion1.2874 : Densité d’air

Qac = Qgc

14571

0.11

= 132464Nm3/h

=

Ou on aura alors:

27738 × 32 22.4

= 39626 Kg/h

=Q O 2

SO3 réagissant : 51038× 99.9 = 50987Kg/h100

H2O réagissant : 51038 × 18.02 = 11488Kg/h80.06

SO3 restant : 51038 – 50987 = 51Kg/hL eau de dilution : 63452× 1.5 = 952Kg/h

98.5

A l’entrée de la 1ère couche catalytique on effectue une injection d’air pour laréduction du % SO2 à 8,5%, cette dilution offre la possibilité d’introduire le débitd’oxygène nécessaire à la conversion du SO2 en SO3.

* Calcul du débit de gaz total :

QTG = 14571×100 = 171424 Nm3/h8.5

* Calcul du débit d’air de dilution :


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QTG = Qad + Qgc Qad = QTG – Qgc Qad = 38960 Nm3/h

La composition du débit air de dilution est : O2 = 38960 × 20.94 = 8158Nm3/h ou 11654 Kg/h

100 N2 = 38960 × 79.06 = 30802Nm3/h ou 38503Kg/h

100

D’où les débits des réactifs et des productions :SO2 réagissant : 41671× 98 = 40838Kg/h

100O2 réagissant : 40838 × 16 = 10200Kg/h

64.06SO3 formé : 40838 × 80.06 = 51038kg/h

64.06Reliquat SO2 : 817 Kg/hReliquat O2 : 11654 – 10200 + 18810 = 20264Kg/h

Chaleurs de réactionsL’énergie thermique libérée lors de la fabrication de H2SO4.Résulte des enthalpiesH des différentes réaction entrant enjeu : Combustion de soufre:

S + O2 SO2 H = - 70.94kcal/mole Conversion de SO2 en SO3

SO2 + 1/2O2 SO3 H = - 23.52 kcal/mole

Absorption de SO3

SO2 + H2O H2SO4 H = - 32.82 kcal/mole

Dilution de H2SO4 de 100% à 98.5 % H = - 0.87 kcal/mole

H = -128.15Kcal/mol

Chaleur dégagée par chacune des réactions :

Combustion : 20855×1000 × 70.94 = 46146404Kcal/h32.06

Conversion : (41671 – 817) ×1000 × 23.52 = 14999782Kcal/h64.06

Absorption : (51038 – 51) ×1000 × 32.82 = 20901740Kcal/h80.06

Dilution : 62500 ×1000 × 0.87 = 554394Kcal/h98.08

Bilan spécifiquePour les températures nous tablerons sur les valeurs moyennes suivantes :

Soufre à l entrée : 135°C Air ambiant : 20°C


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Eau de procède : 20°C Air de produit : 45°C Gaz du fumé : 90°CD’où les chaleurs spécifiques : Soufre liquide à 135°C : Cp = 0.32 Kcal/Kg °C Acide de 98.5% à 45°C : Cp = 0.353 Kcal/Kg°C Eau de procède à 20°C : Cp = 1Kcal/Kg°CLes chaleurs spécifiques des gaz sont donnée en fonction de la température par les

formules suivante (Cp en Cal/ mole °K ; T en °K) : Cp O2= 7.9 + 0.833×10-3T Cp N2= 6.5 + 10-3T CpSO2 = 7.7 + 5.3×10-3T – 0.83×10-6T2 Cp SO3= 6.077 + 23.537× 10-3T – 96.87×10-7T2

I

Chaleur récupérée au niveau de la chaudièreChaleurs spécifiques de l’air à 55°C

Cp O2= 8.17cal/mole°K = 0.255Kcal/Kg°K Cp N2= 6.828 cal/mole°K = 0.244Kcal/Kg°K

Chaleurs spécifiques des gaz à 432°C Cp O2=8.49cal/mole°K = 0.265Kcal/Kg°K Cp N2=7.205 cal/mole°K = 0.257Kcal/Kg°K CpSO2 =11.02 cal/mole°K = 0.172Kcal/Kg°K

Bilan thermiqueEntrée

Chaleur sensible de l air de combustion à 55°CH = (39626×0.255 + 130908×0.244) ×328 =13791148Kcal/h

Chaleur sensible de soufre à 135°C :H = 20855×0.32×135 = 900936Kcal/h

Chaleur dégagée par la combustion :H = 46146404Kcal/h

Total chaleur entrante = 60838488 Kcal/h

Sortie Chaleur sensible des gaz sortie chaudière :H = 705× (41671×0.172 + 18810×0.265 + 130908×0.257)=32285770Kcal/h

Perte due à l’isolation (four + chaudière) : estimées à 2% du flux total60838488×0.02 = 1216770Kcal/h

Total =33502540Kcal/hLa différence correspond à la chaleur cédée à la chaudière, soit :

HC = 27335948Kcal/h

Chaleur récupérée au niveau des surchauffeurs indépendants

Chaleurs spécifiques des gaz à 440°C


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CpSO2 =11.07 cal/mole°K = 0.173Kcal/Kg°K CpSO3 = 17.93 cal/mole°K = 0.224Kcal/Kg°K Cp O2=8.493cal/mole°K = 0.265Kcal/Kg°K Cp N2=7.213 cal/mole°K = 0.258Kcal/Kg°K

Bilan thermiqueEntrée

Chaleur sensible des gaz entrée convertisseur : 32285770Kcal/hChaleur sensible de l air de dilution

H = (11654×0.265 + 38503×0.244) ×328 = 4094438Kcal/hChaleur dégagé par la conversion : 14999782Kcal/hTotal = 51379990Kcal/h 47805351Kcal/h

SortieChaleur sensible des gaz sortie convertisseur à 440°C

H = 713×(817×0.173+ 51038×0.224 + 20264×0.265 + 169411×0.258) =43244770Kcal/h

Perte dues à l isolation : 51379990×0.02=1027600Kcal/hTotal = 44272370Kcal/hLa différence correspond à la chaleur cédée au surchauffeur soit

HS = 7107620Kcal/h

C/ Chaleur récupère au niveau de l’économiseur Chaleurs spécifiques des gaz à 200°C CpSO2 =8.73 cal/mole°K= 0.136Kcal/Kg°K CpSO3 = 10.40 cal/mole°K= 0.130Kcal/Kg°K Cp O2=8.07cal/mole°K = 0.252Kcal/Kg°K Cp N2= 6.7 cal/mole°K= 0.239Kcal/Kg°K

EntréeChaleur sensible des gaz de conversion à 440°C = 43244770Kcal/h

SortieChaleur sensible des gaz à 200°C

H = 473×( 817×0.136+ 51038×0.130 + 20264×0.252 +169411×0.239)=24757676Kcal/h

Pertes dues à l isolation 2% :H = 864895Total 25767417Kcal/hLa différence correspond à la chaleur cédée à l’économiseur soit

HE = 17622199Kcal/h


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Conclusion

e stage que j'ai effectué au service PRODUCTION, était pour moi une

possibilité d'améliorer mes qualités, d’apprendre de nouvelle expériences et

informations, et de maîtriser l'élément principal de nature à atteindre les

objectifs prioritaires et de la confrontation des méthodes et techniques en

signées avec les pratiques en vigueur au sein de l'entreprise.

Rapport Stage PS3

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Transcript of Rapport Stage PS3