Raffinage TD [PDF]

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Fiche TD Raffinage

Exercice 1 : Distillation atmosphérique de pétrole brut 1. Les principaux composants du pétrole brut Le pétrole est composé de plusieurs hydrocarbures. On y trouve aussi une multitude d'autres éléments tels que l'azote, le soufre, les métaux mais aussi parfois de l'eau salé ou bien des produits sulfuré-thiols Le rôle des colonnes de séparation qui figure dans le schéma ci-dessous

:

La colonne de distillation atmosphérique : C'est la première étape du raffinage du pétrole, et les toutes premières raffineries de pétrole se résumaient à peu près à une colonne de distillation. Son fonctionnement est fondé sur la différence des températures d'ébullition de chacun des produits purs contenus dans le pétrole.

Le débutaniseur : 1

Cette colonne fonctionne avec un taux de reflux très élevé sous une pression de l'ordre de 5 à 10 bars afin d'éliminer tous les gaz et d'ajuster la tension de vapeur de la coupe naphta. À la sortie de cette unité, tous les gaz C4– (c’est-à-dire le butane et tous les gaz plus légers que celui-ci) sont envoyés vers le « gas plant » pour être traités.

Le dééthaniseur : C’est une colonne de distillation à condensation partielle avec 35 plateaux à clapets à calotte. Il reçoit la charge Gaz /C1-C4 pour séparer et récupérer l’éthane en tête Et le résidu GPL au fond .

Le dépropaniseur : C’est la troisième colonne de distillation de l’unité de fractionnement. Son principal objectif est de produire du propane de réfrigération de bon qualité, et de limiter la teneur de propane dans les produits de fond afin de respecter les spécifications de qualités du butane au fond

Le déisopentaniseur : C’est la dernière colonne de distillation de l’unité de fractionnement. Il est équipé par 48 plateaux à clapets à calotte et reçoit les produits de tête de séparateur essence/essence Cette colonne est installée pour séparer et récupérer l’iso pentane en tête pour obtenir un essence déisopentanisé

La colonne de distillation sous-vide : C’est une colonne de séparation qui a pour but de séparer le résidu atmosphérique en plusieurs coupes pétrolières. La fraction lourde des produits de la distillation atmosphérique y est d'abord chauffée, puis envoyée dans une autre colonne moins haute, mais plus épaisse, et qui comporte moins de plateaux. On l'appelle colonne de distillation sous vide. Comme dans les strippers atmosphériques, la distillation est souvent accélérée par une injection de vapeur d'eau. Les produits séparés par distillation sous vide sont moins nombreux que ceux isolés par distillation atmosphérique. On se contente en général de deux coupes intermédiaires en plus des soutirages de tête et de fond. Ces produits que l'on appelle gazole sous vide lourd et léger respectivement, sont également fréquemment désignés par leur abréviation anglaise de LVGO et HVGO

Séparateur essence : C'est un ballon vertical sert à séparer la coupe essence en deux tirage léger et lourd selon la volatilité et la longueur de chaine carboné

Exercice 2 : Dessalage de pétrole brut Etant donné les paramètres de fonctionnent du dessaleur de pétrole brut figuré dans le schéma ci-dessous. 

2

   



Déterminer : 1. La salinité théorique de l’eau résiduelle : 2. La salinité réelle de l’eau résiduelle : 3. La salinité du brut à la sortie du dessaleur :

. . .

4. Calculer l’efficacité de dessaleur : 5. Refaire les calculs avec

. Conclure ?

En donne :    

Salinité théorique de l’eau résiduelle  Sth

( gl )=

BSW e × Se +τ L × S L 0.02 ×180+0.1 × 40 g = =63 BSW e + τ L 0.02 ×0.1 l

La salinité réelle de l’eau résiduelle 3



 

Sr

( gl )=S −η × ( S −S )=180−0.9× ( 180−63.33 )=74.997 gl e

L

e

th

La salinité du brut à la sortie du dessaleur 

Ss

( gl )=BSW ×S =0.001× 74.997=0.07499 gl s

r

L’efficacité de dessaleur Edess =

180−74.997 =58.335 % 180

Avec BSW e =5 % Salinité théorique de l’eau résiduelle : Sth

g BSW e × Se +τ L × S L 0.05 ×180+ 0.1× 40 g = = =86.66 l BSW e + τ L 0.05+ 0.1 l

()

La salinité réelle de l’eau résiduelle Sth

( gl )=S −η × (S −S )=180−0.9 × ( 180−86.66 )=95.994 gl e

L

e

th

La salinité du brut à la sortie du dessaleur  SS

( gl )=BSW × S =0.001 ×95.994=0.095994 gl S

r

L’efficacité de dessaleur Edess =

180−95.994 =46.67 % 180

Et Donc l'efficacité de dessellage et démineur lorsque la BSW est élevée (teneur en eau et sédimentation)

Exercice 3 : En donnant la formule de stokes suivant,

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Application numérique Huile Légère : 1000× 9 . 81× 0.000252 ×(1030−850) m =3. 065 6 10−3 18 × 2 S

Huile Lourde : 1000× 9 . 81× 0.000252 ×(1030−950) m =1.3625 10−3 18 × 2 S On en conclue que la vitesse de décantation varie selon la variation de viscosité et de densité de fluide

Exercice 4 : Indice de viscosité: L'indice de viscosité (viscosity index (VI), en anglais) est une échelle reposant sur un rapport sans dimension, qui indique le degré de variation de la viscosité des produits pétroliers et des produits connexes, tels que les huiles lubrifiantes, en fonction de la variation de la température1. Plus cet indice est élevé, moins la viscosité de ces liquides est influencée par la température L’indice d'octane mesure la résistance d’un carburant à s’enflammer spontanément dans un moteur. Il caractérise la résistance au phénomène de cliqueté Point d’écoulement : Le point d’écoulement d’une substance est la température minimale à laquelle elle s'écoule encore1. On mesure souvent le point d’écoulement d’un pétrole brut, d’un gazole, d’un fioul, d'un fluide hydraulique ou d'un lubrifiant pour définir la faisabilité d’un pompage. Point d’éclair : Le point éclair est la température la plus basse où un liquide peut former un mélange inflammable à sa surface. (Commencer à brûler) donc plus une substance a un point éclair bas, plus elle sera facile à enflammer. Tension de vapeur : C’est La pression de vapeur saturante est la pression à laquelle la phase gazeuse d'une substance est en équilibre avec sa phase liquide. Elle est liée à la tendance des molécules à passer de l'état liquide à l'état gazeux. 5

Le point initial : De la courbe de distillation ASTM correspond à la T° d'appariation de la 1ér goute de condensat carburant essence Le point final : De la courbe de distillation ASTM correspond à la dernier température enregistré lors d’une distillation ASTM d'un carburant essence.

Exercice 5 : Caractéristiques des produits de procédé d’isomérisation T eb(°c) RON

P C_C5 – Cyclopentane

MON

49.3

102.3

84.6

28

93.7

92 ,5

36

61.7

61,9

E N T

iC5

A

ISOPENTANE

N E S

n-PENTANE

CH3―CH2―CH2―CH2―CH3

6

iC6

CH3

DIMETHYLBUTANES

Ι

(2-2 DMB)

CH3―CH2―CH2―CH3

50

105

93,4

Ι CH3 H E

(2-3 DMB)

58

91.1

94,3

60

73 ,4

73,3

63

65

69.3

69

24.8

26

X A

H3C ― C H2― CH2 ― CH2 ― CH3

N

Ι

E 2-méthyle-pentane

CH3

S 3-ethyl pentane

n-hexane

CH2 ― CH2 ― C H2― CH2 ― CH2― CH3

2- Les réactions de procédé d’isomérisation :     

Température du réacteur Rapport Hydrogène / Hydrocarbures Pression sortie réacteur Vitesse spatiale. Injection de chlore

3- Le schéma du procédé d’isomérisation :

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4- Le rôle de chaque section dans ce procédé. Section hydrotraitement de naphta LSRN Il s’agit d’un traitement à l’hydrogène qui permet d’éliminer le soufre et l’azote sous forme d’hydrogène sulfuré « H2S » et d’ammoniac « NH3 » volatils et en même temps à assurer les oléfines et de piéger les métaux Section PENEX La fonction originale du procédé d’Isomérisation est de valoriser le naphta léger (LSRN), avec un faible indice d’octane où on emploi un catalyseur sélectif afin de transformer en présence de l’hydrogène, LSRN traité en produit de base de meilleure qualité ( NO ≥ 87) pour la fabrication des essences,.

Exercice 6 : 1. Expliquer la chaine de fabrication des huiles de base mentionnée dans le schéma suivant.

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2- La différence entre une huile mono-grade et une huile multigrades selon la figure fournis :

La différence : La durée de fonctionnement d’huile de multi grade est bien efficace par apport à l’huile mono grade due à l’influence de la température sur les deux huiles, on a remarqué des différences tell que la graduation de viscosité.

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