Tabet Roumaissa PDF

‫وزارة التعليم العالي والبحث العلمي‬
BADJIMOKHTAR-ANNABAUNIVERSITY
UNIVERSITE BADJI MOKHTAR-ANNABA ‫جامعة باجي مختار– عنابة‬
Faculté des Sciences de l’Ingéniorat

Département de Génie des Procédés
Spécialité : Génie des Procédés
Option: Génie chimique
MEMOIRE
Présenté en vue de l’obtention du diplôme de Master
Etude de la section de réfrigération au propane pour une meilleure

exploitation durant les périodes chaudes (T d’air ambiant > 42°C).
Modélisation mathématique.
Présenté par :
Mlle. Tabet Roumaissa
DIRECTEUR DE MEMOIRE : Mr. Abdelaziz TOUBAL, Pr, Université Badji Mokhtar- Annaba
Devant le jury :
Président : Mme Fertikh Nadia, Pr, Université Badji Mokhtar-Annaba
Membre : Mr Abidi Abdennebi, MCB, Université Badji Mokhtar-Annaba
Membre : Mr. TOUBAL Abdelaziz, Pr, Université Badji Mokhtar-Annaba
Année: juin 2017

Remerciements
Remercier, c’est le plaisir de se souvenir de tous ceux qui, par leurs
encouragements, leur disponibilité, leur amitié et leur compétences, ont
su créer une ambiance de travail nous ayant permis de finaliser ce
mémoire.
Nous tenons à remercier notre encadreur : Mr Toubal Abdlaziz pour ses

aides, ses remarques et ses conseils.
Nous remercions également tout le personnel du département

Production de la Région Méga train GL1/K notamment : Mr Chihab
imad ainsi que Mr Younes, Mr Guenoun pour leur accueil et leur aide
tout au long de la réalisation de ce travail.
A tous ceux qui de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce
mémoire.
Enfin, nos derniers remerciements vont à l’ensemble de la famille

enseignante du département Génie des procédés.
Dédicaces
A mes très chers parents pour leur amour et soutien
A mon cher frère
A mes chères sœurs
A mes nièces adorées
A mon beau frère
A toute ma famille
A tous mes amis (es)
A mes collègues de promotion Génie Chimique

Références
Bibliographiques
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Références bibliographiques
[1] : M. CAROUGE, Conception, construction et exploitation des réseaux de gaz naturel :

Généralités sur le transport international du gaz, Association Technique de l’industrie du
Gaz naturel en France, 1995, p 1.
[2] : http://fr.scribd.com/doc/135385216/Introduction-generale.
[3] : PIERRE PETIT, Technique d’ingénieur, Liquéfaction du gaz naturel, Article j3601,
2005.
[4] : http://www.techno-science.net/?>
[5] : ALEXANDRE ROJEY, Le gaz naturel Production-Transport-Traitement : Propriétés

physico-chimique du gaz naturel, Technip, 1994, p 71-76, 292-301.
[6] : NOUREDINE MORSLI, RAYAH HOUARI, mémoire fin de cycle, Augmentation

cyclique de la teneur en CO2 dans la section de décarbonatation du gaz naturel au sein du
complexe GL1/Z, Ecoled’ingénieur de Boumerdès, Unité de Formation et Recherche gas,
refining & petrochemistry, 2010, p 5, 8-10, 15.
[7] : PELLOUX-PRAYER, Conception, construction et exploitation des réseaux de gaz

naturel : Le gaz naturel dans le monde, Association Technique de l’industrie du Gaz naturel
en France, 1998, p 3.
[8]: BP Statistical Review of world energy, June 2003.
[9]: International Energy Agency, Natural Gas Information, 2009.
[10]: NICOLE FONTAINE, Livre blanc sur les énergies, Ministre de l’économie des
finances et de l’industrie, 2003, p 32.
[11]: IEA Statistics. International Energy Agency, Natural Gas Information, 2009.
[12]: http://www.fondation-res-publica.org/L-Algerie-le-Maghreb-et-l-approvisionnement-
energetique-de-l-Europe_a46.html
[13]: Bilan énergétique national de l’année 2007, Ministère de l’énergie et des mines.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[14]: http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/espace-decouverte/les-cles-pour-comprendre/les-
sources-d-energie/le-gaz-naturel
[15]: http://r0.unctad.org/infocomm/francais/gaz/marche.htm
[16]: Manuel de formation générale, Introduction générale document No : PL-AAA-PP1-300.
[17]: Manuel de formation générale, Liquéfaction document No : PL-AAA-PP1-315.
[18]: ECONOMIE D'ENERGIE Les aéroréfrigérants série. 11, AIX AUDIO VISUEL 1976
[19]: M. A. LAMECHE Les aéro-réfrigérants, séminaire octobre 2005.
[20]: M. A. GRANGE TECHNIP Aéro-réfrigérants (Centre des études supérieures de

raffinage et de génie chimique).
NOMENCLATURE
NOMENCLATURE
ABREVIATION
AFNOR : Association française de normalisation

AGRU : Acid Gas Removal Unit
ALG: Algeria
API661: Air-Cooled Heat Exchangers for General Refinery Service
ASME: American Society of Mechanical Engineers
BP: Basse Pression
BSI: British Standards Institute
C2H6: Ethane
C3H8: Propane
C4H8S: tetrahydrothiophene (THT)
C6H14: Hexane
C7H16: Heptane
C8H18: Octane
CH4 : Méthane
CO2 : dioxyde de Carbone
COGIZ : Société de Conditionnement et de Commercialisation des Gaz Industriels
Csa,BWh,BSk : Classification de Köppen
DCS : Distributed control system
FSU : Fédération syndicale unitaire
GN : Gaz Naturel
GND : Gaz naturel décarbonaté
GNL : Gaz naturel liquéfié
GNT : Gaz naturel traité
GPL : Gaz du Pétrole liquéfié
H2O : eau
H2S : sulfure de dihydrogène
He : Hélium
HELLISON : société mixte entre LINDE et SONATRACH, basée à Skikda (Algérie).
Hg: Mercure
HP: Haute Pression
i-C4H10: I-Butane
i-C5H12: I-pentane
IRN: Iran
ISO : L'Organisation internationale de normalisation,
KBR : Kellogg Brown and Root
M1 et M2 : Deux quais de chargement du méthanier
MDEA : méthyle diéthanolamine activée
MEA : Mono éthanolamine
MR: Mixed Refrigerants
N2: Nitrogen
NAM: North American
N-C4H10 : n-Butane
N-C5H12 : n-Pentane
RUS : Russie
URSS : Union des républiques socialistes soviétiques
USA: United states American
VOC : Composants Organiques Volatils
NOMS DES EQUIPEMENTS
12-MD39 : Le ballon de reflux de la colonne de régénération de MDEA
13-MC01 et 15-MC01/02/03 : Echangeurs du gaz naturel
13-MC01 : Refroidisseur
15-MC01/0203 : Pré-refroidisseurs de gaz
15-MC05 : Un échangeur principal
16-MC01/02/03 : Les aéroréfrigérants du MR
16-MC04/05/06/07 : Les échangeurs du MR
16-MC09/10/11 : Aéro-réfrigérant
16-MD01 : Ballon d’aspiration
16-MD02/03/04/05 : Ballon d’aspiration propane (1er étage, 2eme,3eme,4eme)
16-MD06 : Ballon accumulateur propane
16-MD07 : Ballon de transfert
16-MD08 : Ballon de séparateur
16-MJ01 : Compresseurs BP
16-MJ01-GT : Turbine à gaz
16-MJ01-M : Moteur d’assistance démarrage
16-MJ02 : Compresseurs MP
16-MJ03 : Compresseur HP-MR
16-MJ04 : Le compresseur de la boucle de propane
16MJ04-GT Turbine à gaz HP
16-MJ04-M : Moteur d’assistance
16-MJ05 : Pompe de transfert du propane
20-MC04/05/06/07 : Échangeur.
65-MB01/02/11 : Une torche à trois futs (65-MB01/02/11).
65-MB07 : L’incinérateur.
65-MB08 : Dédié aux liquides torchés par le Nouveau Train.
65-MB09 : Dédié aux liquides torchés par GL1K auxquels s’ajoutent le propane et le butane.
71-MB01 : Une torche basse pression (torche confinée).
76-MF01 : Bac de stockage de propane.
Liste des figures
Figure I.1. Evolution et projection de l'approvisionnement en énergie primaire par source

d'énergie……………………………………………………………………………4
Figure I.2. Production mondiale du gaz naturel par région………………………………….…8
Figure I.3. Perspective de la consommation mondiale en gaz naturel par région……………...8
Figure I.4. Répartition des réserves de gaz naturel en 2006………………………………….11
Figure II.1. Vue cartographique de la situation géographique du champ gazier de Hassi

R’mel, la ligne de transport du gaz et le complexe GL1/K…………………….12
Figure II.2. Echangeur bobiné……………………………………………………………….15
Figure II.3. Liaisons SONATRACH – HELISON –MESSER………………………………18

Figure II.4. Présentation générale du méga train…………………………………………….20
Figure IV.1. Les différents types des aéro-réfrigérants……………………………………...31
Figure IV.2. Aéro-réfrigérant type forcé……………………………………………………..33
Figure IV.3. Les éléments composant d’un aéro-réfrigérant………………………………...35
Figure IV.4. La structure d’un aéro-réfrigérant……………………………………………...35
Figure IV.5. Aéro-réfrigérants installés dans une station de compression de gaz naturel…..36
Figure V.1. Nombre des aéro-réfrigérants nécessaire pour l’élimination de la vapeur du

propane…………………………………………………………………………42
Figure V.2. Nombre nécessaire des aéro-réfrigérants pour éliminer la vapeur du propane par
une vitesse modérée…………………………………………………………….43
Liste des tableaux
Tableau I.1. Quelques compositions types de gaz naturel ne contenant pas de H2S [20]……...5
Tableau I.2. Evolution de la production mondial en gaz naturel………………………………7

Tableau II.1. Principaux produits du complexe CL1K de Skikda………………………..….17
Tableau II.2. Capacité de stockage des produits au niveau du complexe GL1K de
Skikda................................................................................................................17
Tableau III.1. Caractéristiques des ballons d’aspiration propane……………………….23
Tableau V.1. Donnés du fluide chaud (propane). ………………………………………...…39
Tableau V.2. Données du fluide froid (air). …………………………………………….…..39
Tableau V.3. Données du fluide refroidi (propane). ……………………………………..…39
Tableau V.4. Autres données des aéro-réfrigérants…………………………………………39
Tableau V.5. Données caractéristiques du propane……………………………………..…..39
Tableau V.6. Données caractéristiques des aéro-réfrigérants. ……………………….……..39
Tableau V.7. Données réelles du propane. …………………………………………….……40
Tableau V.8. Données réelles des aéro-réfrigérants. ………………………………………..40
Tableau V.9. Paramètres de fonctionnement calculés en fonction du nombre d’aéro-

réfrigérants…………………………………………………………………….41
Tableau V.10. Paramètres de fonctionnement calculés en fonction du nombre d’aéro-

réfrigérants, pour une Tair de 42°C et une vitesse de 336 rpm. …………….43
SOMMAIRE
Introduction générale…………………………………………………………………………..1
Chapitre I
Généralités sur le gaz naturel
1. Introduction ……………….……………………………………………………………......3
2. Importance du gaz naturel…………………………………………………………………..3
3. Composition du gaz naturel…………………………………………………………………4
4. Types de gaz naturel………………………………………………………………………...5
5. Caractéristiques du gaz naturel……………………………………………………………...6
6. Traitement du gaz naturel……………………………………………………………….......6
7. Le gaz naturel dans le monde et en Algérie…………………………………………….......7
7.1. Gaz naturel dans le monde…………………………………………………………….7
7.1.1. Production du gaz naturel……………………………………………………......7
7.1.2. La consommation du gaz naturel…………………………………………….......8
7.2. Gaz naturel en Algérie ………………………………………………………………..9
8. Transport du gaz naturel…………………………………………………………………......9
9. Utilisation du gaz naturel……………………………………………………………………10
9.1. Utilisations domestiques……………………………………………………………..10
9.2. Le secteur industriel…………………………………………………………………10
9.3. Production d’électricité……………………………………………………………...10
9.4. Industrie de l’automobile…………………………………………………………….11
10. Réserves en gaz naturel ……………………………………………………………………11
SOMMAIRE
Chapitre II
Présentation du complexe GL1/K
Introduction ……………………………………………………………………………………12
1. Description du procédé …………………………………………………………………….12
1.1. L’unité de comptage, de conditionnement et le système de compression du gaz
d’alimentation……………………………………………………………………………13
1.2. Distribution du gaz naturel…………………………………………………………..13
1.3. L’unité de décarbonatation………………………………………………………….14
1.4. L’unité de déshydratation du gaz naturel décarbonaté (séchage)…………………...14
1.5. L’unité de démercurisation …………………………………………………………14
1.6. L’unité de liquéfaction du gaz naturel………………………………………………14
1.7. L’unité de la réinjection du GPL……………………………………………………16
1.8. L’unité de fractionnement…………………………………………………………...16
1.9. Les circuits de réfrigération ………………………………………………………...16
1.10. Charge traitée et capacité de production…………………………………………...17
1.11. L’unité 80 (stockage et expédition) …………………………………………….....17
2. Les utilités………………………………………………………………………………….18
2.1. Production des utilités……………………………………………………………….18
Conclusion……………………………………………………………………………………21
Chapitres III
Description de la section réfrigération
Introduction…………………………………………………………………………………...22
1. Présentation de la boucle de réfrigération au propane………………………………..........22
1.1. Les équipements constituants la boucle de réfrigération propane……………..........23
2. Présentation de la boucle de réfrigération MR……………………………………………..25
2.1. Les équipements de la boucle de réfrigération MR……………………………........26
SOMMAIRE
Chapitre IV
Les aéro-réfrigérants
Introduction…………………………………………………………………………………...29
1. Les aéro-réfrigérants à convection naturelle……………………………………………….29
2. Aéro-réfrigérants utilisant un ventilateur…………………………………………………..29
3. Les aéro-réfrigérants en circuit ouvert……………………………………………………..32
4. Les aéro-réfrigérants en circuit fermé……………………………………………………...32
5. Les normes et les codes de construction concernant les aéro-réfrigérants…………………32
6. Avantages et inconvénients des aéro-réfrigérants par rapport au refroidissement à l’eau...33
6.1. Avantages du refroidissement à air………………………………………………….34
6.2. Inconvénients du refroidissement à air………………………………………….......34
7. Technologie…………………………………………………………………………….…..34
Chapitre V
Simulation de la section réfrigération au propane
Introduction…………………………………………………………………………………...37
1. Choix du logiciel…………………………………………………………………………...38
1.1. Ping Robinson……………………………………………………………………….38
2. Méthode suivie……………………………………………………………………………..38
3. Test du logiciel HYSYS..………………………………………………………………….38
4. Etude d’un cas réel…………………………………………………………………………40
Conclusion générale…………………………………………………………………………..44
INTRODUCTION GENERALE
Parallèlement au pétrole, l’énergie gazière occupe une place très importante dans le
marché mondial grâce à ses réserves importantes. Vue sa propreté et sa souplesse
d’utilisation, elle dispose d’atouts certains pour devenir une importante source d’énergie et
occuper ainsi une place d’avant-garde dans la satisfaction du besoin énergétique mondial.
Le GNL est une technologie éprouvée depuis près de 40 ans. Cette technologie a été
lancée en 1963 en Algérie et qui est utilisée depuis de nombreuses années par plusieurs pays,
notamment la France, la Belgique, l’Espagne, la Corée et les États-Unis.
Il en va de même au Japon qui dépend à 100 % du GNL importé pour répondre à ses
besoins en gaz naturel. Vu la richesse de l'Algérie en gaz et en pétrole, l'économie nationale se
base essentiellement sur l'industrie des hydrocarbures. Cette industrie nécessitait
l'implantation de diverses unités de traitement avec l’installation d’équipements coûteux.
Dans ces conditions, les progrès techniques permettant de réduire ces coûts devraient
jouer dans l’avenir un rôle majeur dans le développement du commerce international des
hydrocarbures.
Le nouveau train de GNL de Skikda est conçu pour remplacer les unités 20, 30, et 40
qui ont été détruites lors de l’incident de l’année 2004. Le méga train se compose de quatre
sections principales à savoir la section des utilités, la section de liquéfaction du gaz naturel
traité et la section fractionnement et stockage.
L’unité de liquéfaction contient des équipements consommateurs d’énergie thermique
tels que les rebouilleurs et les condenseurs, et les équipements consommateurs d’énergie
électrique tels que les pompes et les aéro-réfrigérants. Le déroulement du processus de
liquéfaction devrait être dans des bonnes conditions temporelles pour un apport d’énergie
minimal et un bénéfice économique bien important.
Dans le cadre de la préparation du diplôme de Master II en génie chimique, nous nous

sommes intéressés à la section de réfrigération au propane équipée d’aéro-réfrigérants, pour
1
étudier l’impact de la température ambiante sur la condensation des vapeurs de propane

produites au niveau de la boucle de réfrigération propane principale durant la période d’été où
la température peut atteindre des pics de 42°C.
Pour réaliser ce travail, nous avons vérifié tout d’abord le taux de propane vapeur
envoyé vers torche du méga train en marche normale. Cette perte de propane non négligeable
nous a orienté vers l’étude du refroidissement et de la condensation du propane par les aéro-
réfrigérants afin de trouver des solutions pour pallier à cette augmentation de la température
ambiante pendant la période chaude.
Afin de répondre à notre objectif, nous avons fait une étude comparative entre les
paramètres de fonctionnement du design (température ambiante de 24°C) et les paramètres
obtenus par simulation HYSYS dans le cas d’une température ambiante atteignant 42°C.
Le présent mémoire sera structuré de la manière suivante :

• En plus d’une introduction générale et d’une conclusion générale complétées par des
annexes, ce mémoire est divisé en cinq chapitres :
- Le premier chapitre est consacré aux généralités sur le gaz naturel, sa composition et
son importance.
- Le deuxième chapitre traite d’une façon générale une présentation du complexe
GL1/K (Méga train) de Skikda.
- Le troisième chapitre concerne une description du système de fonctionnement de la
section de réfrigération au propane ainsi que ses équipements.
- Le quatrième chapitre porte sur le concept de base du système de fonctionnement des
aéro-réfrigérants et de leur technologie.
- Enfin, dans le cinquième chapitre, nous avons étudié la possibilité de réduire la
quantité de vapeurs de propane torchée au niveau de la section de réfrigération propane au
cours de son fonctionnement. Pour cela, nous avons fait une simulation mathématique des
conditions de fonctionnement de cette section à une température ambiante de 42°C en
utilisant le logiciel HYSYS V6 et en modifiant les paramètres des aéro-réfrigérants. L’ajout
de 03 aéro-réfrigérants avec une augmentation de la vitesse de rotation de ces aéro-
réfrigérants permet de refroidir et condenser tout le propane vaporisé.
2
Chapitre I : Généralités sur le gaz naturel
I.1. Introduction
Le gaz naturel est un combustible fossile. C’est un mélange d'hydrocarbures trouvé

naturellement sous forme gazeuse et la deuxième source d'énergie la plus utilisée dans le
monde après le pétrole ; son usage se développe rapidement.
Pendant longtemps, le gaz naturel a été considéré comme un sous-produit du pétrole, il

était brûlé à la torche sur de nombreux gisements.
Son développement a ensuite été très rapide grâce à l’abondance de ses réserves, à leur
répartition sensiblement plus équilibrée que celle des réserves pétrolières et à son excellente
qualité pour le consommateur final [1].
Il est connu surtout pour son usage domestique pour le chauffage, la cuisson, et il est
comme matière première dans l’industrie chimique, notamment pour la pétrochimie et le
raffinage. Il sert à la production d’électricité et pour le transport.
I.2. Importance du gaz naturel
Le gaz naturel est la source d'énergie fossile qui a connu la plus forte progression depuis
les années 70. Elle représente le cinquième de la consommation énergétique mondiale.
En raison de ses avantages économiques et écologiques, le gaz naturel devient chaque

jour plus attractif pour beaucoup de pays. Les propriétés de ce produit qui le caractérisent, en
font l'une des sources d'énergie les plus fiables connue à ce jour. Il représente la deuxième
source d'énergie la plus utilisée après le pétrole.
D'après le département américain de l'énergie (EIA), la part du gaz naturel dans la

production énergétique mondiale était de 22 % en 2004 et les perspectives de développement
de la demande sont excellentes. Il est considéré comme le combustible fossile du siècle,
comme le pétrole l'était lors du siècle précédent et le charbon il y a deux siècles.
3
Figure I.1: Evolution et projection de l'approvisionnement en énergie primaire par source

d'énergie [2]
Le gaz naturel présente un avantage concurrentiel par rapport aux autres sources
d'énergie, car seuls 10 % environ du gaz naturel produit, sont perdus avant d'arriver chez le
consommateur final. En outre, les progrès technologiques améliorent constamment l'efficacité
des techniques d'extraction, de transport et de stockage, ainsi que le rendement énergétique des
équipements fonctionnant à base de gaz naturel.
Le gaz naturel est considéré comme un combustible plus propre et plus respectueux de
l'environnement que la plupart des autres combustibles fossiles. Son avantage comparatif en
matière d'environnement par rapport au charbon ou au pétrole, réside dans le fait que, les
émissions de dioxyde de soufre sont négligeables, et que les niveaux d'oxyde d'azote et de
dioxyde de carbone sont plus faibles.
Un plus grand recours à cette source d'énergie permettrait notamment de limiter les
impacts négatifs sur l'environnement, tels que les pluies acides, la détérioration de la couche
d'ozone ou les gaz à effet de serre [2].
I.3. Composition du gaz naturel
Le composant principal du gaz naturel (GN) est le méthane CH4 (souvent plus de 80 %) ;
viennent ensuite les hydrocarbures saturés, plus lourds que le méthane (C2 à C8) dont les
proportions décroissent avec l’augmentation du nombre d’atomes de carbone (tableau I.1).
4
On peut aussi y trouver en quantité extrêmement variable, d’un gisement à un autre, de

l’azote N2, de l’hélium He, du mercure Hg, du dioxyde de carbone CO2, parfois du sulfure de
dihydrogène H2S qu’il faut éliminer, et de la vapeur d’eau [3-4].
Tableau I.1 : Quelques compositions types de gaz naturel ne contenant pas de H2S [3].
Type de gaz
Composants Gaz brut Gaz épuré à l’entrée du liquéfacteur
(% molaire) Libye
Algérie Libye « Gaz associé » (1)
He 0,19 0,19
Ne 5,60 5,61 1,1 1,4
CO2 0,21 0,01
CH4 83,40 83,57 84,9 63,0
C2H6 7,60 7,62 7,3 19,1
C3H8 1,90 1,90 3,5 10,0
i-C4H10 0,30 0,30 0,9 2,1
n-C4H10 0,40 0,40 0,9 2,2
i-C5H12 0,12 0,12 0,4 0,8
n-C5H12 0,13 0,13 0,4 0,8
C6H14 et C6+ 0,15 0,15 0,6 0,6
Total100% 100% 100% 100% 100%
H2O ppm 15 <1 <1 <1
(1)
Gaz récupéré lors d’une extraction de pétrole.
I.4. Types de gaz naturel
L’une des premières informations requises pour exploiter un gisement de gaz naturel
concerne le diagramme de phases. Selon qu’une phase liquide d’hydrocarbures coexiste ou non
avec la phase vapeur à un certain stade de production, le gaz est dit sec, associé ou à condensat.
➢ Le gaz sec : ne formant pas de phase liquide dans les conditions de production et ce
gaz est concentré en méthane et contient très peu d’hydrocarbures plus lourds que l’éthane.
5
➢Le gaz humide : un gaz est dit humide s’il y a production de phase liquide en surface
; un tel gaz est normalement moins concentré en méthane qu’un gaz sec.
➢Le gaz associé : coexiste dans la roche-réservoir avec un gisement de pétrole et peut
être présent sous forme de gaz dissous dans l’huile, ou sous forme de gaz de couverture situé
au-dessus de la réserve de pétrole.
➢ Le gaz à condensat : dans le cas d’un gaz à condensat, une phase liquide peut se
former dans le réservoir en cours de production ; la phase condensée s’enrichissant en
constituants lourds et la composition du gaz produit évolue en fonction du temps [5].
I.5. Caractéristiques du gaz naturel
Le gaz naturel, essentiellement composé de méthane, est :
❖ Incolore ;
❖ Inodore (il est odorisé par THT pour le rendre détectable) ;
❖ Insipide ;
❖ Plus léger que l’air ;
❖ Peu soluble dans l’eau ;
❖ Sa masse volumique est de 0,72g/L ;
❖ Sa masse moléculaire est de 16,7g/mol.
Les points de liquéfaction et de solidification sont respectivement de -162 °C et -185 °C

(dans des conditions ordinaires de pression et de température).
Le comportement du gaz naturel est influencé par le nombre de molécules, la pression, la

température et le volume qu’il occupe.
I.6. Traitement du gaz naturel
A sa sortie du gisement, le gaz naturel est inutilisable. Le gaz brut extrait est composé
essentiellement de méthane, mais contient une quantité variable d’autres composants dont
certains sont impropres à la consommation.
Le gaz naturel subit une série d’opérations de traitement pour éliminer les éléments
nocifs, et conserver ceux qui peuvent être commercialisés pour donner au gaz son odeur
caractéristique.
6
L’odorisation est une mesure de sécurité qui consiste à communiquer au gaz naturel une
odeur caractéristique qui ne puisse être confondue avec aucune autre, et qui soit détectable par
tous.
Cette odeur varie selon les pays comme par exemple en France, elle provient de
l’addition de THT (Tétrahydrotyophène) C4H8S [6].
I.7. Le gaz naturel dans le monde et en Algérie
I.7.1. Gaz naturel dans le monde
A partir de 1990, le gaz naturel est appelé à jouer un rôle plus important compte tenu de
l’augmentation de la demande mondiale de ce produit. La libéralisation des marchés gaziers et
le déclin des réserves de pétrole sont deux facteurs qui renfoncent ce rôle [7].
En 2003, 93 % de la consommation mondiale est constituée d’énergie fossile, dont 53 %

d’origine pétrolière, 33 % pour le pétrole et 20 % pour le gaz naturel [8].
I.7.1.1. Production du gaz naturel
La concentration de la production du gaz naturel dans les pays FSU (Ancien USSR) et
les pays NAM (Amérique du nord) qui contribuent pour plus de 50 % à la production annuelle
mondial. Avec 3148 milliards de m3 en 2008, la production totale en gaz naturel dans le
monde à légèrement augmentée de 3 % par rapport à 2007 [9].
Tableau I.2 : Evolution de la production mondial en gaz naturel [9].

2005 2006 2007 2008
USA 511 486 524 295 540 881 582 714

En million m3
RUS 638 591 651 010 646 211 656 973
IRN 94 266 103 345 116 166 120 735
ALG 83 764 82 390 81 539 82 300
MONDE 2868 733 2956 610 3032 996 3148 715
7
Figure I.2 : Production mondiale du gaz naturel par région.
I.7.1.2. La consommation du gaz naturel
A l’échelle mondiale, les fortes tensions que connaissent actuellement les marchés
internationaux des matières premières sont dues principalement à l’essor économique des pays
d’Asie, particulièrement la Chine, qui devrait dépasser la consommation énergétique de
l’Amérique du Nord en 2020 [10].
Entre 1990 et 2005, la consommation mondiale en gaz naturel a augmenté à un rythme

moyen de 1,8 % par an, dont la consommation en 1990 a été de 2071 milliards m3, en 2008 la
consommation a atteint 3154 milliards m3 soit presque 25 % de la demande d’énergie [11].
Figure I.3 : Perspective de la consommation mondiale en gaz naturel par région.
8
I.7.2. Gaz naturel en Algérie
La découverte du gaz naturel pour la première fois en Algérie remonte à l’année 1956,
au mois de novembre, dans les champs de HASSI R’MEL et IN-AMENAS au sud du pays.
Ces champs renferment l’une des plus importantes réserves mondiales du gaz naturel. Par la
suite, ils se sont reliés aux usines de production du gaz naturel liquéfié GNL aux côtes Est et
Ouest du pays (SKIKDA et Arzew), par des gazoducs comme moyen d’acheminement. La
première compagnie algérienne du gaz nommée CAMEL a été installée à Arzew en décembre
1961, par les sociétés françaises AIR LIQUIDE et SN RIPAL, et la société anglaise CONTH
INTERNATIONAL [6].
L’Algérie a une importe industrie du gaz naturel, et elle occupe la 7ème place dans le
monde en matière de ressources prouvées en gaz naturel, la 5ème en production (3 % de la
production mondiale et de 60 % de la production africaine) [11].
L'Algérie a exporté la majorité de son gaz, soit un volume de 53 milliards m3 vers

l'Europe en 2003, essentiellement vers l'Espagne 26 %, vers l'Italie 45 % et vers la France 17
%, et il y a bien sûr les autres pays tels que la Belgique, le Portugal, la Grèce, sans parler aussi
de la Turquie, de la Slovénie, de la Tunisie et des Etats-Unis d'Amérique [12].
La consommation interne du gaz naturel dans le secteur énergétique (production

d’électricité et de chaleur) est estimée de 10186 millions m3 l’équivalent de 427822 Téra
joules en 2007 [13].
I.8. Transport du gaz naturel
L’internationalisation des échanges rend la question de transport sensible, car il

comporte des contraintes qui influent sur le développement.
✓ Par gazoduc
C’est l’option la plus répandue, et elle est 4 à 5 fois plus coûteuse que le transport du
pétrole par pipeline. Le gaz doit être comprimé tous les 120 à 150 Km par des stations de
compression car c’est la différence de pression qui provoque le déplacement du gaz à une
vitesse de 15 à 20 Km/h.
9
✓ Par méthanier
Dans le cas de longues distances ou de difficultés liées aux conditions géopolitiques ou

géographiques des pays traversés, le transport est fait par méthanier. Cela nécessite de
liquéfier le gaz naturel pour simplifier son transport. Le taux de progression des échanges par
méthanier augmente de 7 % par an. Ce type d’échange pourrait représenter 38 % du
commerce mondial en 2020 contre 22 % aujourd’hui [14].
I.9. Utilisation du gaz naturel
Le gaz naturel est une source d'énergie polyvalente qui peut être employée dans des
domaines très variés.
I.9.1. Utilisateurs domestiques
Le gaz naturel peut être utilisé pour cuisiner, laver, sécher, faire chauffer de l'eau,
chauffer une maison (30 % de la consommation du gaz naturel au niveau mondial est destinée
à ce secteur).
En outre, les appareils ménagers sont sans cesse améliorés afin de pouvoir être utilisés
par le biais de gaz naturel, plus économique et plus sûr (les frais d'exploitation du matériel
fonctionnant au gaz naturel sont généralement plus faibles que ceux liés à d'autres sources
d'énergie).
I.9.2. Le secteur industriel
Le gaz naturel entre dans la fabrication de la pâte à papier, du papier, de certains

métaux, produits chimiques, pierres, argile, verre et dans la transformation de certaines
denrées. Il peut également être employé pour le recyclage des déchets, pour l'incinération, le
séchage, la déshumidification, le chauffage et la climatisation.
I.9.3. Production d'électricité
Depuis une dizaine d’année, le secteur électrique est devenu le moteur principal de
l’augmentation de l’utilisation du gaz naturel dans le monde, une tendance qui devrait se
poursuivre.
En général, les centrales électriques fonctionnant au gaz naturel sont moins coûteuses,
plus rapides à construire, plus productives et moins polluantes que des centrales utilisant
d'autres combustibles fossiles.
10
I.9.4. Industrie de l’automobile
Plusieurs millions de véhicules fonctionnant au gaz naturel circulent dans le monde

(6366500 automobiles à travers le monde en juin 2007 selon l'Association internationale des
véhicules au gaz naturel).
Les préoccupations relatives à la qualité de l'air dans la plupart des régions du monde
renforcent l'intérêt pour le gaz naturel dans ce secteur. On estime que les voitures utilisant ce
type de combustible émettent 20 % de gaz à effet de serre en moins que les véhicules à
essence ou diesel [14-15].
I.10. Réserves en gaz naturel
Bien que limitées, ces réserves sont très importantes, et les estimations concernant leur
taille, continuent de progresser à mesure que de nouvelles techniques d'exploration ou
d'extraction sont découvertes.
Les ressources de gaz naturel sont abondantes et très largement distribuées à travers le
monde. On estime qu'une quantité significative de gaz naturel reste encore à découvrir [15].
Figure I.4 : Répartition des réserves de gaz naturel en 2006 [15].
11
Chapitre II : Présentation du complexe GL1/K
Introduction
Le complexe de liquéfaction du gaz naturel GL1K, l’un des principaux pôles
d’hydrocarbures de l’Algérie, est situé à environ quatre kilomètres à l’Est de la ville de
Skikda.
Le nouveau train GNL dont la capacité de production pouvant atteindre 4.5 millions de
tonnes par an, est construit dans les limites géographiques du complexe, et remplace les trois
trains de liquéfaction, détruits en 2004 par un incendie et une explosion.
II.I Description du procédé [16]

Le complexe GL1K comprend des installations de réception du gaz naturel (GN)
produit par les champs gaziers de Hassi R’mel. Ce gaz est un mélange d’hydrocarbures dont
la teneur en méthane est supérieure à 80 % ; il contient aussi de l’éthane, du propane, du
butane, le pentane et des traces d’hydrocarbures lourds. Le GN peut contenir aussi de
l’hydrogène H2, l’azote N2, le gaz carbonique CO2 et de l’eau H2O.
Complex
e GL1/K
Pipe-line
de
transport
du gaz
Hassi
R’mel
Figure II.1 : Vue cartographique de la situation géographique du champ gazier de Hassi

R’mel, la ligne de transport du gaz et le complexe GL1/K.
Les objectifs principaux du complexe sont :

✓ Le traitement et la liquéfaction du gaz naturel.
✓ L’extraction des sous-produits, à savoir l’éthane, le propane, le butane et le
Pentane.
12
Les installations du nouveau train de GNL sont essentiellement constituées des unités
suivantes :
II.1.1 L’unité de comptage, de conditionnement et le système de compression du

gaz d’alimentation
Trois compteurs totalisateurs, c.-à-d. deux en fonctionnement, et un en standby, pour
mesurer et comptabiliser tout le gaz naturel entrant aux unités existantes et au nouveau train
de GNL.
La zone de conditionnement de l’alimentation de l’usine est conçue pour supprimer les
contaminants solides et liquides, pour mesurer le gaz d’alimentation et pour mettre le gaz à la
pression requise par l’usine de traitement GNL en aval.
II.1.2 Distribution du gaz naturel (GN)

Le gaz naturel d’alimentation est distribué vers plusieurs lignes pour des différents
usages.
➢ Pour le nouveau train de GNL :
✓ Ligne de 36’’ d’alimentation principale,
✓ Ligne de 6’’ du 1er démarrage des turbo alternateurs,
✓ Ligne de 10’’ d’appoint GN pour les besoins suivants :
• Protection contre la mise sous vide des bacs de stockage du GNL, du
butane, du propane et de la gazoline,
• Balayage des collecteurs de torche,
• Pilotes torche et brûlot,
• Pressurisation / vaporisation du liquide au niveau du Blow down,
• Gaz d’assistance au brûlot.
➢ Pour les unités existantes (GL1/K) :
✓ Ligne de 20’’ vers l’unité 10,
✓ Ligne de 6’’ vers le réseau combustible,
✓ Ligne de 3’’ vers le pôle 2 (torche, GPL, HELISON).
Une prise de gaz d’alimentation (en amont du séparateur pour le compresseur de gaz
d’alimentation) permet de répondre à la demande totale de gaz combustible de l’unité GNL.
13
II.1.3 L’unité de décarbonatation

Une unité d’enlèvement du gaz acide (AGRU) est prévue pour retirer le CO2 de
l’alimentation en gaz brut, placé en aval de l’unité de conditionnement. Ce processus sera
effectué via absorption chimique dans un solvant pauvre préparé à partir d’une solution
aqueuse de méthyle diéthanolamine activée (MDEA).
L’eau condensée entrainant les vapeurs d’amine sera récupérée dans l’unité de séchage,
et renvoyée vers le ballon de reflux du régénérateur de solvant.
II.1.4 L’unité de déshydratation du gaz naturel décarbonaté (séchage)

L’unité de déshydratation située en aval de l’AGRU, sert à enlever l’eau du gaz
d’alimentation, afin d’éviter la solidification de l’eau contenue dans le GN et donc le
bouchage dans les sections cryogéniques de l’unité de liquéfaction.
Le gaz d’alimentation des sécheurs subira un pré- refroidissement pour réduire la teneur
en eau qui sera éliminée au niveau d’un séparateur, et ceci réduit la charge sur les sécheurs à
tamis moléculaire (billes d’alumine).
II.1.5. L’unité de démercurisation

Le gaz sec traité, en provenance des sécheurs, est filtré avant d’être envoyé à l’unité
d’enlèvement du mercure.
Le gaz d’alimentation passe dans l’absorbeur de mercure qui contient un lit de charbon
actif imprégné de soufre, ce qui réduit la teneur en mercure du gaz à moins de 5 Ng/Nm3.
.II.1.6. L’unité de liquéfaction du gaz naturel

Un échangeur principal (15-MC05) du type bobiné pour la liquéfaction. Cet échangeur
est constitué d’une calandre et de plusieurs faisceaux de tubes en aluminium enroulés autour
d’un noyau central.
14
Figure II.2: Echangeur bobiné.
Le flux de méthane refroidi depuis l’échangeur principal est une combinaison de vapeur
de tête de la tour de lavage, de distillat de tête du déméthaniseur et de réinjection du GPL,
ceux-ci sont les principaux composants du GNL envoyé vers l’échangeur principal pour la
liquéfaction.
(Le flux GNL qui quitte l’échangeur principal traverse le détendeur où la pression est
réduite. Le GNL est ensuite envoyé vers le ballon de détente à hélium/GNL. Depuis ce ballon,
le produit GNL liquide est envoyé d’abord dans le rebouilleur du rectificateur d’azote où la
majorité de l’azote est retirée. Le GNL s’écoule ensuite en bas du rectificateur d’azote dans
les pompes d’aspiration qui envoient le GNL vers les réservoirs de stockage.
➢ Détendeurs
Deux détenteurs liquides sont installés sur le courant du produit GNL et MR liquide qui
quittent l’échangeur principal et produisent de l’électricité qui est associé à l’alimentation
électrique externe qui alimente les circuits de distribution locaux pour le nouveau train GNL.
15
➢ Extraction de l’hélium
Le GNL du haut de l’échangeur principal passe au travers du détendeur liquide et est
détendu brusquement dans le ballon de détente d’hélium/GNL où le courant GNL et le
courant de vapeur riche en hélium sont séparés. Le courant riche en hélium est envoyé vers
une nouvelle usine à hélium où l’hélium (et un peu d’azote) est extrait et liquéfié.
II.1.7 L’unité de la réinjection du GPL

Le butane sortant du débutaniseur est refroidi, puis mélangé avec l’éthane et le propane
issus de l’unité de fractionnement pour être réinjecté dans le circuit GNT de l’échangeur
principal.
II.1.8 L’unité de Fractionnement

L’unité de fractionnement a pour but de séparer les constituants dits ‘‘lourds’’ du gaz
naturel afin de respecter les spécifications commerciales du GNL.
Ces constituants sont : l’éthane, le propane, le butane et la gazoline (C5+).
Il faut signaler que le nouveau train de GNL est dimensionné pour pouvoir aussi
fonctionner avec réinjection totale de ces produits.
II.1.9 Les circuits de réfrigération

Le nouveau train GNL utilise le procédé de liquéfaction APCI (Air Product and
Chemicals Incorporation).
Ils existent trois circuits fermés de réfrigération (propane-réfrigération, external propane

et le circuit MR).
Les deux premiers sont utilisés pour le pré-refroidissement de la charge au cours de son
traitement dans des échangeurs de type faisceaux-calandre, mais aussi de refroidir le
réfrigérant mixte MR (Mixed Réfrigérant).
Le circuit de propane-réfrigération participe au refroidissement des 2/3 de la

quantité de MR, et la boucle externe de réfrigération au propane sert à refroidir le reste (1/3).
Le circuit de MR est destiné à liquéfier le GNT (gaz naturel traité) au niveau de
l’échangeur principal (échangeur bobiné 15-MC05).
16
La compression du MR est étagée avec refroidissement intermédiaire réalisé par des

aéroréfrigérants (16-MC01, 16-MC02 et 16-MC03). Elle contient les compresseurs basse
pression 16-MJ01 et moyenne pression 16-MJ02. Ces deux compresseurs sont entrainés par
une turbine à gaz 16-MJ01-GT. Le compresseur haute pression entrainé par la turbine à gaz
16MJ04-GT laquelle entraine le compresseur 16-MJ04 de la boucle de propane réfrigérant en
même temps.
II.1.10 Charge traitée et capacité de production

Le méga train peut fonctionner avec ou sans extraction de sous-produits (Ethane,
Propane, Butane, Gazoline). La capacité annuelle de production est présentée ci-dessous.
Tableau II.1 : Principaux produits du complexe CL1K de Skikda.
Le produit La quantité
GNL 4,5 MTPA
Ethane 164700 TPA
Propane 207600 TPA
Butane 171400 TPA
Gazoline 108700 TPA
Charge riche en hélium 163.1 MNM3/A
II.1.11 L’unité 80 (stockage et expédition)

Elle s’occupe du stockage, le transfert et le chargement des produits finis (GNL,
propane, butane, gazoline). Le chargement des méthaniers se fait au niveau de deux quais
(appontement M1 et M2).
La capacité de stockage est présentée dans le tableau suivant :
Tableau 1I.2 : capacité de stockage des produits au niveau du complexe GL1K de Skikda.
Le produit stocké Bac de stockage Capacité de stockage M3

GNL 71-MF01 150000
81-TK103 70000
81-TK104 70000
Propane 76-MF01 66200
TK311 12500
Butane 76-MF02 66200
TK411 20000
Gazoline 76-MD03 3760
17
II.2 Les utilités

Les utilités sont des unités ayant pour rôle de fournir les éléments nécessaires au
fonctionnement du nouveau train de GNL.
Ces unités produisent et distribuent l’énergie électrique, l’air service et l’air instrument.
Elles gèrent également les réseaux communs tels que les systèmes torches, eaux diverses,
azote, huile chaude et comptage de gaz naturel.
II.2.1 Production des utilités

Le nouveau train de GNL ne dispose pas d’équipements de production d’azote, à
l’exception d’une bouteille de stockage liquide et d’évaporateurs. Il est connecté sur le réseau
de GL1/K qui est alimenté en azote gazeux par :
✓ COGIZ à partir du complexe d’extraction d’hélium (HELLISON) où l’azote est

extrait à partir de la charge de gaz riche en hélium envoyée par le nouveau méga
train.
✓ MESSER ALGERIE où l’azote est extrait à partir de l’air.
Un schéma des différentes liaisons du méga train avec des complexes voisins
fournisseur de l’azote est présenté ci-dessous.
NOUVEAU
TRAIN GNL
Charge riche en helium
HELISON
FUEL GAZ
GL-1/K
MESSER
AZOTE
Figure II.3: Liaisons SONATRACH – HELISON -MESSER
18
L’incinérateur
L’incinérateur (65-MB07) brule les vapeurs VOC (Composants Organiques Volatils)
évacuées par le ballon de reflux de la colonne de régénération de MDEA (12-MD39). Ces
composés peuvent avoir un effet direct sur la santé et ont des répercussions importantes sur
l’effet de serre.
Sa gestion se fait par le DCS et au niveau d’un panneau local. L’incinérateur utilise du
fuel gaz basse pression. Il est alimenté en air de combustion par un ventilateur. Le pilote est
alimenté avec du gaz naturel.
Système Torche et Brulot

Le but de ce système est de procéder au brulage sécurisé des hydrocarbures gazeux et
liquides évacués par les unités aussi bien en marche normale que lors des démarrages, arrêts
et déclenchements des unités.
Le système comprend :
➢ Une torche à trois futs (65-MB01/02/11) montés sur un même derrick d’une
hauteur de 150m pour le traitement des flux d’hydrocarbures envoyés par GL1K ;
➢ Une torche basse pression 71-MB01 (torche confinée) pour le traitement du boil
off de GNL et de GPL torchés ;
➢ Un brulot dont le rôle est de bruler les liquides générés durant les démarrages et les
arrêts et qui ne sont pas vaporisés dans les ballons de torche. Ce brulot est divisé
en deux parties :
✓ 65-MB08 : dédié aux liquides torchés par le Nouveau Train.

✓ 65-MB09 : dédié aux liquides torchés par GL1K auxquels s’ajoutent le propane
et le butane hors spécification torchés par le Nouveau Train.
19
Figure II.4 : Présentation générale du méga train
20
Conclusion
L’industrie du GNL constitue l’un des piliers incontestables de l’économie mondiale
néanmoins elle doit faire face, depuis quelques années, à une image peu flatteuse d’industrie
dangereuse et polluante.
En Algérie, c’est l’incident de l’usine GL1/K du 19 janvier 2004 et ses conséquences
dramatiques qui ont lancé la sollicitude d’un procédé industriel plus récent et générant moins
de rejets polluants ce qui a conduit par la suite à la construction du méga train qui est doté
d’innovation technologique avancée.
21
Chapitre III : Description de la section réfrigération
Introduction :
Le méga train utilise 3 boucles de réfrigération pour la liquéfaction du gaz naturel et

pour l’unité de fractionnement.
❖ Une boucle de réfrigération principale de propane.

❖ Une boucle de réfrigération MR (Mixed Réfrigérant).
❖ Une boucle supplémentaire (ou externe) de propane.
Les deux premières boucles de réfrigération qui ont pour but de :
❖ Refroidir les 2/3 du réfrigérant MR et le gaz décarbonaté.

❖ Refroidir et liquéfier le gaz naturel.
III.1. Présentation de la boucle de réfrigération au propane : [17]
Le propane réfrigéré est utilisé à plusieurs niveaux pour :
• Refroidir les 2/3 du réfrigérant MR de 40°C à -36°C avant son entrée dans l’échangeur
principal.
• Refroidir le gaz naturel à -35°C dans les pré-refroidisseurs de gaz 15-MC01/0203
avant son entrée dans la tour de lavage.
• Refroidir le gaz décarbonaté à 21°C dans le refroidisseur 13-MC01 avant son entrée
dans la section de déshydratation.
Le propane refoulé à 17 bars effectifs et 70°C par le 4ème étage du compresseur est
refroidi à 49°C et complètement condensé dans les aéroréfrigérants 16-MC09 ; le propane
liquide ainsi obtenu est ensuite stocké dans le ballon 16-MD06.
A partir de ce ballon, le propane est refroidi à 30°C dans les aéroréfrigérants 16-MC10
pour ensuite alimenter les échangeurs du réfrigérant mixte (16-MC04/05/06/07) et les
échangeurs du gaz naturel (13-MC01 et 15-MC01/02/03) et va les refroidir par détente et
vaporisation côté calandre. Le propane vaporisé revient respectivement vers le 4ème, 3ème, 2ème
et 1er étage du compresseur de propane.
En cas de nécessité, un appoint de propane peut être fait à partir de l’unité de

fractionnement ou du bac de stockage de propane 76-MF01.
22
III.1.1. Les équipements constituants la boucle de réfrigération propane
❖ Compresseur propane 16-MJ04
Le turbo compresseur propane de type centrifuge à 4 étages, d’une puissance de

51.880Mw et une vitesse de rotation 3600rpm.
L’aspiration du 1er étage est à une pression de 0,06 bars eff. et une température de -
39°C.
Le refoulement au 4ème étage est à une pression de 17 bars eff. et une température de
70°C.
❖ Turbine à gaz 16-MJ04-GT
Cette turbine de puissance d’entrainement de 82,9Mw entraine également le

compresseur 16-MJ03 (MR-HP), attelé sur le même arbre (28,5Mw).
❖ Moteur d’assistance 16-MJ04-M
Ce moteur est monté sur la même ligne d’arbre que le turbo compresseur propane ; il est
du type à vitesse variable avec une puissance de 17Mw et est utilisé pour assister la turbine à
gaz durant le démarrage.
❖ Ballons d’aspiration propane
Tableau III.1. Caractéristiques des ballons d’aspiration propane.
16-MD02 16-MD03 16-MD04 16-MD05

(Asp. 1er étage) (Asp. 2eme étage) (Asp. 3eme étage) (Asp. 4eme étage)
Volume (m3) 58 72 71 79
Pression (beff) 0,06 0,8 2,5 5
Temp (°C) -39 -26 -8,5 11
Débit (T/H) 260 395 367 568
23
❖ Aéro-réfrigérant 16-MC11
Le rôle de cet aéro-réfrigérant est de refroidir de 69°C à 50°C le propane recyclé durant
le démarrage ou le déclenchement du compresseur 16-MJ01. Il comporte 3 caissons, 6
faisceaux et 9 moto- ventilateurs.
Le rôle de cet aéro-réfrigérant est de refroidir de 69°C à 50°C et de condenser

totalement le propane refoulé par le compresseur 16-MJ01. Il comporte 30 caissons, 60
faisceaux, 90 moto ventilateurs.
Le rôle de cet Aéro-réfrigérant est de refroidir de 49°C à 34°C le propane liquide avant
sa distribution vers les échangeurs. Il comporte 6 caissons, 12 faisceaux, 18 moto-
ventilateurs.
❖ Ballon accumulateur 16-MD06
Le rôle de ce ballon est de stocker le liquide condensé par l’aéro-réfrigérant16-MC09. Il

permet également le dégazage des produits légers en cas de nécessité. Sa capacité est de 102
m3 .
❖ Ballon de transfert 16-MD07
Le rôle de ce ballon est de :
• Stocker le liquide provenant des purges du propane à partir des échangeurs de la

section réfrigération et du fractionnement.
• Assurer l’appoint en propane liquide vers la boucle de propane.
• Stocker le propane venant de l’unité de fractionnement pour constituer la réserve
d’appoint. Il permet également le dégazage des produits légers en cas de nécessité. Sa
capacité est de 7m3.
24
❖ Pompe de transfert du propane 16-MJ05
Le rôle de cette pompe est d’effectuer les transferts de propane vers la boucle de
réfrigération de propane et vers le bac de stockage de propane 71-MF01 en cas de nécessité.
Son débit est de 85m3/hr et elle est dimensionnée pour vidanger toute la boucle en 12 heures.
III.2. Présentation de la boucle de réfrigération MR
Le rôle de cette boucle est de refroidir et liquéfier le gaz naturel de -40°C à -146°C dans
l’échangeur principal.
Le liquide réfrigérant utilisé est du MR (Mixed Réfrigérant) fabriqué à partir des

constituants du gaz naturel produits dans l’unité de fractionnement.
La composition en % molaire du MR est comme suivant:
▪ Azote = 5.22%
▪ Méthane = 48.90%
▪ Ethane = 37.15%
▪ Propane = 8.73%
le réfrigérant mixte MR refoulé par le corps basse pression du compresseur (16-MJ01)

puis par le corps moyenne pression (16-MJ02) est refroidi dans des aéro-réfrigérants
intermédiaires avant d’être envoyé à l’aspiration du corps haute pression (16-MJ03).
Il est à noter que :
▪ Les compresseurs MR-BP et MP (16-MJ01 et 16-MJ02) sont entrainés par la même

turbine à gaz, 16-MJ01GT.
▪ Le compresseur MR-HP (16-MJ03) est entrainé par la turbine du compresseur propane
16-MJ04GT.
Après le refoulement du corps HP (16-MJ03), le MR est refroidi dans les aéro-

réfrigérants 16-MC03, puis divisé en deux parties :
➢ 2/3 de la quantité de MR traverse en série 4 échangeurs / évaporateurs 16-

MC04/05/06/07 refroidis par la boucle principale propane.
➢ 1/3 de la quantité de MR traverse en série 4 échangeurs / évaporateurs 20-
MC04/05/06/07 refroidis par la boucle externe propane.
25
Le MR sort de ces deux séries d’échangeurs à -35°C sous forme liquide/vapeur.
Il est récupéré dans le ballon 16-MD01 où le liquide et les vapeurs sont séparés, ensuite
envoyés séparément vers l’échangeur principal pour s’auto refroidir et liquéfier le gaz naturel.
III.2.1. Les équipements de la boucle de réfrigération MR
❖ Ballon d’aspiration 16-MD01
Le rôle de ce ballon est de retenir le liquide éventuellement entrainé par le MR revenant

de l’échangeur principal 15-MC05 et allant vers l’aspiration du compresseur 16-MJ01 (BP).
Les gouttelettes de liquide sont retenues par un séparateur (demister) monté à l’intérieur
du ballon à la partie haute.
Le liquide retenu est purgé vers le collecteur de torche froide.
❖ Turbine à gaz 16-MJ01-GT
Son rôle est d’entrainer les compresseurs MR 16-MJ01 (BP) et 16-MJ02 (MP). Sa
puissance est de 83,300 Mw à 24 °C et possède un nombre d’étages de 3 et une vitesse de
rotation de 3600 rpm. Le compresseur d’air qui alimente la turbine est du type axial à 17
étages.
❖ Compresseur MR 16-MJ01.
De type axial, basse pression (LP) avec une puissance de 60,779 Mw et une vitesse de
rotation de 3600 rpm. La pression d’aspiration est de 3.44 b.eff. et la température
d’aspiration de -39 0C. Sa pression de refoulement de 20.16 b.eff. et sa température de
refoulement est de 62,43 0 C.
Protection contre l’anti pompage :
✓ Recyclage chaud : s’ouvre au déclanchement ferme en marche.

✓ Recyclage froid : fonctionne sous le contrôle du régulateur anti pompage. Il
s’ouvre en grand au déclenchement.
✓ Recyclage intermédiaire : ouvert au démarrage pour assurer un taux de
compression aux premières rangées du compresseur.
26
C’est le compresseur moyenne pression (MP) du type centrifuge. Sa puissance est de

19.667 Mw et sa vitesse de rotation de 3600rpm. Il fonctionne avec une pression et une
température d’aspiration : 19,61 b.eff. / 34 °C. La pression et la température de
refoulement sont 31.35 b.eff. et 65.48°C.
Recyclage froid : fonctionne sous le contrôle du régulateur anti pompage. Il

s’ouvre en grand au déclenchement.
❖ Moteur d’assistance démarrage 16-MJ01-M
Son rôle est d’assister la turbine à gaz 16-MJ01-GT pour en diminuer la charge au
démarrage. Elle possède une puissance de 17Mw et une vitesse variable.
❖ Aéro-réfrigérant 16-MC01.
A pour rôle de refroidir le MR au refoulement du compresseur 16-MJ01 A 34 C0.
Ce condenseur est un aéro-réfrigérant constitué de 5 caissons, 10 faisceaux et 15 moto-

ventilateurs.
Il a pour mission de refroidir le MR au refoulement du compresseur 16-MJ02 A 34 C0.

ventilateurs.
C’est le compresseur haute pression (HP) du type centrifuge avec une puissance de
28.585 Mw. Sa vitesse de rotation est de 3600rpm et sa pression et température
d’aspiration de 30.80 b.eff./ 34,72 °C. La pression et température de refoulement sont
respectivement 62.09 b.eff/ 85.88 °C.
27
Le recyclage froid fonctionne sous le contrôle du régulateur anti pompage. Il s’ouvre en

grand au déclenchement.
A pour rôle de refroidir le MR au refoulement du compresseur 16-MJ02 A 41 C0.

ventilateurs.
❖ Échangeur 16-MC04/05/06/07.
Le rôle de cet échangeur est de refroidir les 2/3 du MR de 41 à -35 °C avant l’entrée de
l’échangeur principal 15-MC05.
Les "frigories" sont fournies par la détente du propane (boucle principale du propane)
côté calandre et chaque niveau du compresseur propane possède son propre échangeur et
ballon d’aspiration.
❖ Échangeur 20-MC04/05/06/07.
Le rôle de cet échangeur est de refroidir le 1/3 du MR de 41 à -350C avant l’entrée de

l’échangeur principal 15-MC05.
Les "frigories" sont fournies par la détente du propane (boucle externe du propane) côté
calandre et chaque niveau du compresseur propane possède son propre échangeur et ballon
d’aspiration.
❖ Ballon de séparateur 16-MD08
Le rôle de ce ballon est de séparer le MR sortant des échangeurs 16 et 20

MC04/05/06/07.
La phase vapeur, comprenant des constituants légers constituera le réfrigérant MR

vapeur pour le bout froid de l’échangeur principal.
La phase liquide, comprenant des constituants plus lourds constituera le réfrigérant

liquide pour le bout médian et le bout chaud de l’échangeur principal.
28
Chapitre IV : les Aéro-réfrigérants
Introduction :
Les systèmes de refroidissement sont fondés sur les principes de la thermodynamique.

Ils facilitent les échanges de chaleur entre le fluide de procédé et le réfrigérant ainsi que le
rejet de la chaleur non récupérable dans l'environnement. Les systèmes de refroidissement
industriel peuvent être classés selon leur conception et le type de réfrigérant utilisé: eau ou air
ou une combinaison des deux.
Les systèmes à une passe sont généralement utilisés dans des installations de grande
capacité localisées sur des sites disposant de sources d'eau de refroidissement et d'eaux de
surface suffisantes. En absence de source d'eau sûre, on utilise des systèmes de
refroidissement forcé (tours de refroidissement, également appelées aéro-réfrigérants).
Les premiers aéro-réfrigérants sont apparus durant les années 40, mais c’est seulement
vers les années 60 que la maitrise technologique a vraiment commencées.
On distingue deux grandes classes d’aéro-réfrigérants :
• Les aéro-réfrigérants à convection naturelle.
• Les aéro-réfrigérants à convection forcée.
IV.1. Les aéro-réfrigérants à convection naturelle
Ce sont des échangeurs à tirage induit, l’air circule dans une tour grâce aux différences
de densités dues aux différences de températures entre l’intérieur de la tour et l’extérieur. Les
tours peuvent avoir des hauteurs de 150mètres. La vitesse de l’air peut dans certains cas être
aussi élevée que dans les systèmes utilisant des ventilateurs. D’une manière générale, lorsque
les puissances à extraire sont très grandes, l’énergie dépensée dans les ventilateurs devient
importante, l’utilisation de ce type d’aéro-réfrigérants se justifie. Les centrales thermiques et
nucléaires utilisent les aéro-réfrigérants à convection naturelle. [18]
IV.2 Aéro-réfrigérants utilisant un ventilateur
On peut les classer selon le mode d’écoulement de l’air par rapport au ventilateur et
selon la position du faisceau (voir figures).
L’air de refroidissement peut être soit forcé à travers le faisceau (tirage forcé), soit tiré à
travers celui-ci (tirage induit).
29
Dans l’industrie pétrolière, on rencontre le plus souvent des aéro-réfrigérants de types

horizontaux à tirage forcé ou induit. L’industrie chimique utilise les deux types précédents, on
trouve aussi de même des aéro-réfrigérants de type incliné. L’industrie du conditionnement de
l’air et du froid utilise tous les types cités.
Lorsque deux aéro-réfrigérants fournissent le même débit volume d’air, le meilleur

refroidissement et le meilleur débit masse est obtenu par refroidissement à tirage forcé. Pour
obtenir la même efficacité que le tirage forcé, le tirage induit doit fournir plus de puissance.
Malgré cet inconvénient, le tirage induit est préféré pour les avantages suivants qu’il procure :
• Une distribution de l’air mieux répartie.
• Le niveau de bruit au sol est plus faible qu’en configuration forcée.
• La position de la hotte et du ventilateur assure une bonne protection du faisceau contre

les conditions climatiques (pluies, rayonnement).
• L’effet cheminé est favorable à l’air induit.
• La vitesse de sortie de l’air chaud est à 2 à 2.5 fois plus grande qu’en air forcé, ce qui
réduit les risques de recirculation de l’air, notamment en cas de vents latéraux.
• Une protection de la surface d’échange thermique contre certains dommage

climatiques extrêmes tels que : verglas, grêle, grosses précipitations, neige et rayonnement
solaire.
La ventilation en tirage induit présente aussi des inconvénients par rapport au tirage
forcé :
▪ Pour un même débit massique d’air en circulation, la puissance du ventilateur en tirage

induit est plus grande.
Les ventilateurs et même les moto-ventilateurs reçoivent l’air chaud tiré dont la
température ne doit pas être excessive. 70°C pour des pales en plastique, et 100°C pour les
pales en aluminium. [19] .
30
Induit incliné
Induit horizontal
Figure IV.1. Les différents types des aéro-réfrigérants. [20]
31
IV.3. Les aéro-réfrigérants en circuit ouvert :
L'eau de refroidissement est refroidie par contact avec l'air. Les réfrigérants
atmosphériques sont équipés de dispositifs qui améliorent le contact air/eau. Le courant d'air
peut être créé par un tirage forcé (ventilateurs) ou par tirage naturel. Les aéroréfrigérants à
circulation d'air forcée sont très souvent utilisés pour les petites et les grandes capacités. Les
aéroréfrigérants à tirage naturel sont essentiellement utilisés dans les installations de grande
capacité (production d'électricité, p. ex.). [19]
IV.4. Les aéro-réfrigérants en circuit fermé :
Dans les systèmes en circuit fermé, les tubes ou les serpentins dans lesquels le
réfrigérant ou le fluide de procédé circulent sont refroidis et refroidissent à leur tour le fluide
qu'ils contiennent. Dans les systèmes par voie humide, un courant d'air refroidit par
évaporation les tubes ou les serpentins qui sont aspergés d'eau. Dans les systèmes par voie
sèche, seul un courant d'air circule dans les tubes ou les serpentins. L'un et l'autre système
peuvent être équipés de serpentins munis d'ailettes qui permettent d'agrandir la surface de
refroidissement et donc d'améliorer l'efficacité de la réfrigération. [19] .
IV.5. Les normes et les codes de construction concernant les aéro-

réfrigérants
Etant donné que les aéro-réfrigérants sont considérés comme des réservoirs sous
pressions, la plupart des aéro-réfrigérants industriels répondent à la norme américaine
ASME (section VI), même s’il existent des normes internationales ISO 9000 ou nationales
comme ISPESL, BS, AS, CODAP pour la France, ADMERKBL‫ﺅ‬TTER pour les allemands,
STOOMWEZEN,. Pour l’industrie pétrochimique la plupart des aéro-réfrigérants doivent en
Plus répondre à l’API661 (Air-Cooled Heat Exchangers for General Refinery Service).
Les spécifications de l’API sont très exigeantes en ces en sou elles permettent de donner
toutes les informations favorisant une conception et une fabrication d’aéro-réfrigérants avec
un minimum élevé de qualités. Ces spécifications incluent également des articles tels que
matériaux galvanisés, types de peintures, types de distributeurs, les plates formes et les allées
pour l'entretien, les commandes, et les charges externes sur l’aéro-réfrigérants.
32
❖ Champ d’application des aéro-réfrigérants
➢ Industries pétrochimiques.
➢ Stations de compression de gaz Stockage de gaz.
➢ Unité de production de PVC, polyéthylène, fibre de verre.
➢ Usines de soude caustique.
➢ Usines de coke.
➢ Usine de transport et de manipulation d’ammoniaque.
➢ Usines de caoutchouc.
➢ Industrie du froid et du conditionnement de l’air.
Figure IV.2. Aéro-réfrigérant type forcé. [20]
IV.6. Avantages et inconvénients des aéro-réfrigérants par rapport au

refroidissement à l’eau.
Absence de l’éventualité de contaminer le fluide chaud par le fluide froid.
6.1. Avantages du refroidissement à air

• Disponibilité en quantités illimitées de l’air
• L’emplacement de l’aéro-réfrigérants n’est pas conditionné
• Les frais d’entretien sont faibles (20à30%) par rapport au refroidissement à l’eau.
• Grande pureté de l’air tout le long de l’année
• Pas de calcaire, de sel ou de dépôts, pas de formation de substances organiques
Peu corrosives et peu de problèmes de nettoyage
33
• Pas besoin de suivre la qualité de l’air et pas de traitement chimique à faire Peu
d’impact sur l’environnement.
• Il est facile de localiser d’éventuel les fuites.
• Pas de problèmes de pollution.
• Corrosion réduite des tubes.
• Coût de maintenance faible.
6.2 Inconvénients du refroidissement à air
▪ L’air est mauvais convecteur, il nécessite par conséquent de munir les tubes
d’ailettes.
▪ L’air ne peut refroidir à des températures basses en raison de sa faible capacité
calorifique
▪ Les variations saisonnières et journalières de la température de l’air changent les
performances des aéro-réfrigérants.
▪ La baisse de température augmente la densité de l’air et peut charger les
ventilateurs si ceux ne sont pas correctement dimensionnés.
▪ Les aéro-réfrigérants ne doivent pas être placés à proximité de gros obstacles, tels
que bâtiments, arbres, etc.…, la circulation pourrait être gênée.
▪ Les ventilateurs génèrent des bruits qui peuvent être importants. [19] .
IV.7. Technologie
Les aéro-réfrigérants sont des appareils de construction simple et peuvent fonctionner
pendant de longues périodes sans incidents. La source principale de pannes est le moto-
ventilateur parce qu’il constitue un système en mouvement. Ce sont les paliers, les courroies,
les enroulements et boîtes à vitesses qui représentent les pannes les plus fréquentes.
Ils sont constitués des éléments principaux suivants (voir figure) :
• Faisceau tubulaire.
• Manifold ou système de distribution du fluide chaud des ventilateurs.
• Boite de distribution de l’air.
• Système de régulation.
• Structure métallique de sotie. [19]
34
Figure IV.3. Les éléments composant d’un aéro-réfrigérant [20].
Figure IV.4. La structure d’un aéro-réfrigérant [20].
35
Figure IV.5. Aéro-réfrigérants installés dans une station de compression de gaz naturel [20].
36
Chapitre V : Simulation de la section de réfrigération au propane
Introduction
Le climat de l'Algérie est varié, car le pays a une très grande superficie (quatre fois celle
de la France) : la partie nord possède un climat méditerranéen (Classification de Köppen Csa),
alors que le reste du pays possède en majorité un climat désertique (Classification de Köppen
BWh). Cependant entre ces deux grands types de climats, existent des climats de transition,
notamment le climat semi-aride (Classification de Köppen BSk) qui correspond à un climat
méditerranéen avec une sécheresse ne se limitant plus uniquement à la saison estivale mais à
une bonne partie de l'année.
Le constructeur américain « Kellogg Brown and Root » du nouveau train de Skikda a préconisé
des paramètres de fonctionnement suivant la base de données considérée dans la procédure de design.
Néanmoins, les aero de la boucle de réfrigération a propane subissent une perturbation de
température dans le système de condensation due aux piques de chaleur, Ce disfonctionnement
influence négativement sur le système de liquéfaction du gaz naturel et les autres colonnes de
séparation de l’unité de fractionnement.
Cela va provoquer une perte énorme en GNL et sous-produit pétrolier tels que le propane,
butane, et la gazoline. Faute de capacités de stockage des produits hors spécification, les conditions
normales de fonctionnement des Aéro-réfrigérants doivent être rétablies le plus tôt possible durant la
phase de démarrage ou en cas de perturbation du procès. Ces paramètres, connues préalablement par le
personnel concerné sont régulés d’une manière rapide mais surtout en tenant compte des contraintes
opérationnelles que présente à la fois chaque équipement et chaque procédé.
Dans cette optique, le travail qui nous est proposé par le département de production du
complexe GL1K consiste à étudier l’impact de la variation de la température ambiante sur le
fonctionnement des aérocondenseurs de la boucle de réfrigération à propane. Par la suite, donner les
solutions opératoires possibles plus en moins efficientes qui permettent de remédier aux anomalies qui
résultent du changement des conditions d’entrée des aérocondenseurs.
La température de l’air choisie pour évaluer l’aéro-réfrigérant est la plus élevée durant
l’année (pour un fonctionnement continu de l’aéro-réfrigérant). La différence entre cette
température et celle du produit chaud est très importante car elle intervient d’une façon
proportionnelle dans le calcul de la surface à installer, et par conséquent, dans le prix de
revient de tout l’appareil ; il est donc nécessaire de faire un choix judicieux de celle-ci.
37
V.1. Choix du logiciel :
HYSYS n'est pas le logiciel de simulation le plus flexible, ni le plus utilisé dans
l’industrie, mais il a l’avantage d’être convivial et facile à utiliser, une fois que les éléments
de base sont compris. HYSYS a été développé pour l'industrie du pétrole, bien qu'il soit utilisé
pour d’autres types de procédés chimiques. Les simulations sont accomplies en utilisant les
outils des menus (les équations d’état).
V.1.1. Ping Robinson :
Cette équation est considérée adéquate pour le calcul d’équilibre liquide-vapeur des
systèmes composés des hydrocarbures. Les améliorations apportées par Hyprotech à cette
équation d’état lui permettent d’être très fiable pour une variété de système sur un large
domaine de conditions. Elle résout rigoureusement tous les systèmes composés d’une seule
phase, bi-phasique ou un système à trois phases avec un haut degré d’efficacité et de
précision, et elle est applicable sur une grande gamme de condition.
V.2. Méthode suivie :
Un premier test de vérification du logiciel HYSYS a été réalisé en prenant les

conditions du design comme valeurs pour sa mise en service, ainsi que le fonctionnement des
équipements. L’essai a été concluant et le logiciel s’est avéré approprié pour ce type de calcul.
Un cas réel est pris en considération et une étude est faite pour voir comment minimiser les
pertes par évaporation du propane gazeux envoyé vers torche.
La simulation par le logiciel HYSYS en optimisant les conditions opératoires, ainsi que
l’augmentation du nombre d’aéro-réfrigérants de la section étudiée a permis de trouver une
solution à ce problème d’évaporation du propane pendant les périodes où la température
ambiante atteint les 40 à 45°C.
V.3. Test du logiciel HYSYS :
Afin de vérifier la simulation du constructeur (KBR), un test du logiciel HYSYS en

prenant comme données de calcul, celles du fournisseur, a été effectué.
Cette vérification consiste à déterminer l’écart entre les paramètres de fonctionnement

obtenus par simulation et ceux fournis par le constructeur.
38
❖ Données de calcul :
• Côté tube (fluide chaud) à l’entrée :
Tableau V.1. Donnés du fluide chaud (propane).

T(°C) P (bar) Mv (kg/h) Ml (kg/h) µ(cP) ρ(kg/m3) Cp(kJ/kg.C°) λ(W/m.°C)
69.8 17.76 1860133 0 0.010 35.090 2.340 0.025
• Côté air ambiant
Tableau V.2. Données du fluide froid (air).

Te (°C) Ts (°C) Qair total (m3) Altitude (m) Bruit (dB)
24.0 38.2 9837.8 30 85
• Côté tube (fluide refroidi) à la sortie
Tableau V.3. Données du fluide refroidi (propane).
T(°C) P (bar) Mv (kg/h) Ml (kg/h) µ(cP) ρ(kg/m3) Cp(kJ/kg.C°) λ(W/m.°C)

49.28 16.87 0 1860133 0.070 450.0 3.110 0.079
Autres données concernant les aéro-réfrigérants :
Tableau V.4. Autres données des aéro-réfrigérants
Quantité chaleur U.A Qair/aéro. Vmax aéro. Vmin aéro.

totale Echangée kW ΔTlm°C KJ/C-h m3/s Rpm Rpm
171580 19.6 3.151 107 116.4 1500 168
39
Tableau V.5. Données caractéristiques du propane.
Paramètres Valeurs du design Valeurs simulées
Débit (kg/h) 1860133.0 1860133.0
Température ( °C) 49.28 49.10
Pression (kPa) 1687 1687
Tableau V.6. Données caractéristiques des aéro-réfrigérants.
Paramètres Valeurs du design Valeurs simulées
Vitesse (rpm) 168 168
Température (°C ) 38.20 38.12
Pression (kPa) 101.3 101.3
V.4. Etude d’un cas réel
Les données actuelles du propane réfrigérant et des aéro-réfrigérants sont résumées dans
les tableaux suivants :
Propane:
Tableau V.7. Données réelles du propane.
Débit (kg/h) Température (°C) Pression (bar)

1946411.7 75 20
Aéro-réfrigérants:
Tableau V.8. Données réelles des aéro-réfrigérants.
Nombre Vitesse (rpm) Qair /aéro. (m3/s T (°C) ∆P /aéro.( kJ/C-h) U.A /aéro.(kPa)
90 168 116.4 42 350111.11 0.811
40
Tableau V.9. Paramètres de fonctionnement calculés en fonction du nombre d’aéro-réfrigérants
Nbre. aéro. Tentrée aéro. (°C) Tsortie aéro. (°C) Propane vapeur (%, temp. et pression)
90 42 51.9 0.2059
54.20°C
19.27bar
93 42 52.34 0.1782
54.11°C
19.25bar
96 42 52.39 0.1405
54.01°C
19.22bar
99 42 52.42 0.0996
53.90°C
19.20bar
108 42 53.4 0.0760
54.91°C
19.56bar
114 42 53.44 0.0379
54.80°C
19.54bar
120 42 53.07 0.0000
54.24°C
19.51bar
41
Figure V.1. Nombre des aéro-réfrigérants nécessaire pour l’élimination de la vapeur du

propane.
Dans le tableau (V.9) et le graphe (V.1), nous présentons les résultats de la simulation
mathématique des conditions de fonctionnement de la section réfrigération au propane en
fonction du nombre d’aéro-réfrigérant rajoutés jusqu’à l’élimination totale des vapeurs du
réfrigérant (propane). Le calcul montre que 120 aéros (10 batteries supplémentaire)
permettent de refroidir et de liquéfier tout le propane vapeur pour une température ambiante
de l’air de refroidissement estimée à 42°C. Ajouter 30 aéro-réfrigérants pour résoudre le
problème d’évaporation du propane réfrigérant est une solution impossible à réalisée du point
de vue de l’espace indisponible pour ces équipements et du point de vue économique.
La vitesse des aéro-réfrigérants est prise en considération dans la simulation pour

trouver une solution adéquate à cette variation de la température ambiante qui peut atteindre
les 40°C en été et qui influe sur le bon fonctionnement de cette section.
Le calcul montre que pour une vitesse de rotation de 336 rpm et d’un ajout de
uniquement 03 aéro- réfrigérants (ce qui est possible à réaliser), le propane vaporisé se
retrouve totalement liquéfié à la sortie de ce système de refroidissement par le aéro-
réfrigérants.
Le tableau suivant (n°10) montre les résultats de la simulation par le logiciel HYSYS :
42
Tableau V.10. Paramètres de fonctionnement calculés en fonction du nombre

d’aéro-réfrigérants, pour une Tair de 42°C et une vitesse de 336 rpm.
Nbre. Vitesse Tentrée aéro. Tsortie aéro. Propane vapeur

aéro. (rpm) (°C) (°C) (%, temp. et pression)
90 336 42 50.51 0.0785
54.05°C
19.27bar
93 336 42 52.51 0.0000
53.81°C
19.25bar
96 336 42 52.64 0.0000
52.83°C
19.22bar
Figure V.2. Nombre nécessaire des aéro-réfrigérants pour éliminer la vapeur du

propane par une vitesse modérée.
D’après les résultats de la simulation présentés dans le tableau et le graphe ci-dessus, on

constate qu’on augmentant le nombre d’aéro-réfrigérants à 90 avec une vitesse de 336 rpm
même si avec une consommation un peu plus d’énergie électrique, nous permet de récupérer
une quantité non négligeable de propane vapeur issue de la boucle de réfrigération au
propane. Cette vapeur de propane non liquéfiée au cours du refroidissement par les aéro-
réfrigérants est censée être envoyée vers torche et donc une perte importante d’énergie qu’il
faudra éviter.
43
CONCLUSION GENERALE
Notre travail a été consacré à l’étude de la section réfrigération propane du complexe

méga train de GNL.
Cette étude qui fixait comme objectif principal ; l’élimination des vapeurs de propane
durant la période d’été où la température peut atteindre des pics de 42°C. Tout d’abord on a
fait une vérification du taux de vapeur selon les résultats données par l’étude du design
effectué par le constructeur, qui ont été similaire et puis faire la simulation de cette boucle
dans les différentes scénarios possible ; afin d’éviter la perte du propane (envoyé vers torche)
et puis les appoints lors du fonctionnement de la boucle.
Signalant que le manque du propane influe directement sur la production du méga train,
cette dernière qui est proportionnelle à la température ambiante. Au terme de cette étude, on a
tiré plusieurs conclusions qui sont :
1°/ Pour le cas du design, les résultats obtenues sont compatibles à ceux donnés par le
constructeur (avec un écart négligeable due à l’incertitude des calculs).
2°/ Pour les différents scénarios étudiés, les simulations effectuées montrent que le cas
le plus défavorable, c'est-à-dire l’appoint en propane atteint le maximum, ce cas est constaté
surtout lors de la saison d’été. Donc la solution optimisée est d’ajouter une seule batterie (3
aéro-réfrigérants) en changeant les paramètres de tout les aéro-réfrigérants (la vitesse des
moteurs des batteries) ; certainement cette solution nous emmène à consommer plus d’énergie
électrique mais le cout de cette dernière est négligeable face à la grande quantité du propane
envoyée vers torche.
Nous estimons que le département production au sein du GL1/K permet d’améliorer le
fonctionnement normal des boucles de réfrigération et de réaliser son objectif principal : pas
de pertes de propane, pas d’appoints, production totale du GNL.
CONCLUSION GENERALE
Recommandation :
Afin de réduire l’appoint du propane, on recommande ce qui suit :
1/ Eviter les redémarrages par une meilleure programmation de la production.
2/ L’installation d’un système de pulvérisation par l’eau pour maintenir la température

ambiante presque la même.
3/L’utilisation des éventais à 45° inclinés afin de rafraichir l’air en dessus des aéro-
réfrigérants.
Le cas de 90 aéro-réfrigérants

Le cas de design
Le cas de 90,93 et 96 aéro-réfrigérants en changeant les vitesses des aéro-r éfrigérants
Le data sheet des aéro-réfrigérants

Tabet Roumaissa PDF

Transféré par

Droits d'auteur :

Formats disponibles

Tabet Roumaissa PDF

Transféré par

Informations du document

Titre original

Copyright

Formats disponibles

Partager ce document

Partager ou intégrer le document

Options de partage

Avez-vous trouvé ce document utile ?

Ce contenu est-il inapproprié ?

Droits d'auteur :

Formats disponibles

Tabet Roumaissa PDF

Transféré par

Droits d'auteur :

Formats disponibles

‫وزارة التعليم العالي والبحث العلمي‬

Faculté des Sciences de l’Ingéniorat

Spécialité : Génie des Procédés

Option: Génie chimique

Présenté en vue de l’obtention du diplôme de Master

Etude de la section de réfrigération au propane pour une meilleure

Année: juin 2017

Nous tenons à remercier notre encadreur : Mr Toubal Abdlaziz pour ses

Nous remercions également tout le personnel du département

Enfin, nos derniers remerciements vont à l’ensemble de la famille

A mes très chers parents pour leur amour et soutien

A mon cher frère

A mes chères sœurs

A mes nièces adorées

A mon beau frère

A tous mes amis (es)

A mes collègues de promotion Génie Chimique

[1] : M. CAROUGE, Conception, construction et exploitation des réseaux de gaz naturel :

[5] : ALEXANDRE ROJEY, Le gaz naturel Production-Transport-Traitement : Propriétés

[6] : NOUREDINE MORSLI, RAYAH HOUARI, mémoire fin de cycle, Augmentation

[7] : PELLOUX-PRAYER, Conception, construction et exploitation des réseaux de gaz

[8]: BP Statistical Review of world energy, June 2003.

[9]: International Energy Agency, Natural Gas Information, 2009.

[16]: Manuel de formation générale, Introduction générale document No : PL-AAA-PP1-300.

[17]: Manuel de formation générale, Liquéfaction document No : PL-AAA-PP1-315.

[19]: M. A. LAMECHE Les aéro-réfrigérants, séminaire octobre 2005.

[20]: M. A. GRANGE TECHNIP Aéro-réfrigérants (Centre des études supérieures de

AFNOR : Association française de normalisation

Figure I.1. Evolution et projection de l'approvisionnement en énergie primaire par source

Figure I.2. Production mondiale du gaz naturel par région………………………………….…8

Figure I.3. Perspective de la consommation mondiale en gaz naturel par région……………...8

Figure I.4. Répartition des réserves de gaz naturel en 2006………………………………….11

Figure II.1. Vue cartographique de la situation géographique du champ gazier de Hassi

Figure II.3. Liaisons SONATRACH – HELISON –MESSER………………………………18

Figure IV.2. Aéro-réfrigérant type forcé……………………………………………………..33

Figure IV.3. Les éléments composant d’un aéro-réfrigérant………………………………...35

Figure IV.4. La structure d’un aéro-réfrigérant……………………………………………...35

Figure V.1. Nombre des aéro-réfrigérants nécessaire pour l’élimination de la vapeur du

Tableau I.2. Evolution de la production mondial en gaz naturel………………………………7

Tableau V.2. Données du fluide froid (air). …………………………………………….…..39

Tableau V.3. Données du fluide refroidi (propane). ……………………………………..…39

Tableau V.4. Autres données des aéro-réfrigérants…………………………………………39

Tableau V.5. Données caractéristiques du propane……………………………………..…..39

Tableau V.6. Données caractéristiques des aéro-réfrigérants. ……………………….……..39

Tableau V.7. Données réelles du propane. …………………………………………….……40

Tableau V.8. Données réelles des aéro-réfrigérants. ………………………………………..40

Tableau V.9. Paramètres de fonctionnement calculés en fonction du nombre d’aéro-

Tableau V.10. Paramètres de fonctionnement calculés en fonction du nombre d’aéro-

Dans le cadre de la préparation du diplôme de Master II en génie chimique, nous nous

étudier l’impact de la température ambiante sur la condensation des vapeurs de propane

Le présent mémoire sera structuré de la manière suivante :

Le gaz naturel est un combustible fossile. C’est un mélange d'hydrocarbures trouvé

Pendant longtemps, le gaz naturel a été considéré comme un sous-produit du pétrole, il

I.2. Importance du gaz naturel

En raison de ses avantages économiques et écologiques, le gaz naturel devient chaque

D'après le département américain de l'énergie (EIA), la part du gaz naturel dans la

Figure I.1: Evolution et projection de l'approvisionnement en énergie primaire par source

I.3. Composition du gaz naturel

On peut aussi y trouver en quantité extrêmement variable, d’un gisement à un autre, de