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Université HASSAN-II Ain-Chok office chérifien de phosphateEcole supérieure de technologie Casablanca Génie des procédés
Préparé par : Encadré par : ENNABIH Zakaria Mr. NBIGUI
Parain du stage: Mr. NAOUMIStage de 04/05/05 au 26/06/05
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA1
Sommaire :
Introduction
……………………………………………………………………………………………….02
Historique de l’O.C.P …..…………………………………………….03
Donnés 2003
……………………………………………………………………………….04
Jorf Lasfar
………………………………………………………………………………… 05
Les procédures de fabrication …………..………………………….07
L’acide sulfurique
…………………………………………………………………….. 07
L’acide phosphorique
…………………………………………………………………07
Les engrais
………………………………………………………………………………….08
La centrale
…………………………………………………………………………………………………
10
Introduction
……………………………………………………………………………….10
Les équipements de la centrale ………………………………………………
12
Chaudière auxiliaire
…………………………………………………………………………………13
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA2
Description
…………………………………………………………………………………..13
Caractéristique
…………………………………………………………………………..14
Groupe turbo-alternateur
……………………………………………………………………..16
Circuit eau de mer
………………………………………………………………………………….20
Circuit NORIA
………………………………………………………………………………………….21
Problème de marche
……………………………………………………………………………….23
Chaudière auxiliaire
……………………………………………………………………23
G.T.A
…………………………………………………………………………………………
…..24
Circuit vapeur
……………………………………………………………………………..25
Bâche alimentaire et bâche à condensats ……………………………26
La concentration de l’oxygène dessous dans l’eau
…………………………28
Action de l’eau sur les matériaux
……………………………………………………….31
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA3
Mécanisme électrochimique de la corrosion du fer
……………………….31
Corrosion par
l’oxygène ………………………………………………………………………….33
Mécanisme électrochimique
…………………………………………………………………..33
Limitation en oxygène dissous
……………………………………………………………..34
Dégazeur thermique
………………………………………………………………………34
Traitement avec l’hydrazine
…………………………………………………………36
sulfite de sodium
……………………………………………………………………………..37
Tanate de sodium
…………………………………………………………………………...38
L’étude de la consommation du hydrazine
……………………………………….39
L’influence du dégazeur sur la consommation de O2 et N2H4….40
Conclusion
…………………………………………………………………………………………………..
42
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA4
Je tient d’abord à remercier le corps de formation de l’E.S.T.C etde l’O.C.P pour la confiance qu’ils m’ont témoignée enm’accordant ce stage au sien de Jorf-Lasfar à la central
thermique.
Mes remerciements sincères vont également à Mr.NBIGUI monprofesseur et mon encadrent, Mr.LAMRANI l’ingénieur de l’atelier
centrale Mr.NAOUMI chef d’équipe et mon encadrant à l’O.C.P.
Je remercier particulièrement Mr.IGLY, contre maître, pour sonaide, sa disponibilité, ses conseils et pour l’intérêt avec lequel il a
suivi ma formation .
Je remercier aussi Mr.ABOUMALIK, Mr.ELKOUDSSI, Mr.AZIZE,Mr.ETTARBOUCHI… , et toute l’équipe de la salle de contrôle,
l’équipe de la documentation et tous les gens de la centrale quim’ont aidé de proche ou de loin d’effectuer ce stage.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA5
Introduction :
Le complexe Maroc Phosphore 3 et 4 se compose essentiellement de
quatre ateliers de production :
Atelier sulfurique.
Atelier énergies et fluides appelés utilités.
Atelier phosphorique.
Atelier engrais.
L’atelier énergies et fluides a pour but de fournir l’ensemble des utilités
du complexe, il comprend autres unités suivantes :
Une centrale thermoélectrique.
Une station de traitement des eaux.
Une station de reprise d’eau de mer.
Vue au rôle très important que joue l’eau dans la centrale, surtout
l’eau d’alimentation, soit pour la production de la vapeur ou soit pour
satisfaire les besoin de l’atelier sulfurique, il nous a été demandé dans ce
stage de faire un suivie de la consommation de l’hydrazine, le produit
utilisé pour le traitement cette eau, afin de la rendre utilisable
industriellement.
Historique de l’OCP 1921 : Début d’exploitation du 1er site d’extraction à Khouribga
1931 : Début d’exploitation du gisement des Gantour à
Youssoufia
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA6
1965 : Démarrage de la valorisation des phosphates à Safi par la
mise en service de Maroc-Chimie
1975 : Prise en charge des exploitations des phosphates
à Boucrâa
1976 : Augmentation des capacités de valorisation à Safi parla mise
en service de Maroc Phosphore I
1979 : Début d’exploitation de la zone minière de
Benguérir 1981 : Démarrage à Safi des
installations de Maroc-Phosphore II
1986 : Démarrage à Jorf Lasfar des installations de
Maroc-Phosphore III – IV
1997 : Démarrage d’Emaphos
1999 : Démarrage d’Imacid
Données 2003
Réserves de phosphate : 3/4 des réserves mondiales
Production : phosphate et dérivés phosphatés (acide
phosphorique, engrais)
Sites de production :
• Phosphate : Khouribga, Benguérir, Youssoufia, Boucraâ-
Laâyoune
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA7
• Dérivés : Safi, Jorf Lasfar
Ports d’embarquement : Casablanca, Jorf Lasfar, Safi, Laâyoune
Effectifs : 19.500 dont 830 ingénieurs et équivalents
Production marchande de phosphate : 23 millions de tonnes
Taux de valorisation en produits dérivés : 51,6%
Chiffre d’affaires à l’export : 1,3 milliard de dollars
Parts de marché à l’international :
• Phosphate : 38%
• Acide Phosphorique : 43%
• Engrais : 12%
Jorf Lasfar
Situé sur le littoral atlantique, à 20 km au sud-ouest d’El Jadida, le
complexe industriel de Jorf Lasfar a démarré sa production en 1986. Cette
nouvelle unité a permis au Groupe OCP de doubler sa capacité de
valorisation des phosphates. Le site a été choisi pour ses multiples
avantages : proximité des zones minières, existence d’un port profond,
disponibilité de grandes réserves d’eau et présence de terrains pour les
extensions futures.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA8
Cet ensemble, qui s’étend sur 1.700 hectares, permet de produire
chaque année 2 millions de tonnes P2O5 sous forme d’acide phosphorique,
nécessitant la transformation de 7,7 millions de tonnes de phosphate
extraits des gisements de Khouribga, 2 millions de tonnes de soufre et 0,5
million de tonnes d’ammoniac. Les besoins en énergie du complexe sont
satisfaits par une centrale de 111 MW utilisant la chaleur de récupération.
Une partie de la production est transformée localement en engrais,
ainsi qu’en acide phosphorique purifié. L’autre partie est exportée sous
forme d’acide phosphorique marchand via les installations portuaires
locales.
Le complexe de Jorf Lasfar compte trois entités, dont l’unité Maroc
Phosphore III-IV créée en 1986. Avec la construction de l’usine Emaphos en
1997, en partenariat avec
Prayon (Belgique) et CFB (Allemagne), le Groupe OCP a inauguré une
nouvelle ère dans la diversification de ses produits finis par la production
d’un acide à haute valeur ajoutée : l’acide phosphorique purifié. Deux ans
plus tard, la mise en service d’Imacid, en partenariat avec le Groupe indien
Birla, lui a permis d’accroître sa capacité de production d’acide
phosphorique de 25% sur le site de Jorf Lasfar.
Le tableau suivant rassemble les différents besoin et production du
Jorf Lasfar
PRODUCTION
ACIDE
PHOSPHORIQUE
1 700 000 TP2O5/AN
Engrais1 800 000 T équivalent
DAP/an
Électricité 500 000 MWH/anacide sulfurique 5 333 000 TMH/an
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA9
1 750 000 T/an
Consommatio
n
Soufre
eau
De mer1 680 000 m3/j
eau douce50 000 m3/j
Les procédures de fabrication I-Acide sulfurique
La fabrication de l’acide sulfurique est réalisée en règle générale en 3
étapes :
La combustion consiste à brûler du soufre dans un four pour former
l’anhydride sulfureux (SO2).
La conversion consiste à combiner l’anhydride sulfureux à l’oxygène
dans un convertisseur pour produire de l’anhydride sulfurique (SO3).
L’absorption consiste à combiner l’anhydride sulfurique à l’eau dans
des tours d’absorption pour former une solution contenant 98 à 99%
d’acide sulfurique (H2SO4). À Jorf Lasfar et sur une ligne de
production à Maroc Chimie (Safi), cette opération se déroule en 2
étapes (double absorption) pour minimiser les émissions de S03 dans
l’athmosphère.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA10
II- Acide phosphorique
Le procédé de fabrication de l’acide phosphorique utilisé est par voie
humide, dans lequel l’acide est obtenu par attaque directe du phosphate
minéral par un acide fort (acide sulfurique). Il est largement utilisé dans le
monde car il présente l’avantage de produire un acide ayant un faible prix
de revient. Les principaux procédés par voie humide ont pour nom : Rhône-
Poulenc, Prayon, Nissan, Mitsubishi.
Les trois principales phases comprennent :
Le broyage : le broyage du phosphate brut a pour but d’augmenter la
surface d’attaque du minerai par l’acide sulfurique.
L’attaque filtration : Le phosphate broyé est attaqué par l’acide
sulfurique concentré à 98,5% et l’acide phosphorique moyen (18 à
22% de P2O5) en milieux aqueux. Le mélange donne une bouillie. La
filtration de cette bouillie consiste à séparer l’acide phosphorique
29% P2O5 du phosphogypse via un filtre rotatif. Le produit est
ensuite stocké dans des bacs de décantation.
La concentration : La fonction de la concentration de l’acide
phosphorique est de permettre l’évaporation de l’eau pour obtenir un
acide tirant 54% de P2O5.
Les engrais
Le principe de fabrication des engrais est basé sur la réaction entre
l'acide phosphorique et l'ammoniac (pour les DAP, ASP, MAP et NPK) et sur
l'attaque du phosphate par de l'acide phosphorique (pour le TSP).
Pour les engrais DAP, MAP et ASP, la méthode consiste d’abord à
neutraliser l’acide phosphorique par l’ammoniac en présence de l’acide
sulfurique. Il se forme alors une bouillie qui sera expédiée vers un
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA11
granulateur. Le produit granulé ainsi récupéré est introduit dans un sécheur
chauffé par les gaz provenant d’une chambre à combustion.
À la sortie du sécheur, le produit subit alors une sélection par
tamisage à travers un crible. Le produit marchand ainsi obtenu est refroidi,
puis enrobé par le fuel afin d’éviter les prises en masse au moment du
stockage.
Dans le cas du NPK, le procédé est identique sauf que l’ammoniation
est complétée par l’ajout de potasse dans le granulateur.
La fabrication du TSP est basée sur la réaction du phosphate broyé
avec l’acide phosphorique à 42% P2O5. L’attaque est ensuite complétée
par un séchage progressif de la bouillie. Après granulation, le produit subit
une sélection dans des tamis vibrants, des broyeurs et des concasseurs.
Les différents procédés de fabrication utilisés ont pour nom : AZF,
Jacobs, Fisons Manifos.
La centrale
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA12
Introduction
La centrale a pour fonction la production et la distribution de l’énergie
électrique et de la vapeur de procédé. Elle est équipée essentiellement de
trois groupes turbo-alternateurs, à condensation et à soutirage, de capacité
37 MV chacun.
La vapeur haute pression générée par les chaudières de récupération
des ateliers sulfurique et par les chaudières auxiliaires est collectée dans
deux barillets (HP) qui alimentent les trois turbo-alternateurs.
La vapeur à l’extraction des turbines (ou à l’aval des contournements) et
celle à l’échappement des turbo-soufflantes sont collectées dans deux
barillets moyenne pression (MP) pour alimenter les différents utilisateurs
du complexe.
Tous les condensas en retour du complexe passent dans la bâche à
condensas, excepté ceux du phosphorique qui passent directement à la
bâche alimentaire.
A partir de la bâche à condensas, les condensas sont refoulés par des
pompes de reprises vers l’installation de traitement des eaux à travers des
refroidisseurs à eau de mer. Après le traitement, ils sont admis dans le
dégazeur de la bâche d’alimentation de la centrale pour débarrasser de
l’oxygène dissout. Des pompes aspirent l’eau de cette dernière pour la
refouler vers les chaudières de récupération, les chaudières auxiliaires, les
déssurchauffeurs et vers l’atelier sulfurique.
La centrale fournit aussi l’eau NORIA pour le refroidissement des huiles
des turbo-soufflantes, des compresseurs et des groupes turbo-alternateurs.
Après son utilisation, cette eau passe à travers des refroidisseurs à eau de
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA13
mer, puis elle est refoulée par des pompes aux différents utilisateurs, donc
elle fait un circuit fermé.
La central dispose aussi d’un groupe électrogène autonome fonctionnant
au gas-oil qui maintient les fonctions vitales du complexe, en service, en
cas de déclenchement des groupes.
Les équipements de la centrale :
Donc les différents équipements de la centrale sont les suivants :
Equipement NombreGroupe turbo-alternateur 3Condenseurs principaux 3
Pompes d’extraction 6Condenseurs auxiliaires 2
Dégazeur 1Bâche alimentaire 1
pompes alimentaire 3
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA14
Turbo-pompe alimentaire 1Pompe de désurchauffe 2Chaudières auxiliaires 2
Pompes chaudières auxiliaires 3Bâche à condensas 1
Pompe de reprise de
condensas
3
Refroidisseur à condensas 3Bâche d’expansion 1Pompes eau noria 3
Refroidisseurs noria 3Groupe électrogène 1
Chaudières auxiliaire
1-Description :
C’est une chaudière à foyer de type intégré et à démarrage rapide à
chaud. Equipée d’un ventilateur de soufflage assurant la circulation des
gaz.
Elle se compose principalement :
a) de deux ballons (réservoirs cylindrique horizontaux)
- réservoir supérieur de = 1100 mm.
- Réservoir inférieur de = 800 mm .
b) chambre de combustion : air + fuel ou gaz-oil
c) faisceau vaporisateur :
il est constitué par des tubes en acier de = 51 mm, disposé en
files traversables comprises entre les deux ballons.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA15
La pression motrice qui provoque le mouvement de l’eau liquide
très lourde (ρ) et le mélange (eau+vapeur) très léger (ρ*) dans les
tubes est égale
P= (ρ – ρ*).g.H
b) dispositif de conservation :
permet un démarrage rapide constitués par un serpentin
mis en place dans le ballon inférieur et alimenté par le
barillet HP.
d) ventilateur de soufflage :
elle alimente la chaudière par le carburant (air) nécessaire.
e) un économiseur :
son rôle est le préchauffage de l’eau d’alimentation (110°C)
entrant dans la chaudière à une température de (180°C) par la
fumée avant sa rejet à l’atmosphère.
2-Caractéristiques :
Capacité à évaporatoire unitaire en continu …25+0,25 t/h
Minimum technique en automatique……………3,5 t/h
Qualités de la vapeur HP haute pression :
Pression sortie surchauffeur…………………….61,2+0,3 bar
Température…………………………………………….495+4°C
Conductivité cationique à 25%……………….0,3 NS maxi
Si 02 maxi……………………….……………………….0,02 mg/Kg
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA16
Cu maxi………….………………………………………..0,003 mg/Kg
Fe maxi..............................................0,020 mg/Kg
Na+K maxi..........................................0,01mg/Kg
Consommation spécifique d’eau alimentaire
à la température de 115°C………………..………………….1,02t/t de vapeur
Consommation spécifique de fuel oïl à un PCI de
9500 Keal /Kg………………………………………………………..80 Kg/t
Consommation d’énergie électrique, y compris une pompe d’eau
alimentaire et une pompe de préparation des
carburant.................................………………….7,1KWH/T vapeur
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA17
Groupe turbo-alternateur
Le G.T.A est composé essentiellement de :
Une turbine multicellulaire à condensation et soutirage réglés.
Un alternateur.
Le corps de la turbine est composé d’une partie haute pression et autre
basse pression :
Partie haute pression :
o Le tore d’arrivée vapeur.
o L’enveloppe des étages haute pression.
o La turbine de soutirage .
La partie basse pression :
o L’enveloppe des étages basse pression.
o La volute d’échappement.
La turbine est composée de 16 ailettes dont chaque un se compose
d’un distributeur fixe et d’une roue mobile. L’arbre de la turbine est posé
sur deux paliers.
Le rotor comporte des roues qui sont composés d’un disque portant
une couronne d’aubages mobiles ont pour but la transformation l’énergie
cinétique en énergie mécanique.
La vapeur haute pression admise entre par les soupapes d’admission
après détente dans le distributeur fixé par les aubes.
Cette vapeur entraîne les ailettes pour faire tourner l’arbre à une
vitesse de 3000 tr/min, ce dernier est accouplé avec celui de l’alternateur.
L’arbre de l’alternateur, est bobinée ainsi que le stator de l’alternateur de
façon à créer une force électromotrice.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA18
La charge produite varie en fonction de l’état de la vapeur
d’admission et la vapeur soutirée qui est assurées par un réseau de
vapeur : barillet HP barillet MP.
Caractéristiques :
turbine
Pression bar Température °C Débit t/hVapeur
d’admission 55 490 190Vapeur
Soutirage 9,5 276 100Echappement 68 38 90
alternateur
Puissance Tension Fréquence Vitesse37 MW 11 MV 50 Hz 3000 tr/min
Condenseur principal
Fluide réfrigéré : VapeurDébit 90 t/hEnthalpie 2,365 Kj/KgPression 67,73 mbarFluide réfrigérant :Eau de mer
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA19
Salinité 30 g/lChaleur spécifique 0,96 Kcal/m3
Poids volumique 1,018 Kg/ m3
T°C entrée/sortie 22/34,4 °CDébit d’eau de circulation 3850 m3/h
CIRCUIT VAPEUR :
1-Barillet HP
C’est le réseau de la vapeur haute pression P=55 bar, T=49°C en
provenance des chaudières des unités 01 (unités sulfuriques).
Cette vapeur de débit de 750 t/ h alimente :
-les trois groupes turbo-alternateurs,190 t/h par groupe.
-le superphosphorique (Emaphos) :57 t/h détendue a 43 bar et
désurchauffe à 38°C.
-la turbo pompe alimentaire P 09.
-préchauffage et pulvérisation du fuel. oïl des chaudières auxiliaires.
REMARQUE : lors du démarrage de l’usine tout entier les chaudièresauxiliaire se chargent a alimenter le barillet (HP) par la vapeur de ce type
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA20
qui peut être détendue en vapeur moyenne pression et alimente le barilletMP.
2-Barillet MP :
C’est un réseau ou circule la vapeur moyenne pression P=7,5 à 8 bar ;
T=250°C.Elle est prélevée du soutirage des trois turbines.300 t /h des
soutirages des turbo-souflantes et 200 t/h parfois des stations a l’aide d’un
refroidisseur d’air par eau Noria.
Toute la vapeur admise dans la turbine se détend dans les huit premiers
étages, une partie de cette vapeur pour satisfaire en besoin en cette
vapeur et le reste le surplus subit la détente jusqu'à une pression très
basse l’échappement.
Circuit d’eau de mer :
L’eau de mer est pompée d’un bassin de tranquilisation au port,
puis refoulée à la reprise d’eau de mer(R.E.M).
7 pompe basse pression (3,8 bar abs) et 7500m 3/h et 4 pompe haute
pression ( 4,5 bar abs) assurant la distribution dans les divers ateliers.
La central thermique reçoit un débit de 1200m3/h
Echange thermique : - échangeurs Noria : 750m3 /h
-refroidisseurs de condensas : 380m3 /h
La condensation : - condenseurs principaux :3850m3/h
- condenseurs auxiliaires :2115m3 /h
- Ballon purge chaudière :5m /h
Création de vide : - pompe à vide:45m /h
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA21
Un trop plein permet d’évacuer l’excèdent d’eau de mer vers le canal
de rejet à travers une conduite(0=1400).L’eau de mer en retour de la
centrale est évacuée par la même conduite.
CIRCUIT NORIA :
C’est une eau douce de réfrigération, elle assure le refroidissement
(des paliers des pompes, de l’air de refroidissement alternateur…). C’est
un circuit fermé, un appoint d’eau désilicée est assurée en permanence
dans la bâche de réfrigération ( 15m/ h :3 bar abs ) .
Trois moto-pompes centrifuges de débit unitaire 750 m3/h, à 7,5 bar à
travers des échangeurs refroidisseurs, vers les différents équipements du
complexe qui utilisent cette eau (alternateur, pompe alimentaire, pompe à
vide, des compresseurs d’air, broyage, turbo-souflantes …)
au cas d’un déclenchement général, on ouvre le circuit vers les égout,
et le refroidissement sera assuré par une eau dite eau incendie.
Caractéristique :
Bâche NORIA
Capacité utile 30 m3
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA22
Capacité brute 34 m3
Pression de service 2 bar absolu
T°C normal 30
Nature de l’eau Eau déssiliciée
Refroidissement de NORIA
Fluide refroidi NORIA
Débit de circulation 750 T/h
T°C entrée/Sortie 40/30
Pression de service 15,15 bar
Surface d’échange 625 m2
Qtt de chaleur à évacuer 7500000 Kcal/h
Réfrigérant eau de mer
Chaleur spécifique 0.98Kcal/kJ°C
Q d’eau 750T/h
T°C entrée/ sortie 22/32
Pression 6.2 bar
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA23
Problème de marche
CHAUDIERE AUXILIAIRE :
Problèmes de marche Remèdes
-Pression basse depulvérisation.
-Changement des soupapes.
-Non allumage de brûleur.-Nettoyage des buses.
-Ajustage de débit d’air.-Réglage de pression de
combustion et pulvérisation.
-Trop de fuel. -Arrêt d’urgence.
-Niveau bas des chaudièresauxiliaires.
-Ouverture de la vanned’alimentation.
-Débit air de combustionfaible.
-Agir sur les voletsmanuellement.
-Niveau haut ballon de lachaudière auxiliaire.
-Fermeture de la vanned’alimentation.
-Absence d’étincelle. -Intervention du service
maintenance.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA24
-Fuite au niveausurchauffeur.
-Arrêter la chaudière etréparer le surchauffeur.
GROUPE TURBO-ALTERNATEUR :
Problèmes de marche Remèdes
-Chute d’huile de graissage.-Intervention de service derégulation , et ouverture de
sur-passe.
-Encrassement du filtre à huile.-Lavages au changement de
cartouche, mise en service dela centrifugeuse.
-Pompage des soupapes. -Passage en masse pour Intervention du service de
régulation.
-Rupture du fusible oudéclenchement du disjoncteur. -Intervention des électriciens.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA25
-Déclenchement d’un moteurd’une pompe.
-Intervention du serviceélectrique.
-Présence d’eau dansl’alternateur.
-Déclenchement de GTA. -Réparations.
Circuit vapeur
Lieu Problème Remède
Barillet HP HP>56 bar
Ouverture des
contournements et
détente en MP.
Crachement des
soupape
Barillet MP MP >8 bar
Ouverture les
condenseurs pour la
détente.
Crachement des
soupapes.
Conduite de BP BP >4,5 bar
Ouverture de la
vanne de détente
vers le dégazeur.
Crachement des
soupapes
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA26
Bâche alimentaire et bâche à condensats :
lieu Problème Remède
Bâche alimentaire
Niveau trop bas
Déclenchement des
pompes alimentaire
Niveau trop haut
Déclenchement des
pompes à
condensats
Bâche à condensats
Niveau trop bas
Déclenchement des
pompes à
condensats
T(°C) >40°C
Mise à l’égout les
condensats qui
risque
d’endommager les
résines Retour des
condensats
phosphorique,
sulfurique et
traçage
Conductivité élevée Mise à l’égout
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA27
La concentration de l’oxygène dessous dans l’eau
Détermination du coefficient de transfert de l'oxygène
Le coefficient de transfert volumique kLa peut être déterminé en se
basant sur le bilan de matière par rapport à la phase liquide en régime
transitoire dans le cas où l'oxygène n'est pas consommé :
Avec
C* : la concentration en oxygène dissous à la saturation
CL : la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide
CL0 : la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide
à t0
La valeur de kLa correspond alors à la valeur de la pente de la droite
ln (C*-C) en fonction du temps t.
Ce coefficient est le produit du coefficient de transfert de matière
côté liquide kL et de l’aire interfaciale a. Le coefficient kLa est déterminé
par des méthodes analytiques utilisant le flux d’absorption avec réaction
chimique lente (Hatzifotiadou, 1989). Le système réactionnel choisi est la
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA28
réaction d’oxydation du sulfite par l’oxygène dissous en présence d’un
catalyseur, le cobalt (Comte Gautron, 1998).
L’introduction d’un excès de sulfite permet de désoxygéner l’eau et de
maintenir sa concentration en oxygène dissous égale à 0 pendant un
temps t0. Durant cette période, l’oxygène transféré est aussitôt consommé
par le sulfite. Lorsque tout le sulfite est consommé, il y a réoxygénation de
l’eau jusqu’à saturation; la concentration en oxygène dissous augmente
alors au cours du temps durant cette période. Le système est alors en
régime transitoire. La Figure ci-dessous présente l’allure de la variation de
la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide en fonction du
temps.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA29
Le suivi de la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide
peut être réalisé à l’aide d’une sonde à oxygène, et d’un oxymètre. Les
valeurs sont enregistrées en fonction du temps par l’intermédiaire d'un
module d'acquisition.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA30
Action de l’eau sur les matériaux
L’eau, lors de son transport ou de ses utilisations, peut causer aux
différentes matériaux avec lesquels elle est en contact des altérations de
diverses natures, dont la plus fréquente est la corrosion des métaux, et
particulièrement celle de l’acier. D’autres altérations sont possibles par
dissolution des matériaux calcaires, ou dégradation de béton.
Il est nécessaire de connaître les processus élémentaires d’altération
et leurs paramètres communs, afin de guider le choix entre les mesures à
prendre :modification des caractéristiques chimiques des eaux, application
d’un revêtement, protection électrique, recours à un matériaux plus inerte.
Mécanisme électrochimique de la corrosion du fer
Tout métal plongé dans une solution d’électrolyte tend à mettre en
solution ses ions, qui sont électropositifs, et à rester lui même chargé
négativement. Il se forme une électrode dont le potentiel s’exprime dans
l’absolu par la relation de NERNST :
réaction du type : b Red a Ox + n e- 1 :
E ER T
n F
Ox
d
a
b
0 .
.ln
( )
(Re )
Avec:
R = 8,314 usi,
T = 298,15 K,
n = nombres de moles d'électrons mis en jeu dans la réaction,
F (nombre de FARADAY) = 96493 C (coulombs),
1
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA31
(Ox) = Activité de l'espèce oxydante,
(Red) = Activité de l'espèce réductrice,
a et b = coefficients stœchiométriques.
Pour un métal qui se dissout ce potentiel se réduira à :
E ER T
n FMn 0 .
.ln( )
En pratique, les potentiels normaux ne peuvent être mesurés que par
rapport à une électrode de référence dite électrode normale d’hydrogène
(ENH) et dont la valeur de E° est prise, pour référence, égale à 0.
Exemple pour le fer : Fe Fe2+ + 2 e-
E ER T
n F
Ox
d
a
b
0 .
.ln
( )
(Re )
conduit à :
E ER T
FFe
x
xFe 0 2 2
20 44
8 314 298
2 96493
.
.ln ,
,ln
soit :
E Fe 0 44 0 0128 2, , .lnce qui peut s'écrire en utilisant la relation ln(X)=log(X).ln(10) :
E Fe 0 44 0 03 2, , .log.
Corrosion par l’oxygène :
Mécanisme électrochimique
En présence d’une eau aérée, le processus complémentaire d’électrode est
assuré par l’oxygène.
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Zone cathodique
"Circuit" des électrons
Zone anodique
Passage du fer en solutionRéaction avec l'oxygène
O2 + 2H2O + 4 e- 4OH-
Cette électrode est susceptible d’absorber des électrons, donc de se
porter comme une cathode.
Le potentiel d’équilibre est fonction de :
La concentration en ions (OH-), donc du pH.
La pression partielle d’oxygène.
Plus la concentration en oxygène dissous est élevée, plus le potentiel
d’électrode est lui aussi élevé, ce qui entraîne la corrosion.
A la cathode d’oxygène, la libération des ions OH- augmente le pH de
l’eau, du moins à proximité immédiate de la surface métallique. De plus,
les ions Fe2+ en présence d’oxygène, s’oxydent en Fe3+. Or l’oxyde ferrique,
Fe(OH) 3 est très peu soluble. Ainsi, au lieu d’être entraînés par l’eau en
laissant une surface propre, comme c’est le cas lors d’une corrosion en
milieu désaéré, les produits de corrosion s’accumulent autour de l’anode
dans le cas d’une corrosion en milieu aéré.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA33
Ils forment les <pustules> bien connues qui s’opposent encore davantage
à la diffusion de l’oxygène et renforcent le caractère anodique de la surface
recouverte .
Limitation en oxygène dissous
Pour le dégazage de l’eau d’alimentation dans la bâche alimentaire la
centrale utilise deux méthode de traitement :
traitement physique thermique à l’aide d’un dégazeur.
traitement chimique en utilisant l’hydrazine.
Dégazeur thermique
Ce type de dégazeur, qui constitue une application particulière du
strippage, est particulièrement réserve a l’élimination de l’oxygène et du
gaz carbonique dissous dans l’eau d’alimentation d’un générateur de
vapeur afin de protéger contre la corrosion la chaudière, les réchauffeurs
d’eau places en amont ainsi que l’ensemble des circuits eau-vapeur
Deux lois fondamentales régissant la solubilité des gaz sont a la base
du procède de dégazage physique d’une eau; la première, loi de Henry,
dit qu’à une température donnée la concentration massique en gaz dissous
dans un liquide est proportionnelle a sa pression partielle dans
l’atmosphère au-dessus du liquide; la seconde loi enseigne que la
solubilité d’un gaz dans l’eau est une fonction décroissante non explicitée
de la température ;
Pour dégazer une eau il suffit donc théoriquement d’après la
première loi que les conditions appropriées de pression et de température
de vapeur saturante soient maintenues dans l’enceinte contenant cette
eau pour que les gaz dissous, dont l’oxygène, passent automatiquement
dans la phase vapeur .Si l’eau traverse en continu cette enceinte, les gaz
doivent être évacues a l’extérieur au fur et à mesure de leur passage dans
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA34
la phase vapeur, ce qui se fait naturellement si l’enceinte est à une
pression supérieure à la pression atmosphérique ou à l’aide d’un éjecteur
ou d’une pompe à vide si elle se trouve à une pression inférieure.
le procède de dégazage doit répondre à trois conditions :
- réalisation d’une interface maximale eau-vapeur ;
- maintient de la température de l’eau à une valeur très voisine de la
température de vapeur saturante à la pression de dégazage ;
- obtention dans l’atmosphère de l’enceinte d’une pression partielle
du gaz à éliminer inférieur à celle correspondant, d’après la loi de Henry, à
la teneur finale exigées.
Traitement avec l’hydrazine
Caractéristique
Energie de liaison (en kJ.mol-1)
E N- N = 163 ;
E N- H = 388 ;
Chaleurs latentes molaires de vaporisation (Lv) ou énergies de:
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N2H4 : 41,8 kJ. mol-1
Ainsi à 25ºC les concentrations obtenues sont de l'ordre de :
Gaz O2 N2 CO2
Concentration en
mg.L-18,25 13,70 0,44
Hydrazine réduit l’oxygène suivant la réaction :
N2H4+O2 2H2O+N2
Soit, théoriquement, 1g de N2H4 par gramme d’oxygène. L’hydrazine
est, en général, commercialisée sous forme d’hydrazine (N2H4, H2O) à 24%
soit 15% en N2H4.
La réaction est très lente à froid ; à 80°C la dose nécessaire est encore
de plusieurs fois la quantité théorique. De
L’hydrazine et ses produits de décomposition sont tous volatils : ce
procédé n’apporte aucune salinité fixe à l’eau de chaudière. Aux
températures supérieures à 270°C, on doit cependant tenir compte des
produits de décomposition, ammoniaque et azote en particulier.
D’autre produits peuvent être utilisés comme :
-le sulfite de sodium , catalyse ou non ;
-le tanate de sodium.
sulfite de sodium.
Il agit suivant la réaction :
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA36
Na2 SO3+ ½ O2 Na2 SO4
C’est –à- dire que la consommation théorique est de 7,88g de sulfite
de sodium anhydre par la gamme d’ oxygène dissous.
A partir de80°C, la vitesse de réaction du sulfite naturel est en général
suffisante, mais on doit utiliser aux températures inférieures du sulfites
catalysé par un sel métallique. Le sulfite doit être conservé à l’abri de
l’humidité sous forme cristallisée et à l’abri de l’air sous forme de solution .
Pour chaque gramme d’oxygène réduit, on produit 9 g de sulfate de
sodium ; ainsi la salinité totale d’une eau saturée d’air à froid est
augmentée d’environ 100 mg /l par réduction de l’oxygène au sulfite. Cet
accroissement est souvent prohibitif pour les chaudières à moyenne et
haute pression ; il n’est pas rare qu’il oblige à augmenter les purges des
chaudières basse pression.
Tanate de sodium.
En chaudière, 2g de tanate de sodium réduisent totalement 1g
d’oxygène. Les vitesses de réaction sont analogues à celles de l’hydrazine ;
les produits de décomposition sont presque tous volatils. L’usage du tanate
n’est cependant pas recommandé au-dessus de 35bars
Le tanate de sodium favorise le maintien en suspension de toutes les
particules solides : il forme également une pellicule protectrice sur les
surfaces en acier.
Après dégazage thermique, on recommande habituellement de
maintenir dans l’eau des chaudières à basse et moyenne pression un excès
de 0,1 à 0,3 par m3 de N2H4 ou 20 à 30 g/m3 de sulfite de sodium. Par
rapport à l’eau d’alimentation, ceci correspond à des consommations de
l’ordre de 0,1 g/m3 de N2H4 ou 1g/m3 de Na2SO3.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA37
L’étude de la consommation du hydrazine :
Le graphe suivant nous donne une idée sur l’influence de l’hydrazine
sur la concentration de l’oxygène dessous dans l’eau.
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
suivit de O2 et N2H4
O2 ( mg/l) N2H4 (mg/l)
mg/l
date
on
remarque bien que la concentration de l’oxygène est inversement
proportionnelle à celle du l’hydrazine, puisque toute augmentation de la
concentration de l’hydrazine provoque une diminution de la concentration
de l’oxygène.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA38
L’influence du dégazeur sur la consommation de O2 et N2H4
Le dégazeur thermique de la centrale a subit un entretient au mois 10
et 11 de l’année 2003.
Etude suivante nous montre le rôle que joue le dégazeur dans le
traitement de l’eau alimentaire et l’élimination de l’oxygène.
On a fait un suivit de consommation de l’oxygène pour le même mois
05 de l’année 2002 et 2005, afin de pouvoir comparer les résultat avant et
après la préparation du dégazeur.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
la concentration de O2
2002(O2) 2005(O2)
jours
mg/l
il est bien claire que la concentration de l’oxygène est diminuer après la
préparation du dégazeur ce qui nous montre le rôle important que joue le
dégazeur dans le traitement de l’eau.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA39
Le graphe suivant nous donne la consommation mensuelle du hydrazine
pendant les trois années dernières
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
consommation de N2H4
année 2003 année 2004 année 2005
m ois
on remarque que la consommation de l’hydrazine est bien diminuer dés
l’année 2004, c’est à dire après l’entretient du dégazeur.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA40
ConclusionCe stage m’a permis d’accomplire ma formation de technicien supérieur et
d’être en contacte direct avec l’industrie, ainsi d’enrichir mes connaissance
à propos de ce qu’il est lié avec l’organisation et le déroulement du travail
d’une société
J’ai pu aussi savoir d’autre méthode de le traitement des eaux, la
production et la distribution de la vapeur, les chaudière leur nettoyage,
démarrage et arrêt.
Suite à cette période de stage, il apparaît que l’O.C.P est en pleine
mutation et qui cherche à ne pas subir les évolution de son environnement
mais à être à l’avant garde de celle ci.
Les restriction mises en œuvre en terme organisationnel seront la
fondation d’un nouvel état d’esprit tourné vers la qualité et la conquête de
nouveaux marchés qui, sans doute, donneront une nouvelle dimension à
l’O.C.P.
Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA
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