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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
REPUBLIQUE DU NIGER
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE ET DE L’INNOVATION
Institut Universitaire de Technologie
Département de Technologie en Génie Pétrolier
RAPPORT DE STAGE DE DUT Présenté et soutenu par :
AMADOU SAMA Mounkailou
Sous la direction de : Membres du jury
M. ZAKARIA HALIDOU A. Salam Président :
Enseignant technologue à IUT/ UZ M. ABDOULAYE Aboubacar
Tuteur professionnel Enseignant technologue à IUT/ UZ
M. ABDOU Mahaman Lawan Assesseur :
Ingénieur de Reformage M. KAMAROU DJIBO Moutari
Catalytique à la SORAZ Enseignant vacataire à IUT/ UZ
THEME : LE PRETRAITEMENT DE LA COUPE NAPHTA AU
NIVEAU DU REFORMAGE CATALYTIQUE
2
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
REPUBLIQUE DU NIGER
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE ET DE L’INNOVATION
Institut Universitaire de Technologie
Département de Technologie en Génie Pétrolier
RAPPORT DE STAGE DE DUT Présenté et soutenu par :
AMADOU SAMA Mounkailou
Sous la direction de : Membres du jury
M. ZAKARIA HALIDOU A. Salam Président :
Enseignant technologue à IUT/ UZ M. ABDOULAYE Aboubacar
Tuteur professionnel Enseignant technologue à IUT/ UZ
M. ABDOU Mahaman Lawan Assesseur :
Ingénieur de Reformage M. KAMAROU DJIBO Moutari
Catalytique à la SORAZ Enseignant vacataire à IUT/ UZ
THEME : LE PRETRAITEMENT DE LA COUPE NAPHTA AU
NIVEAU DU REFORMAGE CATALYTIQUE
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
TABLE DES MATIERES
TABLE D’ILLUSTRATIONS............................................................................................................ 5
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS....................................................................................... 6
DEDICACES....................................................................................................................................... 7
REMERCIEMENTS ........................................................................................................................... 8
RESUME............................................................................................................................................. 9
Abstract ............................................................................................................................................... 9
INTRODUCTION GENERALE....................................................................................................... 10
Introduction .............................................................................................................................. 13
I.1 Historique :......................................................................................................................... 13
I .2 Fiche signalétique de la SORAZ : ..................................................................................... 13
I. 3 Situation géographique ...................................................................................................... 15
I .4 Mission de la soraz............................................................................................................. 15
I.4.1 Capacité et Produits : .................................................................................................................... 16
I.5 Organisation de la SORAZ :.............................................................................................. 17
I.5.1 Les différents départements de la soraz et leurs rôles :.................................................... 17
I.5.1 .1 Département de production :........................................................................................ 17
I.5.1.2 Département de maintenance........................................................................................ 18
I.5.1.3 Département de sécurité et environnement................................................................... 18
I.5.1.4 Les utilités :!: ............................................................................................................... 18
Conclusion................................................................................................................................ 19
CHAPITRE II : GENERALITE SUR LE PRETRAITEMENT DU NAPHTA ................. 20
Introduction :............................................................................................................................ 20
II.1. Le prétraitement de la fraction naphta :............................................................................ 20
II.1.1. Hydrotraitement............................................................................................................. 20
II.1.2. Stabilisation du naphta................................................................................................... 21
II.2. Le principe du procédé : ................................................................................................... 22
II.3. Les procédés d’hydrotraitement ....................................................................................... 22
II.4. Conditions d’opération du système de prétraitement ....................................................... 24
Tableau II.4.a. Conditions d’opération du système de réaction de pré-hydrogénation............ 24
Tableau II.4.b. Conditions d’opération du stripeur et de la colonne de fractionnement.......... 25
Conclusion................................................................................................................................ 25
CHAPITRE III : PROCESSUS DE PRETRAITEMENT DU NAPHTA A LA SORAZ ....... 26
4
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Introduction .............................................................................................................................. 26
III.1. spécification techniques de l’unité de prétraitement...................................................... 26
III.2. spécifications de la charge naphta................................................................................... 26
III.2.1.caractéristiques chimiques de la charge ........................................................................ 27
III.2.2. Impuretés contenues dans la charge ............................................................................. 27
III.3. Processus de prétraitement du Naphta ............................................................................ 27
III.3.1. Description du catalyseur utilisé dans le réacteur de prétraitement ............................. 29
III.3.2. Les réactions mis en jeu ............................................................................................... 29
III.3.2. a. Réaction de désulfuration......................................................................................... 29
III.3.2.b. Réaction de dénitrations............................................................................................ 29
III.3.2.c. Réaction de désoxygénation :.................................................................................... 30
III.3.2.d. Réaction saturée d’hydrogénation à carbure éthylénique.......................................... 31
III.3.2.e. Réaction de déchloration ........................................................................................... 31
III.3.2.f. Réaction de démétallisation ....................................................................................... 31
III.3.3. Paramètres influençant le processus de traitement...................................................... 32
III.3.3 .a Température de réaction............................................................................................ 32
III.3.3.b Pression de réaction.................................................................................................... 32
III.3.3.c Ratio de l’hydrogène contre l’huile au processus de réaction.................................... 32
Conclusion................................................................................................................................ 32
CONCLUSION GENERALE ........................................................................................................... 33
BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................ 35
ANNEXES ........................................................................................................................................ 37
ANNEXE 1 : Forme juridique ................................................................................................. 38
5
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Table des figures
Figure I.1 : Localisation de la SORAZ
Figure I.2 : schéma récapitulatif des activités de production de la SORAZ
Figure I.3 : Organigramme de la SORAZ
Figure III.1 : Système de pré hydrogénation
Table des tableaux
Tableau II.4.a : conditions opératoires des réactions de pré hydrogénation
Tableau II.4.b : conditions opératoires du stripeur et de la colonne de fractionnement
Tableau III.1 : groupements chimiques présents dans la charge et leurs pourcentages
TABLE D’ILLUSTRATIONS
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
ASTM : American Society of Testing Materiel
CDI : Contrat à Durée Indéterminée
CDU : Unité de Distillation atmosphérique
CNPC : China National Petrolium Corporation
CRU : Unité de Reformage Catalytique
DUT : Diplôme Universitaire de Technologie
FCC : Unité de Craquage Catalytique
GPL : Gaz du Pétrole Liquéfié
HDS : Hydrodésulfuration
IP : Iso Paraffine
NP : Paraffine normale
PF : Point Final d’ébullition
PI : Point initial d’ébullition
PSA : sous unité de purification de l’hydrogène
RON : Nombre d’Octane Recherché
SORAZ : Société de Raffinage de Zinder
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Je dédie ce modeste travail aux êtres les plus chers de ma vie; mon Père qui a fait de moi un
homme, que Dieu le Tout Puissant accorde sa sainte miséricorde et l’accueille dans son vaste
paradis.
Ma Mère qui n’a pas cessé de m’encourager pour donner le meilleur de moi-même.
A toute ma grande famille.
A toutes les enseignantes et enseignants qui ont contribué à ma formation, du seuil du
primaire jusqu’à l’université.
A tout le personnel du département Technologie en Génie Pétrolier
Je tiens à le dédier aussi à mes amis, Bachir, Moussa, Rabiou et la chère grande sœur
Chafaatou, sans oublier mon chère ami et frère Issifou, et à tous ceux qui sèment le bonheur
dans mon chemin.
DEDICACES
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Nous tenons à remercier DIEU le tout puissant, pour le courage et la patience qu’il nous a
offert, afin de réaliser ce travail.
Nous tenons à remercier Mr ZAKARIA HALIDOU Abdou Salam, pour l’honneur qu’il nous
a fait en acceptant de nous encadrer ainsi pour sa disponibilité à toute épreuve et pour les
conseils judicieux qu’il nous a adressé et qui ont été à la hauteur de sa noble tâche.
Nous tenons aussi à adresser nos sincères remerciements aux membres du jury qui nous ont
fait l’honneur d’évaluer ce modeste travail.
Nous adressons avec tout notre respect nos remerciements au personnel de la SORAZ.
C’est avec un immense plaisir que nous présentons nos vives gratitudes à tous ceux qui nous
ont aidés de près ou de loin.
REMERCIEMENTS
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
RESUME
Le présent rapport traite du prétraitement du naphta au niveau du reformage catalytique à la
société de Raffinage de Zinder (SORAZ). Pour aborder cette problématique nous avons
effectué un stage d’un (1) mois au niveau de la SORAZ avec pour objectif global la
description des différents procédés entrant en jeu à l’unité de prétraitement. Pour ce faire ,la
démarche méthodologique adoptée a consisté tout d’abord à effectuer une recherche
bibliographique sur le sujet; suivi par les opérations pratiques sur le terrain au niveau des
différentes unités que compte la raffinerie de Zinder et des entretiens avec les responsables
des différentes installations qui nous ont permis de savoir concrètement les conditions dans
lesquelles les opérations de prétraitement du naphta sont réalisées.
Mots clés : Raffinage, prétraitement, naphta, adoucissement.
Abstract
This report addresses the treatment of naphtha catalytic reformer level the refining company
Zinder (Soraz). To tackle this issue, we conducted a one month internship at the Soraz with
the overall aim of describing the processes at play in the pretreatment unit. To do this, the
adopted methodological approach was fist to perform bibliographic research on the subject,
followed by practical field operations in the various units that make up the zinder refinery
and interviews with leaders of different facilities that have allowed us to actually know the
conditions in which the raw processing operations are carried out.
Keywords: Refining, pretreatment, naphtha, softening.
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
INTRODUCTION GENERALE
INTRODUCTION GENERALE
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Contexte et justification
Le fonctionnement des installations d’une raffinerie est caractérisé par un certain nombre de
principe régissant à la fois les conditions de fonctionnement aussi bien que la qualité des
produits fini récupérés à l’issu des transformation mis en œuvre dans ces installations , pour
ce faire un certain nombre des dispositions techniques et opérationnels sont prévus , en tête de
liste de ces dispositions se retrouvent les opérations de prétraitement qui ont pour rôle
principale la préparation des matières premières aux conditions et spécifications d’entrée des
installations devant les accueillir dans l’optique de :
 débarrasser les coupes pétrolières des impuretés qu’elles contiennent pour limiter
voire empêché les phénomènes de corrosion induits par ces impuretés sur les
équipements qui sont extrêmement onéreux,
 favoriser les transformations des matières premières souhaitées et non des impuretés
pour rehausser le niveau qualitatif et quantitatif
Ce stage est sanctionné par un rapport de stage suivi d’une soutenance.
Le choix du thème de stage sur « le prétraitement de la coupe naphta au niveau du reformage
catalytique», a été guidé par la raison selon laquelle la caractéristique essentielle des essences
utilisées dans les moteurs à explosion réside de la valeur de son indice d’octane qui
détermine la qualité de la carburation ainsi qu’un fonctionnement correct du moteur, et c’est à
juste titre que ce rapport est dédié à l’unité permettant d’améliorer significativement cette
caractéristique essentielle des essences .
Il s’agit là, de l’unité qui représente le maillon fondamentale de la raffinerie car c’est là que
les produits intermédiaires provenant de la distillation atmosphérique sont destinés afin
d’améliorer leur qualité en fonction des exigences du marché.
Les objectifs du rapport
L’objectif général de ce travail est l’analyse des conditions dans lesquelles s’effectue le
processus de prétraitement du naphta.
Quant aux objectifs spécifiques ils sont définis comme suit:
 Identifier les différentes opérations de prétraitement du naphta,
 Maitriser le déroulement du processus de prétraitement,
 Maitriser le principe de prétraitement du naphta.
12
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
L’approche méthodologique
Pour aboutir à la mise en forme finale de ce document la méthodologie suivante a été retenue,
il a été question :
Dans une première mesure d’effectuer une recherche bibliographique des documents
en rapport avec le thème développé afin de mieux cerner le sujet d’étude ;
Dans un second temps la démarche développée à consister à effectuer les opérations
de terrain englobant les activités pratiques ainsi que des entretiens ouverts avec les
agents en charge du fonctionnement des installations et des personnes ressources
pour avoir une idées claire sur le principe de fonctionnement des unités ainsi que la
conduite des opérations
Définition des concepts
Coupe Naphta : fraction pétrolière issue de la distillation atmosphérique dont les
caractéristiques ne répondent pas aux spécifications industrielles.
Prétraitement : opération antérieure du procédé de reformage catalytique.
Invertisser : rendre une surface ou un élément inactif à travers l’ajout d’azote.
Difficultés rencontrées
Dans la réalisation de ce travail, nous avons rencontré pas mal de difficulté dont entre autre :
Insuffisance des bus de transport sur le tronçon base de vie -usine, ce qui oblige
parfois les stagiaires à parcourir 4km à pied de la base de vie à l’usine ;
Manque des équipements de protection individuel en quantité suffisante, ce qui
empêche l’accès dans l’usine pendant un certain temps ;
Insuffisance des ingénieurs dans les différentes unités, ce qui décourage énormément
les apprenants
Dégradation très avancée de L’état de la route Zinder-Soraz, ce qui rend le
déplacement très compliqué.
Malgré ces difficultés, nous avions pu parvenir à quelques résultats. Ces derniers sont
structurés en trois parties dont la première est consacrée à la présentation de la zone d’étude
en l’occurrence la soraz, la deuxième sur les généralités concernant le processus de
prétraitement, quant à la dernière elle est axée sur le processus de prétraitement mis en œuvre
à la soraz.
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA SORAZ
Introduction
La société de raffinage de Zinder qui est notre lieu d’accueil pour ce stage de fin de cycle
DUT (diplôme universitaire de technologie) est la première société moderne nigérienne en
matière de traitement du pétrole brut et de production qualitative et quantitative des produits
pétroliers. Nous verrons son historique, sa situation géographique, son organisation, sa forme
juridique, ses activités et enfin l’organigramme de cette raffinerie.
I.1 Historique :
Le Niger et la République Populaire de la Chine entretiennent de très bonnes relations de
coopération et d’amitié. L’Amitié et le maintien de cette vieille Coopération entre nos deux
pays a permis la concrétisation de la convention d’exploitation, de raffinage et d’exportation
du pétrole Nigérien.
Le projet de la construction de la raffinerie a démarré en Octobre 2008 suivi d’une cérémonie
de la pose de la première pierre autour de laquelle les deux parties cotisent les actions en 6/4,
et coopèrent sur le principe de l’amitié (Chine-Niger).
La cérémonie de sa mise en fonctionnement a eu lieu en date de 28 septembre 2011,
cérémonie ayant permis la décoration de plusieurs employés Chinois pour service rendu à la
Nation par son Excellence le président de la république de l’époque.
I .2 Fiche signalétique de la SORAZ :
La fiche ci-après récapitule les principaux aspects de la soraz :
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Tableau I.1. Fiche signalétique de la soraz
Raison sociale Société anonyme (SA)
Effectifs
Le personnel de la soraz est de733 dont 304
chinois et 429 nigériens, toutes catégories
confondues (operateurs, techniciens,
ingénieurs et cadres administratifs), chacun
a un CDI avec la Soraz.
Capital social 10000000FCFA
Actionnariat Deux actionnaires : l’Etat nigérien avec 40%
et la CNPC 60%.
Registre de commerce RCCM-NI-ZIN-2010-E-061
Adresse BP : 170
Superficie 600 hectares.
Capacité de production 1million de tonne/an
Capacité de stockage
GPL 4 Sphères dont chacun fait 2000m3
, au total
8000m3
Essence 4 réservoirs à toit fixe chacun fait 10.000m3
au total 40.000m3
Gasoil 3 réservoirs en voûte dont chacun fait
20.000m3
, au total 60.000m3
Pâte fuel oïl (slurry) 4 réservoirs à toit fixe dont chacun fait
10.000m3
, au total 40.000m3
Le brut 4 réservoirs à toit flottant de 20.000m3
, au
total 80.000m3
Capacité de traitement 20 000barils/jour.
Source : Direction des Ressources humaines Soraz, 2015
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
I. 3 Situation géographique
La raffinerie est située au nord de Zinder, ville au sud de la république du Niger ; une ville
bien desservie par des voies de transport aérien et routier. La position géographique de cette
ville représente un point important d’intersection des voies routières est-ouest du pays, ainsi
qu’une traversée de la route transsaharienne. Zinder est équipée d’un petit aéroport à environ
1 000 km de la capitale du pays, Niamey.
La SORAZ est situé à 55,1 km au Nord de la ville de Zinder dans le département de Tanout à
5 km de Bakin Birji (commune rural d’Olelewa) soit 1001 km à l’Est de Niamey.
Elle couvre une Superficie de 600 hectares.
Figure I.1 : carte de localisation de la soraz et des différents blocs exploités
et explorés
Source : Wikipédia, avril 2016
I .4 Mission de la soraz
La société de Raffinage de Zinder (SORAZ) est une société nigérienne qui opère dans le
domaine de l’énergie. Elle traite du pétrole brut qui lui vient directement du champ
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
pétrolifère d’Agadem via des pipe-lines afin de couvrir le besoin des clients en quantité et
en qualité.
I.4.1 Capacité et Produits :
La SORAZ a une capacité de production d’un million de tonnes par an, et offre une large
gamme de produits dont :
 l’essence ;
 kérosène
 le gasoil ;
 le GPL ;
 le fuel domestique;
 et gaz combustible pour sa propre consommation.
La SORAZ produit 20 000 barils/jour dont les 7000 sont destinés à satisfaire la consommation
du Niger, et le reste à l’exportation.
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Figure I.2 : Schéma récapitulatif des activités de production de la SORAZ
Source : département des ressources humaines, soraz, 2015
I.5 Organisation de la SORAZ :
La SORAZ est une entreprise qui dispose d’un bâtiment destiné à l’administration, siège du
département des ressources humaines, département des finances, département de HSE,
département de ventes, département des achats, département de la production et celui de la
maintenance, etc.…
I.5.1 Les différents départements de la soraz et leurs rôles :
I.5.1 .1 Département de production :
Le département de production est très complexe, il comprend trois (3) unités à savoir :
L’unité 1 : Fluid Catalytic Cracking (FCC), unité de craquage catalytique du fluide ;
CDU
FCC
CRU
DHT
Adoucis
sement
de l’
essence
Adoucisse
ment du
GPL
Brut
Naphta
Diesel
RAT
GPL
Diesel
Essence
GPL
Diesel
Essence
Diesel
Essence
Diesel
Slurry
Diesel
GPL
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
L’unité 2 : Catalytic Reforming Unit (CRU), unité de reformage catalytique ;
L’unité 3 : Crude Distillation Unit (CDU), unité de distillation atmosphérique, de
stockage et chargement des produits finis.
I.5.1.2 Département de maintenance
Rattachée à la direction du matériel, la maintenance s’articule sur deux services essentiels :
l’un fonctionnel (études, méthodes, inspection, magasin et un suivi budgétaire) et l’autre
opérationnel (ateliers, instruments, laboratoire). Une équipe également opérationnelle, auprès
de la production assure les réglages, les dépannages et l’aiguillage des mouvements du
produit dans les conduites.
I.5.1.3 Département de sécurité et environnement
Ce département quant à lui, s’occupe de l’environnement professionnel de manière à ce qu’il
soit optimum (convivial et sécurisé) pour la santé et le bien être des travailleurs. Il s’intègre
dans le vaste domaine de la santé au travail en complément de la médecine du travail et de
l’ergonomie.
I.5.1.4 Les utilités :
L’usine de la société constitue des utilités composées de 2 unités à savoir :
L’unité 4 : Unité de traitement des eaux usées, et de production d’eau à la société ;
L’unité 5 : Power station, unité de production d’électricité nécessaire au
fonctionnement de la société.
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Figure I.3 : organigramme de la soraz
Source : Direction de ressources humaines soraz, 2016
Conclusion
Depuis son ouverture, la SORAZ a toujours assuré une production de qualité dans le respect
des normes environnementales, et la promotion du développement. Elle a comme objectifs
l'unité, la coopération, la science, la rigueur, l'innovation, le gagnant-gagnant, afin d’assurer
le développement économique de l'Etat du Niger et contribuer à approfondir d’avantage les
relations amicales entre les peuples de la Chine et du Niger.
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Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
CHAPITRE II : GENERALITE SUR LE PRETRAITEMENT DU
NAPHTA
Introduction
Depuis le début du raffinage, différentes méthodes de traitement ont été utilisées pour
éliminer les composés non hydrocarbonés, les impuretés et les autres constituants qui peuvent
nuire aux caractéristiques de performance des produits finis ou réduire l’efficacité des
procédés de conversion. Le traitement comporte à la fois des réactions chimiques et une
séparation physique, comme la dissolution, l’absorption ou la précipitation, faisant appel à
une variété et à une combinaison de procédés. Les méthodes de traitement comprennent
l’élimination ou la séparation des composés aromatiques et des naphtènes, ainsi que
l’élimination des impuretés et des contaminants indésirables.
II.1. Le prétraitement de la fraction naphta :
II.1.1. Hydrotraitement
La fraction naphta, sortie en tête de colonne contient un mélange de tous les gaz et du naphta
total (point final d'ébullition (PF) 180 °C, ou 150 °C si les besoins en kérosène sont élevés).
Avant de faire la séparation en différentes petites fractions, on va passer ce naphta dans une
unité d'hydrotraitement afin d'enlever tout le soufre qu'il contient. Cette unité consiste en une
boucle véhiculant de l'hydrogène, pressurisé par un compresseur, au travers d'un réacteur
contenant un catalyseur. Celui-ci facilite la transformation des composés soufrés en sulfure
d'hydrogène (H2S), plus facile à évacuer par combinaison irréversible avec le ZnO sur un
catalyseur en platine employée à 400ºC. La réaction étant consommatrice d'hydrogène, un
appoint est fait en permanence, en général depuis l'unité de reformage catalytique, productrice
d'hydrogène. L'essence et le sulfure d'hydrogène formé sont séparés dans des ballons
séparateurs successifs, dans lesquels on va soutirer un gaz riche en hydrogène renvoyé dans la
boucle et une essence riche en sulfure d'hydrogène. L'essence est ensuite strippée : elle est
ainsi débarrassée du sulfure d'hydrogène qui est évacué en tête du stripeur, sous forme de gaz
acides traités dans les unités d'amines. Ce concept de boucle réactionnel est identique pour les
unités d'HDS de gazole.
21
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
En effet, le soufre est un produit très corrosif et les catalyseurs contenus dans d'autres unités
vont être détruits et deviennent inactifs au passage des produits soufrés. D'autre part, les
autres produits commerciaux extraits de ce naphta tels que le propane, le butane ne doivent
pas non plus contenir du soufre ou des composés sulfurés.
Aussi, avant de fractionner ce naphta en des coupes plus étroites, on enlève le soufre, contenu
dans cette fraction, en le faisant combiner avec de l'hydrogène pour former du sulfure
d'hydrogène de formule H2S, qui part vers une unité Claus pour en faire du soufre liquide. On
peut aussi garder la coupe naphta total telle quelle sans faire de nouveaux fractionnements et
l'utiliser comme charge pour le cracker à la vapeur.
L'hydrogène utilisé vient de l'unité de reformage catalytique.
II.1.2. Stabilisation du naphta
La fraction du naphta total issue de l'hydrotraitement et débarrassée de son soufre est envoyée
comme charge dans un stabilisateur (ou fractionnateur). Cette colonne fonctionne avec un
taux de reflux très élevé sous une pression de l'ordre de 5 à 10 bars afin d'éliminer tous les gaz
et ajuster la tension de vapeur de la coupe naphta. À la sortie de cette unité, tous les gaz C4-
(c’est-à-dire le butane et tous les gaz plus légers que celui-ci) sont envoyés vers l’unité « gaz
plant » pour être traités.
Dans le stabilisateur (appelé encore débutaniseur) le naphta qui reste est séparé en deux
fractions : le naphta léger et le naphta lourd. Le premier a un point final de distillation de
80 °C (ou de 100 °C) et le dernier peut avoir un point final de distillation de 150 °C ou de
180 °C selon qu'on cherche à avoir une coupe restreinte ou étalée de kérosène.
En effet si on a besoin de fabriquer une grande quantité de kérosène, dans ce cas, on coupe le
naphta à 150 °C, dans le cas contraire, on fixe le point final de distillation à 180 °C et parfois
même vers 185 à 190 °C.
Le naphta léger est envoyé au stockage comme base de mélange (ou blendstock en anglais)
pour être utilisé plus tard dans la fabrication des carburants.
Le naphta lourd est envoyé ensuite en charge (feedstock) pour alimenter l'unité de « reformage
catalytique ».
22
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Il faut signaler ici que le naphta léger, lourd et total stabilisé peut également être envoyés en
charge (liquide ou vapeur) au vapocraquage.
II.2. Le principe du procédé :
Le traitement des matières premières de reformage comprend des processus techniques
comme : la pré-hydrogénation, déchloration à haute température, stripage et première
distillation. L’objectif consiste à découper l’essence venant de la distillation directe de
l’installation atmosphérique et l’essence usiné pour la seconde fois après le raffinage
d’hydrogénation et produire des fractions qui satisfont bien les exigences de matières
premières de reformage, ainsi à enlever les impuretés et l’eau qui sont néfastes pour le
catalyseur de reformage.
L’effet de pré-hydrogénation sert à enlever les saletés dans l’huile de matière première et à
protéger le catalyseur de reformage. Au cours de la pré-hydrogénation, sous l’effet du
catalyseur et de l’hydrogène, les composés chimiques comme le soufre, azote et oxygène dans
les matières premières vont produire une réaction d’hydrogénation et produire H2S, NH3 et
H2O éliminatoires au séparateur à haute tension et au stripeur. Le carbure éthylénique aux
matières premières va produire l’hydrocarbure saturé suite à l’hydrogénation. Les métaux
comme arsenic, cuivre et plomb dans les matières premières vont être absorbés aux
catalyseurs et enlevés plus tard. Puisque la thermorayonnance suite à la réaction
d’hydrogénation est presque pareil avec la perte thermique du réacteur, il n’existe pas de
montée de température au réacteur.
II.3. Les procédés d’hydrotraitement
L’hydrotraitement permet d’éliminer environ 90% des contaminants, y compris l’azote, le
soufre, les métaux et les hydrocarbures non saturés (oléfines) présents dans les fractions
pétrolières liquides, comme l’essence de distillation directe. L’hydrotraitement est semblable
à l’hydrocraquage, les deux procédés utilisant de l’hydrogène et un catalyseur pour augmenter
la teneur en hydrogène de la charge d’oléfines. Cependant, le degré de saturation est plus
faible que celui obtenu par hydrocraquage. Normalement, l’hydrotraitement s’effectue avant
des opérations comme le reformage catalytique, pour éviter que le catalyseur ne soit
contaminé par la charge non traitée. L’hydrotraitement est aussi pratiqué avant le craquage
catalytique pour réduire la teneur en soufre, améliorer les rendements et convertir les fractions
de distillats moyens en kérosène fini, en carburant diesel et en fioul de chauffage.
23
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Les procédés d’hydrotraitement varient selon les charges et les catalyseurs.
L’hydrodésulfuration élimine le soufre présent dans le kérosène, réduit les composés
aromatiques et les caractéristiques de formation de gommes et sature les oléfines.
L’hydroformage est un procédé de déshydrogénation permettant de récupérer l’hydrogène en
excès et d’obtenir des essences à indice d’octane élevé. Les produits hydrotraités sont
mélangés à d’autres produits ou sont utilisés comme charges de reformage catalytique.
Dans l’hydrodésulfuration catalytique, la charge est désaérée, mélangée à de l’hydrogène,
préchauffée, puis introduite sous haute pression dans un réacteur catalytique à lit fixe.
L’hydrogène est séparé et recyclé, puis le produit est stabilisé dans une colonne d’épuisement,
dont on soutire les fractions légères. Au cours de cette opération, les composés soufrés et
azotés présents dans la charge sont convertis en sulfure d’hydrogène (H2S) et en ammoniac
(NH3). Le sulfure d’hydrogène et l’ammoniac résiduels sont enlevés par entraînement à la
vapeur, passage dans un séparateur haute et basse pression ou lavage dans une solution
d’amines, ce qui permet d’obtenir un mélange très riche en sulfure d’hydrogène dont il est
possible d’extraire le soufre élémentaire.
Figure II.1 : Procédé d'hydrodésulfuration
24
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Lors de l’hydrotraitement, il faut maintenir au plus bas niveau possible la teneur en sulfure
d’hydrogène de la charge pour réduire la corrosion. Il peut y avoir formation de chlorure
d’hydrogène qui se condensera sous forme d’acide chlorhydrique dans les zones moins
chaudes de l’unité. Il peut aussi y avoir formation d’hydrosulfure d’ammonium dans les unités
fonctionnant à température et pression élevées. En cas de rejet, il y a un risque d’exposition
du personnel à des vapeurs de naphta aromatique contenant du benzène, du sulfure
d’hydrogène ou de l’hydrogène; en cas de fuite ou de déversement d’eau acide, il y a un
risque d’exposition de l’ammoniac. Il peut aussi y avoir présence de phénols lors du
traitement de charges possédant un point d’ébullition élevé.
Un temps de contact excessif ou une température trop élevée entraîneront la formation de
coke dans l’unité. Lors du déchargement du catalyseur enrobé de coke, il faut prendre des
précautions pour éviter que le sulfure de fer ne provoque un incendie. Il faut, dans ces cas,
refroidir le catalyseur jusqu’à une température inférieure à 49 °C avant de procéder à son
déchargement, ou le placer dans des conteneurs inertisés à l’azote et le laisser refroidir avant
de le manipuler. On peut utiliser des additifs antis mousses spéciaux pour prévenir la
contamination du catalyseur par la silicone entraîné dans la charge de l’unité de cokéfaction.
II.4. Conditions d’opération du système de prétraitement
Tableau II.4.a. Conditions d’opération du système de réaction de pré-
hydrogénation
catalyseur RS-1
pression de réaction 2,35 MPa
température de réaction pour la première
période
280 °C
Température de réaction pour la deuxième
période
320 °C
Vitesse d’air volumique de réaction 4 h- 1
ratio volumique entre hydrogène et huile 90
Source: les données ci-dessus sont fournies par l’Institut d’Etudes scientifiques du Pétrole
chimique de China Pétrole.
25
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Tableau II.4.b. Conditions d’opération du stripeur et de la colonne de
fractionnement
Source: les données ci-dessus sont fournies par l’Institut d’Etudes scientifiques du Pétrole
chimique de China Pétrole.
Conclusion
Le processus de prétraitement de la coupe Naphta regroupe l’ensemble des opérations
d’épuration (désulfuration, dénitrations, déshydratation,...) qui sont des étapes cruciales
(permettant de préserver l’intégrité des équipements avals) par lesquelles le naphta doit passer
avant d’être envoyé vers l’unité de reformage catalytique.
stripage Colonne de fractionnement
Température de la tête de tour 78°C 97°C
Température du bas de tour 229°C 186°C
Pression d’opération(en haut
de la tour)
1,1MPa 0,4MPa
Taux de reflux 0,3(pour l’alimentation dans
la tour)
3,32(pour le produit)
26
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
CHAPITRE III : PROCESSUS DE PRETRAITEMENT DU NAPHTA A
LA SORAZ
Introduction
Beaucoup de travaux ont été effectué dans l'industrie pétrolière qui recherche les solutions
économiques pour répondre à de nouvelles caractéristiques de réglementation et produire des
carburants à haut indice d’octane via les procédés de transformation, de conversion et de
valorisation. Avant de subir ces opérations le naphta qui constitue une bonne partie des
produits intermédiaires, doit passer par le système de prétraitement pour produire l’essence de
haute qualité dans des meilleures conditions et garantir l’efficacité des équipements en
réduisant la corrosion.
III.1. spécification technique de l’unité de prétraitement
La capacité annuelle de la section de prétraitement de naphta est de 100 000 tonnes, cette
section prend le naphta de première distillation venant de l’installation de distillation
atmosphérique et le naphta hydrogéné venant de l’installation de raffinage hydrogéné du
diesel comme matières premières afin de produire le composant d’essence d’indice d’octane
élevé, ainsi que des sous-produits comme le gaz contenant de l’hydrogène, le gaz liquéfié et le
gaz-fuel, dont le C5+ est conçu selon l’indice d’octane RON 93 de l’huile générée de
reformage. Selon l’aménagement unifié de la raffinerie, cette présente installation, de
raffinage d’hydrogénation du diesel et l’installation de purification de l’hydrogène (PSA)
constituent le complexe d’installations No.02.
III.2. spécifications de la charge naphta
Les principales spécifications de la charge naphta sont :
 Densité à 15°C : 0,7437
 ASTM : PI 47°C
 50% distillé 147,5°C
 PF = 179.5°C.
27
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
III.2.1.caractéristiques chimiques de la charge
Tableau III.1 : Les groupements chimiques présents dans la charge et leurs
pourcentages
Groupements chimiques Taux (en %) volumique
Paraffine IP 41,83 78,88
NP 37,05
Oléfine 0,02
Naphtène 19,52
Aromatique 1,58
Benzène 0,7
Source : laboratoire de la SORAZ
III.2.2. Impuretés contenues dans la charge
Les principales impuretés rencontrées dans la charge sont :
L’eau
Le soufre
L’oxygène, l’azote, les métaux lourds, et les produits chlorés
III.3. Processus de prétraitement du Naphta
Deux types de produits communément appelés Naphta issus des coupes pétrolières (essences
lourdes) constituent la matière première qui entre dans le processus de prétraitement au niveau
du reformage.
Le naphta mélangé et le naphta hydrogéné sont tous entrés au réservoir de choc (D101)
d’alimentation de pré-hydrogénation à partir de leurs installations propres. Après la montée de
la pression dans la pompe d’alimentation à pré-hydrogénation (P101A/B), l’huile du réservoir
de choc d’alimentation (D101) va être mélangée avec l’hydrogène du compresseur
(K101A/B) à hydrogène circulé, en passant par l’échangeur de chaleur pour l’alimentation de
pré-hydrogénation (E101A/B/C/D/E/F) et le bassin d’alimentation de pré-hydrogénation
(F101), le mélange entre finalement au réacteur de pré-hydrogénation (R101).
28
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
A l’aide de la pompe de pré-hydrogénation (P105), le mélange d’agent inhibiteur au réservoir
de remplissage d’eau (D107) va entrer au refroidisseur d’air pour produits de pré-
hydrogénation (A101) ou bien dans l’échangeur de chaleur pour l’alimentation de pré-
hydrogénation (E101E/F).
Figure III.1 : Schéma fluide pour le système de pré hydrogénation
Source : Règlement d’opération relatif à l’unité 2
29
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
III.3.1. Description du catalyseur utilisé dans le réacteur de prétraitement
Le catalyseur intervient au niveau de la première phase, celle de la préhydrogénation, il est à
base de platine du type RS-1.
III.3.2. Les réactions mis en jeu
III.3.2. a. Réaction de désulfuration
Le soufre contenu dans les matières premières réagit avec l’hydrogène afin de produire le
sulfure d’hydrogène (H2S) et les hydrocarbures désulfurés. Les composés chimiques à faible
point d’ébullition qui contiennent du soufre sont plus faciles à désulfurer que ceux à haut
point d’ébullition. La difficulté de la désulfuration va augmenter avec la croissance des
atomes de soufre dans les hydrocarbures suivant l’augmentation de leur nombre d’atome de
carbone.
Les composés chimiques contenant du soufre aux fractions de pétrole sont classifiés en types
suivants: thiol, éther sulfuré, sulfines centrales, thiophène, benzothiophène, etc. En vue de
réaliser l’hydrogénation et la désulfuration, on suit les principales réactions suivantes :
L’activisme de réaction des sulfines organiques dans la réaction d’hydrogénation et de
désulfuration sera diminué selon l’ordre suivant, en fonction de différentes structures
moléculaires et de dimensions de molécules:
RSH>RSSR>RSR>thiophène
III.3.2.b. Réaction de dénitrations
Le processus d’hydrogénation et de dénitrations sert à réaliser la dénitrations des composés
hétérocycliques. Les composés de l’hydrogène aux fractions de pétrole sont classifiés en 3
catégories:
Amine grasse et amines aromatiques;
30
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Composés hétérocycliques alcalis du type de pyridine et de quinoline;
Nitrures non alcalines du type de pyrrole et de carbazol.
Parmi tous les nitrures, la capacité de réaction pour amine grasse est la plus puissance. Les
amines aromatiques (Alkyl amines) sont difficiles à réaliser la réaction. La réaction
d’hydrogénolyse pour ceux qui comprennent les nitrures est comme suit:
Parmi les composés hétéros atomiques, la réaction d’hydrogénation pour les composés
d’azote est la plus difficile. Lorsque la structure moléculaire est similaire, la réaction
d’hydrogénation pour les 3 composés hétéro atomiques est classifiée selon leur niveau de
difficulté comme suit:
Composés d’azote>composés d’oxygène>composés de soufre.
III.3.2.c. Réaction de désoxygénation :
La teneur des oxydes dans le pétrole et les produits pétroliers est faible. Dans le pétrole brut, il
y a des acides naphténiques, des acides grasses, les esters, les éthers et du phénol. Au cours de
la distillation, ces composés chimiques vont être décomposés partiellement et repartis dans les
différentes fractions. Dans les fractions de pétrole, on rencontre souvent le cas où les
composés d’oxygène sont naphténiques.
Réaction d’hydrogénolyse de tous les composés d’oxygène:
31
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
III.3.2.d. Réaction saturée d’hydrogénation à carbure éthylénique
La teneur des carbures éthyléniques dans le naphta distillé directement est faible, il faut
réaliser la saturation d’hydrogénation avant d’alimenter le reformage. S’il y a du naphta usiné
pour la seconde fois, à cause de la teneur élevée de carbure éthylénique, il y a encore une
certaine quantité de carbure éthylénique, bicarbure éthylénique et éthylénique cyclénique, qui
demandent de saturer ces carbures éthyléniques avec hydrogénation.
III.3.2.e. Réaction de déchloration
Il existe 2 types de chlore dans le pétrole brut : un type de chlore existe sous la forme
organique, l’autre existe sous la forme inorganique. Cependant le chlore dans le naphta distillé
indirectement existe sous la forme organique, dont la teneur en chlore est relative avec la
source du pétrole brut.
Le chlore organique sera transformé en celui inorganique en passant par le réacteur de pré-
hydrogénation. En passant par le réservoir de déchloration, on applique la méthode
d’absorption chimique pour enlever le chlore inorganique.
C-C-C-C-C-Cl + H2→C-C-C-C-C + HCl
III.3.2.f. Réaction de démétallisation
Les impuretés métalliques aux matières premières (comme arsenic, plomb, et cuivre, etc.)
existent sous forme de combinés organiques métalliques.
32
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Aux conditions d’hydrogénation, les composés organiques métalliques vont être d’abord
absorbés au catalyseur pour décomposition sous l’effet d’hydrogénation. Les métaux seront
restés à la surface du catalyseur et enlevés à partir de l’huile.
III.3.3. Paramètres influençant le processus de traitement
III.3.3 .a Température de réaction
L’augmentation de la température de réaction est favorable à l’accélération de la réaction
d’hydrogénation pour enlever les impuretés, cependant une température trop élevée va
accélérer la réaction de craquage et diminuer le taux de liquide, de plus, avec l’accélération de
formation du coke la durée de vie du catalyseur va raccourcir.
Le mieux serai donc d’avoir une température moyenne de service et de l’augmenter au fil de
l’exploitation à fin de compenser la perte de performance du catalyseur.
III.3.3.b Pression de réaction
L’augmentation de la pression de réaction indique principalement la sous-pression
d’hydrogène, qui pourrait accélérer la réaction d’hydrogène, faciliter l’enlèvement des
impuretés, diminuer le coke sur le lit catalytique et prolonger la durée de vie du catalyseur,
cependant, la montée de pression va accélérer la réaction de craquage, réduire le taux de
liquide et augmenter les frais d’opération.
III.3.3.c Ratio de l’hydrogène contre l’huile au processus de réaction
Lorsqu’on augmente le ratio de l’hydrogène contre l’huile, on augmente également la pression
d’hydrogène, qui favorise la réaction d’hydrogénation, réprimer le coke au catalyseur et
facilite l’export de chaleur de réaction, cependant si le ratio de l’hydrogène contre l’huile est
excessif, le temps de réaction sera raccourci, qui est défavorable à enlever les impuretés, de
plus, le ratio de l’hydrogène contre l’huile très élevé va augmenter la consommation
d’énergie.
Conclusion
Il faut retenir que le prétraitement de naphta s’effectue en trois étapes principales : pré
hydrogénation, stripage et le fractionnement. Le naphta prétraité n’est pas purement de
l’huile, il contient toujours des impuretés à très faible teneur.
33
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
CONCLUSION GENERALE
34
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Pour satisfaire les besoins en carburants, à l’échelle nationale, dans la raffinerie de Zinder, il
nous a été confié la tâche d’étudier le prétraitement du naphta dans l’unité de reformage
catalytique.
La prise en compte des effets corrosifs issus des impuretés contenues dans la charge naphta, la
réduction voire même l’élimination totale des impuretés sera l’idée maitresse de ce système.
La raffinerie de Zinder sera donc confrontée à cette préoccupation : d’une part pour maintenir
l’efficacité de l’installation de reformage et d’autre part pour éviter l’usure prématurée des
équipements.
Pendant l’élaboration de ce travail, nous avons pu suivre le procédé de prétraitement de la
coupe naphta à travers les différents systèmes (pré hydrogénation, stripage et fractionnement)
et nous avons pu relever :
La description de la chaine de prétraitement de naphta
Les différentes spécifications de la charge naphta
Les différents paramètres qui interviennent dans le prétraitement de naphta.
La raffinerie de Zinder avec ses cinq (05) d’expérience a une bonne organisation du travail,
une rapidité dans l’exécution des tâches et une bonne maitrise de la sécurité de ses agents et
un sérieux contrôle de l’environnement. En plus d’être une occasion pour nous de mettre en
pratique nos connaissances théoriques, ce stage a été une préparation à la vie professionnelle.
35
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
BIBLIOGRAPHIE
36
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
Rapport
Harouna Mahamane, F. (2015). Système de collecte et de transport des déchets solides dans
l’arrondissement communal Maradi I. Rapport de stage DUT. IUT de Zinder, Zinder, Niger.
Ouvrage
SORAZ. (2010). Règlement d’opération relatifs à l’installation de reformage catalytique.
Mémoire
Elarbi Eddant Y. (2014). Etude de performances de l’unité de d’isomérisation de la raffinerie
d’Arzew. Mémoire de master. Université de science et de technologie d’Oran, Algérie.
Site
http://www.ilocis.org/fr/documents/ilo078.htm, consulté le 13 Août 2016
37
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
ANNEXES
38
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
ANNEXE 1 : Forme juridique
La SORAZ est une société anonyme (SA) de droit nigérien qui dispose d’un capital de 10.000.000 FCFA
reparti à la hauteur de 40% pour le Niger et 60% pour la Chine. La SORAZ est dirigée par un conseil
d’administration qui est composé de 7 membres.
Diagramme des actionnaires de la SORAZ
Niger
40%Chine
60%
39
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
ANNEXE 2: PLAN DE LA SORAZ
40
Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ
ANNEXE 3 : Reformage catalytique : prétraitement.

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LE PRETRAITEMENT DE LA COUPE NAPHTA AU NIVEAU DU REFORMAGE CATALYTIQUE

  • 1. 1 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ REPUBLIQUE DU NIGER MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET DE L’INNOVATION Institut Universitaire de Technologie Département de Technologie en Génie Pétrolier RAPPORT DE STAGE DE DUT Présenté et soutenu par : AMADOU SAMA Mounkailou Sous la direction de : Membres du jury M. ZAKARIA HALIDOU A. Salam Président : Enseignant technologue à IUT/ UZ M. ABDOULAYE Aboubacar Tuteur professionnel Enseignant technologue à IUT/ UZ M. ABDOU Mahaman Lawan Assesseur : Ingénieur de Reformage M. KAMAROU DJIBO Moutari Catalytique à la SORAZ Enseignant vacataire à IUT/ UZ THEME : LE PRETRAITEMENT DE LA COUPE NAPHTA AU NIVEAU DU REFORMAGE CATALYTIQUE
  • 2. 2 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ REPUBLIQUE DU NIGER MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET DE L’INNOVATION Institut Universitaire de Technologie Département de Technologie en Génie Pétrolier RAPPORT DE STAGE DE DUT Présenté et soutenu par : AMADOU SAMA Mounkailou Sous la direction de : Membres du jury M. ZAKARIA HALIDOU A. Salam Président : Enseignant technologue à IUT/ UZ M. ABDOULAYE Aboubacar Tuteur professionnel Enseignant technologue à IUT/ UZ M. ABDOU Mahaman Lawan Assesseur : Ingénieur de Reformage M. KAMAROU DJIBO Moutari Catalytique à la SORAZ Enseignant vacataire à IUT/ UZ THEME : LE PRETRAITEMENT DE LA COUPE NAPHTA AU NIVEAU DU REFORMAGE CATALYTIQUE
  • 3. 3 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ TABLE DES MATIERES TABLE D’ILLUSTRATIONS............................................................................................................ 5 LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS....................................................................................... 6 DEDICACES....................................................................................................................................... 7 REMERCIEMENTS ........................................................................................................................... 8 RESUME............................................................................................................................................. 9 Abstract ............................................................................................................................................... 9 INTRODUCTION GENERALE....................................................................................................... 10 Introduction .............................................................................................................................. 13 I.1 Historique :......................................................................................................................... 13 I .2 Fiche signalétique de la SORAZ : ..................................................................................... 13 I. 3 Situation géographique ...................................................................................................... 15 I .4 Mission de la soraz............................................................................................................. 15 I.4.1 Capacité et Produits : .................................................................................................................... 16 I.5 Organisation de la SORAZ :.............................................................................................. 17 I.5.1 Les différents départements de la soraz et leurs rôles :.................................................... 17 I.5.1 .1 Département de production :........................................................................................ 17 I.5.1.2 Département de maintenance........................................................................................ 18 I.5.1.3 Département de sécurité et environnement................................................................... 18 I.5.1.4 Les utilités :!: ............................................................................................................... 18 Conclusion................................................................................................................................ 19 CHAPITRE II : GENERALITE SUR LE PRETRAITEMENT DU NAPHTA ................. 20 Introduction :............................................................................................................................ 20 II.1. Le prétraitement de la fraction naphta :............................................................................ 20 II.1.1. Hydrotraitement............................................................................................................. 20 II.1.2. Stabilisation du naphta................................................................................................... 21 II.2. Le principe du procédé : ................................................................................................... 22 II.3. Les procédés d’hydrotraitement ....................................................................................... 22 II.4. Conditions d’opération du système de prétraitement ....................................................... 24 Tableau II.4.a. Conditions d’opération du système de réaction de pré-hydrogénation............ 24 Tableau II.4.b. Conditions d’opération du stripeur et de la colonne de fractionnement.......... 25 Conclusion................................................................................................................................ 25 CHAPITRE III : PROCESSUS DE PRETRAITEMENT DU NAPHTA A LA SORAZ ....... 26
  • 4. 4 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Introduction .............................................................................................................................. 26 III.1. spécification techniques de l’unité de prétraitement...................................................... 26 III.2. spécifications de la charge naphta................................................................................... 26 III.2.1.caractéristiques chimiques de la charge ........................................................................ 27 III.2.2. Impuretés contenues dans la charge ............................................................................. 27 III.3. Processus de prétraitement du Naphta ............................................................................ 27 III.3.1. Description du catalyseur utilisé dans le réacteur de prétraitement ............................. 29 III.3.2. Les réactions mis en jeu ............................................................................................... 29 III.3.2. a. Réaction de désulfuration......................................................................................... 29 III.3.2.b. Réaction de dénitrations............................................................................................ 29 III.3.2.c. Réaction de désoxygénation :.................................................................................... 30 III.3.2.d. Réaction saturée d’hydrogénation à carbure éthylénique.......................................... 31 III.3.2.e. Réaction de déchloration ........................................................................................... 31 III.3.2.f. Réaction de démétallisation ....................................................................................... 31 III.3.3. Paramètres influençant le processus de traitement...................................................... 32 III.3.3 .a Température de réaction............................................................................................ 32 III.3.3.b Pression de réaction.................................................................................................... 32 III.3.3.c Ratio de l’hydrogène contre l’huile au processus de réaction.................................... 32 Conclusion................................................................................................................................ 32 CONCLUSION GENERALE ........................................................................................................... 33 BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................ 35 ANNEXES ........................................................................................................................................ 37 ANNEXE 1 : Forme juridique ................................................................................................. 38
  • 5. 5 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Table des figures Figure I.1 : Localisation de la SORAZ Figure I.2 : schéma récapitulatif des activités de production de la SORAZ Figure I.3 : Organigramme de la SORAZ Figure III.1 : Système de pré hydrogénation Table des tableaux Tableau II.4.a : conditions opératoires des réactions de pré hydrogénation Tableau II.4.b : conditions opératoires du stripeur et de la colonne de fractionnement Tableau III.1 : groupements chimiques présents dans la charge et leurs pourcentages TABLE D’ILLUSTRATIONS
  • 6. 6 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ ASTM : American Society of Testing Materiel CDI : Contrat à Durée Indéterminée CDU : Unité de Distillation atmosphérique CNPC : China National Petrolium Corporation CRU : Unité de Reformage Catalytique DUT : Diplôme Universitaire de Technologie FCC : Unité de Craquage Catalytique GPL : Gaz du Pétrole Liquéfié HDS : Hydrodésulfuration IP : Iso Paraffine NP : Paraffine normale PF : Point Final d’ébullition PI : Point initial d’ébullition PSA : sous unité de purification de l’hydrogène RON : Nombre d’Octane Recherché SORAZ : Société de Raffinage de Zinder LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS
  • 7. 7 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Je dédie ce modeste travail aux êtres les plus chers de ma vie; mon Père qui a fait de moi un homme, que Dieu le Tout Puissant accorde sa sainte miséricorde et l’accueille dans son vaste paradis. Ma Mère qui n’a pas cessé de m’encourager pour donner le meilleur de moi-même. A toute ma grande famille. A toutes les enseignantes et enseignants qui ont contribué à ma formation, du seuil du primaire jusqu’à l’université. A tout le personnel du département Technologie en Génie Pétrolier Je tiens à le dédier aussi à mes amis, Bachir, Moussa, Rabiou et la chère grande sœur Chafaatou, sans oublier mon chère ami et frère Issifou, et à tous ceux qui sèment le bonheur dans mon chemin. DEDICACES
  • 8. 8 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Nous tenons à remercier DIEU le tout puissant, pour le courage et la patience qu’il nous a offert, afin de réaliser ce travail. Nous tenons à remercier Mr ZAKARIA HALIDOU Abdou Salam, pour l’honneur qu’il nous a fait en acceptant de nous encadrer ainsi pour sa disponibilité à toute épreuve et pour les conseils judicieux qu’il nous a adressé et qui ont été à la hauteur de sa noble tâche. Nous tenons aussi à adresser nos sincères remerciements aux membres du jury qui nous ont fait l’honneur d’évaluer ce modeste travail. Nous adressons avec tout notre respect nos remerciements au personnel de la SORAZ. C’est avec un immense plaisir que nous présentons nos vives gratitudes à tous ceux qui nous ont aidés de près ou de loin. REMERCIEMENTS
  • 9. 9 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ RESUME Le présent rapport traite du prétraitement du naphta au niveau du reformage catalytique à la société de Raffinage de Zinder (SORAZ). Pour aborder cette problématique nous avons effectué un stage d’un (1) mois au niveau de la SORAZ avec pour objectif global la description des différents procédés entrant en jeu à l’unité de prétraitement. Pour ce faire ,la démarche méthodologique adoptée a consisté tout d’abord à effectuer une recherche bibliographique sur le sujet; suivi par les opérations pratiques sur le terrain au niveau des différentes unités que compte la raffinerie de Zinder et des entretiens avec les responsables des différentes installations qui nous ont permis de savoir concrètement les conditions dans lesquelles les opérations de prétraitement du naphta sont réalisées. Mots clés : Raffinage, prétraitement, naphta, adoucissement. Abstract This report addresses the treatment of naphtha catalytic reformer level the refining company Zinder (Soraz). To tackle this issue, we conducted a one month internship at the Soraz with the overall aim of describing the processes at play in the pretreatment unit. To do this, the adopted methodological approach was fist to perform bibliographic research on the subject, followed by practical field operations in the various units that make up the zinder refinery and interviews with leaders of different facilities that have allowed us to actually know the conditions in which the raw processing operations are carried out. Keywords: Refining, pretreatment, naphtha, softening.
  • 10. 10 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ INTRODUCTION GENERALE INTRODUCTION GENERALE
  • 11. 11 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Contexte et justification Le fonctionnement des installations d’une raffinerie est caractérisé par un certain nombre de principe régissant à la fois les conditions de fonctionnement aussi bien que la qualité des produits fini récupérés à l’issu des transformation mis en œuvre dans ces installations , pour ce faire un certain nombre des dispositions techniques et opérationnels sont prévus , en tête de liste de ces dispositions se retrouvent les opérations de prétraitement qui ont pour rôle principale la préparation des matières premières aux conditions et spécifications d’entrée des installations devant les accueillir dans l’optique de :  débarrasser les coupes pétrolières des impuretés qu’elles contiennent pour limiter voire empêché les phénomènes de corrosion induits par ces impuretés sur les équipements qui sont extrêmement onéreux,  favoriser les transformations des matières premières souhaitées et non des impuretés pour rehausser le niveau qualitatif et quantitatif Ce stage est sanctionné par un rapport de stage suivi d’une soutenance. Le choix du thème de stage sur « le prétraitement de la coupe naphta au niveau du reformage catalytique», a été guidé par la raison selon laquelle la caractéristique essentielle des essences utilisées dans les moteurs à explosion réside de la valeur de son indice d’octane qui détermine la qualité de la carburation ainsi qu’un fonctionnement correct du moteur, et c’est à juste titre que ce rapport est dédié à l’unité permettant d’améliorer significativement cette caractéristique essentielle des essences . Il s’agit là, de l’unité qui représente le maillon fondamentale de la raffinerie car c’est là que les produits intermédiaires provenant de la distillation atmosphérique sont destinés afin d’améliorer leur qualité en fonction des exigences du marché. Les objectifs du rapport L’objectif général de ce travail est l’analyse des conditions dans lesquelles s’effectue le processus de prétraitement du naphta. Quant aux objectifs spécifiques ils sont définis comme suit:  Identifier les différentes opérations de prétraitement du naphta,  Maitriser le déroulement du processus de prétraitement,  Maitriser le principe de prétraitement du naphta.
  • 12. 12 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ L’approche méthodologique Pour aboutir à la mise en forme finale de ce document la méthodologie suivante a été retenue, il a été question : Dans une première mesure d’effectuer une recherche bibliographique des documents en rapport avec le thème développé afin de mieux cerner le sujet d’étude ; Dans un second temps la démarche développée à consister à effectuer les opérations de terrain englobant les activités pratiques ainsi que des entretiens ouverts avec les agents en charge du fonctionnement des installations et des personnes ressources pour avoir une idées claire sur le principe de fonctionnement des unités ainsi que la conduite des opérations Définition des concepts Coupe Naphta : fraction pétrolière issue de la distillation atmosphérique dont les caractéristiques ne répondent pas aux spécifications industrielles. Prétraitement : opération antérieure du procédé de reformage catalytique. Invertisser : rendre une surface ou un élément inactif à travers l’ajout d’azote. Difficultés rencontrées Dans la réalisation de ce travail, nous avons rencontré pas mal de difficulté dont entre autre : Insuffisance des bus de transport sur le tronçon base de vie -usine, ce qui oblige parfois les stagiaires à parcourir 4km à pied de la base de vie à l’usine ; Manque des équipements de protection individuel en quantité suffisante, ce qui empêche l’accès dans l’usine pendant un certain temps ; Insuffisance des ingénieurs dans les différentes unités, ce qui décourage énormément les apprenants Dégradation très avancée de L’état de la route Zinder-Soraz, ce qui rend le déplacement très compliqué. Malgré ces difficultés, nous avions pu parvenir à quelques résultats. Ces derniers sont structurés en trois parties dont la première est consacrée à la présentation de la zone d’étude en l’occurrence la soraz, la deuxième sur les généralités concernant le processus de prétraitement, quant à la dernière elle est axée sur le processus de prétraitement mis en œuvre à la soraz.
  • 13. 13 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA SORAZ Introduction La société de raffinage de Zinder qui est notre lieu d’accueil pour ce stage de fin de cycle DUT (diplôme universitaire de technologie) est la première société moderne nigérienne en matière de traitement du pétrole brut et de production qualitative et quantitative des produits pétroliers. Nous verrons son historique, sa situation géographique, son organisation, sa forme juridique, ses activités et enfin l’organigramme de cette raffinerie. I.1 Historique : Le Niger et la République Populaire de la Chine entretiennent de très bonnes relations de coopération et d’amitié. L’Amitié et le maintien de cette vieille Coopération entre nos deux pays a permis la concrétisation de la convention d’exploitation, de raffinage et d’exportation du pétrole Nigérien. Le projet de la construction de la raffinerie a démarré en Octobre 2008 suivi d’une cérémonie de la pose de la première pierre autour de laquelle les deux parties cotisent les actions en 6/4, et coopèrent sur le principe de l’amitié (Chine-Niger). La cérémonie de sa mise en fonctionnement a eu lieu en date de 28 septembre 2011, cérémonie ayant permis la décoration de plusieurs employés Chinois pour service rendu à la Nation par son Excellence le président de la république de l’époque. I .2 Fiche signalétique de la SORAZ : La fiche ci-après récapitule les principaux aspects de la soraz :
  • 14. 14 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Tableau I.1. Fiche signalétique de la soraz Raison sociale Société anonyme (SA) Effectifs Le personnel de la soraz est de733 dont 304 chinois et 429 nigériens, toutes catégories confondues (operateurs, techniciens, ingénieurs et cadres administratifs), chacun a un CDI avec la Soraz. Capital social 10000000FCFA Actionnariat Deux actionnaires : l’Etat nigérien avec 40% et la CNPC 60%. Registre de commerce RCCM-NI-ZIN-2010-E-061 Adresse BP : 170 Superficie 600 hectares. Capacité de production 1million de tonne/an Capacité de stockage GPL 4 Sphères dont chacun fait 2000m3 , au total 8000m3 Essence 4 réservoirs à toit fixe chacun fait 10.000m3 au total 40.000m3 Gasoil 3 réservoirs en voûte dont chacun fait 20.000m3 , au total 60.000m3 Pâte fuel oïl (slurry) 4 réservoirs à toit fixe dont chacun fait 10.000m3 , au total 40.000m3 Le brut 4 réservoirs à toit flottant de 20.000m3 , au total 80.000m3 Capacité de traitement 20 000barils/jour. Source : Direction des Ressources humaines Soraz, 2015
  • 15. 15 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ I. 3 Situation géographique La raffinerie est située au nord de Zinder, ville au sud de la république du Niger ; une ville bien desservie par des voies de transport aérien et routier. La position géographique de cette ville représente un point important d’intersection des voies routières est-ouest du pays, ainsi qu’une traversée de la route transsaharienne. Zinder est équipée d’un petit aéroport à environ 1 000 km de la capitale du pays, Niamey. La SORAZ est situé à 55,1 km au Nord de la ville de Zinder dans le département de Tanout à 5 km de Bakin Birji (commune rural d’Olelewa) soit 1001 km à l’Est de Niamey. Elle couvre une Superficie de 600 hectares. Figure I.1 : carte de localisation de la soraz et des différents blocs exploités et explorés Source : Wikipédia, avril 2016 I .4 Mission de la soraz La société de Raffinage de Zinder (SORAZ) est une société nigérienne qui opère dans le domaine de l’énergie. Elle traite du pétrole brut qui lui vient directement du champ
  • 16. 16 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ pétrolifère d’Agadem via des pipe-lines afin de couvrir le besoin des clients en quantité et en qualité. I.4.1 Capacité et Produits : La SORAZ a une capacité de production d’un million de tonnes par an, et offre une large gamme de produits dont :  l’essence ;  kérosène  le gasoil ;  le GPL ;  le fuel domestique;  et gaz combustible pour sa propre consommation. La SORAZ produit 20 000 barils/jour dont les 7000 sont destinés à satisfaire la consommation du Niger, et le reste à l’exportation.
  • 17. 17 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Figure I.2 : Schéma récapitulatif des activités de production de la SORAZ Source : département des ressources humaines, soraz, 2015 I.5 Organisation de la SORAZ : La SORAZ est une entreprise qui dispose d’un bâtiment destiné à l’administration, siège du département des ressources humaines, département des finances, département de HSE, département de ventes, département des achats, département de la production et celui de la maintenance, etc.… I.5.1 Les différents départements de la soraz et leurs rôles : I.5.1 .1 Département de production : Le département de production est très complexe, il comprend trois (3) unités à savoir : L’unité 1 : Fluid Catalytic Cracking (FCC), unité de craquage catalytique du fluide ; CDU FCC CRU DHT Adoucis sement de l’ essence Adoucisse ment du GPL Brut Naphta Diesel RAT GPL Diesel Essence GPL Diesel Essence Diesel Essence Diesel Slurry Diesel GPL
  • 18. 18 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ L’unité 2 : Catalytic Reforming Unit (CRU), unité de reformage catalytique ; L’unité 3 : Crude Distillation Unit (CDU), unité de distillation atmosphérique, de stockage et chargement des produits finis. I.5.1.2 Département de maintenance Rattachée à la direction du matériel, la maintenance s’articule sur deux services essentiels : l’un fonctionnel (études, méthodes, inspection, magasin et un suivi budgétaire) et l’autre opérationnel (ateliers, instruments, laboratoire). Une équipe également opérationnelle, auprès de la production assure les réglages, les dépannages et l’aiguillage des mouvements du produit dans les conduites. I.5.1.3 Département de sécurité et environnement Ce département quant à lui, s’occupe de l’environnement professionnel de manière à ce qu’il soit optimum (convivial et sécurisé) pour la santé et le bien être des travailleurs. Il s’intègre dans le vaste domaine de la santé au travail en complément de la médecine du travail et de l’ergonomie. I.5.1.4 Les utilités : L’usine de la société constitue des utilités composées de 2 unités à savoir : L’unité 4 : Unité de traitement des eaux usées, et de production d’eau à la société ; L’unité 5 : Power station, unité de production d’électricité nécessaire au fonctionnement de la société.
  • 19. 19 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Figure I.3 : organigramme de la soraz Source : Direction de ressources humaines soraz, 2016 Conclusion Depuis son ouverture, la SORAZ a toujours assuré une production de qualité dans le respect des normes environnementales, et la promotion du développement. Elle a comme objectifs l'unité, la coopération, la science, la rigueur, l'innovation, le gagnant-gagnant, afin d’assurer le développement économique de l'Etat du Niger et contribuer à approfondir d’avantage les relations amicales entre les peuples de la Chine et du Niger.
  • 20. 20 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ CHAPITRE II : GENERALITE SUR LE PRETRAITEMENT DU NAPHTA Introduction Depuis le début du raffinage, différentes méthodes de traitement ont été utilisées pour éliminer les composés non hydrocarbonés, les impuretés et les autres constituants qui peuvent nuire aux caractéristiques de performance des produits finis ou réduire l’efficacité des procédés de conversion. Le traitement comporte à la fois des réactions chimiques et une séparation physique, comme la dissolution, l’absorption ou la précipitation, faisant appel à une variété et à une combinaison de procédés. Les méthodes de traitement comprennent l’élimination ou la séparation des composés aromatiques et des naphtènes, ainsi que l’élimination des impuretés et des contaminants indésirables. II.1. Le prétraitement de la fraction naphta : II.1.1. Hydrotraitement La fraction naphta, sortie en tête de colonne contient un mélange de tous les gaz et du naphta total (point final d'ébullition (PF) 180 °C, ou 150 °C si les besoins en kérosène sont élevés). Avant de faire la séparation en différentes petites fractions, on va passer ce naphta dans une unité d'hydrotraitement afin d'enlever tout le soufre qu'il contient. Cette unité consiste en une boucle véhiculant de l'hydrogène, pressurisé par un compresseur, au travers d'un réacteur contenant un catalyseur. Celui-ci facilite la transformation des composés soufrés en sulfure d'hydrogène (H2S), plus facile à évacuer par combinaison irréversible avec le ZnO sur un catalyseur en platine employée à 400ºC. La réaction étant consommatrice d'hydrogène, un appoint est fait en permanence, en général depuis l'unité de reformage catalytique, productrice d'hydrogène. L'essence et le sulfure d'hydrogène formé sont séparés dans des ballons séparateurs successifs, dans lesquels on va soutirer un gaz riche en hydrogène renvoyé dans la boucle et une essence riche en sulfure d'hydrogène. L'essence est ensuite strippée : elle est ainsi débarrassée du sulfure d'hydrogène qui est évacué en tête du stripeur, sous forme de gaz acides traités dans les unités d'amines. Ce concept de boucle réactionnel est identique pour les unités d'HDS de gazole.
  • 21. 21 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ En effet, le soufre est un produit très corrosif et les catalyseurs contenus dans d'autres unités vont être détruits et deviennent inactifs au passage des produits soufrés. D'autre part, les autres produits commerciaux extraits de ce naphta tels que le propane, le butane ne doivent pas non plus contenir du soufre ou des composés sulfurés. Aussi, avant de fractionner ce naphta en des coupes plus étroites, on enlève le soufre, contenu dans cette fraction, en le faisant combiner avec de l'hydrogène pour former du sulfure d'hydrogène de formule H2S, qui part vers une unité Claus pour en faire du soufre liquide. On peut aussi garder la coupe naphta total telle quelle sans faire de nouveaux fractionnements et l'utiliser comme charge pour le cracker à la vapeur. L'hydrogène utilisé vient de l'unité de reformage catalytique. II.1.2. Stabilisation du naphta La fraction du naphta total issue de l'hydrotraitement et débarrassée de son soufre est envoyée comme charge dans un stabilisateur (ou fractionnateur). Cette colonne fonctionne avec un taux de reflux très élevé sous une pression de l'ordre de 5 à 10 bars afin d'éliminer tous les gaz et ajuster la tension de vapeur de la coupe naphta. À la sortie de cette unité, tous les gaz C4- (c’est-à-dire le butane et tous les gaz plus légers que celui-ci) sont envoyés vers l’unité « gaz plant » pour être traités. Dans le stabilisateur (appelé encore débutaniseur) le naphta qui reste est séparé en deux fractions : le naphta léger et le naphta lourd. Le premier a un point final de distillation de 80 °C (ou de 100 °C) et le dernier peut avoir un point final de distillation de 150 °C ou de 180 °C selon qu'on cherche à avoir une coupe restreinte ou étalée de kérosène. En effet si on a besoin de fabriquer une grande quantité de kérosène, dans ce cas, on coupe le naphta à 150 °C, dans le cas contraire, on fixe le point final de distillation à 180 °C et parfois même vers 185 à 190 °C. Le naphta léger est envoyé au stockage comme base de mélange (ou blendstock en anglais) pour être utilisé plus tard dans la fabrication des carburants. Le naphta lourd est envoyé ensuite en charge (feedstock) pour alimenter l'unité de « reformage catalytique ».
  • 22. 22 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Il faut signaler ici que le naphta léger, lourd et total stabilisé peut également être envoyés en charge (liquide ou vapeur) au vapocraquage. II.2. Le principe du procédé : Le traitement des matières premières de reformage comprend des processus techniques comme : la pré-hydrogénation, déchloration à haute température, stripage et première distillation. L’objectif consiste à découper l’essence venant de la distillation directe de l’installation atmosphérique et l’essence usiné pour la seconde fois après le raffinage d’hydrogénation et produire des fractions qui satisfont bien les exigences de matières premières de reformage, ainsi à enlever les impuretés et l’eau qui sont néfastes pour le catalyseur de reformage. L’effet de pré-hydrogénation sert à enlever les saletés dans l’huile de matière première et à protéger le catalyseur de reformage. Au cours de la pré-hydrogénation, sous l’effet du catalyseur et de l’hydrogène, les composés chimiques comme le soufre, azote et oxygène dans les matières premières vont produire une réaction d’hydrogénation et produire H2S, NH3 et H2O éliminatoires au séparateur à haute tension et au stripeur. Le carbure éthylénique aux matières premières va produire l’hydrocarbure saturé suite à l’hydrogénation. Les métaux comme arsenic, cuivre et plomb dans les matières premières vont être absorbés aux catalyseurs et enlevés plus tard. Puisque la thermorayonnance suite à la réaction d’hydrogénation est presque pareil avec la perte thermique du réacteur, il n’existe pas de montée de température au réacteur. II.3. Les procédés d’hydrotraitement L’hydrotraitement permet d’éliminer environ 90% des contaminants, y compris l’azote, le soufre, les métaux et les hydrocarbures non saturés (oléfines) présents dans les fractions pétrolières liquides, comme l’essence de distillation directe. L’hydrotraitement est semblable à l’hydrocraquage, les deux procédés utilisant de l’hydrogène et un catalyseur pour augmenter la teneur en hydrogène de la charge d’oléfines. Cependant, le degré de saturation est plus faible que celui obtenu par hydrocraquage. Normalement, l’hydrotraitement s’effectue avant des opérations comme le reformage catalytique, pour éviter que le catalyseur ne soit contaminé par la charge non traitée. L’hydrotraitement est aussi pratiqué avant le craquage catalytique pour réduire la teneur en soufre, améliorer les rendements et convertir les fractions de distillats moyens en kérosène fini, en carburant diesel et en fioul de chauffage.
  • 23. 23 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Les procédés d’hydrotraitement varient selon les charges et les catalyseurs. L’hydrodésulfuration élimine le soufre présent dans le kérosène, réduit les composés aromatiques et les caractéristiques de formation de gommes et sature les oléfines. L’hydroformage est un procédé de déshydrogénation permettant de récupérer l’hydrogène en excès et d’obtenir des essences à indice d’octane élevé. Les produits hydrotraités sont mélangés à d’autres produits ou sont utilisés comme charges de reformage catalytique. Dans l’hydrodésulfuration catalytique, la charge est désaérée, mélangée à de l’hydrogène, préchauffée, puis introduite sous haute pression dans un réacteur catalytique à lit fixe. L’hydrogène est séparé et recyclé, puis le produit est stabilisé dans une colonne d’épuisement, dont on soutire les fractions légères. Au cours de cette opération, les composés soufrés et azotés présents dans la charge sont convertis en sulfure d’hydrogène (H2S) et en ammoniac (NH3). Le sulfure d’hydrogène et l’ammoniac résiduels sont enlevés par entraînement à la vapeur, passage dans un séparateur haute et basse pression ou lavage dans une solution d’amines, ce qui permet d’obtenir un mélange très riche en sulfure d’hydrogène dont il est possible d’extraire le soufre élémentaire. Figure II.1 : Procédé d'hydrodésulfuration
  • 24. 24 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Lors de l’hydrotraitement, il faut maintenir au plus bas niveau possible la teneur en sulfure d’hydrogène de la charge pour réduire la corrosion. Il peut y avoir formation de chlorure d’hydrogène qui se condensera sous forme d’acide chlorhydrique dans les zones moins chaudes de l’unité. Il peut aussi y avoir formation d’hydrosulfure d’ammonium dans les unités fonctionnant à température et pression élevées. En cas de rejet, il y a un risque d’exposition du personnel à des vapeurs de naphta aromatique contenant du benzène, du sulfure d’hydrogène ou de l’hydrogène; en cas de fuite ou de déversement d’eau acide, il y a un risque d’exposition de l’ammoniac. Il peut aussi y avoir présence de phénols lors du traitement de charges possédant un point d’ébullition élevé. Un temps de contact excessif ou une température trop élevée entraîneront la formation de coke dans l’unité. Lors du déchargement du catalyseur enrobé de coke, il faut prendre des précautions pour éviter que le sulfure de fer ne provoque un incendie. Il faut, dans ces cas, refroidir le catalyseur jusqu’à une température inférieure à 49 °C avant de procéder à son déchargement, ou le placer dans des conteneurs inertisés à l’azote et le laisser refroidir avant de le manipuler. On peut utiliser des additifs antis mousses spéciaux pour prévenir la contamination du catalyseur par la silicone entraîné dans la charge de l’unité de cokéfaction. II.4. Conditions d’opération du système de prétraitement Tableau II.4.a. Conditions d’opération du système de réaction de pré- hydrogénation catalyseur RS-1 pression de réaction 2,35 MPa température de réaction pour la première période 280 °C Température de réaction pour la deuxième période 320 °C Vitesse d’air volumique de réaction 4 h- 1 ratio volumique entre hydrogène et huile 90 Source: les données ci-dessus sont fournies par l’Institut d’Etudes scientifiques du Pétrole chimique de China Pétrole.
  • 25. 25 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Tableau II.4.b. Conditions d’opération du stripeur et de la colonne de fractionnement Source: les données ci-dessus sont fournies par l’Institut d’Etudes scientifiques du Pétrole chimique de China Pétrole. Conclusion Le processus de prétraitement de la coupe Naphta regroupe l’ensemble des opérations d’épuration (désulfuration, dénitrations, déshydratation,...) qui sont des étapes cruciales (permettant de préserver l’intégrité des équipements avals) par lesquelles le naphta doit passer avant d’être envoyé vers l’unité de reformage catalytique. stripage Colonne de fractionnement Température de la tête de tour 78°C 97°C Température du bas de tour 229°C 186°C Pression d’opération(en haut de la tour) 1,1MPa 0,4MPa Taux de reflux 0,3(pour l’alimentation dans la tour) 3,32(pour le produit)
  • 26. 26 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ CHAPITRE III : PROCESSUS DE PRETRAITEMENT DU NAPHTA A LA SORAZ Introduction Beaucoup de travaux ont été effectué dans l'industrie pétrolière qui recherche les solutions économiques pour répondre à de nouvelles caractéristiques de réglementation et produire des carburants à haut indice d’octane via les procédés de transformation, de conversion et de valorisation. Avant de subir ces opérations le naphta qui constitue une bonne partie des produits intermédiaires, doit passer par le système de prétraitement pour produire l’essence de haute qualité dans des meilleures conditions et garantir l’efficacité des équipements en réduisant la corrosion. III.1. spécification technique de l’unité de prétraitement La capacité annuelle de la section de prétraitement de naphta est de 100 000 tonnes, cette section prend le naphta de première distillation venant de l’installation de distillation atmosphérique et le naphta hydrogéné venant de l’installation de raffinage hydrogéné du diesel comme matières premières afin de produire le composant d’essence d’indice d’octane élevé, ainsi que des sous-produits comme le gaz contenant de l’hydrogène, le gaz liquéfié et le gaz-fuel, dont le C5+ est conçu selon l’indice d’octane RON 93 de l’huile générée de reformage. Selon l’aménagement unifié de la raffinerie, cette présente installation, de raffinage d’hydrogénation du diesel et l’installation de purification de l’hydrogène (PSA) constituent le complexe d’installations No.02. III.2. spécifications de la charge naphta Les principales spécifications de la charge naphta sont :  Densité à 15°C : 0,7437  ASTM : PI 47°C  50% distillé 147,5°C  PF = 179.5°C.
  • 27. 27 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ III.2.1.caractéristiques chimiques de la charge Tableau III.1 : Les groupements chimiques présents dans la charge et leurs pourcentages Groupements chimiques Taux (en %) volumique Paraffine IP 41,83 78,88 NP 37,05 Oléfine 0,02 Naphtène 19,52 Aromatique 1,58 Benzène 0,7 Source : laboratoire de la SORAZ III.2.2. Impuretés contenues dans la charge Les principales impuretés rencontrées dans la charge sont : L’eau Le soufre L’oxygène, l’azote, les métaux lourds, et les produits chlorés III.3. Processus de prétraitement du Naphta Deux types de produits communément appelés Naphta issus des coupes pétrolières (essences lourdes) constituent la matière première qui entre dans le processus de prétraitement au niveau du reformage. Le naphta mélangé et le naphta hydrogéné sont tous entrés au réservoir de choc (D101) d’alimentation de pré-hydrogénation à partir de leurs installations propres. Après la montée de la pression dans la pompe d’alimentation à pré-hydrogénation (P101A/B), l’huile du réservoir de choc d’alimentation (D101) va être mélangée avec l’hydrogène du compresseur (K101A/B) à hydrogène circulé, en passant par l’échangeur de chaleur pour l’alimentation de pré-hydrogénation (E101A/B/C/D/E/F) et le bassin d’alimentation de pré-hydrogénation (F101), le mélange entre finalement au réacteur de pré-hydrogénation (R101).
  • 28. 28 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ A l’aide de la pompe de pré-hydrogénation (P105), le mélange d’agent inhibiteur au réservoir de remplissage d’eau (D107) va entrer au refroidisseur d’air pour produits de pré- hydrogénation (A101) ou bien dans l’échangeur de chaleur pour l’alimentation de pré- hydrogénation (E101E/F). Figure III.1 : Schéma fluide pour le système de pré hydrogénation Source : Règlement d’opération relatif à l’unité 2
  • 29. 29 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ III.3.1. Description du catalyseur utilisé dans le réacteur de prétraitement Le catalyseur intervient au niveau de la première phase, celle de la préhydrogénation, il est à base de platine du type RS-1. III.3.2. Les réactions mis en jeu III.3.2. a. Réaction de désulfuration Le soufre contenu dans les matières premières réagit avec l’hydrogène afin de produire le sulfure d’hydrogène (H2S) et les hydrocarbures désulfurés. Les composés chimiques à faible point d’ébullition qui contiennent du soufre sont plus faciles à désulfurer que ceux à haut point d’ébullition. La difficulté de la désulfuration va augmenter avec la croissance des atomes de soufre dans les hydrocarbures suivant l’augmentation de leur nombre d’atome de carbone. Les composés chimiques contenant du soufre aux fractions de pétrole sont classifiés en types suivants: thiol, éther sulfuré, sulfines centrales, thiophène, benzothiophène, etc. En vue de réaliser l’hydrogénation et la désulfuration, on suit les principales réactions suivantes : L’activisme de réaction des sulfines organiques dans la réaction d’hydrogénation et de désulfuration sera diminué selon l’ordre suivant, en fonction de différentes structures moléculaires et de dimensions de molécules: RSH>RSSR>RSR>thiophène III.3.2.b. Réaction de dénitrations Le processus d’hydrogénation et de dénitrations sert à réaliser la dénitrations des composés hétérocycliques. Les composés de l’hydrogène aux fractions de pétrole sont classifiés en 3 catégories: Amine grasse et amines aromatiques;
  • 30. 30 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Composés hétérocycliques alcalis du type de pyridine et de quinoline; Nitrures non alcalines du type de pyrrole et de carbazol. Parmi tous les nitrures, la capacité de réaction pour amine grasse est la plus puissance. Les amines aromatiques (Alkyl amines) sont difficiles à réaliser la réaction. La réaction d’hydrogénolyse pour ceux qui comprennent les nitrures est comme suit: Parmi les composés hétéros atomiques, la réaction d’hydrogénation pour les composés d’azote est la plus difficile. Lorsque la structure moléculaire est similaire, la réaction d’hydrogénation pour les 3 composés hétéro atomiques est classifiée selon leur niveau de difficulté comme suit: Composés d’azote>composés d’oxygène>composés de soufre. III.3.2.c. Réaction de désoxygénation : La teneur des oxydes dans le pétrole et les produits pétroliers est faible. Dans le pétrole brut, il y a des acides naphténiques, des acides grasses, les esters, les éthers et du phénol. Au cours de la distillation, ces composés chimiques vont être décomposés partiellement et repartis dans les différentes fractions. Dans les fractions de pétrole, on rencontre souvent le cas où les composés d’oxygène sont naphténiques. Réaction d’hydrogénolyse de tous les composés d’oxygène:
  • 31. 31 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ III.3.2.d. Réaction saturée d’hydrogénation à carbure éthylénique La teneur des carbures éthyléniques dans le naphta distillé directement est faible, il faut réaliser la saturation d’hydrogénation avant d’alimenter le reformage. S’il y a du naphta usiné pour la seconde fois, à cause de la teneur élevée de carbure éthylénique, il y a encore une certaine quantité de carbure éthylénique, bicarbure éthylénique et éthylénique cyclénique, qui demandent de saturer ces carbures éthyléniques avec hydrogénation. III.3.2.e. Réaction de déchloration Il existe 2 types de chlore dans le pétrole brut : un type de chlore existe sous la forme organique, l’autre existe sous la forme inorganique. Cependant le chlore dans le naphta distillé indirectement existe sous la forme organique, dont la teneur en chlore est relative avec la source du pétrole brut. Le chlore organique sera transformé en celui inorganique en passant par le réacteur de pré- hydrogénation. En passant par le réservoir de déchloration, on applique la méthode d’absorption chimique pour enlever le chlore inorganique. C-C-C-C-C-Cl + H2→C-C-C-C-C + HCl III.3.2.f. Réaction de démétallisation Les impuretés métalliques aux matières premières (comme arsenic, plomb, et cuivre, etc.) existent sous forme de combinés organiques métalliques.
  • 32. 32 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Aux conditions d’hydrogénation, les composés organiques métalliques vont être d’abord absorbés au catalyseur pour décomposition sous l’effet d’hydrogénation. Les métaux seront restés à la surface du catalyseur et enlevés à partir de l’huile. III.3.3. Paramètres influençant le processus de traitement III.3.3 .a Température de réaction L’augmentation de la température de réaction est favorable à l’accélération de la réaction d’hydrogénation pour enlever les impuretés, cependant une température trop élevée va accélérer la réaction de craquage et diminuer le taux de liquide, de plus, avec l’accélération de formation du coke la durée de vie du catalyseur va raccourcir. Le mieux serai donc d’avoir une température moyenne de service et de l’augmenter au fil de l’exploitation à fin de compenser la perte de performance du catalyseur. III.3.3.b Pression de réaction L’augmentation de la pression de réaction indique principalement la sous-pression d’hydrogène, qui pourrait accélérer la réaction d’hydrogène, faciliter l’enlèvement des impuretés, diminuer le coke sur le lit catalytique et prolonger la durée de vie du catalyseur, cependant, la montée de pression va accélérer la réaction de craquage, réduire le taux de liquide et augmenter les frais d’opération. III.3.3.c Ratio de l’hydrogène contre l’huile au processus de réaction Lorsqu’on augmente le ratio de l’hydrogène contre l’huile, on augmente également la pression d’hydrogène, qui favorise la réaction d’hydrogénation, réprimer le coke au catalyseur et facilite l’export de chaleur de réaction, cependant si le ratio de l’hydrogène contre l’huile est excessif, le temps de réaction sera raccourci, qui est défavorable à enlever les impuretés, de plus, le ratio de l’hydrogène contre l’huile très élevé va augmenter la consommation d’énergie. Conclusion Il faut retenir que le prétraitement de naphta s’effectue en trois étapes principales : pré hydrogénation, stripage et le fractionnement. Le naphta prétraité n’est pas purement de l’huile, il contient toujours des impuretés à très faible teneur.
  • 33. 33 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ CONCLUSION GENERALE
  • 34. 34 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Pour satisfaire les besoins en carburants, à l’échelle nationale, dans la raffinerie de Zinder, il nous a été confié la tâche d’étudier le prétraitement du naphta dans l’unité de reformage catalytique. La prise en compte des effets corrosifs issus des impuretés contenues dans la charge naphta, la réduction voire même l’élimination totale des impuretés sera l’idée maitresse de ce système. La raffinerie de Zinder sera donc confrontée à cette préoccupation : d’une part pour maintenir l’efficacité de l’installation de reformage et d’autre part pour éviter l’usure prématurée des équipements. Pendant l’élaboration de ce travail, nous avons pu suivre le procédé de prétraitement de la coupe naphta à travers les différents systèmes (pré hydrogénation, stripage et fractionnement) et nous avons pu relever : La description de la chaine de prétraitement de naphta Les différentes spécifications de la charge naphta Les différents paramètres qui interviennent dans le prétraitement de naphta. La raffinerie de Zinder avec ses cinq (05) d’expérience a une bonne organisation du travail, une rapidité dans l’exécution des tâches et une bonne maitrise de la sécurité de ses agents et un sérieux contrôle de l’environnement. En plus d’être une occasion pour nous de mettre en pratique nos connaissances théoriques, ce stage a été une préparation à la vie professionnelle.
  • 35. 35 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ BIBLIOGRAPHIE
  • 36. 36 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ Rapport Harouna Mahamane, F. (2015). Système de collecte et de transport des déchets solides dans l’arrondissement communal Maradi I. Rapport de stage DUT. IUT de Zinder, Zinder, Niger. Ouvrage SORAZ. (2010). Règlement d’opération relatifs à l’installation de reformage catalytique. Mémoire Elarbi Eddant Y. (2014). Etude de performances de l’unité de d’isomérisation de la raffinerie d’Arzew. Mémoire de master. Université de science et de technologie d’Oran, Algérie. Site http://www.ilocis.org/fr/documents/ilo078.htm, consulté le 13 Août 2016
  • 37. 37 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ ANNEXES
  • 38. 38 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ ANNEXE 1 : Forme juridique La SORAZ est une société anonyme (SA) de droit nigérien qui dispose d’un capital de 10.000.000 FCFA reparti à la hauteur de 40% pour le Niger et 60% pour la Chine. La SORAZ est dirigée par un conseil d’administration qui est composé de 7 membres. Diagramme des actionnaires de la SORAZ Niger 40%Chine 60%
  • 39. 39 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ ANNEXE 2: PLAN DE LA SORAZ
  • 40. 40 Rapport de stage DUT Novembre 2016 TGP/IUT/UZ ANNEXE 3 : Reformage catalytique : prétraitement.