Préparé par : Encadré par · neutraliser l’acide phosphorique par l’ammoniac en présence de l’acide sulfurique. Il se forme alors une bouillie qui sera expédiée vers un

Université HASSAN-II Ain-Chok office chérifien de phosphateEcole supérieure de technologie Casablanca Génie des procédés

Préparé par : Encadré par : ENNABIH Zakaria Mr. NBIGUI

Parain du stage: Mr. NAOUMIStage de 04/05/05 au 26/06/05

Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA1

Sommaire :

Introduction

……………………………………………………………………………………………….02

Historique de l’O.C.P …..…………………………………………….03

Donnés 2003

……………………………………………………………………………….04

Jorf Lasfar

………………………………………………………………………………… 05

Les procédures de fabrication …………..………………………….07

L’acide sulfurique

…………………………………………………………………….. 07

L’acide phosphorique

…………………………………………………………………07

Les engrais

………………………………………………………………………………….08

La centrale

…………………………………………………………………………………………………

10

Introduction

……………………………………………………………………………….10

Les équipements de la centrale ………………………………………………

12

Chaudière auxiliaire

…………………………………………………………………………………13


Description

…………………………………………………………………………………..13

Caractéristique

…………………………………………………………………………..14

Groupe turbo-alternateur

……………………………………………………………………..16

Circuit eau de mer

………………………………………………………………………………….20

Circuit NORIA

………………………………………………………………………………………….21

Problème de marche

……………………………………………………………………………….23

Chaudière auxiliaire

……………………………………………………………………23

G.T.A

…………………………………………………………………………………………

…..24

Circuit vapeur

……………………………………………………………………………..25

Bâche alimentaire et bâche à condensats ……………………………26

La concentration de l’oxygène dessous dans l’eau

…………………………28

Action de l’eau sur les matériaux

……………………………………………………….31


Mécanisme électrochimique de la corrosion du fer

……………………….31

Corrosion par

l’oxygène ………………………………………………………………………….33

Mécanisme électrochimique

…………………………………………………………………..33

Limitation en oxygène dissous

……………………………………………………………..34

Dégazeur thermique

………………………………………………………………………34

Traitement avec l’hydrazine

…………………………………………………………36

sulfite de sodium

……………………………………………………………………………..37

Tanate de sodium

…………………………………………………………………………...38

L’étude de la consommation du hydrazine

……………………………………….39

L’influence du dégazeur sur la consommation de O2 et N2H4….40

Conclusion

…………………………………………………………………………………………………..

42


Je tient d’abord à remercier le corps de formation de l’E.S.T.C etde l’O.C.P pour la confiance qu’ils m’ont témoignée enm’accordant ce stage au sien de Jorf-Lasfar à la central

thermique.

Mes remerciements sincères vont également à Mr.NBIGUI monprofesseur et mon encadrent, Mr.LAMRANI l’ingénieur de l’atelier

centrale Mr.NAOUMI chef d’équipe et mon encadrant à l’O.C.P.

Je remercier particulièrement Mr.IGLY, contre maître, pour sonaide, sa disponibilité, ses conseils et pour l’intérêt avec lequel il a

suivi ma formation .

Je remercier aussi Mr.ABOUMALIK, Mr.ELKOUDSSI, Mr.AZIZE,Mr.ETTARBOUCHI… , et toute l’équipe de la salle de contrôle,

l’équipe de la documentation et tous les gens de la centrale quim’ont aidé de proche ou de loin d’effectuer ce stage.


Introduction :

Le complexe Maroc Phosphore 3 et 4 se compose essentiellement de

quatre ateliers de production :

Atelier sulfurique.

Atelier énergies et fluides appelés utilités.

Atelier phosphorique.

Atelier engrais.

L’atelier énergies et fluides a pour but de fournir l’ensemble des utilités

du complexe, il comprend autres unités suivantes :

Une centrale thermoélectrique.

Une station de traitement des eaux.

Une station de reprise d’eau de mer.

Vue au rôle très important que joue l’eau dans la centrale, surtout

l’eau d’alimentation, soit pour la production de la vapeur ou soit pour

satisfaire les besoin de l’atelier sulfurique, il nous a été demandé dans ce

stage de faire un suivie de la consommation de l’hydrazine, le produit

utilisé pour le traitement cette eau, afin de la rendre utilisable

industriellement.

Historique de l’OCP 1921 : Début d’exploitation du 1er site d’extraction à Khouribga

1931 : Début d’exploitation du gisement des Gantour à

Youssoufia


1965 : Démarrage de la valorisation des phosphates à Safi par la

mise en service de Maroc-Chimie

1975 : Prise en charge des exploitations des phosphates

à Boucrâa

1976 : Augmentation des capacités de valorisation à Safi parla mise

en service de Maroc Phosphore I

1979 : Début d’exploitation de la zone minière de

Benguérir 1981 : Démarrage à Safi des

installations de Maroc-Phosphore II

1986 : Démarrage à Jorf Lasfar des installations de

Maroc-Phosphore III – IV

1997 : Démarrage d’Emaphos

1999 : Démarrage d’Imacid

Données 2003

Réserves de phosphate : 3/4 des réserves mondiales

Production : phosphate et dérivés phosphatés (acide

phosphorique, engrais)

Sites de production :

• Phosphate : Khouribga, Benguérir, Youssoufia, Boucraâ-

Laâyoune


• Dérivés : Safi, Jorf Lasfar

Ports d’embarquement : Casablanca, Jorf Lasfar, Safi, Laâyoune

Effectifs : 19.500 dont 830 ingénieurs et équivalents

Production marchande de phosphate : 23 millions de tonnes

Taux de valorisation en produits dérivés : 51,6%

Chiffre d’affaires à l’export : 1,3 milliard de dollars

Parts de marché à l’international :

• Phosphate : 38%

• Acide Phosphorique : 43%

• Engrais : 12%

Jorf Lasfar

Situé sur le littoral atlantique, à 20 km au sud-ouest d’El Jadida, le

complexe industriel de Jorf Lasfar a démarré sa production en 1986. Cette

nouvelle unité a permis au Groupe OCP de doubler sa capacité de

valorisation des phosphates. Le site a été choisi pour ses multiples

avantages : proximité des zones minières, existence d’un port profond,

disponibilité de grandes réserves d’eau et présence de terrains pour les

extensions futures.


Cet ensemble, qui s’étend sur 1.700 hectares, permet de produire

chaque année 2 millions de tonnes P2O5 sous forme d’acide phosphorique,

nécessitant la transformation de 7,7 millions de tonnes de phosphate

extraits des gisements de Khouribga, 2 millions de tonnes de soufre et 0,5

million de tonnes d’ammoniac. Les besoins en énergie du complexe sont

satisfaits par une centrale de 111 MW utilisant la chaleur de récupération.

Une partie de la production est transformée localement en engrais,

ainsi qu’en acide phosphorique purifié. L’autre partie est exportée sous

forme d’acide phosphorique marchand via les installations portuaires

locales.

Le complexe de Jorf Lasfar compte trois entités, dont l’unité Maroc

Phosphore III-IV créée en 1986. Avec la construction de l’usine Emaphos en

1997, en partenariat avec

Prayon (Belgique) et CFB (Allemagne), le Groupe OCP a inauguré une

nouvelle ère dans la diversification de ses produits finis par la production

d’un acide à haute valeur ajoutée : l’acide phosphorique purifié. Deux ans

plus tard, la mise en service d’Imacid, en partenariat avec le Groupe indien

Birla, lui a permis d’accroître sa capacité de production d’acide

phosphorique de 25% sur le site de Jorf Lasfar.

Le tableau suivant rassemble les différents besoin et production du

Jorf Lasfar

PRODUCTION

ACIDE

PHOSPHORIQUE

1 700 000 TP2O5/AN

Engrais1 800 000 T équivalent

DAP/an

Électricité 500 000 MWH/anacide sulfurique 5 333 000 TMH/an


1 750 000 T/an

Consommatio

n

Soufre

eau

De mer1 680 000 m3/j

eau douce50 000 m3/j

Les procédures de fabrication I-Acide sulfurique

La fabrication de l’acide sulfurique est réalisée en règle générale en 3

étapes :

La combustion consiste à brûler du soufre dans un four pour former

l’anhydride sulfureux (SO2).

La conversion consiste à combiner l’anhydride sulfureux à l’oxygène

dans un convertisseur pour produire de l’anhydride sulfurique (SO3).

L’absorption consiste à combiner l’anhydride sulfurique à l’eau dans

des tours d’absorption pour former une solution contenant 98 à 99%

d’acide sulfurique (H2SO4). À Jorf Lasfar et sur une ligne de

production à Maroc Chimie (Safi), cette opération se déroule en 2

étapes (double absorption) pour minimiser les émissions de S03 dans

l’athmosphère.


II- Acide phosphorique

Le procédé de fabrication de l’acide phosphorique utilisé est par voie

humide, dans lequel l’acide est obtenu par attaque directe du phosphate

minéral par un acide fort (acide sulfurique). Il est largement utilisé dans le

monde car il présente l’avantage de produire un acide ayant un faible prix

de revient. Les principaux procédés par voie humide ont pour nom : Rhône-

Poulenc, Prayon, Nissan, Mitsubishi.

Les trois principales phases comprennent :

Le broyage : le broyage du phosphate brut a pour but d’augmenter la

surface d’attaque du minerai par l’acide sulfurique.

L’attaque filtration : Le phosphate broyé est attaqué par l’acide

sulfurique concentré à 98,5% et l’acide phosphorique moyen (18 à

22% de P2O5) en milieux aqueux. Le mélange donne une bouillie. La

filtration de cette bouillie consiste à séparer l’acide phosphorique

29% P2O5 du phosphogypse via un filtre rotatif. Le produit est

ensuite stocké dans des bacs de décantation.

La concentration : La fonction de la concentration de l’acide

phosphorique est de permettre l’évaporation de l’eau pour obtenir un

acide tirant 54% de P2O5.

Les engrais

Le principe de fabrication des engrais est basé sur la réaction entre

l'acide phosphorique et l'ammoniac (pour les DAP, ASP, MAP et NPK) et sur

l'attaque du phosphate par de l'acide phosphorique (pour le TSP).

Pour les engrais DAP, MAP et ASP, la méthode consiste d’abord à

neutraliser l’acide phosphorique par l’ammoniac en présence de l’acide

sulfurique. Il se forme alors une bouillie qui sera expédiée vers un


granulateur. Le produit granulé ainsi récupéré est introduit dans un sécheur

chauffé par les gaz provenant d’une chambre à combustion.

À la sortie du sécheur, le produit subit alors une sélection par

tamisage à travers un crible. Le produit marchand ainsi obtenu est refroidi,

puis enrobé par le fuel afin d’éviter les prises en masse au moment du

stockage.

Dans le cas du NPK, le procédé est identique sauf que l’ammoniation

est complétée par l’ajout de potasse dans le granulateur.

La fabrication du TSP est basée sur la réaction du phosphate broyé

avec l’acide phosphorique à 42% P2O5. L’attaque est ensuite complétée

par un séchage progressif de la bouillie. Après granulation, le produit subit

une sélection dans des tamis vibrants, des broyeurs et des concasseurs.

Les différents procédés de fabrication utilisés ont pour nom : AZF,

Jacobs, Fisons Manifos.

La centrale


Introduction

La centrale a pour fonction la production et la distribution de l’énergie

électrique et de la vapeur de procédé. Elle est équipée essentiellement de

trois groupes turbo-alternateurs, à condensation et à soutirage, de capacité

37 MV chacun.

La vapeur haute pression générée par les chaudières de récupération

des ateliers sulfurique et par les chaudières auxiliaires est collectée dans

deux barillets (HP) qui alimentent les trois turbo-alternateurs.

La vapeur à l’extraction des turbines (ou à l’aval des contournements) et

celle à l’échappement des turbo-soufflantes sont collectées dans deux

barillets moyenne pression (MP) pour alimenter les différents utilisateurs

du complexe.

Tous les condensas en retour du complexe passent dans la bâche à

condensas, excepté ceux du phosphorique qui passent directement à la

bâche alimentaire.

A partir de la bâche à condensas, les condensas sont refoulés par des

pompes de reprises vers l’installation de traitement des eaux à travers des

refroidisseurs à eau de mer. Après le traitement, ils sont admis dans le

dégazeur de la bâche d’alimentation de la centrale pour débarrasser de

l’oxygène dissout. Des pompes aspirent l’eau de cette dernière pour la

refouler vers les chaudières de récupération, les chaudières auxiliaires, les

déssurchauffeurs et vers l’atelier sulfurique.

La centrale fournit aussi l’eau NORIA pour le refroidissement des huiles

des turbo-soufflantes, des compresseurs et des groupes turbo-alternateurs.

Après son utilisation, cette eau passe à travers des refroidisseurs à eau de


mer, puis elle est refoulée par des pompes aux différents utilisateurs, donc

elle fait un circuit fermé.

La central dispose aussi d’un groupe électrogène autonome fonctionnant

au gas-oil qui maintient les fonctions vitales du complexe, en service, en

cas de déclenchement des groupes.

Les équipements de la centrale :

Donc les différents équipements de la centrale sont les suivants :

Equipement NombreGroupe turbo-alternateur 3Condenseurs principaux 3

Pompes d’extraction 6Condenseurs auxiliaires 2

Dégazeur 1Bâche alimentaire 1

pompes alimentaire 3


Turbo-pompe alimentaire 1Pompe de désurchauffe 2Chaudières auxiliaires 2

Pompes chaudières auxiliaires 3Bâche à condensas 1

Pompe de reprise de

condensas

3

Refroidisseur à condensas 3Bâche d’expansion 1Pompes eau noria 3

Refroidisseurs noria 3Groupe électrogène 1

Chaudières auxiliaire

1-Description :

C’est une chaudière à foyer de type intégré et à démarrage rapide à

chaud. Equipée d’un ventilateur de soufflage assurant la circulation des

gaz.

Elle se compose principalement :

a) de deux ballons (réservoirs cylindrique horizontaux)

- réservoir supérieur de = 1100 mm.

- Réservoir inférieur de = 800 mm .

b) chambre de combustion : air + fuel ou gaz-oil

c) faisceau vaporisateur :

il est constitué par des tubes en acier de = 51 mm, disposé en

files traversables comprises entre les deux ballons.


La pression motrice qui provoque le mouvement de l’eau liquide

très lourde (ρ) et le mélange (eau+vapeur) très léger (ρ*) dans les

tubes est égale

P= (ρ – ρ*).g.H

b) dispositif de conservation :

permet un démarrage rapide constitués par un serpentin

mis en place dans le ballon inférieur et alimenté par le

barillet HP.

d) ventilateur de soufflage :

elle alimente la chaudière par le carburant (air) nécessaire.

e) un économiseur :

son rôle est le préchauffage de l’eau d’alimentation (110°C)

entrant dans la chaudière à une température de (180°C) par la

fumée avant sa rejet à l’atmosphère.

2-Caractéristiques :

Capacité à évaporatoire unitaire en continu …25+0,25 t/h

Minimum technique en automatique……………3,5 t/h

Qualités de la vapeur HP haute pression :

Pression sortie surchauffeur…………………….61,2+0,3 bar

Température…………………………………………….495+4°C

Conductivité cationique à 25%……………….0,3 NS maxi

Si 02 maxi……………………….……………………….0,02 mg/Kg


Cu maxi………….………………………………………..0,003 mg/Kg

Fe maxi..............................................0,020 mg/Kg

Na+K maxi..........................................0,01mg/Kg

Consommation spécifique d’eau alimentaire

à la température de 115°C………………..………………….1,02t/t de vapeur

Consommation spécifique de fuel oïl à un PCI de

9500 Keal /Kg………………………………………………………..80 Kg/t

Consommation d’énergie électrique, y compris une pompe d’eau

alimentaire et une pompe de préparation des

carburant.................................………………….7,1KWH/T vapeur


Groupe turbo-alternateur

Le G.T.A est composé essentiellement de :

Une turbine multicellulaire à condensation et soutirage réglés.

Un alternateur.

Le corps de la turbine est composé d’une partie haute pression et autre

basse pression :

Partie haute pression :

o Le tore d’arrivée vapeur.

o L’enveloppe des étages haute pression.

o La turbine de soutirage .

La partie basse pression :

o L’enveloppe des étages basse pression.

o La volute d’échappement.

La turbine est composée de 16 ailettes dont chaque un se compose

d’un distributeur fixe et d’une roue mobile. L’arbre de la turbine est posé

sur deux paliers.

Le rotor comporte des roues qui sont composés d’un disque portant

une couronne d’aubages mobiles ont pour but la transformation l’énergie

cinétique en énergie mécanique.

La vapeur haute pression admise entre par les soupapes d’admission

après détente dans le distributeur fixé par les aubes.

Cette vapeur entraîne les ailettes pour faire tourner l’arbre à une

vitesse de 3000 tr/min, ce dernier est accouplé avec celui de l’alternateur.

L’arbre de l’alternateur, est bobinée ainsi que le stator de l’alternateur de

façon à créer une force électromotrice.


La charge produite varie en fonction de l’état de la vapeur

d’admission et la vapeur soutirée qui est assurées par un réseau de

vapeur : barillet HP barillet MP.

Caractéristiques :

turbine

Pression bar Température °C Débit t/hVapeur

d’admission 55 490 190Vapeur

Soutirage 9,5 276 100Echappement 68 38 90

alternateur

Puissance Tension Fréquence Vitesse37 MW 11 MV 50 Hz 3000 tr/min

Condenseur principal

Fluide réfrigéré : VapeurDébit 90 t/hEnthalpie 2,365 Kj/KgPression 67,73 mbarFluide réfrigérant :Eau de mer


Salinité 30 g/lChaleur spécifique 0,96 Kcal/m3

Poids volumique 1,018 Kg/ m3

T°C entrée/sortie 22/34,4 °CDébit d’eau de circulation 3850 m3/h

CIRCUIT VAPEUR :

1-Barillet HP

C’est le réseau de la vapeur haute pression P=55 bar, T=49°C en

provenance des chaudières des unités 01 (unités sulfuriques).

Cette vapeur de débit de 750 t/ h alimente :

-les trois groupes turbo-alternateurs,190 t/h par groupe.

-le superphosphorique (Emaphos) :57 t/h détendue a 43 bar et

désurchauffe à 38°C.

-la turbo pompe alimentaire P 09.

-préchauffage et pulvérisation du fuel. oïl des chaudières auxiliaires.

REMARQUE : lors du démarrage de l’usine tout entier les chaudièresauxiliaire se chargent a alimenter le barillet (HP) par la vapeur de ce type


qui peut être détendue en vapeur moyenne pression et alimente le barilletMP.

2-Barillet MP :

C’est un réseau ou circule la vapeur moyenne pression P=7,5 à 8 bar ;

T=250°C.Elle est prélevée du soutirage des trois turbines.300 t /h des

soutirages des turbo-souflantes et 200 t/h parfois des stations a l’aide d’un

refroidisseur d’air par eau Noria.

Toute la vapeur admise dans la turbine se détend dans les huit premiers

étages, une partie de cette vapeur pour satisfaire en besoin en cette

vapeur et le reste le surplus subit la détente jusqu'à une pression très

basse l’échappement.

Circuit d’eau de mer :

L’eau de mer est pompée d’un bassin de tranquilisation au port,

puis refoulée à la reprise d’eau de mer(R.E.M).

7 pompe basse pression (3,8 bar abs) et 7500m 3/h et 4 pompe haute

pression ( 4,5 bar abs) assurant la distribution dans les divers ateliers.

La central thermique reçoit un débit de 1200m3/h

Echange thermique : - échangeurs Noria : 750m3 /h

-refroidisseurs de condensas : 380m3 /h

La condensation : - condenseurs principaux :3850m3/h

- condenseurs auxiliaires :2115m3 /h

- Ballon purge chaudière :5m /h

Création de vide : - pompe à vide:45m /h


Un trop plein permet d’évacuer l’excèdent d’eau de mer vers le canal

de rejet à travers une conduite(0=1400).L’eau de mer en retour de la

centrale est évacuée par la même conduite.

CIRCUIT NORIA :

C’est une eau douce de réfrigération, elle assure le refroidissement

(des paliers des pompes, de l’air de refroidissement alternateur…). C’est

un circuit fermé, un appoint d’eau désilicée est assurée en permanence

dans la bâche de réfrigération ( 15m/ h :3 bar abs ) .

Trois moto-pompes centrifuges de débit unitaire 750 m3/h, à 7,5 bar à

travers des échangeurs refroidisseurs, vers les différents équipements du

complexe qui utilisent cette eau (alternateur, pompe alimentaire, pompe à

vide, des compresseurs d’air, broyage, turbo-souflantes …)

au cas d’un déclenchement général, on ouvre le circuit vers les égout,

et le refroidissement sera assuré par une eau dite eau incendie.

Caractéristique :

Bâche NORIA

Capacité utile 30 m3


Capacité brute 34 m3

Pression de service 2 bar absolu

T°C normal 30

Nature de l’eau Eau déssiliciée

Refroidissement de NORIA

Fluide refroidi NORIA

Débit de circulation 750 T/h

T°C entrée/Sortie 40/30

Pression de service 15,15 bar

Surface d’échange 625 m2

Qtt de chaleur à évacuer 7500000 Kcal/h

Réfrigérant eau de mer

Chaleur spécifique 0.98Kcal/kJ°C

Q d’eau 750T/h

T°C entrée/ sortie 22/32

Pression 6.2 bar


Problème de marche

CHAUDIERE AUXILIAIRE :

Problèmes de marche Remèdes

-Pression basse depulvérisation.

-Changement des soupapes.

-Non allumage de brûleur.-Nettoyage des buses.

-Ajustage de débit d’air.-Réglage de pression de

combustion et pulvérisation.

-Trop de fuel. -Arrêt d’urgence.

-Niveau bas des chaudièresauxiliaires.

-Ouverture de la vanned’alimentation.

-Débit air de combustionfaible.

-Agir sur les voletsmanuellement.

-Niveau haut ballon de lachaudière auxiliaire.

-Fermeture de la vanned’alimentation.

-Absence d’étincelle. -Intervention du service

maintenance.


-Fuite au niveausurchauffeur.

-Arrêter la chaudière etréparer le surchauffeur.

GROUPE TURBO-ALTERNATEUR :

Problèmes de marche Remèdes

-Chute d’huile de graissage.-Intervention de service derégulation , et ouverture de

sur-passe.

-Encrassement du filtre à huile.-Lavages au changement de

cartouche, mise en service dela centrifugeuse.

-Pompage des soupapes. -Passage en masse pour Intervention du service de

régulation.

-Rupture du fusible oudéclenchement du disjoncteur. -Intervention des électriciens.


-Déclenchement d’un moteurd’une pompe.

-Intervention du serviceélectrique.

-Présence d’eau dansl’alternateur.

-Déclenchement de GTA. -Réparations.

Circuit vapeur

Lieu Problème Remède

Barillet HP HP>56 bar

Ouverture des

contournements et

détente en MP.

Crachement des

soupape

Barillet MP MP >8 bar

Ouverture les

condenseurs pour la

détente.

Crachement des

soupapes.

Conduite de BP BP >4,5 bar

Ouverture de la

vanne de détente

vers le dégazeur.

Crachement des

soupapes


Bâche alimentaire et bâche à condensats :

lieu Problème Remède

Bâche alimentaire

Niveau trop bas

Déclenchement des

pompes alimentaire

Niveau trop haut

Déclenchement des

pompes à

condensats

Bâche à condensats

Niveau trop bas

Déclenchement des

pompes à

condensats

T(°C) >40°C

Mise à l’égout les

condensats qui

risque

d’endommager les

résines Retour des

condensats

phosphorique,

sulfurique et

traçage

Conductivité élevée Mise à l’égout


La concentration de l’oxygène dessous dans l’eau

Détermination du coefficient de transfert de l'oxygène

Le coefficient de transfert volumique kLa peut être déterminé en se

basant sur le bilan de matière par rapport à la phase liquide en régime

transitoire dans le cas où l'oxygène n'est pas consommé :

Avec

C* : la concentration en oxygène dissous à la saturation

CL : la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide

CL0 : la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide

à t0

La valeur de kLa correspond alors à la valeur de la pente de la droite

ln (C*-C) en fonction du temps t.

Ce coefficient est le produit du coefficient de transfert de matière

côté liquide kL et de l’aire interfaciale a. Le coefficient kLa est déterminé

par des méthodes analytiques utilisant le flux d’absorption avec réaction

chimique lente (Hatzifotiadou, 1989). Le système réactionnel choisi est la


réaction d’oxydation du sulfite par l’oxygène dissous en présence d’un

catalyseur, le cobalt (Comte Gautron, 1998).

L’introduction d’un excès de sulfite permet de désoxygéner l’eau et de

maintenir sa concentration en oxygène dissous égale à 0 pendant un

temps t0. Durant cette période, l’oxygène transféré est aussitôt consommé

par le sulfite. Lorsque tout le sulfite est consommé, il y a réoxygénation de

l’eau jusqu’à saturation; la concentration en oxygène dissous augmente

alors au cours du temps durant cette période. Le système est alors en

régime transitoire. La Figure ci-dessous présente l’allure de la variation de

la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide en fonction du

temps.


Le suivi de la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide

peut être réalisé à l’aide d’une sonde à oxygène, et d’un oxymètre. Les

valeurs sont enregistrées en fonction du temps par l’intermédiaire d'un

module d'acquisition.


Action de l’eau sur les matériaux

L’eau, lors de son transport ou de ses utilisations, peut causer aux

différentes matériaux avec lesquels elle est en contact des altérations de

diverses natures, dont la plus fréquente est la corrosion des métaux, et

particulièrement celle de l’acier. D’autres altérations sont possibles par

dissolution des matériaux calcaires, ou dégradation de béton.

Il est nécessaire de connaître les processus élémentaires d’altération

et leurs paramètres communs, afin de guider le choix entre les mesures à

prendre :modification des caractéristiques chimiques des eaux, application

d’un revêtement, protection électrique, recours à un matériaux plus inerte.

Mécanisme électrochimique de la corrosion du fer

Tout métal plongé dans une solution d’électrolyte tend à mettre en

solution ses ions, qui sont électropositifs, et à rester lui même chargé

négativement. Il se forme une électrode dont le potentiel s’exprime dans

l’absolu par la relation de NERNST :

réaction du type : b Red a Ox + n e- 1 :

E ER T

n F

Ox

d

a

b

0 .

.ln

( )

(Re )

Avec:

R = 8,314 usi,

T = 298,15 K,

n = nombres de moles d'électrons mis en jeu dans la réaction,

F (nombre de FARADAY) = 96493 C (coulombs),

1


(Ox) = Activité de l'espèce oxydante,

(Red) = Activité de l'espèce réductrice,

a et b = coefficients stœchiométriques.

Pour un métal qui se dissout ce potentiel se réduira à :

E ER T

n FMn 0 .

.ln( )

En pratique, les potentiels normaux ne peuvent être mesurés que par

rapport à une électrode de référence dite électrode normale d’hydrogène

(ENH) et dont la valeur de E° est prise, pour référence, égale à 0.

Exemple pour le fer : Fe Fe2+ + 2 e-

E ER T

n F

Ox

d

a

b

0 .

.ln

( )

(Re )

conduit à :

E ER T

FFe

x

xFe 0 2 2

20 44

8 314 298

2 96493

.

.ln ,

,ln

soit :

E Fe 0 44 0 0128 2, , .lnce qui peut s'écrire en utilisant la relation ln(X)=log(X).ln(10) :

E Fe 0 44 0 03 2, , .log.

Corrosion par l’oxygène :

Mécanisme électrochimique

En présence d’une eau aérée, le processus complémentaire d’électrode est

assuré par l’oxygène.


Zone cathodique

"Circuit" des électrons

Zone anodique

Passage du fer en solutionRéaction avec l'oxygène

O2 + 2H2O + 4 e- 4OH-

Cette électrode est susceptible d’absorber des électrons, donc de se

porter comme une cathode.

Le potentiel d’équilibre est fonction de :

La concentration en ions (OH-), donc du pH.

La pression partielle d’oxygène.

Plus la concentration en oxygène dissous est élevée, plus le potentiel

d’électrode est lui aussi élevé, ce qui entraîne la corrosion.

A la cathode d’oxygène, la libération des ions OH- augmente le pH de

l’eau, du moins à proximité immédiate de la surface métallique. De plus,

les ions Fe2+ en présence d’oxygène, s’oxydent en Fe3+. Or l’oxyde ferrique,

Fe(OH) 3 est très peu soluble. Ainsi, au lieu d’être entraînés par l’eau en

laissant une surface propre, comme c’est le cas lors d’une corrosion en

milieu désaéré, les produits de corrosion s’accumulent autour de l’anode

dans le cas d’une corrosion en milieu aéré.


Ils forment les <pustules> bien connues qui s’opposent encore davantage

à la diffusion de l’oxygène et renforcent le caractère anodique de la surface

recouverte .

Limitation en oxygène dissous

Pour le dégazage de l’eau d’alimentation dans la bâche alimentaire la

centrale utilise deux méthode de traitement :

traitement physique thermique à l’aide d’un dégazeur.

traitement chimique en utilisant l’hydrazine.

Dégazeur thermique

Ce type de dégazeur, qui constitue une application particulière du

strippage, est particulièrement réserve a l’élimination de l’oxygène et du

gaz carbonique dissous dans l’eau d’alimentation d’un générateur de

vapeur afin de protéger contre la corrosion la chaudière, les réchauffeurs

d’eau places en amont ainsi que l’ensemble des circuits eau-vapeur

Deux lois fondamentales régissant la solubilité des gaz sont a la base

du procède de dégazage physique d’une eau; la première, loi de Henry,

dit qu’à une température donnée la concentration massique en gaz dissous

dans un liquide est proportionnelle a sa pression partielle dans

l’atmosphère au-dessus du liquide; la seconde loi enseigne que la

solubilité d’un gaz dans l’eau est une fonction décroissante non explicitée

de la température ;

Pour dégazer une eau il suffit donc théoriquement d’après la

première loi que les conditions appropriées de pression et de température

de vapeur saturante soient maintenues dans l’enceinte contenant cette

eau pour que les gaz dissous, dont l’oxygène, passent automatiquement

dans la phase vapeur .Si l’eau traverse en continu cette enceinte, les gaz

doivent être évacues a l’extérieur au fur et à mesure de leur passage dans


la phase vapeur, ce qui se fait naturellement si l’enceinte est à une

pression supérieure à la pression atmosphérique ou à l’aide d’un éjecteur

ou d’une pompe à vide si elle se trouve à une pression inférieure.

le procède de dégazage doit répondre à trois conditions :

- réalisation d’une interface maximale eau-vapeur ;

- maintient de la température de l’eau à une valeur très voisine de la

température de vapeur saturante à la pression de dégazage ;

- obtention dans l’atmosphère de l’enceinte d’une pression partielle

du gaz à éliminer inférieur à celle correspondant, d’après la loi de Henry, à

la teneur finale exigées.

Traitement avec l’hydrazine

Caractéristique

Energie de liaison (en kJ.mol-1)

E N- N = 163 ;

E N- H = 388 ;

Chaleurs latentes molaires de vaporisation (Lv) ou énergies de:


N2H4 : 41,8 kJ. mol-1

Ainsi à 25ºC les concentrations obtenues sont de l'ordre de :

Gaz O2 N2 CO2

Concentration en

mg.L-18,25 13,70 0,44

Hydrazine réduit l’oxygène suivant la réaction :

N2H4+O2 2H2O+N2

Soit, théoriquement, 1g de N2H4 par gramme d’oxygène. L’hydrazine

est, en général, commercialisée sous forme d’hydrazine (N2H4, H2O) à 24%

soit 15% en N2H4.

La réaction est très lente à froid ; à 80°C la dose nécessaire est encore

de plusieurs fois la quantité théorique. De

L’hydrazine et ses produits de décomposition sont tous volatils : ce

procédé n’apporte aucune salinité fixe à l’eau de chaudière. Aux

températures supérieures à 270°C, on doit cependant tenir compte des

produits de décomposition, ammoniaque et azote en particulier.

D’autre produits peuvent être utilisés comme :

-le sulfite de sodium , catalyse ou non ;

-le tanate de sodium.

sulfite de sodium.

Il agit suivant la réaction :


Na2 SO3+ ½ O2 Na2 SO4

C’est –à- dire que la consommation théorique est de 7,88g de sulfite

de sodium anhydre par la gamme d’ oxygène dissous.

A partir de80°C, la vitesse de réaction du sulfite naturel est en général

suffisante, mais on doit utiliser aux températures inférieures du sulfites

catalysé par un sel métallique. Le sulfite doit être conservé à l’abri de

l’humidité sous forme cristallisée et à l’abri de l’air sous forme de solution .

Pour chaque gramme d’oxygène réduit, on produit 9 g de sulfate de

sodium ; ainsi la salinité totale d’une eau saturée d’air à froid est

augmentée d’environ 100 mg /l par réduction de l’oxygène au sulfite. Cet

accroissement est souvent prohibitif pour les chaudières à moyenne et

haute pression ; il n’est pas rare qu’il oblige à augmenter les purges des

chaudières basse pression.

Tanate de sodium.

En chaudière, 2g de tanate de sodium réduisent totalement 1g

d’oxygène. Les vitesses de réaction sont analogues à celles de l’hydrazine ;

les produits de décomposition sont presque tous volatils. L’usage du tanate

n’est cependant pas recommandé au-dessus de 35bars

Le tanate de sodium favorise le maintien en suspension de toutes les

particules solides : il forme également une pellicule protectrice sur les

surfaces en acier.

Après dégazage thermique, on recommande habituellement de

maintenir dans l’eau des chaudières à basse et moyenne pression un excès

de 0,1 à 0,3 par m3 de N2H4 ou 20 à 30 g/m3 de sulfite de sodium. Par

rapport à l’eau d’alimentation, ceci correspond à des consommations de

l’ordre de 0,1 g/m3 de N2H4 ou 1g/m3 de Na2SO3.


L’étude de la consommation du hydrazine :

Le graphe suivant nous donne une idée sur l’influence de l’hydrazine

sur la concentration de l’oxygène dessous dans l’eau.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

suivit de O2 et N2H4

O2 ( mg/l) N2H4 (mg/l)

mg/l

date

on

remarque bien que la concentration de l’oxygène est inversement

proportionnelle à celle du l’hydrazine, puisque toute augmentation de la

concentration de l’hydrazine provoque une diminution de la concentration

de l’oxygène.


L’influence du dégazeur sur la consommation de O2 et N2H4

Le dégazeur thermique de la centrale a subit un entretient au mois 10

et 11 de l’année 2003.

Etude suivante nous montre le rôle que joue le dégazeur dans le

traitement de l’eau alimentaire et l’élimination de l’oxygène.

On a fait un suivit de consommation de l’oxygène pour le même mois

05 de l’année 2002 et 2005, afin de pouvoir comparer les résultat avant et

après la préparation du dégazeur.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

la concentration de O2

2002(O2) 2005(O2)

jours

mg/l

il est bien claire que la concentration de l’oxygène est diminuer après la

préparation du dégazeur ce qui nous montre le rôle important que joue le

dégazeur dans le traitement de l’eau.


Le graphe suivant nous donne la consommation mensuelle du hydrazine

pendant les trois années dernières

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

consommation de N2H4

année 2003 année 2004 année 2005

m ois

on remarque que la consommation de l’hydrazine est bien diminuer dés

l’année 2004, c’est à dire après l’entretient du dégazeur.


ConclusionCe stage m’a permis d’accomplire ma formation de technicien supérieur et

d’être en contacte direct avec l’industrie, ainsi d’enrichir mes connaissance

à propos de ce qu’il est lié avec l’organisation et le déroulement du travail

d’une société

J’ai pu aussi savoir d’autre méthode de le traitement des eaux, la

production et la distribution de la vapeur, les chaudière leur nettoyage,

démarrage et arrêt.

Suite à cette période de stage, il apparaît que l’O.C.P est en pleine

mutation et qui cherche à ne pas subir les évolution de son environnement

mais à être à l’avant garde de celle ci.

Les restriction mises en œuvre en terme organisationnel seront la

fondation d’un nouvel état d’esprit tourné vers la qualité et la conquête de

nouveaux marchés qui, sans doute, donneront une nouvelle dimension à

l’O.C.P.

Rapport de stage Préparé par : ENNABIH ZAKAIA

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Documents

Préparé par : Encadré par · neutraliser l’acide phosphorique par l’ammoniac en présence de l’acide sulfurique. Il se forme alors une bouillie qui sera expédiée vers un