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N° Ordre........../Faculté/UMBB/2013
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA-BOUMERDES
Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie
Mémoire de Magister
Présenté par
MOUNI Nasseredine
Filière : Génie des ProcédésOption : Technologie des
Hydrocarbures
Simulation et optimisation des paramètres technologiques
de l’unité de fractionnement des GPL à Haoud Berkaoui
Devant le jury :
Mr. KADDOUR Omar Prof UMBB Président
Mr. MIMOUN Hadj MC/A UMBB Encadreur
Mr. HACHEMI Messaoud Prof UMBB Examinateur
Mr. BOUCHEFFA Youcef Prof EMP Examinateur
Mr. BENTAHAR Noureddine MC/B UMBB Examinateur
Année Universitaire : 2012/2013
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Title: Simulation and Optimization of Technological Parameters
of LPGFractionation Unit in Haoud Berkaoui
ABSTARCT
The world consumption of LPG is in continuous growth, due to its
balance sheet and reliable economicas a clean and efficient fuel
for the future, it is highly recommended to produce it respecting
standardsand specifications well determined.
The objective of this work is to study the influence of the
changing steam composition which is feedingthe separation unit over
the purity and production norms of LPG and Gasoline, for this
reason, we chosethe gas processing unit of Haoud Berkaoui as
example of work, and study the various thermodynamicsmodels and
calculation algorithms to improve the accuracy of simulation
results.
We had used the simulator Aspentech HYSYS to evaluate the
current case and optimize thetechnological parameters of
fractionation columns in order to get the final products respecting
thestandards and specifications required.
Key words:
Simulation, optimization, modeling of distillation column,
thermodynamic models, LPG, Gasoline,Aspentech HYSYS.
صخــــمل
و بأنھ وقود نظیف و فعال مربحةاالقتصادیةھباعتبار
حصیلت,مستمرازدیادفي ترول الممیعبلمادة غاز الالعالميستھالكاالإن
.بدقةةوخصائص محددسلمقاییذا فإن إنتاج ھذا األخیر یخضع ل, للغد
إنتاج غاز رالفصل على نقاوة ومعاییھو دراسة تأثیر تغیر طبیعة
الشحنة البترولیة التي تغذي وحدة إن الھدف من ھذا العملاألنماطعملي و
قمنا بدراسة مختلف لكمثا لحوض بركاويالغازوحدة معالجة باختیارولھذا
الغرض قمنا البنزینالبترول الممیع و
.المحاكاةالترمودینامیكیة وخوارزمیات الحساب لتحسین دقة نتائج
العوامل التكنولوجیة على أعمدة بمفاضلةوالقیام حالیاحالة وحدة
الغازلتقیمیسیس اأسبنتاك ھدام برنامج المحاكاة خإستبقمنا لقد .و
الخصائص المطلوبةسللمقاییالفصل للحصول على منتجات نھائیة تخضع
:ھیمفتاحالالكلمات .ھایسیسأسبن تك ,البنزین,غازالبترول الممیع,صیغ
الترمودینامیك,أنماط أعمدة التقطیر ,األمثلیة,المحاكاة
Résumé:
La consommation mondiale des GPL est en croissance continue due
à son bilan économique fiable entant qu’un carburant propre et
efficace pour l’avenir. La production de ce dernier doit répondre à
desnormes et des spécifications bien déterminées.
L’objectif de ce travail est d’étudier l’influence du changement
de la charge qui alimente l’unité defractionnement sur la pureté et
les normes de production de GPL et Condensat. Pour cette raison,
nousavons choisi l’unité de traitement de gaz de Haoud Berkaoui
comme un exemple de travail, et étudier lesdifférents modèles
thermodynamiques et les algorithmes de calcul afin d’améliorer la
précision desrésultats de simulation.
Nous avons utilisé le simulateur Aspentech HYSYS pour évaluer le
cas actuel et optimiser lesparamètres technologiques dans les
colonnes de fractionnement pour avoir les produits finaux
enrespectant les normes et les spécifications exigées.
Mots Clés :Simulation, optimisation, modélisation des colonnes
de distillation, modèles thermodynamiques, GPL,Condensat, Aspentech
HYSYS.
Discipline : Génie de Procédés
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Remerciements
Ce travail a été réalisé au département de génie des procédés
chimiques et pharmaceutiquesà l’Université de M’hamed Bougara à
Boumerdès, dans le cadre d’un travail de recherche enMagister
option : Technologie des Hydrocarbures.
Tout d’abord, je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à
mon directeur de thèseDocteur MIMOUN Hadj, à qui j’adresse mes
sincères remerciements pour sa grandedisponibilité d’écouter et
discuter, et pour ces encouragements constants, ses conseils et
sesnombreuses idées. Enfin j’ai eu le plaisir de travailler avec
une personne d’une qualité tantscientifique qu’humaine
exceptionnelle.
Je veux adresser mes sincères remerciements à notre Professeur
KADDOUR Omar, levice recteur de la Faculté des Hydrocarbures et de
la Chimie pour son soutien et aussi d’avoiraccepté de présider
cette commission d’examen.
Je suis extrêmement sensible à l'honneur que me fait Mr.
BOUCHEFFA YoucefProfesseur à l’École Militaire Polytechnique de
Bordj El-Bahri pour avoir acceptéd’examiner ce travail et d’être
membre du jury.
Je tiens à remercier particulièrement les deux Docteurs;
BENTAHAR Nourddine etHACHEMI Messaoud, maîtres de conférences à
l’Université de M’hamed Bougara, pouravoir accepté de juger ce
travail en tant qu’examinateurs, leur présence dans le jury
m’honore.
Mes vifs remerciements s’adressent à notre Professeur HAMADA
Boudjamea pour sesprécieux encouragements, je remercie également
tous mes enseignants du département génie desprocédés chimiques et
pharmaceutiques pour leur soutien et formation.
Enfin je tiens à remercier chaleureusement l’ensemble du
personnel de l’usine de Guellala
(DP-SONATRACH) à Haoud Berkaoui, je précise surtout les
messieurs ; Djamel
DERDOUHA, Mohamed FERKHA, Hadj DAHOU, Mostapha, Chérifi,
qu’ils
trouvent ici le témoignage de ma profonde sympathie et de ma
gratitude pour leur gentillesse et
l’aide qu’ils m’ont apportée.
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Dédicaces
Dieu Merci
C’est avec grande joie que je dédie cette thèse :
A mes chers parents, symbole d’amour pour leur soutien moral et
matériel
depuis mon enfance, que Dieu puisse les garder éternellement
heureux.
A ma chère femme Hind pour ses sacrifices et encouragements,
sans elle ce
travail n’aurait jamais pu être réalisé.
A ma petite ange Malak Sajida, et mon petit bébé Amdjad, que je
les aime
du fond du cœur.
A mes beaux-parents avec mon infinie reconnaissance et pour
leurs aides
depuis la réalisation de cette thèse.
A mon oncle Ahmed et mes chers frères ; Fekhredine, Salahedine,
Badredine,
Takiedine, Mohiédine, Alla, Sans oublier mon cousin Rachid.
A Niri Djamel pour son aide durant la préparation de ce
mémoire.
A ma chère sœur : Salema et ma belle sœur Hana.
A toute la famille et les amis.
Que je dédie ce travail avec beaucoup de gratitude, et leur
souhaite une longue et
heureuse vie.
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SOMMAIRE
-
i
Sommaire
Résumé en anglais, arabe et français.
Sommaire
Liste des figures
Liste des tableaux
Introduction générale 1
Analyse Bibliographique
Chapitre I : Généralités sur les GPL
I-1 Introduction 4I-2 Historique des GPL 4I-3 Définition des GPL
5I-4 Origine des GPL 5I-5 La composition des GPL
___________________________________________________________________
5I-6 Les propriétés des GPL 5I-7 Les caractéristiques des GPL 6
I-7.1 Le pouvoir calorifique des GPL 6I-7.2 Point d’ébullition
et la masse volumique 7I-7.3 Tension de vapeur 7
I-8 Les Caractéristiques de butane et du propane commerciaux
8I-8.1 Le butane commercial 8I-8.2 Le propane commercial 8
I-9 Utilisation principales des GPL 10I-9.1 La combustion
10I-9.2 Les GPL/c (Carburants) 10I-9.3 La production d’électricité
11I-9.4 Dans le domaine de la pétrochimie 12
I-9.4.1 propane 12I-9.4.2 n-butane 12I-9.4.3 isobutane 12
I-10 Conclusion 13
Chapitre II : Situation Internationale et Nationale des GPL
II-1 Introduction 14II-2 La production mondiale des GPL 14
II-2.1 La production du Moyen Orient 15II-2.2 La production des
États Unis et du Canada 16II-2.3 La production de l’Amérique latine
16II-2.4 La production de l’Afrique 16II-2.5 La production de
l’Asie 16II-2.6 La production de l’Europe et L’ex-URSS 16
II-3 les perspectives de l’offre et de la demande mondiale en
GPL 17II-3.1 La demande en GPL en Asie 17
-
ii
II-3.2 La demande en GPL au Moyen orient 17II-3.3 La demande en
GPL aux USA et au Canada 18II-3.4 La demande en GPL en Amérique
latine 18II-3.5 La demande en GPL en Europe 18II-3.6 La demande des
GPL en l’ex-URSS 18II-3.7 La demande en GPL en Afrique 19
II-4 La consommation mondiale des GPL par secteur d’utilisation
19II-5 La production nationale des GPL 19II-6 L’infrastructure
algérienne des GPL 21II-7 La consommation nationale des GPL 21II-8
Exportation algérienne des GPL en méditerranée 22II-9 Perspectives
de l’exportation algériennes des GPL 23II-10 Conclusion 24
Chapitre III : Les modèles thermodynamiques des
équilibresLiquide-Vapeur
III-1 Introduction 25III-2 Historique des modèles
thermodynamiques 25III-3 Concepts et outils pour l’analyse
d’équilibre entre phases 27
III-3.1 Analyse thermodynamique d’un équilibre entre phases
27III-3.2 Expression des fugacités et états standards de référence
27III-3.3 L’approche thermodynamique pour la modélisation des
équilibres L-V 28
III-4 Chronologie succincte des équations d’état 29III-4.1 Loi
gaz parfaits et théorie cinétique des gaz 29III-4.2 Les gaz réels
30
III-4.2.1 Équation d’état pour les gaz réels 31III-4.2.1.1 Gaz
réels à molécules sphériques (gaz rares, méthane) 31III-4.2.1.2 Gaz
réels à molécules non sphériques 33
III-4.3 Développement de Viriel 33III-5. Les équations d’états
cubiques 34
III-5.1 L’équation d’état de Van Der Waals 34III-5.2
Détermination des paramètres des équations d’état cubique 35III-5.3
L’équation d’état cubiques et les règles des mélanges 36
III-5.3.1 Règle de mélange classique 36III-5.3.2 Règle de
mélange complexe 36
III-5.4 Estimation des propriétés thermodynamiques par
l’équation d état cubiques 37III-5.5 Équation d’état de Redlich
Kwong 38III-5.6 Équation d’état de Soave, Redlich Kwong 39III-5.7
Équation de Lee, Kesler, Plôcker 40III-5.8 Modèle de Peng Robinson
42III-5.9 Modèle de Chao Seader 43III-5.10 Modèle de Grayson Streed
43
III-6 Utilisation les modèles thermodynamiques dans l’industrie
44III-7 Conclusion 45
-
iii
Chapitre IV : La modélisation et les algorithmes de
simulation.
IV-1 Introduction 46IV-2 L’historique de la modélisation de la
colonne de distillation 46IV-3 Modélisation mathématique des
colonnes multi-étagés de séparation L-V 48
IV-3.1 Formulation des équations du modèle 49IV-3.1.1
Formulation en termes de fractions molaires 50IV-3.1.2 Formulation
en termes de débits partiels 51
IV-3.2 Choix des variables indépendantes 52IV-4 Approches
fondamentales de la simulation des colonnes de séparation L-V
53
IV-4.1 Approche mathématique de la résolution du modèle MESH
54IV-4.1.1 Approche Séquentielle 54IV-4.1.2 Principaux algorithmes
de l’approche séquentielle 55IV-4.1.3 Les approches des corrections
simultanées 55
IV-4.2 Principaux algorithmes de l’approche de corrections
simultanées 56IV-5 Algorithme Inside-Out 56
IV-5.1 Procédure de calcul 56IV-5.2 Boucle externe 58IV-5.3
Boucle interne 59IV-5.4 Calcul des débits molaires partiels et des
compositions liquide et vapeur 60IV-5.5 Calcul de la température de
bulle par la (kb Méthode) 61IV-5.6 Résolution des équations de
bilan d’énergie et des équations des spécifications 61IV-5.7 Test
de convergence 62
IV-6 Conclusion 62
Chapitre V : Présentation du complexe et description du
procédé
V-1 Introduction 63V-2 Présentation du complexe 63V-3
Description de l’unité de fractionnement 64
V-3.1 Dééthaniseur 64V-3.2 Débutaniseur 64
V-4 Spécifications des Produits finis 65V-5 Conclusion 65
Chapitre VI : Simulation et optimisation des procédés
VI-1 Introduction 67VI-2 Principe de fonctionnement et rôle des
simulateurs 67VI-3 Modes de fonctionnement du simulateur 68VI-4
Concepts et caractéristiques du simulateur HYSYS 69
VI-4.1 Concepts de base du simulateur HYSYS 69VI-4.2
Environnement de simulation 70
VI-5 Caractéristiques principales de HYSYS 71VI-6 Conclusion
72
-
iv
Partie Simulation
Chapitre VII : Analyse de la charge et mesure des paramètres
opératoires
VII-1 Introduction 73VII-2 Analyse de la charge alimentant
l’unité de fractionnement 73VII-3 Analyse des paramètres
opératoires de l’unité de fractionnement 75VII-4 Problématique
75
Chapitre VIII : Simulation du cas design et cas actuel
VIII-1 La simulation du cas design de l’unité de fractionnement
76VIII-1.1 Introduction 76VIII-1.2 Simulation du cas design de
l’unité de dééthanisation 76
VIII-1.2.1 Diagramme de simulation du procédé étudié
76VIII-1.2.2 Les caractéristiques de la charge 76VIII-1.2.3
Introduction des modèles thermodynamiques 77VIII-1.2.4 Introduction
des algorithmes de simulation 77VIII-1.2.5 Les paramètres
opératoires de dééthaniseur (cas design) 77VIII-1.2.6 Les résultats
de simulation du cas design de dééthaniseur 78
VIII-1.3 Simulation du cas de design de l’unité de
débutanisation 80VIII-1.3.1 Schéma de simulation du procédé étudié
80VIII-1.3.2 Paramètres opératoires de débutaniseur (cas design)
80VIII-1.3.3 Résultats de simulation du cas de design de
débutaniseur 80
VIII-2 Comparaison entre les résultats obtenus lors de la
simulation du cas de design(modèle Peng Robinson) et les données
des design de constructeur 82
VIII-2.1 Section Dééthanisation 82VIII-2.2 Etude comparative
entre la composition du distillat (Fuel Gaz) avec celle du
cas de design 83VIII-2.3 Etude comparative entre la composition
du résidu simulée et le cas de design 83VIII-2.4 Section
débutanisation 84VIII-2.5 Etude comparative entre la composition du
GPL simulé (405) et le cas de design 85VIII-2.6 Etude comparative
entre la composition du C5+ simulée et celle de design 85
VIII-3 Résultats de simulation du cas de design de la colonne de
dééthanisation 86VIII-4 Résultats de simulation du cas de design de
la colonne débutanisation 88VIII-5 Conclusion 89VIII-6 La
simulation du cas actuel de l’unité de fractionnement 90
VIII-6.1 Introduction 90VIII-6.2 Simulation du cas actuel de
l’unité de dééthanisation 90
VIII-6.2.1 Schéma de simulation du procédé (PDF) 90VIII-6.2.2
Les caractéristiques de la charge 90VIII-6.2.3 Introduction des
modèles thermodynamiques 90VIII-6.2.4 Les paramètres opératoires de
dééthaniseur 91VIII-6.2.5 Les résultats de simulation du cas actuel
de dééthaniseur 91
VIII-6.3 Simulation du cas actuel de l’unité de débutanisation
93VIII-6.3.1 Caractéristiques de la charge 94VIII-6.3.2 Les
paramètres opératoires de débutaniseur 94VIII-6.3.3 Procédure de
simulation 94
-
v
VIII-6.3.4 Résultats de simulation du cas actuel de débutaniseur
94VIII-7 Etude comparative entre la composition de fuel gaz du cas
design et du cas actuel 97VIII-8 Etude comparative entre la
composition du résidu(309) du cas design et cas actuel 97VIII-9
Etude comparative entre la composition des GPL du cas design et cas
actuel 98VIII-10 Etude comparative de la composition et les
caractéristiques du condensat C5+ du casdesign simulé et cas actuel
simulé 99VIII-11 Conclusion 100
Chapitre IX : Optimisation des paramètres opératoiresIX-1
Introduction 101IX-2 Objectif de l’optimisation 101IX-3 Etude des
paramètres de marche de dééthaniseur 101IX-4 Méthodologie 101IX-5
Etude de l’effet de la variation du taux de reflux sur la
composition des GPL 103IX-6 Etude sur l’effet de la variation de
température de fond sur les spécifications ducondensat 104IX-7
Etude comparative entre le cas design, actuel et optimisé 106IX-8
Les résultats de simulation du cas optimisé (colonne de
débutanisuer) 107IX-9 Vérification du phénomène d’engorgement dans
le débutaniseur 110IX-10 Conclusion 111
Conclusion Générale 112Références Bibliographiques 114Annexes
121
-
Liste des figures
lv
Liste des figures
Figure I.1 : Tensions de vapeur du butane et propane à la
température ambiante 8
Figure I.2 : Organigramme d’utilisation de propane en
pétrochimie 13
Figure I.3 : Organigramme d’utilisation de n-butane en
pétrochimie 13
Figure II.1 : Évolution de la production mondiale des GPL par
région (2000 - 2012) 15
Figure II.2 : Évolution de la demande mondiale des GPL par
région (2000 - 2012) 17
Figure II.3 : Consommation mondiale des GPL par secteur (2007)
19
Figure II.3 : La production des GPL par champ /source en 2008
20
Figure II.4 : L'évolution de la production nationale des GPL
20
Figure II.5 : Profil de consommation des GPL du marché national
21
Figure II.6 : Consommation nationale des GPL par secteur en 2008
[37] 22
Figure II.7 : Exportations de Sonatrach des GPL par region [43]
22
Figure II.7.1 : L’évaluation des exportations de Sonatrach en
GPL (propane et butane)[37] 23
Figure II.7.2 : L’évaluation des exportations de Sonatrach des
GPL par région [37] 23
Figure II.8 : Les futures perspectives de l’exportations
algériennes des GPL 23
Figure III.1 : L’évaluation des modèles thermodynamiques 26
Figure III.2 : Représentation universelle de la coexistence de
la phase liquide et vapeur de
certains fluides (Guggenheim, 1945) 32
Figure III.3 : Le volume soustrait autour de chaque sphère dure
34
Figure IV.1 : Schéma générale d’une colonne de distillation
49
Figure IV.2 : Schéma général d'un plateau d'équilibre 49
Figure IV.3 : L’organigramme des approches de résolution du
modèle mathématique des colonnes
multi-étagées de séparation liquide-vapeur 54
Figure IV.4 : Organigramme des étapes de calcul de l’algorithme
« Inside Out » 57
Figure V.1 : Schéma de procédé de l’usine de traitement de gaz à
Guellala 66
Figure VI.1 : Interface HYSYS montrant quelques vocabulaires qui
sont utilisés pendant les
étapes de construction d’un modèle 70
Figure VI.2: Environnements de développement dans HYSYS 71
Figure VI.3: Schéma de procédé de fractionnement 73
Figure VIII.1 : Diagramme de simulation (PFD) de l’unité de
dééthanisation 76
Figure VIII.2 : Profil de la variation de la composition de fuel
gaz en fonction de différents
modèles thermodynamique (cas de design) 78
Figure VIII.3 : Profil de la variation de la composition du
résidu (308) en fonction du modèle
thermodynamique (cas de design) 79
Figure VIII.4 : Schéma de simulation (PFD) de l’unité de
débutanisation 80
Figure VIII.5 : Profil de la variation de la composition de
GPL(405) en fonction des différents
modèles thermodynamiques 81
Figure VIII.6 : Profil de la variation de la composition du
condensat C5+ (410) en fonction des
différents modèles thermodynamiques 82
-
Liste des figures
lvi
Figure VIII.7 : Histogramme de la variation de composition du
distillat (fuel gaz) 83
Figure VIII.8 : Histogramme de variation de la composition du
résidu (308) 84
Figure VIII.9 : Histogramme de variation de la composition du
GPL (405) avec le cas de design
et le cas simulé 85
Figure VIII.10 : Histogramme de variation de la composition du
C5+ Condensat (410) dans le cas
de design et le cas simulé 86
Figure VIII.11 : Variation de la température dans la colonne de
dééthanisation 86
Figure VIII.12 : Profil des débits liquide et vapeur dans le
dééthaniseur 87
Figure VIII.13 : Profil de la composition en phase liquide dans
le dééthaniseur 87
Figure VIII.14 : Profil de la composition en phase vapeur dans
le dééthaniseur 87
Figure VIII.15 : Variation de la température dans le
débutaniseur 88
Figure VIII.16 : Profil des débits liquide et vapeur dans le
débutaniseur 88
Figure VIII.17 : Profil de la composition en phase liquide dans
le débutaniseur 88
Figure VIII.18 : Profil de la composition en phase vapeur dans
le débutaniseur 89
Figure VIII.19 : Schéma de procédé (colonne de dééthaniseur)
90
Figure VIII.20 : Variation de la température dans le
dééthaniseur 92
Figure VIII.21 : Profil des débits liquides et vapeur dans le
dééthaniseur 92
Figure VIII.22 : Profil de la composition en phase liquide de
dééthaniseur 93
Figure VIII.23 : Profil de la composition en phase vapeur de
dééthaniseur 93
Figure VIII.24 : Variation de la température dans le
débutaniseur 95
Figure VIII.25 : Profil de débit liquide et vapeurs dans le
débutaniseur 95
Figure VIII.26 : Profil de la composition en phase liquide de
débutaniseur 96
Figure VIII.27 : Profil de la composition en phase vapeur de
débutaniseur 96
Figure VIII.28 : Histogramme de la composition de Fuel gaz en
cas design et cas actuel simulé
97
Figure VIII.29 : Composition du résidu (309) du cas design et
cas actuel simulé 98
Figure VIII.30 : Composition des GPL(405) du cas design et cas
actuel simulé 99
Figure VIII.31 : Composition du condensat C5+ du cas design et
cas actuel simulé 100
Figure IX.1 : Variation de TVR en fonction de débit de reflux et
température du fond 102
Figure IX.2 : Effet de la variation de débit de reflux sur les
paramètres opératoires et les
caractéristiques des GPL 103
Figure IX.3 : Effet de la variation de débit de reflux sur les
quantités de chaleur échangées entre
aéroréfrigérant et le rebouilleur et les débits de production
des GPL et du condensat
104
Figure IX.4 : Effet de la variation de la température de fond
sur les paramètres opératoires et les
caractéristiques des produits 105
Figure IX.5 : Effet de la variation de la température de fond
sur les quantités de chaleur
échangées à l’aéroréfrigérant et le rebouilleur et les débits
des produits 106
Figure IX.6 : Profil optimal de la température dans le
débutaniseur 109
Figure IX.7 : Profil des débits liquide et vapeur de
débutaniseur 109
Figure IX.8 : Profil de la composition en phase vapeur de
débutaniseur 109
Figure IX.9 : Profil de la composition en phase liquide de
débutaniseur 110
Figure IX.10 : Le pourcentage d’engorgement et le débit du gaz
avec les températures de liquide
et vapeur dans le débutaniseur 111
-
Liste des tableaux
lvii
Liste des tableaux
Tableau I.1 : Comparaison de pouvoir calorifique entre GPL et
l’essence 6
Tableau I.2 : Caractéristiques des composants des GPL [12], [13]
7
Tableau I.3 : Les tensions de vapeur du butane et propane
algérien 8
Tableau I.4 : Caractéristiques du butane et propane commerciaux
9
Tableau I.5 : Résumé général des caractéristiques des GPL
commerciaux 9
Tableau I.6 : Puissance énergétique de GPL par rapport aux
autres combustibles 10
Tableau I.7 : Valeurs comparatives PCI des GPL avec d’autres
carburants 11
Tableau I.8 : Données de pollutions des différents combustibles
11
Tableau III.1 : Le choix des modèles thermodynamiques utilisés
dans les processus industriels 44
Tableau IV.1 : Équation du modèle 52
Tableau IV.2 : Liste des variables indépendantes 52
Tableau IV.3 : Liste des variables à fixer 53
Tableau IV.4 : Variables indépendantes 53
Tableau IV.5 : Résumé des principaux algorithmes de l’approche
séquentielle 55
Tableau IV.6 : Équations de spécifications pour l’algorithme
Inside Out 62
Tableau VII.1 : Composition des charges d’alimentation de
l’unité de fractionnement 73
Tableau VII.2 : Caractéristiques des produits finaux actuels GPL
et du condensat par rapport au cas
de design 74
Tableau VII.3 : Les paramètres opératoires actuels et celui de
design 75
Tableau VIII.1 : Composition de la charge (206) de dééthaniseur
76
Tableau VIII.2 : Domaine d’application des modèles
thermodynamiques 77
Tableau VIII.3 : Paramètres opératoires de dééthaniseur cas de
design 77
Tableau VIII.4 : Résultats de simulation du cas de design de
dééthaniseur 78
Tableau VIII.5: Résultats de simulation du résidu (308) en
fonction des différents modèles
thermodynamiques 79
Tableau VIII.6 : Paramètres opératoires de débutaniseur cas de
design 80
Tableau VIII.7 : Résultats de simulation de la charge de GPL
(405) en fonction des différents modèles
thermodynamiques 80
Tableau VIII.8 : Résultats de simulation du condensat (410) en
fonction des différents modèles
thermodynamiques 81
Tableau VIII.9 : Résultats de simulation et les données de
design de l’unité de dééthanisation 82
Tableau VIII.10 : Résultats de simulation du distillat (fuel
gaz) dans le cas de design et cas simulé en
utilisant le modèle Peng Robinson 83
Tableau VIII.11 : Composition du résidu (308) en cas simulée
avec le modèle Peng Robinson et en
cas de design 83
Tableau VIII.12 : Résultats de la simulation et les données de
design de constructeur 84
Tableau VIII.13 : Composition du GPL (405) en cas simulé et cas
de design 85Tableau VIII.14 : Composition du condensat C5+ (410)
simulée et celle de design 85
Tableau VIII.15 : Composition de la charge (206) alimentant le
dééthaniseur 90
-
Liste des tableaux
lviii
Tableau VIII.16 : Paramètres opératoires actuels de dééthaniseur
91
Tableau VIII.17 : Caractéristiques de la charge et des produits
de dééthaniseur 91
Tableau VIII.18 : Composition molaire des différentes charges de
dééthaniseur 91
Tableau VIII.19 : Composition molaire de la charge (123) 93
Tableau VIII.20 : Composition molaire de la charge (309) 94
Tableau VIII.21 : Paramètres opératoires actuels de débutaniseur
94
Tableau VIII.22 : Conditions opératoires des différentes charges
de débutaniseur 94
Tableau VIII.23 : Composition molaire de constituants des
différentes charges 95
Tableau VIII.24 : Composition du fuel gaz dans le cas de design
et le cas actuel 97
Tableau VIII.25 : Composition du résidu (309) du cas design
simulé et cas actuel simulé 97
Tableau VIII.26 : Composition et les caractéristiques du GPL du
cas design simulé et cas actuel
simulé 98
Tableau VIII.27 : Composition et les caractéristiques du
condensat du cas design simulé et cas actuel
simulé 99
Tableau IX.1 : Variation de la TVR du condensat en fonction du
débit de reflux et la température du
fond de débutaniseur 102
Tableau IX.2 : Effet de variation de débit de reflux sur les
paramètres opératoires et les
caractéristiques des GPL 103
Tableau IX.3 : Effet de variation de température de fond sur les
paramètres opératoires et les
caractéristiques des charges 105
Tableau IX.4 : Etude comparative entre les cas de design, actuel
et optimisé 106
Tableau IX.5 : Caractéristiques des différents charges et
produits du débutaniseur 107
Tableau IX.6 : Composition optimale de différents charges et
produits du débutaniseur 107
Tableau IX.7 : Les propriétés physico-chimique de différents
charges et produits de débutaniseur 108
Tableau IX.8 : Conditions opératoires optimales de la section de
fractionnement 108
Tableau IX.9 : Spécifications géométriques des plateaux de la
colonne débutaniseur 110
Tableau IX.10 : Résultats de vérification d’engorgement 111
-
INTRODUCTION GENERALE
-
Introduction générale
1
Introduction générale
Durant la dernière vingtaine d’années, une nouvelle énergie a
réussi à se frayer un chemin à
côté du pétrole et du gaz naturel ; il s’agit des gaz de pétrole
liquéfiés (GPL). Grâce à leurs
atouts d’énergie propre et transportable, les GPL ont réussi à
pénétrer des secteurs aussi divers
que la pétrochimie, l’agriculture, l’industrie et l’automobile
(GPL/c) [1]. La compagnie "Purvin
& Gertz" a estimé que le marché mondial va croître pour
atteindre environ 270 millions de
tonnes en 2012, ainsi que la demande totale va augmenter
d’environ 3.1% par an [2].
Le GPL s’est imposé essentiellement grâce à ses caractéristiques
propres, sa souplesse
d’utilisation, en tant que combustible dans de nombreuses
applications, le coût raisonnable que
présente son stockage et son transport, sa sécurité
d'approvisionnement, son prix compétitif, et
d'autres avantages d'un point de vue écologique. L'atout majeur
du propane est la réduction
importante considérée comme l'une des préoccupations
prioritaires de l'heure à travers le monde,
la destruction de la couche d'ozone, l'utilisation du propane
pourrait réduire à néant les émissions
de dioxyde de soufre, 60% celles de dioxyde de carbone et 50%
celles des dioxydes d'azote.
Le GPL occupe une place de grande importance dans la stratégie
de commercialisation des
hydrocarbures de Sonatrach. Cependant, l’évolution qu’a connue
le secteur de l’énergie, offre
aujourd’hui de meilleures opportunités de commercialisation.
D’autre part, la production du
GPL doit répondre aux normes de commercialisation et c’est pour
cela qu’on doit optimiser les
paramètres opératoires dans les unités de fractionnement de ce
dernier.
De nos jours, la simulation et l’optimisation des procédés
chimiques nécessitent la
connaissance précise des propriétés d’équilibre des mélanges sur
de larges gammes de
températures, de pressions et de compositions. Ces équilibres
entre phases peuvent être mesurés
par différentes méthodes. Les calculs d’équilibrés
liquide-vapeur sont très souvent réalisés à
l’aide d’équations d’état cubiques, lorsque ces équations d’état
sont appliquées aux mélanges,
les interactions moléculaires sont prises en compte par un
coefficient d’interaction binaire,
appelé kij, dont le choix est très délicat, même pour des
mélanges simples [3]. Ces méthodes
représentent les modèles thermodynamiques qui ont connu un
développement progressif depuis
leurs apparitions.
La modélisation et la simulation de ces opérations en utilisant
les modèles thermodynamiques
bien choisis permettent d’aboutir à une meilleure utilisation de
l’énergie, un accroissement de la
productivité et une diminution des coûts de fonctionnement.
Beaucoup de travaux ont été menés
dans ce domaine, ce qui a conduit à l’élaboration de plusieurs
algorithmes de simulation. Ces
derniers se différencient en fonction de la manière de gérer les
équations descriptives de la
colonne. Bien que celles-ci soient d’apparences simples, elles
sont fortement non linéaires
et indépendantes. Ainsi, leur résolution fait appel à des
méthodes numériques itératives et très
compliquées, à cela vient s’ajouter la difficulté liée à la
taille du problème car souvent, le
nombre d’équations à résoudre est très élevé [4].
-
Introduction générale
2
Les opérations de séparation concernent respectivement le
traitement de la matière première et
la séparation des produits. De telles opérations occupent donc
une place essentielle dans tous les
schémas de fabrication des produits, et surtout dans les
filières énergétiques (pétrolière et gazière
notamment) et constituent souvent une part majeure du coût de
fabrication. Les colonnes à
plateaux en particulier sont parmi les opérations les plus
utilisées. Nous citerons entre autres la
distillation et l’absorption. Les premières applications de la
distillation étaient destinées à la
concentration des alcools dans la fabrication de différentes
liqueurs. La première colonne de
distillation continue a été développée en 1813, en France par
Cellier-Blumenthal [4].
La compétition de plus en plus rude entre les sociétés, la
volonté de réduire les coûts de
production nécessitent plus de rigueur dans la conception et
l'exploitation des procédés
chimiques et plus généralement des procédés de transformation de
la matière. C'est la raison
pour laquelle depuis de nombreuses années, il est très largement
fait appel à l'informatique,
d'une manière générale, et plus particulièrement à l'utilisation
de simulateurs généraux de
procédés aussi appelés programmes de flowsheeting [5].
Ces simulateurs sont utilisés soit lors de la conception
d’unités de production soit pour la
vérification du fonctionnement des processus de production et
d’optimiser les conditions
opératoires pour contrôler la qualité des produits finaux.
Dans ce cadre, la société nationale Sonatrach a investi dans un
projet d’implantation d’une
usine de traitement de gaz. Il s’agit de l’usine de Haoud
Berkaoui à Ouargla, qui est conçue pour
la récupération des gaz associés au pétrole, dont la capacité de
production était de 182500
tonnes /an de GPL. Au fur et à mesure, la capacité de production
a diminué de moitié suite à la
chute de pression des puits qui a influé directement sur la
production.
Des bilans de matière ainsi que les analyses effectuées sur les
échantillons de GPL et
condensat et les différentes charges dans la section de
fractionnement ont montré une
insatisfaction de qualité de GPL et du condensat désirés.
Par conséquence, l’objectif de ce travail est :
1- d’étudier l’influence du changement de la charge sur les
conditions opératoires de l’unité
de fractionnement et la qualité des produits finaux,
2- de simuler l’unité de fractionnement à l’aide d’un simulateur
HYSYS, pour proposer le
modèle thermodynamique qui représente bien les interactions
moléculaires de notre cas et
l’algorithme de convergence à partir de la simulation de cas de
design. Ces deux
paramètres seront ensuite utilisés pour effectuer la simulation
du cas actuel. La
comparaison entre les deux cas va nous permettre de détecter les
anomalies,
3- de simuler le cas actuel en optimisant les paramètres
technologiques dans le but de
contribuer à l’amélioration de la quantité et la qualité des
produits finaux satisfaisant les
normes commerciales exigées.
-
Introduction générale
3
Ce mémoire est structuré en neuf chapitres.
Dans le premier chapitre, on introduira d’abord des généralités
sur les gaz de pétrole liquéfiés,
son historique, ses sources et ses caractéristiques, ainsi que
ses domaines d’utilisation.
Le deuxième chapitre traite la situation internationale et
nationale des GPL, concernant la
production et la consommation et les perspectives de l’offre et
la demande, et le futur perspectif
d’exportation de cette énergie stratégique.
Le troisième chapitre s’oriente sur des approches
thermodynamiques pour la modélisation
d’équilibre liquide-vapeur et les différents modèles d’équations
d’état cubiques (modèle Redlich
Kwong, Peng Robinson, Chao Seader, Grayon Streed, etc.).
Le quatrième chapitre est consacré à la modélisation d’une
colonne de distillation et les
algorithmes de simulation. En premier lieu, on a présenté
l’historique sur l’évaluation de ces
algorithmes ainsi que les approches fondamentales de la
simulation, en détaillant l’algorithme
Inside-Out version Russel qui sera ensuite utilisé dans le
simulateur HYSYS.
Dans le cinquième chapitre, on décrit le procédé de
fractionnement en montrant les
spécifications des produits finaux.
Le sixième chapitre sera consacré à la simulation et
l’optimisation des procédés et le principe
de fonctionnement de simulateur HYSYS et ses
caractéristiques.
Les chapitres restants seront consacrés à la simulation des cas
de design et cas actuel, en
faisant l’optimisation des paramètres opératoires de l’unité de
fractionnement pour atteindre
notre objectif des produits finaux qui satisfont les normes de
commercialisation et de
transportation.
-
CHAPITRE I
GENERALITES SUR LES GPL
-
CHAPITRE I Généralités sur les GPL
4
Chapitre I
Généralités sur les GPL
I-1 Introduction
L’appellation « Gaz de Pétrole Liquéfiés » est exclusivement
réservée au Propane et au
Butane, car ils sont les seuls à être gazeux à pression et
température ambiante (1,013 bar et
15°C) et à se laisser liquéfier sous faible pression
(respectivement à 7,5 et 1,5 bar).
Ceci, présente l'intérêt de stocker une importante quantité
d'énergie, dans un volume réduit, ce
qui permet de le transporter plus facilement que pour les gaz
non condensables (méthane,
éthane) qui exigent des pressions très élevées et le
commercialiser aisément dans des bouteilles
en acier puisqu’il gazéifie au moment de son utilisation.
L’utilisation des GPL présente des avantages par rapport au
diesel en permettant de réduire
- 50% les émissions d’oxyde d’azote.
- 60% celles des monoxydes de carbone.
- 90% celles des hydrocarbures et particules.
I-2 Historique des GPL
C’est au cours du processus de croissance du marché des produits
pétroliers qu’un ingénieur
de la Riverside Oil Company en Virginie (20ème Siècle) a
découvert les Gaz de Pétrole Liquéfié
(GPL).
Le 24 décembre 1910, H. Stukeman réussit pour la première fois à
obtenir les 658 premiers
litres de GPL liquide. Cet ingénieur avait entrepris ses travaux
sous l'impulsion de son directeur
général, A.N. Kerr, qui dirigeait la raffinerie. Ce dernier se
trouvait depuis un certain temps
confronté au problème de l'évaporation des essences minérales
(extraites du gaz naturel associé
aux gisements de pétrole) qui étaient stockées dans des bacs à
ciel ouvert. Pour limiter ses
pertes, il eut l'idée de récupérer les vapeurs et d'essayer de
les recondenser ; ainsi étaient nés les
Gaz de Pétrole Liquéfiés (GPL) [6].
C’est en 1912 que fut expérimentée la première installation
domestique au GPL. Dans la
même année, la carburation automobile au GPL fit ses premiers
pas. Le pré-développement de
cette invention prit cependant une dizaine d'années. En 1922,
les statistiques officielles font état
de 417 tonnes de GPL vendues dans l'ensemble des États-Unis. Les
compagnies pétrolières
commencent à s’intéresser au GPL et le commercialisent dès 1927,
l'impulsion est alors donnée
et en 1930, vingt ans après leur découverte, la consommation de
GPL aux États-Unis atteignait
32200 tonnes.
Pour l'Europe, c'est en France que débutera le GPL en 1932, en
usage domestique. En
revanche, le GPL carburant n’y sera autorisé qu'en 1979 [6].
-
CHAPITRE I Généralités sur les GPL
5
En Algérie, suite à une phase d’étude et d’expérimentation
entamée en 1977, la décision
d’introduire le GPL carburant « Sirghaz » est intervenue en 1983
avec l’adoption de la
bicarburation et la mise en place de la réglementation liée aux
conditions d’utilisation et de
distribution du GPL/c [7].
I-3 Définition des GPL
Le GPL ou Gaz de Pétrole Liquéfiés ; représente les fractions
légères d’hydrocarbures
paraffiniques qui sont des hydrocarbures gazeuses liquéfiées
composés majoritairement de
coupe en C3 et C4, le propane (C3H8) et le butane (C4H10) étant
les principaux composants [8].
Les GPL sont issus à plus de 60% des champs de gaz naturel. Pour
le reste, ils proviennent du
raffinage du pétrole brut dont ils représentent entre 2 et 3% de
l'ensemble des produits raffinés.
I-4 Origine des GPL
Toute extraction des champs de gaz naturel ou raffinage de
pétrole produit irrémédiablement
des gaz de pétrole liquéfiés, 100 tonnes de pétrole brut
fournissent environ 4 tonnes de GPL.
Fractions lourdes de l’extraction de gaz naturel.
Fractions légères du raffinage du pétrole, 1tonne de pétrole
brut raffiné produit 30 kg de GPL,
dont 2/3 de Butane et 1/3 de Propane.
I-5 La composition des GPL
Les GPL sont des molécules pures, dites saturées, car elles
possèdent des relations stables
entre les différents atomes. En effet, les GPL ne sont rien
d’autre que des chaînes
hydrocarbonées, c’est-à-dire qu’elles sont constituées
uniquement de molécules de Carbone et
d’Hydrogène. Ces hydrocarbures mélangés répondent à des règles
officielles, clairement définies
par la loi.
La composition chimique des GPL est variable selon les normes et
ses utilisations dans
différents pays. Il peut contenir le propylène, butène, une
faible quantité de méthane, éthylène,
pentane, et exceptionnellement des hydrocarbures tels que le
butadiène, l'acétylène et le
méthylacétylène.
I-6 Les propriétés des GPL
A température ambiante et à pression atmosphérique, les GPL ont
la propriété d’être à l’état
gazeux. Mais ils se liquéfient aisément en augmentant leur
pression, facilitant ainsi leur stockage
et utilisation.
Les GPL ne sont pas vraiment toxiques : ils présentent tout au
plus un léger pouvoir
anesthésiant, s'ils sont inhalés longuement et peuvent provoquer
des migraines et des maux
d'estomac.
Les GPL, lorsqu’ils se répondent sous sa forme liquide, hors
d’un container sous pression
s’évapore en produisant du froid : au contact de la peau, il
provoque des brûlures caractéristiques
appelées "brûlures froides" [9].
Les vapeurs des GPL constituent avec l'air un mélange
extrêmement inflammable et
dangereux. Leur domaine d'inflammabilité dans l'air à 20°C et
sous 1 atm varie de 2 à 10%
(% volumique). Ce mélange est détonnant au contact d'une source
de chaleur (flamme ou
-
CHAPITRE I Généralités sur les GPL
6
étincelle) [9]. Pour mieux les reconnaître ou déceler
d'éventuelles fuites, on leur donne une
odeur particulière au moyen de substances appropriées
(mercaptans).
A l'état liquide, les GPL ont un haut coefficient de dilatation,
ils se dilatent de 0,25% par degré
de température dont il faut tenir compte lors de leurs stockages
dans les récipients que le
remplissage ne doit jamais être dépassé au maximum 85% de sa
capacité [8].
Le propane et le butane sont chimiquement réactifs et ils
peuvent détériorer certains
caoutchoucs naturels ou certaines matières plastiques. Il est
donné primordial de n'utiliser que
des accessoires et des équipements spécialement congrus pour ces
gaz.
Les GPL sont insolubles dans l'eau et ils n'ont pas de
propriétés lubrificatrices d'où ce qui doit
être pris en considération lors du dimensionnement des
compresseurs et des pompes.
Les GPL sont d'une pureté parfaite et brûlent sans aucun déchet,
n'encrassent ni les conduites,
ni les brûleurs des appareils d'utilisation.
Les GPL ne sont pas vraiment toxiques, ils présentent tout au
plus un léger pouvoir
anesthésiant, s'ils sont inhalés longuement et peuvent provoquer
des migraines et des maux
d'estomac [10].
Les GPL ne présentent aucun danger d'empoisonnement et ne sont
pas à craindre par
inhalation, à condition toutefois que l'organisme trouve
suffisamment d'oxygène dans l'air.
I-7 Les caractéristiques des GPL
En général, les particularités physico-chimiques des GPL (courbe
de distillation, tension de
vapeur, poids spécifique, pouvoir calorifique, rendement dans
les moteurs, etc.) dépendent de
leur teneur en divers hydrocarbures [11]..
I-7.1 Le pouvoir calorifique des GPL
Le pouvoir calorifique des GPL est pratiquement égal à celui de
l'essence, si on l'exprime en
kilocalories par kilogramme de carburant, mais ces valeurs
seront très différentes si elles sont
exprimées en kilocalories par litre de carburant liquide à 15°C
(voir tableau I.1). Cette diversité
provient de la différence des densités entre le GPL et
l'essence. En moyenne, la densité à 15°C
des GPL est de 0,555 kg/litre et celle de l'essence de 0,730
kg/litre. Un moteur alimenté avec
l'essence développe une puissance supérieure de 10 à 12%.
L'augmentation du rendement global des GPL par rapport à
l'essence peut s'expliquer par une
meilleure combustion due à une plus grande homogénéité du
mélange gaz/air.
Tableau I.1: Comparaison de pouvoir calorifique entre les GPL et
l’essence.
Pouvoir Calorifique Essence GPL
Pouvoir calorifique supérieur (kcal/kg) 11300 11850
Pouvoir calorifique inferieur (kcal/kg) 10500 11000
Pouvoir calorifique supérieur (kcal/litre) 8200 6480
Pouvoir calorifique inferieur (kcal/litre) 7600 6050
Un litre de GPL a une valeur énergétique de 22,5% inférieure à
celle contenue dans un litre
d'essence.
-
CHAPITRE I Généralités sur les GPL
7
Un mélange GPL doit respecter les spécifications suivantes :
- Moins de 50% de propane et plus de 19% de butane en
volume.
- Pression de vapeur comprise entre 7,5 et 11,5 bar à 50°C.
Tableau I.2: Caractéristiques des composants des GPL [12],
[13].
propane isobutane n-butane
Formule chimique C3H8 iC4H10 nC4H10Tension de vapeur à 10°C
(kg/cm2) 6,2 1,3 1,5Point d’ébullition à 760mm Hg (°C) -42 -11,7
-0,5Densité du liquide à 15°C 0,51 0,56 0,58Litres de gaz obtenus à
partir d’un litre deliquide
272,7 229,3 237,8
Densité de la vapeur à 15°C 1,86 2,45 2,45Pouvoir calorifique
supérieur (kcal/kg) 11 980 11828 11 586Température d’auto
inflammation (°C) 480 480 420Kg d’air comburant par kg de gaz 15,8
15,6 15,6Nombre d’octane 96 97 89Limite d’explosion (%) 2,2 à 9,4
-- 1,9 à 8,5TVR à -20°C 2,6 0,6 0,5TVR à 0°C 5 1,7 1,1TVR à +20°C 9
2,3 2,2TVR à +40°C 14,5 5,7 4
I-7.2 Point d’ébullition et la masse volumique
Le point d’ébullition et la masse volumique des GPL sont
représentés dans le tableau I.3.
Tableau I.3 : Point d’ébullition et masse volumique des GPL.
Point d’ébullition
(°C)
Masse volumique
du liquide
(kg/m3) à 15°C
Masse volumique
du gaz
(kg/m3) à 15°C
Butane 0 585 2,50Propane -42 515 1,85
• 1 litre de butane liquide libère 239 litres de gaz (15°C –
1bar)
• 1 litre de propane liquide libère 311 litres de gaz (15°C – 1
bar)
Ces caractéristiques physiques confèrent à cette énergie un
avantage certain du point de vue du
stockage et du transport [14].
I-7.3 Tension de vapeur
La pression qui règne dans les récipients (tension de vapeur)
dépend :
• de la température initiale du liquide.
• du soutirage éventuel effectué.
Le graphique (figure I-1) donne les tensions de vapeur relatives
en fonction de la température
ambiante [14].
-
CHAPITRE I Généralités sur les GPL
8
Figure I.1: Tensions de vapeur du butane et propane à la
température ambiante.
Il faut donc une température supérieure à :
• 0°C pour obtenir un débit gazeux en butane,
• - 40°C en propane.
Tableau I.3 : Les tensions de vapeur du butane et propane
algérien [15].
I-8 Caractéristiques du butane et du propane commerciaux
Le butane et le propane commercialisés ne sont pas des produits
chimiquement purs mais des
mélanges d’hydrocarbures répondant à des spécifications
officielles bien définies.
I-8.1 Le butane commercial
Le butane commercial est essentiellement constitué
d'hydrocarbures en butane, avec moins de
19% (volume) de propane. La masse volumique doit être égale ou
supérieure à 0,559 kg/l à 15°C
(0,513 kg/l à 50°C). La pression de vapeur maximale sera 6,9 bar
à 50°C, et le point final
d'ébullition inférieur ou égal à 1°C [16].
I-8.2 Le propane commercial
Le propane commercial est défini comme un mélange renfermant
environs 90% en volume de
propane, sa masse volumique doit être supérieure à 0,502 kg/l à
15°C (soit 0,443 kg/l à 50°C).
La pression de vapeur à 37,8°C est comprise entre 8,3 bar, ce
qui correspond à un intervalle de
(11,5-19,3 bar à 50°C). La teneur en soufre est limitée en
masse. Le test d'évaporation doit
conduire à un point final d'ébullition inférieur ou égal à -15°C
[17].
Caractéristiques Butane PropaneTension de vapeurRelative
(NA565)
6,9 max barà 50°C
11,5 à 19,3max bar à 50°C
Évaporationen % vol (NA8144)
95 minà 1°C
95 minà 15°C
-
CHAPITRE I Généralités sur les GPL
9
Tableau I.4 : Caractéristiques du butane et propane
commerciaux.
Butane Commercial Propane CommercialPCS
(Pouvoir calorifique supérieur)49,4 MJ ou par kg
120,5 MJ par m3 à 15°Cet 1013 mbar
49,8 MJ par kg93,3 MJ par m3 à 15°C
et 1013 mbar
PCI(Pouvoir calorifique inférieur)
45,6 MJ par kg109,6 MJ par m3 à 15°C
et 1013 mbar
46,0 MJ par kg85,3 MJ par m3 à 15°C
et 1013 mbar* Pression de vapeur
(bar)à 20°C 2,9 9,6à 50°C 6,6 12,9
* Température Maximalede la flamme (°C)
l’air 1920 1920l’oxygène 2800 2820
* source www.primagaz.fr
Le tableau I.5 représente les principales propriétés des GPL
commerciaux.
Tableau I.5 : Résumé général des caractéristiques des GPL
commerciaux*.
CARACTERISTIQUES BUTANECOMMERCIAL
PROPANECOMMERCIAL
Nom Chimique Butane Propane
Formule Empirique C4H10 C3H8
Composition de la substance 83% C et 17% H 82% C et 18% H
Masse volumique moyenne :- à l'état liquide à 15 °C- à l'état
gazeux de 15° C et 1013mbar
0,58 kg/dm³2,44 kg/m³
0,51 kg/dm³
1,87 kg/m³
Densité par rapport à l'air 2,07 1,56
Temperature d'ébullition à 1013 mbar - 0,5 °C - 42°C
Pression de vapeur relativeA-5 °CA +15 °C
0,8 bar
1,7 bar
5,2 bar
7,5 bar
Chaleur latente de vaporisationà 15°C / kg
362 Kj / 100,5 Wh/86,5 kcal
356 Kj / 98,8 Wh /85 Kcal
Pouvoir comburivore 29,5 m³/m³ 24,8 m³/m³
Limite d'inflammabilité dans l'air- inférieure- supérieure
1,8%
8,8%
2,4%
9,3%
Composition théorique des produitesd'une combustion neutre
(eaucondensée)- CO2- N2
14%86%
13,7%86,3%
Température d'auto-inflammation 510°C 490°C
Vitesse de combustion 30 cm/sec 30 cm/sec
Température de décomposition 400- 435°C 425- 460°C*source
www.primagaz.fr
-
CHAPITRE I Généralités sur les GPL
10
I-9. Les Utilisations principales des GPL
Dans le monde, les GPL utilisés dans le transport sont de
l’ordre de 5%. Les autres
applications concernent essentiellement la pétrochimie avec 25
et 70% dans le secteur des
combustibles [17].
Les GPL sont promis à un bel avenir car la demande mondiale
continue à croître, que ce soit
pour la pétrochimie ou pour leurs utilisations traditionnelles
en tant que combustibles, parmi les
utilisations des GPL, on peut citer par ordre d'importance: la
combustion, les carburants, la
production d’électricité, la pétrochimie, etc.
I-9.1 La combustion
La combustion c'est l'objectif le plus important de ces gaz. Ils
sont utilisés dans la vie
domestique, la cuisine, l'eau chaude, le chauffage et dans la
vie artisanale. La répartition de la
demande des GPL comme combustible est très variable d'un
continent à l'autre, et d'un pays à
l'autre.
Aux États-Unis, la demande est orientée vers le domestique
tertiaire du fait de la concurrence
du gaz naturel, mais la demande globale des GPL reste croissante
[18].
Le marché japonais présente une particularité forte
d'utilisation des GPL comme gaz de ville.
Ce créneau devrait constituer le secteur le plus dynamique de la
croissance des GPL, car le coût
d'approvisionnement de l’île en gaz naturel est élevé, donc il y
a des débouchés importants pour
les GPL dans ce secteur [18].
Le butane et le propane apportent une excellente qualité de
combustion et possèdent un haut
pouvoir calorifique ; il s’agit de la quantité de chaleur
dégagée par la combustion complète sous
pression atmosphérique, en terme de quantité de chaleur
dégagée.
Le tableau I.6 illustre l’équivalent de la puissance énergétique
de GPL par rapport aux autres
combustibles.
Tableau I.6 : Puissance énergétique de GPL par rapport aux
autres combustibles [19].
1 KG DE PROPANE EQUIVAUT ABOIS
3 à 6 kgCHARBON1,5 à 2 kg
FIOUL1,29 litre
GAZ NATUREL1,16 m3
ELECTRICITE13,8 kWh
I-9.2 Les GPL/c (carburants)
Les GPL sont utilisés comme carburant automobile depuis des
décennies. Ils constituent des
produits exceptionnels au plan de la préservation de la qualité
de l’air. Ils ne contiennent ni
soufre, ni benzène, ni autres substances toxiques. Ils sont
également d'une qualité de combustion
complète et ne génèrent aucunes particules [20].
Les GPL carburants sont obtenus à partir d'un mélange quasi-égal
du butane et du propane. Ce
rapport ne représente aucune influence sur les qualités
énergétiques du GPL, par contre, il est
identique à celle des carburants classiques si on exprime en
kilojoules par kilogramme de
carburant. Mais, ces valeurs seront très différentes si elles
sont exprimées en kilojoules par litre
carburant liquide à 15°C.
-
CHAPITRE I Généralités sur les GPL
11
Les valeurs de pouvoir calorifique inferieur des différents
carburants sont illustrées dans le
tableau I.7.
Tableau I.7 : Valeurs comparatives PCI des GPL avec d’autres
carburants [13].
Caractéristiques Essence Gasoil GPL
Masse volumique kg/l 0,725 à 0,780 0,820 à 0,860 0,560 à
0,580
PCI en kJ/kg 42 700 42 600 45 800
PCI en kJ/litre 32 000 35 800 25 200
L'indice d'octane des GPL permet un fonctionnement plus doux
évitant les vibrations. Ces
deux facteurs permettent d'accroître sensiblement la vie du
moteur fonctionnant aux GPL en
obtenant une longévité équivalente aux moteurs diesels.
Comme la combustion du GPL est quasi complète, il y a beaucoup
moins de dépôt dans le
moteur relativement à l’essence. Le moteur ne s'encrassant pas,
sa durée de vie se trouve
allongée. D'autre part, l’huile du moteur conserve ses
propriétés lubrifiantes plus longtemps
qu'avec l’essence [21].
Les GPL sont significativement moins polluants que les
carburants liquides usuels, dans la
mesure où sa formulation chimique, qui privilégie l’hydrogène
par rapport au carbone, ne
contient ni soufre, ni plomb, ni benzène [22].
La combustion du GPL dans le moteur dégage essentiellement du
CO2 et l'eau, ainsi qu'une
petite quantité de CO et une quantité négligeable de NOx.
Les véhicules légers qui fonctionnent aux GPL ou au gaz naturel
ont des émissions de CO2comparables ou légèrement inférieures à
celle des véhicules diesels et 20% plus faibles que
celles des véhicules à essence. Par contre, le moteur à essence
dégage, en plus les NOX, le SO2 et
autres particules polluantes, dont les effets sont néfastes pour
l'environnement et l'homme [23].
Les dernières données de pollutions comparées (en g/km dégagés
par un véhicule léger) sont
représentées dans le tableau I.8 [23].
Tableau I.8 : Données de pollutions des différents
combustibles.
Pollution en g/km GPL Essence Diesel GNV
CO2 140 190 100 115
CO 0,6 2 2 0,52
NOx 0,1 0,4 0,8 0,05
Comp-org 0,15 0,3 0,3 0,27
Particules — 0,01 0,2 —
Benzène (mg/km) — 1 4 —
I-9.3 La production d'électricité:
Parmi les différents secteurs d’utilisation des GPL, la
génération d'électricité pourrait
constituer un secteur de développement et de promotion
importante.
Cette option qui permet une utilisation des GPL dans les
proportions importantes dépend
essentiellement :
-
CHAPITRE I Généralités sur les GPL
12
- des prix respectifs et de la rente différentielle entre le
GN/GPL sur le marché international
- d'autres facteurs interviennent également dans la décision,
tels que le surcoût d'investissement
pour équiper la centrale bicombustible et la flotte de transport
des GPL [24].
Des analyses de révolution des marchés internationaux des GPL
ainsi que des études technico-
économiques d'introduction des GPL dans la production
d'électricité ont été lancées pour lever
ces incertitudes [24].
I-9.4 Dans le domaine de la pétrochimie
Les 18% de la production mondiale des GPL sont destinés à
l'industrie pétrochimique dans le
but d'obtenir des produits finaux ou des produits semi finaux
pour les autres industries
chimiques [25].La synthèse pétrochimique permet la production
d'une gamme de dérivés d'hydrocarbures à
partir de ces produits liquéfies.
Les GPL sont utilisés comme combustible essentiellement dans les
secteurs résidentiels et
commerciaux, dans laquelle 18% des GPL consommés en pétrochimie
et 10% en éthylène.
On trouve parmi les principaux produits qu'on peut obtenir à
partir de la transformation des
GPL ; le propane, le n-butane et l’isobutane.
I-9.4.1 propane
Le propane est oxydé en acétaldéhyde, formaldéhyde, acide
acétique et acétone. Lors de la
pyrolyse du propane, il se forme l'éthylène et le propylène,
tandis que les nitro-éthanes sont issus
de la réaction de nitration.
Il est bien connu que le propane, à côté du méthane et d'éthane
sont utilisés dans la fabrication
de 1'acétylène (figure I.2).
I-9.4.2 n-butane
On l'utilise pour obtenir de nombreux produits, comme éthylène,
propylène, divers butylènes
ou bien acétylène et butadiène. Le n-butane s'oxyde en donnant
l'acétaldéhyde, l'acide acétique,
le formaldéhyde et l'acétone. Lors de la nitration du butane, on
obtient les nitrobutane-1 et -2.
L'isomérisation du butane le transforme en isobutane.
La déshydrogénation catalytique du butane conduit à la
production du butadiène qui est utilisé
dans la synthèse des polymères (figure I.3).
Dans l’industrie du raffinage, l'utilisation du butane est
essentiellement liée à la fabrication du
MTBE (l'éther de méthyle et de tert-butyle) utilisé comme
booster d'octane des essences en
substitution au plomb.
I-9.4.3 isobutane
L'isobutane intervient dans de nombreuses alkylations qui se
produisent lors de la préparation
des supercarburants à indice d'octane élevé. Il est considéré
comme agent d'alkylation très
efficace. L'isobutylène formé lors de la déshydrogénation de
l'isobutane, sert de matière
première dans la synthèse du caoutchouc butyle et du poly-iso
butylène.
-
Figure I.2 : Organigramme
Figure I.3 : Organigramme
I-10 Conclusion
Les GPL est une source d'énergie propre et immédiatement
disponible qui peut être utilisée
pratiquement n'importe où, en émettant
naphta. Il n'émet aussi presque aucun carbone
Les GPL offre des avantages de l'environnement significatif,
particulièrement du point
de la qualité de l'air. Il est caractérisé par les émissions de
particu
émissions de faible teneur en soufre
utilisés dans tous les secteurs tertiaires et
pétrochimie en tant que charge
production d'électricité.
Propane
Pyrolyse
Oxydation
Nitration
n-BUTANE
Pyrolyse
Isoméresation
Déshydrogénation
Oxydation
CHAPITRE I Généralités sur
Organigramme d’utilisation de propane en pétrochimie
Organigramme d’utilisation de n-butane en pétrochimie
est une source d'énergie propre et immédiatement disponible qui
peut être utilisée
en émettant 35% moins de CO2 que le charbon et 12% moins que
met aussi presque aucun carbone [26].
offre des avantages de l'environnement significatif,
particulièrement du point
l est caractérisé par les émissions de particule basses
soufre [26]. Finalement, on peut conclure que les GPL
es secteurs tertiaires et industriels en tant que combustible,
dans la
pétrochimie en tant que charge et dans les secteurs de transport
en tant que carburant et pour la
Pyrolyse
Propylène
Dodecylène
Polypropylène
Isopropylbenzene
Acetylène
Ethylène
Etylbenzene
Polyethylène
Chloration DéchloréthaneOxydation Acétaldehyde
Nitration Nitropropane
Pyrolyse Propylène
Dodécylène
Polypropylène
Isopropylbenzène
Isoméresation Isobutane Déhydrogenation
hydrogénation Butylène Butadiène Caoutchoue
Oxydation
Acide Acétique
Alcools butiliques
Acétone
Méthylèthylcétone
Généralités sur les GPL
13
pétrochimie.
étrochimie.
est une source d'énergie propre et immédiatement disponible qui
peut être utilisée
que le charbon et 12% moins que le
offre des avantages de l'environnement significatif,
particulièrement du point de vue
le basses comme NOx, les
on peut conclure que les GPL peuvent être
industriels en tant que combustible, dans la
en tant que carburant et pour la
DéchloréthaneChlorure de
vinyle
Nitropropane
Caoutchoue
-
CHAPITRE II
SITUATION INTERNATIONALE
ET NATIONALE DES GPL
-
CHAPITRE II Situation internationale et nationale des GPL
14
Chapitre II
Situation internationale etnationale des GPL
II.1 Introduction
A l’échelle mondiale, les fortes tensions que connaissent
actuellement les marchés
internationaux des matières premières sont dues principalement à
l'essor économique des pays
d'Asie, particulièrement la Chine qui dépasse la consommation
énergétique de l’Europe en 2010
et dépasse celle de l'Amérique du Nord en 2020 [27].
D'autre part, le déséquilibre vient d'une demande grandissante
de plus en plus difficile à
satisfaire et non d'une crise de l'offre comme lors des chocs
pétroliers des années 70 [28].
Par ailleurs, les pays industrialisés, qui aujourd'hui
consomment plus de la moitié de l'énergie
mondiale, compteront pour moins d'un tiers en 2030 [29].
Les politiques actuelles d'économie d'énergie sont motivées par
l'épuisement de certaines
ressources, des considérations économiques et géopolitiques et
le souci de préserver
l’environnement.
En effet, la consommation intensive des énergies fossiles a
entraîné une raréfaction des
ressources aujourd'hui exploitables, tandis que leur combustion
pollue l'air et produit des gaz à
effet de serre. De plus, l'économie de nombreux pays est
fragilisée par leur dépendance vis-à-vis
des pays exportateurs de pétrole et de gaz [30].
L'agence internationale d’énergie estime que les besoins
énergétiques mondiaux vont
augmenter de 60% d'ici 2030. Les GPL, grâce à des technologies
innovantes sophistiquées,
s'affirment comme une vraie énergie alternative propre,
économique, disponible partout. L'atout
majeur des GPL en tant qu'énergie alternative, est la capacité
de répondre aux défis de l'avenir
énergétique de la planète [31].
Dans ce chapitre nous donnons un aperçu sur les marchés des GPL
en illustrant leur évolution
dans le monde, et cela à travers différents facteurs tels que :
la production, la commercialisation
et la consommation tout en citant les différents marchés
internationaux qui existent.
II-2 La production mondiale des GPL
La production mondiale des GPL est passée de 120 millions de
tonnes en 1985 [32], à 164,7
millions de tonnes en 1994, à 177,8 millions de tonnes en 1997
[33] et à 210 millions de tonnes
en 2002 [32]. La compagnie Purvin & Gertz a estimé que les
ressources atteindront
approximativement 270 million tonnes en 2012 (figure II.1)
[2].
La production a augmenté dans presque chaque région du monde en
2008 et l'offre mondiale
était d'environ 239 millions de tonnes (7,7 millions de
barils/jour), de près de 4% avant l’année
2007, "Purvin & Gertz" estime qu'approximativement 45% des
ressources du GPL du monde
viendront d'est du canal de suez en 2012 [2].
-
Depuis 2000, la production globale
une base de la production absolue, la plus grande augmentation
de la provision est venue du
Moyen-Orient qui a augmenté à autour
Donc, le Moyen-Orient a représenté presque le
production du GPL dans cette décennie.
Les grandes augmentations absolues ont inclus l'ex
d'approximativement 7 million
tonnes. Ces trois régions ont expliqué presque
la provision du GPL de 2000 à 2008
Figure II.1: Évolution de la production mondiale des GPL par
région (2000
II-2.1 La production du Moyen
L'approvisionnement mondial des GPL du Moyen
l'approvisionnement mondial en 2008 et atteint une
croissance
de l'offre des GPL depuis 2000 en dépit des baisses de
production dans la région en 2001 et
2002. En 2008 environ 66% de la production des GPL est due à la
transformation des gaz
associés (GN), avec 24% de gaz non associés (GN
L'Arabie Saoudite reste le premier producteur des GPL au
Moyen
d'environ 43% en 2008 qui représente plus de 43 millions de
tonnes. Les
ont été le deuxième plus grand producteur des GPL en Moyen
production de 7,2 millions de tonnes et une part de plus de 15%.
L'Iran fut troisième en 2008,
avec une production de 7 millions de tonnes des GPL, plus du
double de sa production en 2000.
La production des GPL au Qatar a fortement augmenté en raison de
nombreux projets de gaz, et
il est prévu que le pays devienne le deuxième plus grand
producteur des GPL au Moyen
en 2012 [2].
0
50
100
150
200
250
300
2000 2002Pro
du
ctio
nG
PL
(mil
lio
nto
nn
es)
Amerique du nordEurope / URSSAmérique latine
CHAPITRE II Situation internationale et
globale des GPL a augmenté de plus de 41 million
une base de la production absolue, la plus grande augmentation
de la provision est venue du
Orient qui a augmenté à autour de 47 millions de tonnes en 2008
[2]
Orient a représenté presque le tiers de l'augmentation globale
dans la
production du GPL dans cette décennie.
grandes augmentations absolues ont inclus l'ex-URSS
7 millions de tonnes, et l’Asie du nord-est aux alentour
tonnes. Ces trois régions ont expliqué presque les trois-quarts
de l'augmentation du monde dans
000 à 2008 [2].
de la production mondiale des GPL par région (2000
Moyen-Orient
L'approvisionnement mondial des GPL du Moyen-Orient a représenté
un cinquième de
l'approvisionnement mondial en 2008 et atteint une croissance
moyenne d'environ 4,1% par an
de l'offre des GPL depuis 2000 en dépit des baisses de
production dans la région en 2001 et
2002. En 2008 environ 66% de la production des GPL est due à la
transformation des gaz
associés (GN), avec 24% de gaz non associés (GNL), et 10% comme
sous
L'Arabie Saoudite reste le premier producteur des GPL au
Moyen-Orient avec une production
d'environ 43% en 2008 qui représente plus de 43 millions de
tonnes. Les
grand producteur des GPL en Moyen-Orient en 2008, avec une
production de 7,2 millions de tonnes et une part de plus de 15%.
L'Iran fut troisième en 2008,
avec une production de 7 millions de tonnes des GPL, plus du
double de sa production en 2000.
ction des GPL au Qatar a fortement augmenté en raison de
nombreux projets de gaz, et
révu que le pays devienne le deuxième plus grand producteur des
GPL au Moyen
2002 2005 2007 2008 2009 2010
Amerique du nord Asie / océan PacifiqueEurope / URSS
Moyen-OrientAmérique latine Afrique
nternationale et nationale des GPL
15
plus de 41 millions de tonnes sur
une base de la production absolue, la plus grande augmentation
de la provision est venue du
[2].
de l'augmentation globale dans la
avec une croissance
alentours de 10 millions de
quarts de l'augmentation du monde dans
de la production mondiale des GPL par région (2000-2012).
Orient a représenté un cinquième de
moyenne d'environ 4,1% par an
de l'offre des GPL depuis 2000 en dépit des baisses de
production dans la région en 2001 et
2002. En 2008 environ 66% de la production des GPL est due à la
transformation des gaz
L), et 10% comme sous-produit du raffinage.
Orient avec une production
d'environ 43% en 2008 qui représente plus de 43 millions de
tonnes. Les Émirats Arabes Unies
Orient en 2008, avec une
production de 7,2 millions de tonnes et une part de plus de 15%.
L'Iran fut troisième en 2008,
avec une production de 7 millions de tonnes des GPL, plus du
double de sa production en 2000.
ction des GPL au Qatar a fortement augmenté en raison de
nombreux projets de gaz, et
révu que le pays devienne le deuxième plus grand producteur des
GPL au Moyen-Orient
2012
Asie / océan Pacifique
-
CHAPITRE II Situation internationale et nationale des GPL
16
II-2.2 La production des États-Unis et du Canada
La région comprenant les USA et le Canada est demeurée le
principal producteur mondial des
GPL en 2008, représentant environ 24% des approvisionnements
mondiaux. Les USA ont
produit 82% des GPL de la région en 2008. Le traitement du gaz
naturel représente 61% de la
production régionale. La récession américaine aurait commencé en
décembre 2007, mais
l'impact de cette dernière sur l'offre des GPL était limité en
2008. En cette même année, la
production des raffineries du propane aux USA a diminué
d'environ 5% par rapport à 2007 alors
que la production du butane était en hausse de plus de 40%. Au
Canada la production des
raffineries du propane a été également réduite, tandis que celle
du butane a augmenté, soit une
baisse de production des GPL nette inférieure à 1%.
"Purvin & Gertz" prévoit que la production des GPL aux USA
et au Canada restera aux
alentours de 58-59 millions de tonnes jusqu'en 2012 [2].
II-2.2 La production de l’Amérique Latine
La production des GPL en Amérique latine (dont celle du Mexique
et des Caraïbes) était
d'environ 24,3 millions de tonnes en 2008. Les plus grands
producteurs du GPL en Amérique
latine sont l’Argentine, le Brésil, le Mexique et le Vénézuéla,
ensemble ces quatre pays
représentent approximativement 83% de la production du GPL
totale en Amérique latine. Le
Brésil a eu la plus grande augmentation de la provision dans la
région depuis 2000 ; elle
augmente d’environ 1,6 millions de tonnes par an. Le traitement
du gaz en Amérique latine
représente plus de 60% de production du GPL et la production du
GPL dans la région est
supposée atteindre 27 millions de tonnes en 2012 [2].
II-2.3 La production de l’Afrique
En Afrique, la production du GPL a augmenté aux alentours de 15
millions de tonnes en 2000
et de 18 millions de tonnes en 2008, ce qui traduit une
croissance d'environ 3% par an.
L'Algérie est encore la plus grande productrice des GPL en
Afrique avec production dépassent
9 millions de tonnes par an. C'est aussi le deuxième plus grand
exportateur dans le monde après
l’Arabie saoudite.
Purvin & Gertz attend que la production du GPL continue à
s’étendre rapidement en Afrique.
Il est prévu que la production du GPL atteigne 22 millions de
tonnes en 2012. Ils est attendu la
plus grande augmentation de la production de l'Algérie et du
Nigeria [2].
II-2.4 La production de l’Asie
L'Asie du Nord a connu la deuxième plus forte hausse de la
production des GPL dans le
monde entre 2000-2008, derrière le Moyen-Orient. La production
des GPL est passée de 15,8
millions de tonnes en 2000 à 25,8 millions de tonnes en 2008.
Les raffineries ont contribué à
plus de 90% de la production des GPL en chine ; le reste de la
production provenait des
raffineries de la Corée du Sud et de Taiwan. La production des
GPL au Japon a légèrement
diminué au cours de cette période [2].
II-2.5 La production de l’Europe et l’ex-URSSL'Europe du nord a
produit environ 18,3 millions de tonnes des GPL en 2008, dont prés
de la
moitié provenant de la Mer du nord. L'Allemagne qui dispose de
la plus grande capacité de
-
raffinage en Europe, a produit à partir de ses raffineries
environ 3 mil
2008. Le sud de l'Europe a généré environ
producteurs en 2008 étaient la France (2,7 millions de tonnes)
et l'Italie (2,3 millions de
L’ex-URSS a montré une augmentation puissante dans la production
des GPL pendant cette
décennie, en 2008 l’ex-URSS
augmentation annuelle d’environ 9% depuis 2000, la
production
continuer à croître arrivant à 15
II-3 Perspective de l'offre
Presque la moitié de la
commerciaux pour emploi domestique et
supposée augmenter approximativement
millions de tonnes en 2012 (figure II.
Figure II.2 : Évolution
II-3.1 La demande en GPL en
En 2008, l'Asie du nord avait la deuxième plus grande demande au
monde (après l'Amérique
du nord). Une grande partie de la demande venait de
millions de tonnes en 2000 à 19,4 millions de tonnes en 2008
grand consommateur des GPL en Asie du Nord et le plus grand
importateur mondial
du Sud est le plus grand consommateur mondial des GPL utilisé
pour le carburant automobile
(auto gaz) [2].
II-3.2 La demande en GPL
L'Arabie Saoudite a été le principal utilisateur des GPL au
Moyen
de produits chimiques, l'industrie pétrochimique
demande totale en GPL au Moyen
0
50
100
150
200
250
300
2000 2002
La
dem
an
de
des
GP
L(m
illi
on
ton
nes
)
Amerique du nord
Asie
CHAPITRE II Situation internationale et
, a produit à partir de ses raffineries environ 3 millions de
tonnes des GPL en
e sud de l'Europe a généré environ 9,6 millions de tonnes en
2008
a France (2,7 millions de tonnes) et l'Italie (2,3 millions
de
une augmentation puissante dans la production des GPL pendant
cette
URSS a produit 14 millions de tonnes des GP
environ 9% depuis 2000, la production régionale
15 millions de tonnes en 2012 [2].
'offre et la demande mondiales en GPL
la demande des GPL globale vient des marchés résidentiels et
emploi domestique et pour les entreprises. La demande
globale
supposée augmenter approximativement à 239 millions de tonnes en
2008
igure II.2) [2].
de la demande mondiale des GPL par région (2000
GPL en Asie
En 2008, l'Asie du nord avait la deuxième plus grande demande au
monde (après l'Amérique
du nord). Une grande partie de la demande venait de la Chine ;
sa demande est passée de 12,3
millions de tonnes en 2000 à 19,4 millions de tonnes en 2008. Le
japon est
grand consommateur des GPL en Asie du Nord et le plus grand
importateur mondial
du Sud est le plus grand consommateur mondial des GPL utilisé
pour le carburant automobile
GPL au Moyen Orient
L'Arabie Saoudite a été le principal utilisateur des GPL au
Moyen-Orient pour la production
'industrie pétrochimique saoudienne a consommé environ la
moitié
GPL au Moyen-Orient. En 2012 ce chiffre passera à environ
63%
2002 2005 2007 2008 2009 2010 2012
Amerique du nord Europe / URSS Amérique latine
Moyen-Orient Autre
nternationale et nationale des GPL
17
lions de tonnes des GPL en
9,6 millions de tonnes en 2008 ; les plus grands pays
a France (2,7 millions de tonnes) et l'Italie (2,3 millions de
tonnes).
une augmentation puissante dans la production des GPL pendant
cette
tonnes des GPL c’est à dire une
régionale est prévue de
GPL
marchés résidentiels et
demande globale en GPL est
tonnes en 2008 à environ 270
de la demande mondiale des GPL par région (2000 - 2012).
En 2008, l'Asie du nord avait la deuxième plus grande demande au
monde (après l'Amérique
sa demande est passée de 12,3
apon est le deuxième plus
grand consommateur des GPL en Asie du Nord et le plus grand
importateur mondial. La Corée
du Sud est le plus grand consommateur mondial des GPL utilisé
pour le carburant automobile
Orient pour la production
consommé environ la moitié de la
n 2012 ce chiffre passera à environ 63% à cause des
2012
Amérique latine
-
CHAPITRE II Situation internationale et nationale des GPL
18
nouveaux projets pétrochimiques réalisés. L'Arabie saoudite est
le plus grand utilisateur des
GPL au Moyen-Orient pour la production pétrochimique et
représente actuellement environ 73%
de la consommation de la région en GPL. La croissance de la
demande totale GPL au Moyen-
Orient devrait atteindre en moyenne de 11% par an [2].
II-3.3 La demande en GPL aux USA et au Canada
L’Amérique du Nord est le plus grand marché du GPL dans le
monde. La demande des GPL
dans la région a connu une faible croissance par rapport à
l'ensemble du marché mondial. Au
cours de la période entre 2000 et 2008, la demande varie d’une
année à une autre cela dépendait
de plusieurs facteurs y compris la disponibilité des GPL. La
compétitivité des GPL comme
matière première chimique et le rendement de la production des
GPL dans les usines
pétrochimiques.
La demande pétrochimique sur les GPL connaît généralement une
nette augmentation pendant
cette décennie jusqu'à ce que le taux d’exploitation
pétrochimique soit effondré en septembre
2008. Parce que l’Amérique du Nord est un marché relativement
mature, la croissance de la
demande en GPL dans les secteurs de marché, autres que les
produits pétrochimiques, est estimé
à 1,5% par année jusqu'en 2012 [2].
II-3.4 La demande en GPL en Amérique Latine
Le marché latino-américain est le troisième consommateur des GPL
dans le monde. Dans la
région, environ 75% des GPL sont utilisés dans le secteur
domestique et commercial. La
demande de l'Amérique Latine en GPL est passée de 25,4 millions
de tonnes en 2003 à 28,1
millions de tonnes en 2008. La demande régionale en GPL devrait
continuer à se développer,
atteignant près de 30 millions de tonnes en 2012 [2].
II-3.5 La demande en GPL en Europe
La demande de base en GPL en Europe a diminué légèrement,
passant de quelque 29 millions
de tonnes en 2000 à environ 28 millions de tonnes en 2008. Au
cours de cette période, la
consommation en GPL dans les secteurs résidentiel/commercial et
les secteurs industriels a
diminué, tandis que la consommation en GPL comme carburants a
augmenté d’une manière
significative. La consommation européenne en GPL a augmenté
d'environ 31 millions de tonnes
en 2000 à environ 34 millions de tonnes en 2008. La consommation
totale du GPL devrait
dépasser 36 millions de tonnes en 2012 [2].
II-3.6 La demande en GPL en L’ex-URSS
En 2008, la demande dans l’ex URSS s'élevait à environ 11
millions de tonnes. La Russie
représente la plus grande partie de la demande régionale,
consommant plus de 80 % de GPL. Au
sein de la Russie, les comptes du secteur résidentiel/commercial
représente un peu moins de la
moitié de la demande totale et la consommation de produits
pétrochimiques GPL représente
40%. La demande des GPL dans L’ex-URSS devrait continuer
d'augmenter de près de 13
millions de tonnes en 2012 [2].
-
II-3.7 La demande en GPL en
En Afrique, environ 85% de la demande des GPL sont concentrés
sur la côte
GPL sont consommés par le segment domestique et
demande se compose principalement de la consommation de GPL
carburant en Algérie
demande totale en GPL était d'environ 10,6 millions de tonnes en
2008, c
croissance d'environ 5% par année
un taux annuel moyen proche de 4%
II-4 La consommation mondiale
Le secteur domestique est le segment de consommation le plus
important avec 52% de la
consommation mondiale des GPL
occupe la deuxième place, avec une part de 26% évaluée à 52
57 millions de tonnes en 2010, suivi par le secteur de l
La croissance de la consommation de GPL
dernière place avec une part de 1%
Figure II.3 : Consommation mondiale des GPL par secteur
(2007).
II-5 La production nationale
L'Algérie est l'un des leaders mondia
les 10,5 millions de tonnes en 2009 (contre 5 millions en
1996)
localement sous forme de butane et de propane
production des GPL s’établissent à 13,3 millions de tonnes d’ici
2015
l’œuvre de la Sonatrach à hauteur de 79%, tandis que les 21%
restants représentent la production
de ses associés [35].
La majeure partie des GPL provient des champs pétroliers
(79%)
niveau des raffineries de pétrole de Skikda, Alger, Arzew
complexes de gaz naturel de Sonatrach GL2Z (Arzew) et GL1K
(Skikda) (11%)
Concernant la production nationale des GPL
capacité de séparation de 7,2 MT/an et GP2Z avec une capacité
de
l’autre côté la production des GPL
actuellement 400 000 tonnes de
26%
12%
CHAPITRE II Situation internationale et
GPL en Afrique
En Afrique, environ 85% de la demande des GPL sont concentrés
sur la côte
GPL sont consommés par le segment domestique et le marché
commercial
demande se compose principalement de la consommation de GPL
carburant en Algérie
GPL était d'environ 10,6 millions de tonnes en 2008, c
année depuis 2000. La demande des GPL en Afrique
un taux annuel moyen proche de 4% en 2012 [2].
La consommation mondiale en GPL par secteur d'utilisation
Le secteur domestique est le segment de consommation le plus
important avec 52% de la
n mondiale des GPL, soit près de 105 millions de tonnes. Le
secteur pétrochimie
occupe la deuxième place, avec une part de 26% évaluée à 52
millions de
illions de tonnes en 2010, suivi par le secteur de l'industrie
avec une part de 12%
sance de la consommation de GPL/c a été de 9%, enfin le secteur
agricole qui occupe la
nière place avec une part de 1% [34].
: Consommation mondiale des GPL par secteur (2007).
ationale des GPL
L'Algérie est l'un des leaders mondiaux du GPL, avec une
production annuelle qui avoisine
5 millions de tonnes en 2009 (contre 5 millions en 1996) dont 2
millions
butane et de propane. Les prévisions algériennes en matière
de
GPL s’établissent à 13,3 millions de tonnes d’ici 2015. La
produ
Sonatrach à hauteur de 79%, tandis que les 21% restants
représentent la production
La majeure partie des GPL provient des champs pétroliers (79%).
L'autre partie est produite au
niveau des raffineries de pétrole de Skikda, Alger, Arzew
représentant ensemble
complexes de gaz naturel de Sonatrach GL2Z (Arzew) et GL1K
(Skikda) (11%)
a production nationale des GPL aux unités de séparation GP1Z
2 MT/an et GP2Z avec une capacité de séparation de 1
la production des GPL à partir des unités de GNL sont ; l’unité
d’Arzew
des GPL par an, alors que celle de Skikda fournit 200 000 t
52%
9% 1%
Secteur Domestique
Secteur Chimique
Secteur Industriel
Secteur Transport
Secteur Agricole
nternationale et nationale des GPL
19
En Afrique, environ 85% de la demande des GPL sont concentrés
sur la côte nord. 95% des
marché commercial. Le solde de la
demande se compose principalement de la consommation de GPL
carburant en Algérie. La
GPL était d'environ 10,6 millions de tonnes en 2008, ce qui
traduit une
GPL en Afrique a augmenté à
par secteur d'utilisation
Le secteur domestique est le segment de consommation le plus
important avec 52% de la
illions de tonnes. Le secteur pétrochimie
de tonnes et qui a atteint
'industrie avec une part de 12%.
a été de 9%, enfin le secteur agricole qui occupe la
: Consommation mondiale des GPL par secteur (2007).
du GPL, avec une production annuelle qui avoisine
dont 2 millions sont consommés
lgériennes en matière de
a production actuelle est
Sonatrach à hauteur de 79%, tandis que les 21% restants
représentent la production
'autre partie est produite au
représentant ensemble (10%) et les
complexes de gaz naturel de Sonatrach GL2Z (Arzew) et GL1K
(Skikda) (11%) [36].
unités de séparation GP1Z à Arzew a une
séparation de 1,8 MT/an. De
’unité d’Arzew qui produit
, alors que celle de Skikda fournit 200 000 tonnes
Secteur Domestique
Secteur Chimique
Secteur Industriel
Secteur Transport
Secteur Agricole
-
en 2008. Il est prévu d’arriver
La production à partir des raffineries
Figure II.3 : L
L'évolution de la production des GPL issue des champs pass