ENIG SFC
Introduction gnrale
Les engrais chimiques sont utiliss dans le cadre dune
agriculture intensive afin daugmenter la croissance et le rendement
des cultures Ils peuvent exister sous deux formes:-La forme poudre
- La forme granuleA ce propos, on peut citer deux procds
compltement diffrentes peuvent conduire la production du Triple
Super Phosphate (TSP) sous ces deux formes: Le procd SIAPE (Groupe
Chimique Tunisien) et le procd de SFC (Salakta Fertiliser
Company).
Prsentation de lusine
Salakta Fertiliser Company (SFC) est une socit incluse dans le
secteur industriel chimique et notamment dans la production des
engrais chimique.Elle est cre en 2004 et a t dmarr en 2005.Cette
usine produit essentiellement le Triple Super Phosphate (TSP)La SFC
est situe dans la plateforme industrielle de Gabs, son emplacement
au voisinage martine lui facilite le mouvement dexport puisquelle
est 100% exportatrice, elle prsente actuellement 80 employs environ
entre: cadres, agentsde maitrise et ouvriers.La socit SFC exporte
la totalit de son produit vers les pays europens.La SFC comprend
plusieurs sites: Un site administratif Un site de laboratoire Un
site de stockage de matires Un site de stockage produit fini Un
site de production et nouvellement un atelier mcanique.
Chapitre 1:
Procds de fabrication de TSP
1.1 Gnralits
Prsentation et dfinition Le Triple Super Phosphate (TSP) est un
fertilisant agricole car il est considr comme une excellente source
de phosphore pour lalimentation des plantes.Il prsente une teneur
lev en phosphore avec 45% de P2O5.Environ 85% 95 % de P2O5 quil
contient est soluble dans leau.Il est dit Triple Super Phosphate vu
que sa teneur en P2O5 (47%) est trois fois celle du Simple Super
Phosphate (SSP) (16 20% de P2O5) qui est obtenu par la raction avec
lacide sulfurique.Le Triple Super Phosphate est un engrais chimique
phosphats solide simple (en poudre ou granuls) de formule
Ca(H2PO4)2, qui contient un seul lment fertilisant majeur , le
phosphate. Le TSP est soluble dans leau ainsi quil soluble le
citrate alcalin.Il existe deux types de procd pour la fabrication
du TSP, lun utilise lacide concentr (52- 54) et lautre utilise
lacide dilue (22- 24). Transport du phosphate brut:Le phosphate
brut est transport, depuis le Trmie de Rception par srie de deux
bandes transporteuses jusquau broyeur.
Broyage de phosphate:Lopration de broyage est assure par un
broyeur boulets de vitesse angulaire fixe, le rendement de broyage
ou la finesse de phosphate broy est un paramtre qui a une grande
influence sur la qualit du TSP. Cette finesse dpend de ltat des
boulets, ltat du phosphate brut (% dhumidit) et le dbit
dalimentation du broyeur par le phosphate brut.
Transport du phosphate broy: Il assure par une srie de vis
transporteuses, une chaine trainante et deux lvateurs godets. Un
stockage tampon de phosphate broy est assur par un silo de capacit
de 90 tonnes.
Stockage de lacide phosphorique:Pour notre processus lacide
phosphorique est apport de Groupe Chimique Tunisien de Gabs travers
des pipelines qui sera vers dans un rservoir de capacit 1000
m3.
- Raction: Racteur: il est aliment par lacide phosphorique et
leau, laide de deux dbitmtres et le phosphate broy et le phosphate
broy laide dun poidomtreCest le lieu o seffectue lattaque du
phosphate par lacide phosphorique, il est anim dun mouvement
dagitation assur par une srie de palettes de malaxage pour obtenir
une homognisation parfaite et par suite un rendement dattaque
maximal. La cuve de raction:Cest le lieu qui reoit le produit une
fois le malaxage se fait .Il sagit dune cuve tanche de longueur gal
30 m, maintenu sous vide afin daspirer la totalit des gaz dgags
(HF: acide fluorhydrique).Dans cette cuve le produit se dplace sur
une bande transporteuse avec une vitesse constante.La raction
continue sur cette bande et enfin le TSP sera transport jusquau
hall de stockage laide dune succession de bandes transporteuses.
Maturation:La maturation est une priode estime de deux trois
semaines pour amliorer le murissement du TSP.Aprs ces trois
semaines, TSP conserve ces caractristiques sauf lhumidit qui est un
paramtre non maitrisable.1.2 Description des tapes de procd du TSP
Granul:Le procd de granulation du TSP est compos essentiellement de
trois tapes principales:
La granulationLe TSP poudre, matire premire, arrivant au
granulateur travers des bandes transporteuses et une bande doseuse
est arrose par leau un granulateur rotatif des proportions bien
dtermines.
Le schage Le TSP granul sorti du granulateur est ensuite scher
dans scheur rotatif pour liminer lhumidit.
Le criblageAprs schage, le TSP passe dans un crible vibrant pour
slectionner les tailles des grains: Les grains suprieur 4,5 mm
seront broys et retournent au granulateur, Les grains infrieurs 1,8
mm retournent aussi au granulateur, Les grains entre 1,8 mm et
4,5mm produit finis, passent au hall de stockage.
Le produit finis, TSP granul, est 90% entre 1,8mm et 4,5mm et 4%
dhumidit.
Chapitre 2:
Gnralits sur le schage
2.1 Chaine de procd de schage:De nombreux types de scheurs
peuvent tre aptes scher un mme. Le choix devra tre orient en
fonction des besoins propres lutilisateur.Les problmes de
transferts de chaleur et de matire sont en gnrale correctement
rsolus, les connaissances tan scientifiques que pratique donnant
des lments de rponse assez fiables. Le produit proprement dit, par
contre, fait de ses caractristiques physico-chimique et de son
comportement la cour de schage, devra tre un lment du choix, le
scheur pouvant prsenter des problmes non pas de schage proprement
parler, mais de dtrioration de non-conformit du produit du fait des
effets secondaires gnrs par lopration de schage.Cet aspect,
hliastes souvent nglig par le donneur dordre, est la cause de bien
des dconvenues des utilisateurs qui, bien que disposant dun produit
sec, sont insatisfaits, voire due, par la prsentation du produits
sec et par dnaturation ventuelles rendant le produit impropres
lutilisateur exemptes et mettant en cause le choix du procd de
schage. Cest pourquoi, les lments de choix exposs ci-aprs ne
permettant au lecteur quune prslection de procd de schage
possibles.2.2 Choix du procd de schage:De nombreux types de scheurs
pouvant tre aptes scher un mme produit, le choix du procd devra tre
opr en fonction de certains facteurs: Nature de produit: solide,
liquide, poudre, cristaux. Taux dhumidit initial et final.
Paramtres relatifs au produit: pourcentage de fines et rpartition
granulomtrique. Dbit de rduit exig. Capacit thermique du produit.
Nature de lhumidit. Scurit de lopration de schage: toxicit,
inflammabilit, danger dexposition.
2.3 types des scheurs: Scheur pneumatique
Figure 3.1 Scheur pneumatique
Le principe du Scheur Pneumatique repose sur la mise en
suspension de matires divises - cristaux, poudres de matire
amorphe, copeaux, matires dchiquetes - dans un courant gazeux chaud
jouant la fois le rle d'agent de schage et celui de transport.Le
Scheur Pneumatique se caractrise par des temps de sjour trs courts
(de l'ordre de la seconde) et un transfert co-courant. De ce fait,
il est difficile d'obtenir des humidits finales trs basses mais ce
type de scheur ne surchauffe pas le produit. De plus, il est trs
simple et relativement peu onreux. COMESSA propose diffrents
systmes d'introduction permettant d'adapter cet appareil de
nombreux produits. Il est galement possible d'effectuer des
recyclages de produit sch en tte de scheur de manire abaisser
l'humidit du produit initial et faciliter son introduction dans
l'appareil.
scheur tunnel: Un scheur tunnel est constitu dune enceinte fixe
dans laquelle le produit traiter se dplace longitudinalement dune
extrmit lautre de lenceinte. Transport du produitLe produit initial
est dpos, lentre du tunnel, au moyen dun dispositif adquat, qui
peut tre une bande oscillante, une vis dtalement, un distributeur
vibrant ou une boudineuse.La matire est transporte sur un tapis
unique (en tles pleines ou perfores, en grillage, en toile tisse).
Schage du produitLapport de chaleur au produit se fait gnralement
par lintermdiaire dun fluide de schage (circulation dair chaud).
Dautres modes de transfert de la chaleur sont galement
possibles.
Figure 3.2 Scheur Tunnel
1. Entre du produit humide2. Produit en dfilement3. Sortie du
produit sec Scheur silo:Le schage comprend 4 tapes :
Alimentation du produitLe produit humide est introduit en haut
du scheur et descend par gravit. Des trappes qui souvrent et se
ferment intervalles rguliers permettent de rguler le dbit de
grains.
Schage proprement ditLa zone de schage est munie de gaines ou
didres qui irriguent la couche de grain en air chaud. Ces gaines
permettent lapport dnergie ncessaire au schage du grain et
lvacuation de lair us.
Refroidissement et extraction du grainDe lair froid est
introduit dans les gaines, en partie infrieure du scheur, pour
amener la temprature du grain temprature ambiante.
Recyclage thermique de lair usCet air provenant de la partie
infrieure du scheur est recycl, soit en partie suprieure du scheur,
soit en amont de linstallation, au niveau du gnrateur dair
chaud.Des variantes au procd gnrique existent galement (dryration
ou refroidissement lent diffr; scheurs fermiers).
Figure 3.3 Scheur Silo
1. Entre du produit humide
2. Zone de schage3. Zone de refroidissement4. Sortie du produit
sec5. Recyclage de lair us Scheurs tambour: Ces scheurs sont
constitus dun tambour (cylindre), gnralement de grande longueur,
tournant lentement autour dun axe lgrement inclin par rapport
lhorizontale. Le produit humide est introduit en partie suprieure
par un tapis ou une vis dArchimde. Le produit avance par gravit,
les grains roulant les uns sur les autres.
- Schoir tambour convectif ( lchage et brassage)Dans certains
cas, la paroi intrieure du cylindre est garnie daubes permettant de
remonter leproduit et de le laisser tomber en pluie au cours de la
rotation. Ce systme accrot considrablement la surface dchange entre
le produit et lair et donc contribue diminuer le temps de
schage.
- Schoir tambour conductifLa paroi du cylindre est chauffe
extrieurement par des gaz de combustion. La face interne du
cylindre assure par conduction la transmission de la chaleur au
produit humide. Un coulement dair est ncessaire pour lextraction de
la vapeur deau
Figure3.4 Tambour rotatif
1. Entre du produit humide2. Lchage air chaud3. Sortie du
produit secType de produitProduit fibreuxProduit pulvrulent,
granulaireProduit pteux extrudable, miettable ou granulableMthode
et principe de calcul Principe:Le TSP humide est sch dans un scheur
de type rotatif par les fumes qui proviennent du bruleur ou a lieu
la combustion du gaz naturel et de lair. Pour cela, et afin
doptimiser les paramtres de scheur, on sintresse la combustion dans
le bruleur.Le calcul du processus de la combustion a pour but de
dterminer les grandeurs suivantes: Dbit du combustible (gaz
naturel) Dbit du comburant (air) Dbit des fumes Temprature des
fumes
Mthode de calcul:On peut calculer la quantit de chaleur dgag dun
Kg ou dun m3 du combustible complexe Q(PCI) en utilisant la formule
suivante:Q= i Yi (1)Si la grandeur du pouvoir calorifique nest pas
connue on peut utiliser lquation suivante:Q= 339.1C+1030 H 108.9
(O-S)-16.75 H2O(2)Les compositions lmentaires du combustible dans
ce cas est dtermin par:C = = (3)H = i = (4)O = i = (5)Avec:gi = 100
(6)ni, mi et pi : nombre datome dans la molcule dun composant i,Mi:
masse molaire dun composant i,Pour dterminer le dbit de combustible
ncessaire pour effectuer le chauffage de la temprature T1 et T2, On
calcule tout dabord la quantit de chaleur utile: Qu= mv Lv+ F Cp
TAvec mv=F1 - F2F1=F (1+X0)F2=F (1+X)Le debit de combustible est
donn par la relation suivante:GcOu encore:Gc (dbit volumique)
(10)Avec la masse volumique du combustible Le dbit du comburant
ncessaire pour la combustion de Gc est calcul selon lquation de
MANDELEEV qui scrit par la formule suivante:Gtair = (11)Le dbit
thorique de lair Gtair assure la combustion complte de combustible,
si le mlange du comburant et de combustible est parfait.Pourquoi on
augmente la quantit du comburant .Lexcs de comburant () est adopt
pour chaque type de bruleur.
Le dbit dair rel est alors:Gair = Gtair Gc (12)Le dbit de fume
est gal la somme du dbit de gaz et dbit dair rel:Gf = Gc + Gair
(13)La temprature de fume est obtenue par lquation suivante:Qu = Gf
Cpf Tfu (14)Avec:Gf: dbit de fume,Cpf: capacit calorifique moyenne
de fume,Tfu: temprature de fume.
Chapitre 3:
Calcul & Exploitation des rsultats
3.1 Caractristiques du gaz naturel:Le gaz naturel utilis par la
socit SALAKTA provient de la STEG de Ghannouch.Les proprits de ce
gaz sont regroupes dans les deux tableaux 4.1 et 4.2:Tableau3.1 La
composition du gaz naturelCompossFraction(%)M(g/mol)
CH48016
C2H61330
C3H82.2244
C4H100.08158
CO20.744
N22.928
Tableau3.2 Proprits du gaz naturelMasse molaire
(g/mol)DensitMasse volumique (kg/m3)Pouvoir calorifique infrieur
(kcal)Pouvoir calorifique suprieur (kcal)
18.843780.6580.854948710490
Avec:CH4: mthaneC2H6: thaneC3H8: propaneC4H10: butaneCO2:
dioxyde de carboneN2: azote Le dbit de TSP F =10 t / hLhumidit de
TSP lentre X0 = 19 %Lhumidit de TSP la sortie X = 4 %CpTSP = 1.21
kJ/kg.K3.2 Calcul:Pour mesurer la quantit deau vapore on doit
calculer la valeur de la quantit de chaleur ncessaire Qu avec:Qu=
mw Lv+ F Cp TOn a : mw = F1- F2Avec F1=F (1+X0) = 10 103 (1 + 0
.19)F1=11900 kg/hEt:F2=F (1+X) = 10 103 (1+0.04)F=10400 kg/hDo: mw
=1500 Kg/hEt par suite:Qu=1500 2350+ 10 103 1.21 (80-50)Qu=4190.5
103 KJ/hLes ractions chimiques:CH4+ 2O2 CO2+2H2OC2H6 + 7/2O2 2CO2
+3H2OC3H8 + 5O2 3CO2 +4H2OC4H10 + 13/2 O2 4CO2 + 5H2OOn a:Q =
339.1C+1030H - 108.9 (O-S)-16.75H2OLa composition lmentaire de
combustible lmentaire est donne par:C=i = H=i= ; O= C=i = gi 100:
fraction massique du composant ini, mi, pi, li: nombre datomes dans
les molcules dun composant iMi: masse molaire du composant A ce
propos on rsume ces rsultats dans le tableau ci-dessous:Tableau 3.3
Tableau rcapitulatifiyiMi (g/mol)Miyigi= 100
CH4801612.867.93
C2H613303.920.67
C3H82.22440.9765 .18
C4H100.081580.0460.24
CO20.7440.3081.63
N22.9280.8124.31
Et alors: C=i = =+ +5 .18 12 +0 .24 12 3/58+ 1 .63 12 1/44 C=
72. 72%On suit le mme dmarche de calcul on obtient aprs calcul
numrique:H=22 .1%O=1 .18%N=4%Et par suite:Q=339 .1 72 .72+ 1030 22
.1- 108 .9 1 .18 =47175 .16 kJ/kgcombustibleEt par suite le dbit de
combustible sera calcul en utilisant la formule suivante:Gc= Avec:
est le rendement du bruleur Gc= = Donc: Gc=98 .7 kg/hEnsuite on
calcule le dbit thorique dair:Gtair = = = 16 .077 kg/(kg de
combustible)Le dbit thorique Gairth assure la combustion complte de
dbit de combustible Gc. Si le mlange de comburant et de combustible
est parfait. En ralit ce nest pas possible et cest pourquoi on
augmente la quantit du comburant. Lexcs de comburant est adopt
chaque type de bruleur.La valeur de facteur dexcs varie de 1.04 1.4
Lexcs du comburant est calcul de lquation de bilan de matire de
telle faon le dbit rel dair sera donc gale:Gairreel = Gairth Gc
(kg/h)Avec = 1.15DoGairreel = 1.15 16 .077 98.7= 1824.82
kg/hFinalement, on calcule la valeur de dbit de fume par un bilan
global sur le bruleur
Bruleur Gc Gf
Entre = SortieGc+Gairreel = Gf = 98.7 + 1824.82Do Gf= 1923. 52
kg/h Calcul de la temprature de flamme: Bilan enthalpique: He=Hs +
Pertes He = He = Hs = = + [aT + bT]Alors pour dterminer la valeur
de la temprature de flamme on peut utiliser lquation de second degr
suivante:aT2+bT+ c=0 (voir annexe)Avec:a= 1.45047526b= 2039584
.06c= -5193022237En remplaant alors ces valeurs dans lquation
prcdente1 .45047526 T2 + 2039584 .06 T- 5193022237 = 0
La rsolution de cette quation nous donne deux valeurs T1 =
254.524626T2 = -1408690.337 rejeter Donc:Tf= 2541 .524626 KCalcul
de la temprature de fume:Beaucoup sont les mthodes de calcul de la
temprature de fume: 1re mthode:Hf = (T-273) (en kJ/kg)O Cpi:
chaleur spcifique des composants des fums.Hf: enthalpie des
fumes.mi: la quantit dun composant des fums. 2me mthode: mthode
itrativeOn a tout dabord la relation suivanteQu= Gf Cpf TfuOn prend
une valeur arbitraire de temprature. On calcule la valeur de Cpf
cette temprature puis on calcule Tfu. Si cette valeur trouve est
proche de la temprature prise au dbut on sarrte dans ce cas. Si non
on refait le mme calcul avec une nouvelle valeur de temprature.
Exploitation des rsultats:Le tableau suivant regroupe les
rsultats obtenus par calcul manuelTableau 3.4 Paramtres de
fonctionnement du scheurF (t/h)X0(%)X (%/) Gc (kg/h) (kg/h)Gair
(kg/h)Gf (kg/h)Tf (K)Tfu (K)
1019498.716.0771824.821923.522541.521477
ANNEXES
Machinerie Unit T.S.P Vrac
Repre Dsignation
1Trmie dalimentation Phosphate (TR1)
2Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT1)
3Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT2)
4Broyeur boul (Br1)
5Vis (V1)
6Vis (V2)
7Chaine tranante (CT)
8Elvateur god (E1)
9Silo Phosphate
10Vis (V3)
11Elvateur god (E2)
12Vis (V5)
13Trmie (TR2)
14Bande doseuses 650 mm (BD)
15Malaxeur
16Bande transporteuse Largeur 2000 mm (BT3)
17Trmie (TR4)
18Dmotteur
19Bande transporteuse Largeur 800 mm (BT4)
20Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT5)
21Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT6)
22Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT7)+Chariot (CV)
Figure.1 Unit TSP vrac
Nomenclature Unit de Granulation T.S.P
Repre Dsignation
1Trmie dalimentation TSP
2Bande transporteuse Largeur 650 mm
3Broyeur marteaux
4Elvateur godets
5Crible
6Bande transporteuse Largeur 650 mm
7Bande transporteuse Largeur 1000 mm
8Bande transporteuse Largeur 1000 mm
9Granulateur
10Brleur
11Chambre de combustion
12Chambre de connexion
13Scheur
14Vis
15Bande transporteuse Largeur 650 mm
16Elvateur godets
17Refroidisseur
18Elvateur godets
19Bande transporteuse Largeur 650 mm
20Crible
21Elvateur godets
22Bande transporteuse Largeur 650 mm
23Bande transporteuse Largeur 650 mm
24Bande transporteuse Largeur 650 mm
25Chariot transversal
26Bande transporteuse Largeur 650 mm( en cour de
constriction)
27Broyeur marteaux
28Broyeur cylindre
29Elvateur godets
30Cyclone
31Ventilateur
32Chemin
33Cyclone
34Chemin
35Ventilateur
Conclusion
Je tiens signaler que ce stage effectu au sein de lusine de CFC
a t une bonne occasion pour pratiquer les connaissances thoriques
et les intgrer dans la vie professionnelle.
En effet, le bon encadrement tout le long de la priode de stage
ma permis d'avoir une ide de prs sur lindustrie, sa situation
actuelle.
Au cours de ce stage jai suivi les diffrentes tapes de
production de Triple Super phosphate. Jai sintress par la suite
vers le scheur objet de mon sujet en optimisant les paramtres de
fonctionnement de ce dernier.
Il est noter quun mois est insuffisant pour raliser comme il
faut ce sujet qui ncessite une rsolution au moyen de loutil
Excel.
Je remercie une autre fois touts ce qui ma aid de prs ou de loin
le long de ce stage.
Figure.4 Unit de granulation
compossDbit dentre Dbit de sortie
CH44190.2420850
C2H6680.914338880
C3H8116.27921790
C4H104.2426201110
O213078.55611961.783415
N249352.1787449352.17874
CO236.664618255954.543515
H2O010909.55716
Somme67459.0777268178.06283
a1.45047526
b2039584
BEN ALAYA Moez Page 33