ETUDE DES INFRASCTRUCTURES DE STOCKAGE ET D'EXPEDITION D'UN DEPOT SOUTES DE 45000 TM SUR LE SITE DE CORLAY

République de Côte d’Ivoire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Union – Discipline - Travail

Ecole Supérieure d’Industrie Année Académique 2011-2012 N° d’ordre : 07INP00774 /2012 /INP-HB/ ESI

En vue de l’obtention du Diplôme d’Ingénieur de Conception en Génie Chimique option Pétrole

THEME ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTE DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY Présenté par KAMAGATE Ibrahim Oumar Elève-Ingénieur en Génie Chimique option Pétrole / Promotion 2012

Encadreur pédagogique

Maitre de stage

Prof. SORO Yaya Enseignant Chercheur INP-HB / DFR GCAA

M. AKMEL Akpess Valentin Ingénieur Projet PETROCI Holding

République de Côte d’Ivoire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Union – Discipline - Travail

Ecole Supérieure d’Industrie Année Académique 2011-2012 N° d’ordre : 07INP00774 /2012 /INP-HB/ ESI

En vue de l’obtention du Diplôme d’Ingénieur de Conception en Génie Chimique option Pétrole

THEME ETUDE DES INFRASTRUCTURES DE STOCKAGE ET D’EXPEDITION D’UN DEPOT SOUTE DE 45000TM SUR LE SITE DE CORLAY Présenté par KAMAGATE Ibrahim Oumar Elève-Ingénieur en Génie Chimique option Pétrole / Promotion 2012

Encadreur pédagogique

Maitre de stage

Prof. SORO Yaya Enseignant Chercheur INP-HB / DFR GCAA

M. AKMEL Akpess Valentin Ingénieur Projet PETROCI Holding

AVANT-PROPOS

2012

SOMMAIRE Dédicace Avant-propos

i

Remerciements

ii

Liste des figures

iii

Liste des tableaux

iv

Sigles et abréviations

v

INTRODUCTION PREMIERE PARTIE : GENERALITES I. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE D’ACCUEIL

3

I.1. Historique

3

I.2. Activités

4

I.3. Organisation administrative et structure d’accueil

5

II. PRESENTATION DU THEME

8

II.1. Présentation du projet

8

II.2. Opportunités et contraintes

9

II.3. Fuel Oil et Gasoil

10

II.4. Stockage et dépôt d’hydrocarbures

11

II.5. Soutage et Pipelines

12

DEUXIEME PARTIE : MATERIEL ET METHODES I. MATERIEL

15

I.1. Matériel informatique

15

I.2. Documents

16

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PETROCI

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II. METHODES

17

II.1. Validation de la répartition des bacs sur le terrain

17

II.2. Etude des infrastructures de stockage

21

II.3. Etude du réseau incendie

21

II.4. Etude économique

21

TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSION I. ETUDE DU POSITIONNEMENT DES BACS SUR LE SITE

23

II. DIMENSIONNEMENT DES BACS ET DES CUVETTES DE RETENTION

27

II.1. Dimensionnement des bacs

27

II.2. Dimensionnement des cuvettes de rétention

34

III. ETUDE DU RESEAU D’ALIMENTATION ET D’EXPEDITION

35

III.1. Réseau d’alimentation

35

III.2. Réseau d’expédition

36

III.3. Pomperie, vannes et instrumentation

40

III.4. Inventaire des éléments du réseau

42

IV. ETUDE HSE

43

IV.1. Equipement HSE

43

IV.2. Réseau incendie

44

V. SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DE L’INSTALLATION

51

VI. ETUDE ECONOMIQUE

53

VI.1. Evaluation du coût des bacs et des cuvettes de rétention

54

VI.2. Evaluation du coût des lignes

55

CONCLUSION GENERALE

56

BIBLIOGRAPHIE

57

ANNEXES

INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

A Ma Mère Liliane & Mon Père Ali, i

PETROCI

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AVANT-PROPOS Créé le 4 septembre 1996 par le décret ministériel 96-678, l’Institut National Polytechnique Felix HOUPHOUET-BOIGNY (INP-HB) de Yamoussoukro regroupe six grandes écoles reparties sur trois grands sites différents : l’INP-Nord, l’INP-Centre et l’INP-Sud. Ces six grandes écoles sont : -

L’Ecole Supérieure d’Agronomie (ESA) ;

-

L’Ecole de Formation Continue et de Perfectionnement des Cadres (EFCPC) ;

-

L’Ecole Supérieure des Mines et Géologie (ESMG) ;

-

L’Ecole Supérieure des Travaux Publics (ESTP) ;

-

L’Ecole Supérieure de Commerce et d’Administration des Entreprises (ESCAE) ;

-

L’Ecole Supérieure d’Industrie (ESI) ;

Le cycle Ingénieur en Génie Chimique option Pétrole, filière de l’ESI dont nous sommes issus, a pour objectif de former des Ingénieurs compétents dans tous les domaines de production, exploitation, traitement et distribution du pétrole et des produits pétroliers. Elle a également pour vocation de former des cadres supérieurs dynamiques et directement opérationnels sur le marché du travail.

Pour atteindre ces objectifs, les élèves Ingénieurs ont pour obligation d’effectuer à la fin de leur formation un stage, couronné par un mémoire soutenu devant un jury.

Ce besoin d’envoyer les étudiants en stage reconnait à notre institut son aspect pratique et surtout son souci de conformer son programme d’enseignement aux attentes professionnelles. C’est une expérience non moins négligeable pour les étudiants dans la mesure où elle permet de confronter leurs connaissances théoriques à la réalité du terrain et d’acquérir une expérience pratique pour leur future carrière.

C’est dans ce cadre que nous avons effectué un stage de quatre mois du 18 avril au 18 aout 2012, au sein de la société PETROCI Holding où nous avons travaillé sur la construction d’un nouveau dépôt de stockage de produits pétroliers.

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i

REMERCIEMENTS

2012

REMERCIEMENTS Ce stage s’est effectué à PETROCI Holding. Le travail demandé a pu être réalisé grâce à la disponibilité et au concours très appréciable de certaines personnes. C’est pourquoi nous tenons à remercier : -

Prof ADIMA A. Augustin, Parrain de la 8ème promotion IGCP qui n’a ménagé aucun effort pour l’obtention de ce stage ;

-

La Direction Générale de PETROCI Holding ;

-

La Direction de L’ingénierie et de la Logistique (DIL) de PETROCI Holding qui a accepté de nous accueillir au sein de ses murs ;

-

M.GNANCHOU Yves Christian, Chef de Département Appontements et Lignes qui en plus de son titre, nous a montré l’intérêt qu’il porte à la formation des jeunes ingénieurs ;

-

M.AKMEL Akpess Valentin, Ingénieur Projet à la cellule Projet de la DIL, notre maitre de stage que nous remercions pour sa disponibilité, son écoute, ses conseils et son soutien ;

-

Messieurs BANGAI Patrice, YUGBARE Lazare, KONAN Henri de la DIL pour leur aide qui nous a été bénéfique ;

-

M. KOUASSI Dazy Jésus, Chef de Département Maintenance et Projet à PUMA ENERGY, pour son oreille attentive.

Nous adressons également nos sincères remerciements à : -

La Direction de L’Ecole Supérieure d’Industrie ;

-

Prof. SORO Yaya, notre encadreur pédagogique pour sa disponibilité et ses conseils ;

-

Prof. ADOUBY Kopoin pour son soutien tout le long de notre parcours académique ;

-

Tous les enseignements pour la qualité de la Formation que nous avons reçue ;

-

Tous les élèves Ingénieurs en Génie Chimique option Pétrole ;

-

La grande Famille des prestigieux « Prépas technos » promotion 2007.

Enfin, nous ne saurons terminer sans remercier : -

Nos parents KAMAGATE Ali et OTIELEO Liliane qui ont cru en nous et continuent de le faire ;

-

Mlle KARAMOKO Brakys Michelle qui a su nous guider dans les moments les plus difficiles ;

-

Tous nos frères et amis qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail.

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ii

PETROCI

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LISTE DES FIGURES Figure 1 : Organigramme de la DILP

7

Figure 2 : Plan de masse de la répartition des infrastructures de stockage

24

Figure 3 : Vue du modèle 3D de l’installation

25

Figure 4 : Récapitulatif des dimensions des bacs de 5000m3

31

Figure 5 : Récapitulatif des dimensions des bacs de 10000m3

32

Figure 6 : Vue en coupe d’une cuvette de rétention

34

Figure 7 : Réseau d’alimentation et d’expédition

37

Figure 8 : PID du circuit d’alimentation

38

Figure 9 : PID du circuit d’expédition vers les appontements et du circuit tampon

39

Figure 10 : Répartition des éléments de sécurité sur le site

45

Figure 11 : Disposition des lignes en eau du réseau incendie

47

Figure 12 : Disposition des lignes en émulseur et des déversoirs de mousse

48

Figure 13 : PID du réseau incendie

52

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iii

2012

LISTES DES FIGURES ET TABLEAUX

LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Dimensions des bacs

26

Tableau 2 : Dimensions du bac tampon B05

27

Tableau 3 : Résultats du calcul des épaisseurs des viroles

28

Tableau 4 : Résultats corrigés des épaisseurs des viroles

28

Tableau 5 : Surépaisseur de corrosion

29

Tableau 6 : Estimation du poids des bacs montés nus sans radier

33

Tableau 7 : Pompes du circuit d’expédition

40

Tableau 8 : longueurs totales des lignes d’alimentation / expédition

42

Tableau 9 : Courbures et tés

43

Tableau 10 : Vannes et instruments

43

Tableau 11 : Longueur des lignes du réseau incendie

49

Tableau 12 : Longueur des couronnes des bacs et des rideaux d’eau

49

Tableau 13 : Extincteurs, caméras de surveillance et arrosoirs

49

Tableau 14 : Déversoirs, chambres, rideaux, lances, couronnes et clarinettes

50

Tableau 15 : Résultats de la simulation

53

Tableau 16 : Coûts des bacs

54

Tableau 17 : Coût des lignes

55

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iv

PETROCI

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SIGLES ET ABREVIATIONS 2D : 2 Dimensions 3D : 3 Dimensions ANSI : American National Standards Institute API : American Petroleum Institute ASTM : American Society for Testing and Material BTS : Basse Teneur en Soufre CODRES : Code français de construction des Réservoirs cylindriques verticaux en acier CNR : Canadian Natural Ressources Cst : Centistokes DAO : Dessin Assisté par Ordinateur GESTOCI : Société de Gestion des stocks pétroliers de la Côte d’Ivoire G.O : Gasoil F.O : Fuel Oil Ha : Hectare HSE : Hygiène, Sécurité et Environnement HTS : Haute teneur en Soufre ISO : International Organization for Standardization MSTT : Mobil, Shell, Texaco, Total PID : Piping and Instrumentation Diagram ou Diagramme d’Instrumentation et de Canalisation SIAP : Société Ivoirienne D’avitaillements Portuaires SIR : Société Ivoirienne de Raffinage SMB : Société Multinationale de Bitume STD : Standard UFRB : Unité de Fabrication et de Requalification de Bouteille

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v

INTRODUCTION

INTRODUCTION Après 10 années de crise, la Côte d’Ivoire revient sur le marché international des hydrocarbures avec des ambitions à la hauteur de ses moyens. Pilotée par la Société Nationale d’Opérations Pétrolières de la Côte d’Ivoire en abrégé PETROCI, celle-ci entame sa relance dans un secteur où elle a accumulé un grand retard. Fière de cette noble tâche qui lui incombe, PETROCI entreprend plusieurs projets dans le but de développer et redynamiser ses activités tant bien au niveau de l’exploration/production que de l’industrie/service. Au titre de ceux-ci, on peut citer pêlemêle, le projet d’une nouvelle raffinerie et d’une unité de production d’engrais azoté destinée à s’auto suffire. Depuis 1978, PETROCI réalise aussi de l’import/export de produits pétroliers via un appontement et un réseau de lignes performants. En plus de cela, PETROCI assure la fourniture des navires et bateaux en carburant (soutes ou bunkers). Cette activité, en plein essor dans la sous-région et en particulier en Côte d’Ivoire, conforte cette dernière dans sa position de pôle incontournable sur le marché des hydrocarbures et représente une manne financière encore mal exploitée. Dans cette optique, PETROCI a mis en branle plusieurs projets de développement et de pérennisation de l’activité de soutage dont l’un a pour thème : « Etude des infrastructures de stockage et d’expédition d’un dépôt soutes de 45000TM sur le site de Corlay ». Ce projet nous a été soumis dans le cadre de notre stage de fin d’études. Ce thème nous permettra d’apprendre à concevoir et entrevoir tous les aspects du dimensionnement de ces structures très importantes dans le domaine des hydrocarbures. L’étude de ce projet requiert d’abord des généralités sur l’entreprise d’accueil, le Fuel Oil et le Gasoil, le stockage d’Hydrocarbures ainsi que sur le thème. En deuxième partie, nous présenterons le matériel et les méthodes appliquées. Les résultats obtenus seront présentés dans une troisième partie suivie par une étude économique du projet.

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1

2012

PETROCI

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PREMIERE PARTIE GENERALITES

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GENERALITES

1ere PARTTIE

I. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE D’ACCUEIL I.1. Historique

Le choc pétrolier de 1973 a engendré la chute des cours des matières premières

d’origine agricole, en particulier ceux des cultures de rentes telles que le café et le cacao. L’Etat de Côte d’Ivoire, en application de l’article 5 du code pétrolier a donc décidé de créer une société dans le but de faire de la recherche et de l’exploitation d’hydrocarbures en Côte d’Ivoire. C’est ainsi que la Société Nationale d’Opérations Pétrolières de la Côte d’Ivoire fut créée le 21 octobre 1975 par le décret N°75-744 avec un capital initial de 2 milliards de Francs CFA. Le 04 novembre 1997, le gouvernement ivoirien, dans l’optique de redynamiser les activités de cette société, l’a érigé en groupe de société de type Holding. Cette décision résultait de la loi N°97-519 du 04 septembre 1997 portant définition et organisation des sociétés d’Etat. Dès lors, la PETROCI se compose d’une société mère (PETROCI Holding) et de trois filiales opérationnelles dont le capital est ouvert à 49%. Ce sont : -

PETROCI EXPLORATION et PRODUCTION, créée le 25 février 1998 et

chargée de la recherche de partenaires susceptibles d’exploiter le sous-sol ivoirien ; -

PETROCI GAZ, créée le 26 février 1998 et chargée du développement de la

filière gaz ; -

PETROCI INDUSTRIES SERVICES, créée le 02 mars 1998 avec pour

objectifs le développement des industries connexes aux activités de PETROCI, la gestion des appontements et lignes et du Trading. Cependant, après deux années d’activités, des difficultés financières ont entrainé la dissolution des filiales et amorce dès le 16 novembre 2000, le processus de fusion de ces dernières à la société mère. L’Etat de Côte d’Ivoire a autorisé par le décret N°2001-581 l’extension de l’objet social de PETROCI Holding conformément à l’article 31 de son statut et sa transformation en Société Anonyme est actuellement en cours. A ce jour, le capital de PETROCI Holding s’élève à 20000000000 de francs CFA.

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PETROCI

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Le siège de PETROCI Holding est situé à Abidjan Plateau, immeuble les Hévéas, 14 Boulevard Carde. En plus du siège, PETROCI dispose d’autres sites opérationnels qui sont : -

l’appontement pour les produits pétroliers ;

-

le poste source site de l’unité de traitement de gaz naturel ;

-

le centre emplisseur ;

-

le Centre d’Analyse et de Recherche géologiques et géochimiques ;

-

l’unité de requalification et de fabrication des bouteilles.

I.2. Activités Placée sous la tutelle du Ministère des Mines et de l’Energie, PETROCI Holding dispose des titres d’exploration et d’exploitation des ressources pétrolières et gazières du sous-sol ivoirien. Elle a pu identifier grâce à de récentes études géophysiques et géologiques avancées, de nombreux prospects prometteurs, essentiellement situés en eaux profondes dont le potentiel est estimé à plusieurs milliards de barils de pétrole et de gaz en place. La Société Nationale d’Opérations Pétrolières de Côte d’Ivoire est aussi chargée de la recherche dans l’exploitation des gisements de matières premières fossiles et de toutes autres substances connexes ou associés. Par ailleurs, en plus de sa mission principale, PETROCI est également chargée : -

du conditionnement et de la distribution du gaz butane (Centre Emplisseur) ;

-

de la distribution du gaz naturel (réseau souterrain de distribution par canalisation) ;

-

de l’analyse des fossiles et des hydrocarbures ;

-

de la réalisation des sismiques 2D et 3D ;

-

du développement de l’industrie, du transport, du stockage et de la commercialisation des produits dérivés du pétrole brut ;

-

d’assurer la continuité et la sureté des approvisionnements de la Côte d’ Ivoire en Hydrocarbures et produits dérivés.

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4

GENERALITES

1ere PARTTIE

I.3. Organisation administrative et structure d’accueil I.3.1. Organisation administrative La structure organisationnelle de PETROCI se présente sous forme d’un organigramme évolutif de type pyramidal qui comprend : -

Le Conseil d’Administration (CA);

-

La Direction Générale (DG);

-

La Direction des Finances et de la comptabilité (DFC);

-

La Direction des Ressources Humaines (DRH);

-

La Direction Exploration (DE);

-

La Direction du Centre d’Analyse et de Recherche (DCAR);

-

La Direction Ingénierie et Production (DIP);

-

La Direction de la Technologie, de l’Information et de la Stratégie (DTIS);

-

La Direction de la Commercialisation des Produits (DCP);

-

La Direction de l’Industrie et de la Logistique Pétrolière (DILP);

Cette dernière direction qui résulte de la fusion de la coordination Appontements et Lignes et de la Base Logistique de Vridi. Elle a pour rôle le Trading (vente et achat), la distribution des produits, les prestations de la deuxième raffinerie et l’adoption d’une démarche qualité pour parvenir à la certification internationale ISO. Les Appontements et Lignes font l’interface grâce à deux quais et un parcours de pipes long de 3,6 Km entre la SIR, la GESTOCI et la SMB et les navires qui viennent se charger ou décharger des hydrocarbures (import/export) ou alimenter leurs réservoirs pour leurs propres consommations (Soutage). Pour notre mémoire de fin d’études, nous avons été accueillis dans cette direction dont nous allons faire une plus ample présentation dans la suite.

I.3.2. Structure d’accueil Situé à Vridi Zone Industrielle sur le boulevard du canal, la direction Industrie et Logistique Pétrolière compte deux départements et une cellule Projet et Industrialisation. Dans le souci constant de rentabilité de ses activités et réduction des charges, la DILP s’est fixé plusieurs objectifs.

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PETROCI

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Parmi ceux-ci d’adopter une démarche qualité pour parvenir à une certification ISO et d’atteindre un niveau de sécurité qui garantit la pérennité des installations et du personnel, par des travaux de rénovation et de mises aux normes. Les différents services de la DILP sont présentés dans les sous-parties suivantes.

I.3.2.1. Département base logistique

La base logistique est localisée en zone industrielle de Vridi, rue L28 Métallurgie. Construite par Phillips Petroleum, le quai Phillips a été repris en 1988 par PETROCI qui la baptisé Base Logistique de Vridi. Dotée d’une main d’œuvre qualifiée et d’une expertise reconnue dans la sousrégion et dans le monde, la Base Logistique a pour mission principale d’apporter un appui logistique à tous les opérateurs pétroliers. Leader dans son domaine d’activité, la Base Logistique offre des prestations de qualité et exceptionnelles dont: - La vente de prestations de service aux clients opérateurs pétroliers entre autres CNR, AFREN, FOXTROT, VANCO, ANADARKO, LUKOIL et aux compagnies de services telles que MI Overseas, Schlumberger, FMC, BAKER par l’exploitation de la Base ; - l’accostage de navires ; - les opérations de chargement/déchargement des navires ; - l’approvisionnement en eau douce, en gas-oil et électricité ; - le service de formalités douanières et portuaires.

I.3.2.2. Cellule Projet et industrialisation

Elle a été créée le 26 juin 2008 et a pour mission le développement de l’aval et de l’industrie pétrolière et pétrochimique en vue de la diversification des activités de PETROCI Holding. Son rôle est d’élaborer, de développer et de suivre l’exécution des projets industriels pétrochimiques et logistiques issus de la stratégie. Elle a pour objectif la promotion des projets inscrits dans le catalogue des projets auprès de partenaires techniques et financiers, l’obtention de financement des projets inscrits dans le catalogue des projets, la réalisation ou la réactualisation des études de faisabilité technico-économique des projets inscrits dans le catalogue des projets et enfin la clôture des contrats de partenariat pour les projets en promotion.

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GENERALITES

1ere PARTTIE

I.3.2.3. Département Appontement et Lignes

Les appontements PETROCI ont été mis en service le 02 août 1978 et sont situés sur la rive Est du canal de VRIDI (ABIDJAN). Ils sont liés aux raffineries (SIR, SMB), aux dépôts pétroliers (SHELL CI, TEXACO, GESTOCI) et au quai SIAP, filiale TEXACO par l’intermédiaire d’un réseau de pipelines de 3,6km. Les appontements gèrent les opérations d’importation, d’exportation et de transfert des hydrocarbures ainsi que la vente de prestation de service aux clients que sont les raffineries (SIR et SMB) et les dépôts pétroliers (GESTOCI, MSTT, PUMA). La figure 1 donne un organigramme sommaire de l’organisation de la DILP.

Figure 1 : Organigramme de la DILP Il est important de noter qu’à deux semaines de la fin de notre stage, PETROCI a remanié l’organisation de la DILP. Cette dernière est désormais désignée Direction de L’Ingénierie et de la Logistique (DIL). Elle regroupe en son sein de nouveaux départements tel que l’URFB.

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7

PETROCI

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II. PRESENTATION DU THEME II.1. Présentation du projet

Afin de mieux comprendre l’opportunité de notre travail, il importe de justifier les

motivations de la cellule projet de la DIL. La société PETROCI, au département Appontement et Lignes, réalise l’import-export d’hydrocarbures mais aussi le soutage des navires et bateaux c’est-à-dire la fourniture en carburant pour leur propre consommation. Avec un mouvement de navires de fréquence élevée, cette activité représente une part assez importante des revenus du département Appontement et Lignes et s’effectue sur l’ensemble des quais desservis par le réseau de lignes de PETROCI. Les produits principaux constituant l’alimentation des moteurs des navires et bateaux sont le Gasoil (G.O) et le Fuel Oil (F.O). La SIR est, à l’heure actuelle, le seul fournisseur de PETROCI en ces produits. Cependant un problème se pose au niveau de la fourniture en Fuel Oil de la SIR. En effet, cette dernière produit uniquement du Fuel Oil BTS (Basse Teneur en Soufre) et les moyens mis en œuvre pour atteindre ce niveau de qualité induisent un coût plutôt élevé du produit fini. PETROCI a constaté qu’au niveau de l’activité de soutage, les clients pour la majeure partie, ne sont pas exigeants en matière de qualité et il se trouve que le produit fourni par PETROCI par le biais de la SIR se retrouve en situation de sur-qualité. De ce fait, ces derniers préfèrent se tourner vers d’autres marchés moins onéreux. Cette perte de clients mettant PETROCI dans une situation inconfortable au niveau de son activité de soutage, elle a décidé de mettre en étude un dépôt de stockage de soutes dans le but de relancer cette activité en la dopant par la production in situ, via un système ingénieux de Blending destiné à produire un F.O moins cher et répondant à un besoin en qualité moins stricte. Aussi, dans le but de faire face à la demande importante de soutes dans le Golfe de Guinée en général et plus particulièrement dans les eaux ivoiriennes, le dépôt aura une capacité totale de 45000m3.

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8

GENERALITES

1ere PARTTIE

Il permettra de stocker les produits nécessaires au blending, le blend lui-même et d’autres produits inhérents à l’activité de soutage tels que le G.O. Plus précisément, il sera réparti comme suit : -

un (1) bac de 10000m3 de F.O 380 BTS ;

-

un (1) bac de 10000m3 de F.O 380 HTS ;

-

un (1) bac de 10000m3 de F.O 380 Blending ;,

-

deux (2) bacs de 5000m3 de G.O ;

-

un (1) bac de 5000m3 de F.O 180.

Pour se faire, PETROCI nous a fourni un cahier de charges afin : -

de vérifier si cette répartition convient à la superficie de Corlay ;

-

de faire le dimensionnement des infrastructures de stockage et d’expédition ;

-

de concevoir le réseau incendie et les équipements de sécurité du dépôt ;

-

d’évaluer le coût de l’investissement et la rentabilité du projet.

II.2. Opportunités et contraintes PETROCI ne possédant pas encore de raffinerie, elle est soumise à la SIR qui lui impose pour ainsi dire les produits à vendre et leur prix. La réalisation de ce projet donnera une certaine autonomie à PETROCI qui pourra gérer à sa guise la qualité du F.O soutes et son prix et de ce fait être plus compétitive sur ce marché en plein évolution. Par ailleurs, grâce à ces bacs de stockage, PETROCI pourra mieux gérer ses réserves et accroitre ses revenus en gérant la balance de l’offre et de la demande. Cependant, un doute persiste sur l’obtention du terrain sur lequel le dépôt doit être implanté en l’occurrence le site de CORLAY. La non-obtention de ce terrain entrainerait de facto l’obsolescence d’une bonne partie de l’étude menée dans les pages qui suivent. Enfin, il faut noter que le terrain alloué a, relativement à la taille des infrastructures à implanter, une surface assez réduite rendant les calculs plus difficiles et engendrant quelques lacunes sécuritaires néanmoins sans incidence sur le sécurité globale du site.

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9

PETROCI

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II.3. Fuel Oil et Gasoil II.3.1. Fuel Oil Les fuels Oil ou fiouls constituent un actif et un centre de coûts indéniables dans l’exploitation des navires de haute mer ou des centrales terrestres. Le fuel Oil utilisé par la marine marchande du monde entier est en majeur partie du fioul résiduel issu de la distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut. Il en va de même pour la vaste majorité des gros moteurs diesel équipant des engins terrestres. Par définition, les fiouls résiduels sont les produits résiduaires issus des procédés de raffinage, après extraction de tous les distillats et de toutes les fractions plus légères. Ces résidus sont des mélanges complexes dont la composition dépend de la provenance du pétrole brut et des techniques de raffinage employées [5]. Les fiouls sont aussi nommés en fonction de leur viscosité (à 50°C). On retrouve ainsi le fioul 180 (viscosité de 180cst à 50°C), le fioul 380 et aussi le fioul 450. C’est cette terminologie qui est de mise sur les sites de PETROCI. L’annexe 1 nous donne les caractéristiques des principaux fiouls utilisés par les moteurs des navires. Les fiouls possèdent plusieurs caractéristiques commerciales qui sont la densité, la viscosité, le point éclair, le point d’écoulement et la teneur en soufre.

II.3.1.1. Densité

C’est le rapport absolu qui existe entre la masse et le volume à une température donnée. Elle est la masse volumique « sans unité » exprimé en kg/m3 à une température de référence de 15°C en général. Il faut connaitre la densité pour effectuer des calculs de quantité. Les fiouls ont une très large gamme de densité allant de 960 à 1010.

II.3.1.2. Viscosité

La viscosité ici dynamique est une propriété de la résistance interne qu’exerce un fluide sur le mouvement des couches adjacentes. L’unité de mesure en unité SI s’exprime en Pascal. Seconde (Pa.s), plus usuellement en centistokes (Cst). Normalement pour son transfert un fioul a une viscosité de 800 à 1000cst.

II.3.1.3. Point éclair

Le point éclair d’un fioul est la température à laquelle les vapeurs qu’il dégage s’enflamment à l’approche d’une flamme externe dans des conditions normalisées. La température de stockage maximale d’un fioul est de 10°C en dessous du point d’éclair

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10

1ere PARTTIE

GENERALITES sauf si d’autres dispositions ont été prises.

II.3.1.4. Point d’écoulement

Il correspond à la plus basse température à laquelle il est possible de manipuler un fioul sans qu’il y ait formation, dans la solution, d’une quantité excessive de cristaux de paraffine.

II.3.1.5. Teneur en soufre

Le soufre, élément naturellement présent dans le pétrole brut, est concentré dans le composant résiduel du procédé de distillation du pétrole. En général, la valeur du soufre d’un fioul résiduel à l’échelon mondial est de l’ordre de 2% à 4% m/m (Masse de soufre par masse de produit). La teneur en soufre n’a aucune influence sur les performances énergétiques du fioul. Il existe plusieurs autres caractéristiques que nous ne présenterons pas en détail telles que l’aptitude à l’inflammation, l’énergie spécifique, la teneur en eau, en cendres, en vanadium et sodium, en aluminium et silicium, le carbone résiduel et la stabilité.

II.3.2 Gasoil Le gasoil est un fioul léger et un carburant issu du raffinage du pétrole

[5]

. Il est

notamment utilisé pour alimenter les moteurs diesel plus modestes que ceux qui fonctionnent au fioul lourd. Les caractéristiques restent similaires à celles mentionnées pour les fiouls lourds. Sa densité se situe dans l’intervalle de 820 à 860, sa viscosité est d’environ 7cst et son point éclair est de 55°C. Comme le fioul lourd, le gasoil a une teneur en soufre non négligeable même si les normes tendent à la rendre la plus petite possible.

II.4. Stockage et dépôt d’hydrocarbures II.4.1. Stockage Le stockage du pétrole ou du gaz (et des produits pétroliers) consiste à immobiliser temporairement certains volumes de produit dans des appareils à pression ou réservoirs selon que le produit stocké est ou n’est pas sous-pression. Le stockage des ressources énergétiques est non seulement nécessaire pour compenser les fluctuations d’approvisionnement dues à toutes sortes d’aléas lors de la production mais aussi stratégique pour assurer un minimum d’autonomie énergétique

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II.4.2. Bacs de stockage Les bacs de stockage ou réservoir de stockage permettent de stocker un produit. Ils sont de plusieurs formes, horizontales ou verticales, cylindriques ou sphériques. Les produits pétroliers liquides sont généralement stockés dans des réservoirs cylindriques verticaux en acier. Les produits à l’état gazeux eux sont plutôt stockés dans des capacités sphériques. En ce qui concerne les bacs de stockage de produits pétroliers liquides, il en existe trois types principaux en fonction de la nature du produit stocké. On a les réservoirs à toit fixe, les réservoirs à toit fixe avec écran flottant interne, les réservoirs à toit flottant. [3] Parmi les réservoirs à toit fixe, on distingue plusieurs types classés selon la nature du toit (conique, sphérique ou en parapluie) ou le matériau utilisé pour la construction qui est généralement de l’acier mais souvent dans certains cas que peut être de l’inox.

II.4.3. Normes et référentiels de construction Les normes de construction de bacs ou référentiels de construction sont des recueils de recommandations et règles que l’on choisit avant la construction d’un bac. Suivre ces normes de construction est un gage de qualité et de sécurité pour l’installation et pour les partenaires commerciaux. Ces normes de construction sont actualisées chaque année et sont vendues assez chères. Il en existe plusieurs et on peut citer entre autres : le CODRES utilisé par les français et l’ « API Standard 650 : Welded Steel Tanks for Oil Storage » utilisé par les américains. Ces normes prennent en compte le choix du matériau de construction, le dimensionnement du bac (toit, robe, virole, soudure et bien d’autres). Le client c’est-à-dire celui qui commande un bac auprès du constructeur doit specifier la norme selon laquelle il veut qu’il soit construit.

II.5. Soutage et pipelines II.5.1. Soutage Le soutage est l’opération qui consiste à prendre des hydrocarbures de soute ou « bunkers » à bord d’un navire. Ces hydrocarbures de soute servent à la propulsion du navire. Le mot soutage est lui-même très peu utilisé, son équivalent anglais « bunkering » étant beaucoup plus répandu du fait que l’anglais règne dans le monde maritime.

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12

GENERALITES

1ere PARTTIE

Les hydrocarbures de soute sont divisés principalement en deux classes : -

Le MDO (Marine Diesel Oil) composé de produit résiduel (Fioul lourd) et produit distillé (Gasoil) ;

-

Le HFO (Heavy Fuel Oil ou Fioul Lourd Résiduel) [5].

L’opération de soutage a lieu grâce à un avitailleur (une barge) qui est une sorte de péniche spécialisée dans le transbordement de carburant en ce qui concerne les ports ou les eaux fluviales. En mer, cette opération se fait à quai, à partir de flexibles de chargement ou de bras d’amarrage.

II.5.1. Pipelines Le mode de transport de produits pétroliers sur de longues distances reste la tuyauterie. Parmi les nombreux avantages que comporte ce système d’alimentation du bac on peut noter la rapidité dans l’acheminement du produit, la sécurité, les faibles frais de livraison. De même que les réservoirs de stockage, les pipelines sont soumis à des règles de construction, la norme américaine étant l’API SPEC 5L : Specification for Line Pipe. Il existe aussi les normes ASTM, ANSI et ISO. Le matériau généralement utilisé pour les pipes est l’acier [6] [7] [8].

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DEUXIEME PARTIE MATERIEL ET METHODES

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MATERIEL ET METHODES

2ème PARTTIE

I. MATERIEL Le matériel constitue tous les éléments qui concourent à la résolution du problème posé. Dans notre travail, nous avons eu recours aussi bien aux matériels informatiques qu’aux fiches et documents.

I.1. Matériel informatique Le thème qui nous a été soumis étant un problème de conception pure, nous avons eu recours à des logiciels de D.A.O et à des logiciels de simulation de pipelines. Les premiers cités permettent de mieux rendre le travail effectué sur papier et les seconds permettent de simuler les situations réelles de fonctionnement et de vérifier et caler les paramètres établis par le calcul.

I.1.1. Logiciels de DAO Les logiciels de D.A.O (Dessin Assisté par Ordinateur) que nous avons utilisé sont Google Sketch up, Inkscape, Microsoft Visio 2010 et Google Earth. I.1.1.1. Google Sketch Up

C’est un logiciel de modélisation en 3D/2D. Son utilisation très simple et ses fonctions avancées et intuitives font de lui un logiciel incontournable dans le domaine de la modélisation en 3D/2D. I.1.1.2. Inkscape C’est un logiciel de dessin vectoriel open-source. Le dessin vectoriel effectue les

traitements sur les images sans perte de qualité contrairement au dessin bitmap. Inkscape est aussi open-source et gratuit. Cette nature ne le rend pas pour le moins inefficace car il est très simple d’utilisation et réalise aisément toutes taches de dessin. I.1.1.3. Microsoft Visio 2010

C’est une application de la suite Microsoft Office System. Cette application bureautique fait partie de la gamme de logiciel de schématique ou de diagramme et synopsis. Son domaine d’application ou d’utilisation est donc la réalisation de schéma de modélisation. I.1.1.4. Google Earth

Enfin, nous avons utilisé le logiciel de cartographie satellite Google Earth qui est un logiciel gratuit.

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Il permet entre autres d’avoir un vue satellite à l’échelle de n’importe quel endroit sur la planète à une dizaine de mètres près voire moins. Il permet également de mesurer des distances et des trajets.

I.1.2. Logiciels de Simulation Le logiciel de simulation utilisé dans notre étude est un logiciel de simulation de réseau de pipelines nommé PipeFlow Expert. Ce logiciel très léger permet de gagner du temps lors du calcul de pertes de charge et de dimensionnement de réseau et pompes.

I.2. Documents En plus des logiciels, nous avons eu recours à des documents. Il s’agit des normes de construction de bacs de stockage et de pipelines de produits pétroliers et d’arrêtés ministériels relatifs aussi au même sujet. Ces normes sont très importantes car elles sont gage de qualité et donnent un certain crédit au propriétaire des bacs vis-à-vis de ses partenaires. Aussi, toutes constructions ne respectant pas les arrêtés ministériels se voient automatiquement hors la loi et de ce fait doivent être réhabilitées sous peine de mise hors service sans oublier que bien souvent les coûts de réhabilitations sont supérieurs à ceux de la construction initiale elle-même. En matière de norme de construction, nous nous sommes basés sur le code de calcul de la norme américaine API STD 650 « Welded Steel Tanks for Oil Storage » qui est la norme utilisée pour la construction de la plupart des bacs de stockage dans la zone industrielle de Vridi et dont nous avons pu nous procurer un exemplaire. Aussi, nous avons suivis les recommandations et règles dictées par L’arrêté du 03/10/10 relatif au stockage en reservoir aériens manufacturés de liquides inflammables exploités dans un stockage soumis à autorisation de la rubrique 1432 de la legislation des installations classées pour la protection de l’environnement pour l’étude de sécurité. Toutes les informations essentielles sur les produits stockés nous ont été fournies sous forme de fiches de spécifications que nous avons utilisées pour réaliser nos calculs. Pour les informations manquantes, nous nous sommes référés à internet avec l’accord de notre maitre de stage qui nous a également fourni des cartes du site de Corlay.

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MATERIEL ET METHODES

2ème PARTTIE

II. METHODES II.1. Validation de la répartition de capacité sur le terrain Pour valider la répartition, nous nous sommes servis des logiciels Google sketch up et Google Earth et également des cartes des relevés topographiques pour réaliser un modèle en 3D du futur dépôt. Ce modèle à l’échelle nous a permis de faire l’étude des dangers qui fixe la disposition sur le terrain. Cette étude a été également faite en suivant les recommandations de l’arrêté du 03 octobre 2010. En fait, nous avons jonglé entre le modèle sur le terrain, l’arrêté du 03 octobre 2010 qui permet de fixer les dimensions des cuves de rétention et les distances de sécurité et la norme de construction API 650 STD qui normalise les dimensions des bacs. L’étude du positionnement des bacs a été réalisée en tenant compte des dispositions sécuritaires en vigueur. En effet, selon l’arrêté du 03 octobre 2010, les produits stockés sont de la catégorie C2 pour le G.O et D2 pour le F.O [1]. De ce fait, la distance minimale entre réservoir à l’intérieur de la même rétention est de D/4 pour le G.O et 1,5m pour le F.O. Aussi, la distance entre le mur de la rétention et les réservoirs doit être au moins égale à la hauteur de la rétention. Enfin grâce au logiciel de D.A.O Inkscape, nous avons représenté le futur dépôt sur un plan 2D annoté de la disposition retenue.

II.2. Etude des infrastructures de stockage II.2.1. Dimensionnement des bacs Il faut noter que la méthode utilisée dans cette étude est en étroite relation avec l’étude de validation. Avec les recommandations de la norme API 650 STD qui est notre base de calcul, nous avons déterminé les caractéristiques des réservoirs de stockage. Le but du projet n’étant pas de faire un dimensionnement exhaustif des bacs, les calculs effectués permettront de faire une estimation assez fiable de leur coût total. En effet, selon les constructeurs, le poids total d’un bac permet d’avoir une estimation du coût de celui-ci monté et non-peint.

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Le calcul des réservoirs se basant sur l’API STD 650 comprend l’épaisseur des tôles des viroles, l’épaisseur de la tôle de fond, celle la tôle du toit et les surépaisseurs de corrosion.

II.2.1.1. Epaisseur des viroles

L’épaisseur des viroles est liée à la contrainte maximale admissible du matériau les constituant, à la contrainte résultant de la hauteur H du produit dans le réservoir et à sa densité G. La norme API STD 650 fournie les formules suivantes de calcul [2]:

𝒆𝒅 = 𝒆𝒕 = Où :

𝟒,𝟗×𝑫×(𝑯−𝟎,𝟑)×𝑮

(1)

𝟒,𝟗×𝑫×(𝑯−𝟎,𝟑)

(2)

𝑺𝒅

𝑺𝒕

ed représente l’épaisseur de la virole (mm) ; et représente l’épaisseur pour le test hydrostatique (mm) ; D représente le diamètre nominal du réservoir (m) ; G représente la densité du produit à stocker ; Sd, St représentent la contrainte admissible et la contrainte admissible pour le test hydrostatique (MPa) respectivement ; H représente la hauteur de liquide au niveau de la virole considérée. Les paramètres D, G et H sont directement fixés par les dimensions du réservoir et le produit à stocker. La contrainte admissible Sd et la contrainte admissible St pour le test hydrostatique sont fixées par la norme API STD 650. Elle spécifie que la contrainte admissible doit être soit 2/3 de la résistance à la rupture du matériau, soit 2/5 de sa résistance élastique. Pour l’acier A131 Grade B, la résistance à la rupture est de 235 MPa et la résistance élastique est de 400 MPa [2]. Il faut aussi souligner que la norme API STD 650 fourni deux méthodes de calcul d’épaisseur de viroles qui sont la méthode « 1-Foot » et la méthode « Variable designpoint ». La seconde étant plus adaptée pour les bacs ayant un diamètre nominal supérieur à 60m, nous avons donc utilisé la première citée.

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18

2ème PARTTIE

MATERIEL ET METHODES

II.2.1.2. Calcul du toit

Selon la norme API STD, pour un réservoir à toit fixe, le toit doit être dimensionné de manière à pouvoir supporter une surpression de 5mbars et une dépression de 2,5mbars sans pour autant que l’épaisseur du toit soit inférieure à 5 mm (3/16 pouces) [2]. Nos bacs sont du type toit fixe conique autoporteur. Selon la norme API STD 650, ils doivent être conformes aux spécifications suivantes : -

l’angle 𝜃 (en degrés) que fait le cône avec l’horizontal doit être de 𝜃 ≤ 37 ° �𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 = 9 : 12� ou de 𝜃 ≥ 9,5 ° �𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 = 2 : 12� ; 𝐷

- l’épaisseur minimale : 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 4,8∙sin 𝜃 ≥ 5 𝑚𝑚 ; -

(3)

l’épaisseur maximale : emax = 12,5 mm surépaisseur de corrosion non incluse.

Dans la relation (3), D est le diamètre nominal du tank (m). Nous prenons 𝜃 é𝑔𝑎𝑙𝑒 à 9,5° (𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 2: 12) dans nos calculs.

II.2.1.3. Tôles de fond

Les tôles du fond du réservoir doivent avoir une épaisseur minimale de 6 mm. Aucune formule de calcul n’est donnée par la norme API STD 650 dans ce cas. Par contre, les tôles de fond doivent avoir une épaisseur minimale telle que [3] : 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 𝑚𝑎𝑥 �𝑒𝑚𝑖𝑛−𝑐𝑜𝑑𝑒 ; 3,0 +

Avec 𝑒𝑉1 l’épaisseur

des

𝑒𝑉1 3

tôles

; 8𝑚𝑚� de

première

(4) virole

𝑒𝑚𝑖𝑛−𝑐𝑜𝑑𝑒 l’épaisseur minimale définie par la norme API STD 650.

hors

corrosion

et

[3]

qui

Aussi, faut-il considérer la géométrie du fond. Il existe 3 cas envisageables

sont les fonds plats et horizontaux, les fonds coniques à point bas central (cône down) et les fonds coniques à point haut central (cône up). Le choix s’effectue en fonction de la nature des bacs.

II.2.1.4. Surépaisseur de corrosion

Pour les surépaisseurs de corrosion, Total Raffinage nous fournit des valeurs minimales de 1,5 mm pour les viroles [3].

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II.2.1.5. Poids du bac

La connaissance des épaisseurs des tôles et des surfaces des différentes parties du bac nous permet de faire une estimation du poids de celui-ci. Pour cela, il nous suffira de connaitre la densité du ou des matériaux de construction. Pour l’acier qui constitue la majeure partie de notre réservoir, la densité est de 7,85.

II.2.2. Dimensionnement des cuves de rétention La cuvette de rétention ou encore cuve de rétention est un dispositif de sécurité qui permet de contenir, en cas de rupture, le contenu du bac de stockage. Il permet aussi de contenir les eaux d’extinction et empêche la pollution des eaux et du sol. Une cuve de rétention peut être soit commune, soit individuelle. Selon les normes en vigueur, à chaque réservoir ou groupe de réservoir est associée une capacité de rétention dont la capacité utile est au moins égale à 110% de la capacité du plus grand réservoir associé ou à 50% de la capacité totale des réservoirs associés. Pour la hauteur de la cuve, la 03 octobre 2010 fixe une valeur maximale de 3m de haut. Par rapport à la disposition que nous avons retenu la surface de la rétention SD. La hauteur minimale est donnée par : ℎ𝑚𝑖𝑛 =

𝑉𝑟

𝑆𝑟

(6)

Avec 𝑆𝑟 = 𝑆𝐷 − 2 ∙ 𝑆𝐵 𝑞𝑢𝑖 𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑣𝑒,

𝑆𝐷 , 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 et 𝑆𝐵 , 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑜𝑐𝑐𝑢𝑝é𝑒 𝑝𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑 ′ 𝑢𝑛 𝑏𝑎𝑐 D’où :

ℎ𝑚𝑖𝑛 =

𝑉𝑟

𝑆𝐷 −𝑆𝐵

(7)

On se place dans le cas le plus défavorable, c’est-à-dire l’avarie d’un seul bac, les

autres bacs de la rétention étant intact, leur surface de base occupe toujours le terrain d’où 2 fois SB. Selon la norme également, il faut aussi prendre en compte le volume des eaux d’extinction qui dépend de plusieurs paramètres. Comme alternative, elle préconise une hauteur supplémentaire de 0,15m en vue de contenir ces eaux d’extinction [1].

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20

MATERIEL ET METHODES

2ème PARTTIE

Certaines dispositions sont aussi à prendre concernant le matériau de la cuve de rétention, son caractère combustible, sa résistance chimique et son étanchéité vis-à-vis du produit à stocker. De ce fait, pour le mur de la rétention, nous avons choisi comme matériau le béton et pour le sol, une membrane en polyéthylène surmonté d’une couverture sableuse de 0,1m. Nous avons reporté ces dessins sur notre modèle à l’échelle pour pouvoir déterminé les longueurs de nos lignes. Les dimensions des lignes, fixées par PETROCI, seront de 8’’ partout. Dans le même élan, nous avons aussi réalisé l’implantation des différents instruments inhérents à l’exploitation du dépôt qui constitue le PID (Piping and Instrumentation Diagram ou diagramme de canalisation et d’instrumentation en français) que nous avons représenté à l’aide du logiciel Microsoft Visio. Enfin, grâce à toutes les données collectées plus haut, nous avons réalisé une simulation avec le logiciel PipeFlow Expert du fonctionnement de l’installation pour pouvoir fixer le dimensionnement des pompes d’expédition. PipeFlow Expert se base sur les équations de ColeBrook-White avec la méthode de calcul de Darcy-Weisbach.

II.3. Etude du réseau incendie En plus des textes de l’arrêté 1432 du 03 octobre 2010 et du GESIP, nous nous sommes également inspirés des observations de nos visites faites sur les dépôts alentours et des recommandations issus de l’expérience de notre maitre de stage pour pouvoir tracer le réseau incendie. Avec le logiciel Inkscape et le modèle Google Sketch up, nous avons représenté ce tracé. Enfin, nous avons planché sur le PID du réseau que nous avons représenté avec Microsoft Visio.

II.4. Etude économique Pour réaliser l’étude économique de notre projet, nous avons d’abord réalisé l’inventaire de tous les éléments constitutifs du dépôt et à l’aide des fiches de prix fournies par PETROCI et certains fournisseurs contactés, nous avons déterminé le coût d’investissement du dépôt.

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TROISIEME PARTIE RESULATS ET DISCUSSION

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RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

I. ETUDE DU POSITIONNEMENT DES BACS SUR LE SITE Avec la carte (Annexe 2) présentant les relevés topographiques du site de Corlay, Plusieurs propositions d’implantation des six (6) bacs ont été faites à PETROCI. L’espace disponible étant fixé, la difficulté a été de faire tenir sur le site les bacs et leurs cuves de rétention tout en tenant compte des dispositions sécuritaires, des espaces alloués aux bâtiments administratifs et techniques et aux unités annexes du site. La surface du site de CORLAY a été calculée sur la base des données sur la carte des relevés topographiques. Cette carte ayant été fournie avec une échelle inadaptée pour le format de papier A4 sur lequel nous avons travaillé, une nouvelle échelle calculée à partir de mesures faites par nous-même sur le terrain a été utilisée. Nous avons surtout utilisé les vues satellitaires du logiciel de cartographie Google Earth. Les calculs faits, la superficie du terrain de CORLAY déterminée est de 16919,3m2 soit à peu près 1,7Ha. Le terrain fait l’objet d’une légère surélévation de 3,18m au-dessus du niveau de la mer à son point le plus haut. Nous avons réalisé un modèle sur ordinateur avec le logiciel de D.A.O Google Sketch Up et défini des rayons de sécurité qui nous ont permis de déterminer la disposition idéale tout en respectant les dimensions normalisées des bacs requises par la norme API STD 650. Après calcul, les dimensions optimales des bacs sont résumées dans le tableau 1 et la répartition retenue et validée par PETROCI est représentée sur la figure 2 et la figure 3 présente une vue du modèle en 3D du futur dépôt. Il faut noter que plusieurs paramètres rentrent en compte dans le choix de l’implantation de bacs de stockage telle que la nature du sol ou la sismique de la zone. Ces paramètres ont été négligés dans notre étude pour des raisons de simplification. Cependant, ces paramètres négligés n’impactent pas sur la teneur du travail fixé par le cahier de charge car la zone n’est ni une zone sismique, ni une zone exposé aux vents. Dans la suite, nous verrons en détail les calculs réalisés pour fixer les dimensions des bacs et des cuvettes de rétention.

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Légende : B01 : Bac de F.O 380 BTS B02 : Bac de F.O 380 HTS B03 : Bac de F.O 380 Blending B04 : Bac de F.O 180/380 Blending B05 : Bac tampon F.O 180 G01: Bac de G.O Figure 2 : Plan de masse de la répartition des infrastructures de stockage INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

24

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

Figure 3 : Vue du modèle 3D de l’installation INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

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Tableau 1 : Dimensions des bacs Produits

Diamètre

Hauteur

Hauteur

Volume

Volume 3

(m)

nominale (m)

d’exploitation (m)

Nominal (m )

d’exploitation (m3)

Gasoil

21

16,20

14,44

5608

5000

Fuel Oil 180

21

16,20

14,44

5608

5000

Fuel Oil 380

12

36

9,83

12208

10000

Les volumes sont calculés en fonction de la formule fournie par la Norme API STD 650: 𝑉 = 0,785 ∙ 𝐷 2 𝐻.

Comme on peut le voir sur le plan de masse représentant la disposition des bacs sur

le site (Figure 2), les dispositions sécuritaires en vigueur sont respectées. La distance entre les bacs situés dans une même rétention est D/4 soit 5,25m pour des produits de catégorie C2 (Gasoil) et de 1,5m pour des produits de catégorie D2 (Fuel Oil) [1]. Aussi selon les mêmes normes en vigueur, la distance entre un bac et le mur de la cuve de rétention doit être au moins égale à la hauteur de la cuve. Soit 3m de distance minimale pour les deux groupes de bacs. Enfin, l’arrêté du 03 octobre 2010 préconise une distance minimale de 15m entre tous les réservoirs et bâtiments administratifs hors bâtiments dits « de quais ». La disposition proposée prend en compte cette norme car la distance minimale à la conception est de 20m. D’autres conditions sécuritaires induites par l’arrêté du 03 octobre 2010 sont aussi respectées. Un modèle en 3 dimensions et à l’échelle a été fourni à PETROCI pour vérifier les différentes dimensions de la proposition. Dans le but de vérifier notre modèle au niveau exploitation, nous avons réalisé plusieurs scénarios de fonctionnement des unités de stockage. L’un de ces scénarios nous a montré une faiblesse dans la conception de notre unité. En effet, la SIR alimente l’unité de stockage en F.O 180 et 380 via le même pipeline. Ce pipeline doit être toujours en F.O 180 selon les exigences d’exploitation de la SIR. Lors d’une opération de remplissage du bac de F.O 380 BTS de notre unité, on se rend compte de la nécessité de conserver le produit en ligne qui appartient à la SIR et une fois le pompage terminé, le remettre en place.

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26

3ème PARTTIE

RESULTATS ET DISCUSSION

Un rapide calcul nous montre que la quantité de produit en ligne est d’environ 350m3. Nous avons donc proposé la construction d’un bac tampon B05 de 400m3 destiné à recevoir cette quantité. Ce bac sera construit selon les mêmes normes que les autres bacs et ses caractéristiques sont mentionnées dans le tableau 2.

Toutes les études qui suivront

se feront en fonction de la disposition présentée sur la figure 2. Tableau 2 : Dimensions du bac tampon B05 Produits

Fuel Oil 180

Diamètre

Hauteur

Hauteur

Volume

Volume

(m)

nominale (m)

d’exploitation (m)

Nominal (m3)

d’exploitation (m3)

7,5

9,6 (2,4*4)

9,06

424

400

II. DIMENSIONNEMENT DES BACS ET DES CUVETTES DE RETENTION Comme nous l’avons spécifié dans le point précèdent, la superficie du terrain étant fixée, il n’y avait alors pas une très grande marge dans le choix des dimensions des bacs. Néanmoins les dimensions des bacs ne constituent pas les seuls éléments à prendre en compte dans le dimensionnement.

II.1. Dimensionnement des bacs Les réservoirs de stockage de 10000m3 serviront à stocker du F.O 380 à différentes teneurs en soufre. Ce produit ayant une tension de vapeur très faible aux températures d’exploitation (tension de vapeur du F.O), les bacs ne seront pas soumis à une pression interne nécessitant des bacs à toit flottant ou à toit flottant interne [3]. Les bacs seront donc à toit fixe autoporteur et leur montage se fera par soudure. Le F.O 380 doit être stocké à 38°C et chauffé entre 50°C et 71°C avant d’être expédié avec une température nominale de 55°C

[4]

. Un système de chauffage de corps et

de bouche sera donc installé sur les bacs de 10000m3.

II.1.1. Matériaux de construction La norme API STD 650 conseille plusieurs types de matériaux. Pour notre part, nous avons retenu l’acier ASTM A131M/A131 Grade B qui requiert une épaisseur maximum de 25mm pour la robe, l’acier ASTM 1011M/A1011 Grade 33 pour le toit et l’acier ASTM A106 Grade A pour les pipes de connexion

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II.1.2. Calcul du réservoir Les calculs des réservoirs prennent en compte le calcul des viroles constituant la robe, le calcul du toit, l’épaisseur des tôles de fond, les surépaisseurs de corrosion et le poids du bac.

II.1.2.1. Epaisseur des viroles

Le produit à stocker ayant une densité inférieure à celle de l’eau, l’épaisseur des tôles des viroles est déterminée par la contrainte hydraulique. Nous obtenons les résultats du tableau 3. Tableau 3 : Résultats du calcul des épaisseurs des viroles Bac de 10000m3 Viroles

1

2

Epaisseur (mm)

12,07

9,59 Bac de 5000m

3

4

5

7,12

4,64

2,17

3

Viroles

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

Epaisseur (mm)

9,57

8,48

7,40

6,32

5,23

4,15

3,07

1,98

0,90

Cependant, la norme API STD 650 spécifie pour les bacs, des valeurs minimales des épaisseurs des tôles de virole en fonction du diamètre D du bac. Pour D compris entre 15m et 36m, 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 6 𝑚𝑚 et pour D compris entre 36m et 60m, 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 8 𝑚.

Les résultats corrigés conformément à cette règlementation sont donnés dans le

tableau 4. Tableau 4 : Résultats corrigés des épaisseurs des viroles Bac de 10.000m3 Viroles

1

2

3

4

5

Epaisseur (mm)

12,07

9,59

8

8

8

Bac de 5.000m3 Viroles

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

Epaisseur (mm)

9,57

8,48

7,40

6,32

6

6

6

6

6

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28

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

II.1.2.2. Calcul du toit

Après calcul, on obtient une épaisseur minimale des tôles du toit de 𝑒𝑚𝑖𝑛 =

12,46 𝑚𝑚. Pour les bacs de 10000m3 et 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 9,98𝑚𝑚 pour les bacs de 5000m3.

II.1.2.3. Tôles de fond

Après calcul, on obtient : 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 𝑚𝑎𝑥 {6; 7; 8𝑚𝑚} impliquant donc 8mm

d’épaisseur de tôles de fond pour les bacs de 10000m3.

Les fonds coniques à haut point central (cône up) sont imposés pour le stockage des produits réchauffés (corrosion), ce qui est justement le cas de nos bacs de 10000 m3. L’on prendra pour nos calculs, une pente de 3% pour l’angle du cône avec l’horizontale. De même, pour le bac de F.O 180, on retient les mêmes paramètres que ceux des bacs de 10000m3, soit : 𝑒𝑚𝑖𝑛 = 𝑚𝑎𝑥 {6; 6,19; 8𝑚𝑚}, ce qui implique 8mm d’épaisseur

minimale.

Pour le G.O, les fonds horizontaux sont prohibés pour des bacs de diamètre supérieur à 15m ce qui est le cas ici. Nous retenons donc un fond en cône up de pente 1%.

II.1.2.3. Surépaisseur de corrosion

Les surépaisseurs de corrosion déterminées à partir des abaques sont données dans le tableau 5.

Tableau 5 : Surépaisseurs de corrosion

Viroles

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

V9

Toit

FO 380 HTS

2

1,5

1,5

1

1

-

-

-

-

0,04

FO 380 BTS

1,5

1

1

0

0

-

-

-

-

0,04

FO BLENDING

2

1,5

1,5

1,5

1

1

1

0

0

0,04

Surépaisseur (mm)

Le F.O 380 stocké à une teneur en soufre susceptible de créer une condensation d’acide sulfurique sur le fond du réservoir, les parois internes de la première virole et du toit.

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29

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De ce fait, en plus de prévoir un revêtement anticorrosion spécial pour ces derniers, l’on doit également prévoir une surépaisseur de corrosion adaptée. Pour les bacs de G.O, l’ajout de surépaisseur de corrosion n’est pas nécessaire puisque le G.O n’est pas de nature a entrainé la corrosion. Ce n’est pas le cas du bac qui est destiné à recevoir le F.O 180 ou le F.O 380 Blending. Les figures 4 et 5 nous présentent les dimensions et les épaisseurs déterminées en fonction des données calculées. Le tableau 6, quant à lui, fournit le résultat du calcul final de l’estimation du poids du réservoir. Nous tenons à souligner qu’une marge de 10% du poids total a été prise pour quantifier les éléments annexes tels que les escaliers, les passerelles et les cornières de rives.

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30

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

10 mm

6 mm V9

7 mm (F.O) 6 mm

V8

7 mm (F.O) 6 mm

V7

7,5 mm (F.O) 6 mm

V6

7,5 mm (F.O)

16200 mm

6 mm V5

7,5 mm (F.O) 6,4 mm

V4

8,4 mm (F.O) 7,4 mm

V3

9,4 mm (F.O) 8,5 mm

V2

10,5 mm (F.O)

8 mm

9,6 mm V1

1800 mm

12,6 mm (F.O)

21.000 Figure 4 : Récapitulatif des dimensions des bacs de 5000m3

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31

PETROCI

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12,5 mm

9,5°

9,5 mm 9,5 mm (BTS) V5

9,5 mm 9,5 mm (BTS) V4

10 mm

12000 mm

9,5 mm (BTS) V3

12 mm 11 mm (BTS) V2 15 mm 14 mm (BTS)

8 mm 2400 mm

V1 3%

36.000mm Figure 5 : Récapitulatif des dimensions des bacs de 10000m3

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32

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

Tableau 6 : Estimation du poids des réservoirs montés nus sans radier Bac de 10000m3

Désignation

Virole

Surface (m2)

Volume (m3)

271,43

15,20 (HTS)

Masse volumique (kg/m3) 7850

14,52 (BTS)

Poids (kg)

119320 (HTS) 113982 (BTS)

Fond

1063,11

8,5

7850

66725

Toit

1032,03

12,9

7850

101267 196083,82 (HTS)

Sous total

190745,82 (BTS) Autres

19074,58

10%

19608.38

Total Global

215158,4 (HTS) 210354,2 (BTS) Bac de 5000m3

Virole

118,75

9,2 (F.O)

7850

8,06 (G.O)

72220 (F.O) 63271 (G.O)

Fond

350

2,8

7850

21980

Toit

386

3,86

7850

30537 124737 (F.O)

Sous total

115788 (G.O) Autres

10%

Total Global

12473,7 11578,8 137210,7 (F.O) 127366,8(G.O)

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33

PETROCI

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II.2. Dimensionnement des cuvettes de rétention Dans notre cas, nous avons fait le choix d’une rétention commune pour l’ensemble des trois bacs de 10000m3 et des trois bacs de 5000m3. Selon la 03 octobre 2010, on prend le cas où la capacité totale de la cuvette de rétention est égale à 110% de la capacité du plus grand réservoir associé pour déterminer le volume de la rétention, soit si l’on note 𝑉𝑟

ce volume, on a : 𝑉𝑟 = 11.000 𝑚3 pour les bacs de 10000m3. La hauteur minimale est donnée par :

𝑆𝐷 = 7300𝑚2 , 𝑆𝐵 = 1017,88 𝑚2

D’où : ℎ𝑚𝑖𝑛 =

𝑉𝑟

𝑆𝐷 −2∙𝑆𝐵

=

11.000

7300−2∙1017,88

Soit ℎ𝑚𝑖𝑛 = 2,85𝑚

,

Nous retenons au final comme hauteur de rétention ℎ𝑟 = 3,00𝑚 (hauteur

maximale) en prenant en compte les eaux d’extinction.

Pour les bacs de 5000m3, 𝑉𝑟 = 5500 𝑚3 et 𝑆𝐷 = 2250,5 𝑚2 . La hauteur minimale

calculée donne ℎ𝑚𝑖𝑛 = 2,85𝑚. Cette valeur est fixée par la répartition validée plus haut.

Elle induit, un volume de cuve de 6414m2. Majorée de 0,15m, on obtient une hauteur finale de 3m. Enfin, un merlon de 0,7 m de haut séparera le bac B03 des bacs B01 et B02. Selon la norme, le merlon sera du type RE 240 et devra tenir 4 heures au feu. La figure 6 nous présente une vue en coupe de la cuve de rétention. Béton RE240

Sable fin

3m

Couche de polyéthylène Sol du site

Figure 6 : Vue en coupe d’une cuvette rétention

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34

3ème PARTTIE

RESULTATS ET DISCUSSION

CONCLUSION PARTIELLE A ce stade du travail, nous avons établi la disposition des bacs sur le terrain et calculé les dimensions des bacs. La répartition voulue par PETROCI est compatible avec la superficie mais il faut noter quelques lacunes sécuritaires au niveau des distances interbâtiments. Pour pallier ce problème, nous devons donc proposer un dispositif sécuritaire et anti-incendie renforcé. Dans la seconde partie, nous aborderons l’étude du réseau de ligne d’expédition et d’alimentation ainsi que celui du dispositif sécuritaire.

III. ETUDE DU RESEAU D’ALIMENTATION ET D’EXPEDITION L’activité de soutage se fait à des débits et pressions relativement faibles comparées aux activités de chargement/déchargement. Aussi, les dimensions des pipes d’expédition ont été fixées. Notre travail sera donc de valider ces choix par une étude technique basée sur la mécanique des fluides. Il faudra voir si les débits fixés sont compatibles à la configuration du réseau, si les pertes de charge n’influent pas sur ces derniers et déterminer les caractéristiques des pompes.

III.1. Réseau alimentation L’étude de l’alimentation présente deux cas : l’alimentation en F.O 180, 380 BTS et en G.O réalisée par la SIR et l’alimentation en F.O 380 HTS faite à partir des appontements. L’alimentation du dépôt à partir de la SIR se fera par l’arrière du site (sous le rack longeant la clôture du dépôt côté nord-ouest), au niveau du train de pipe venant de la SIR (voir figure 7). Le dépôt est alimenté en G.O, en F.O 180 et 380. Une visite sur les lieux nous a montré que les pipes d’arrivée de F.O et G.O sont respectivement de 12’’ et 18’’. Des piquages de diamètre 8’’ seront faits sur ces lignes vers les bacs en question. Des vannes seront installées juste après les piquages pour isoler l’installation des activités de la SIR sur les appontements. Le matériau utilisé pour les pipes est, comme nous l’avons déjà souligné, l’acier ASTM A106 Grade A

[6][7][8]

. Ce matériau est celui qui est

communément employé pour l’expédition des produits sur les installations du quai.

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35

PETROCI

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Au niveau des débits d’alimentation, il faut noter que ces derniers sont gérés par la SIR. La détermination des débits de remplissage est fixée par l’urgence du besoin en produit. Néanmoins, les bacs sont dimensionnés pour supporter une pression interne de 0,25 KPa maximum. Le débit d’alimentation maximum que la SIR peut fournir est de 700 m3/h [4]. Après calcul, nous avons déterminé que ce débit est sans danger pour l’installation. L’alimentation au niveau des appontements se fera par des navires à quai. Le débit est également fixé par les pompes d’expédition des navires. Les débits maximums sont aux alentours de 500 m3/h-600 m3/h [4]. Les pipes d’alimentation au niveau des quais seront de 8’’ et seront calorifugés. Ces pipes sont en zone d’exploitation et longent le canal. Cette zone a une atmosphère très corrosive à cause de l’océan à proximité. L’eau salée se condense sur les pipes et crée une couche de sel qui intensifie le phénomène de corrosion. Nous avons donc proposé des pipes Schedule 80 qui ont une plus grande épaisseur rendant plus aisée les opérations de maintenance. La figure 8, qui constitue le PID alimentation de notre dépôt, résume les différentes connexions et les éléments inhérents au réseau d’alimentation.

III.2 Réseau d’expédition Le réseau d’expédition est l’ensemble des pipes qui permettront l’acheminement des produits vers les quais. On rappelle que les produits à expédier sont le G.O, le F.O 180 et 380 blending, soit trois (3) produits. Nous aurons donc trois (3) pipes d’expédition. PETROCI a également fixé le diamètre de ces pipes à 8’’. Les épaisseurs des pipes dépendent de la zone d’exploitation. On a retenu que le réseau interne au dépôt sera Schedule 40 et celui qui longera la berge du canal jusqu’aux différents appontements sera Schedule 80 pour les mêmes raisons évoquées plus haut. Cette répartition est faite dans un souci d’économie d’argent car les pipes Schedule 80 coûtent plus chers que les pipes Schedule 40. Cependant, il faut noter que les pipes d’alimentation et d’expédition du F.O 380 HTS et Blending sont soumis à des conditions assez sévères. En effet, ces derniers sont plus exposés à la corrosion car ils sont d’une part chauffés et d’autre part, ils véhiculent un produit à teneur en soufre élevée. Ils seront donc sur toute la longueur du réseau en Schedule 80. La figure 8 nous présente le PID d’expédition et ses interconnexions.

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36

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

Figure 7 : Réseau d’alimentation et d’expédition INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

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Figure 8 : PID du circuit d’alimentation INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

38

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

Figure 9: PID du circuit d’expédition vers les appontements et du circuit tampon INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

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PETROCI

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III.3. Pomperie, vannes et instrumentation Les PID nous présentent déjà les pompes, vannes et l’instrumentation nécessaire à la bonne marche du dépôt.

III.3.1. Pomperie La pomperie regroupe toutes les pompes d’expédition du réseau. Aussi, pour assurer une meilleure flexibilité dans l’exploitation du réseau, nous avons proposé une pompe de transfert pour réaliser du bac à bac entre les deux (2) bacs de G.O et entre le grand bac de Fuel 380 Blending (10000m3) et le bac bi-produit de 5000m3. Les pompes seront par paires et montées en parallèle pour chaque produit, hormis celles de transfert. Cette répartition est motivée par un souci de prudence et de flexibilité et est de rigueur dans toute pomperie. Les débits d’expédition ont été fixés par PETROCI. Nous aurons donc une pompe de débit 200m3/h et une pompe de débit 300m3/h pour chaque produit. Selon l’urgence de la demande et les capacités du navire à souter, une pompe ou l’autre sera utilisée. La pression dans le circuit doit être la plus petite possible pour éviter des surpressions dans les réservoirs de carburants des navires. De ce fait, toutes les pompes seront de type centrifuge. Le tableau 7 résume l’ensemble des éléments de la pomperie et nous pouvons voir sur le PID expédition (Figure 9) le raccordement des pompes au réseau. L’amorçage des pompes n’est pas un souci car il se fera par gravité à partir du niveau de liquide dans les bacs. Ils existent plusieurs types de pompes de F.O sur le marché. Pour le choix de la pompe, les paramètres à fournir sont le débit d’expédition, la hauteur du réseau et le type de produit à pomper. Tableau 7 : Pompes du circuit d’expédition Produits Fuel Oil 180

Fuel Oil 380 blending

Gasoil

Activité Expédition

Transfert

Deux (2) pompes

Deux (2) pompes

Deux (2) pompes

Débit : 300 et 200m3/h

Débit : 300 et 200m3/h

Débit : 300 et 200m3/h

Une (1) pompe

Une (1) pompe

Débit : 200m3/h

Débit : 100m3/h

-

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40

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

III.3.2. Vannes et instrumentation Les vannes du dépôt seront des vannes à passage direct (trappe). C’est ce type de vanne qui est généralement utilisé pour les hydrocarbures liquides. La position des vannes, comme nous pouvons le voir sur les deux PID (alimentation et expédition) est gouvernée par un souci de flexibilité dans l’exploitation du dépôt. Elles permettront d’isoler certaines parties du réseau des autres. Pour l’alimentation et l’expédition au départ des bacs, nous avons aussi installé des vannes motorisées à commande à distance. Celles-ci joueront un double rôle : celui de commande à distance de l’ouverture et de la fermeture des bacs d’une part et d’autre part, elles joueront le rôle de sectionneur en cas d’incident. Aussi, des clapets anti-retour ont été placés à l’alimentation des bacs pour éviter un retour de produit en cas d’incident de pompage. Les bacs possèdent leur propre instrumentation qui est comprise dans leur coût total d’achat. On peut citer entre autre les indicateurs de niveau (palpeur, radar), les thermomètres et les manomètres. Ces derniers ne seront pas évoqués car n’intervenant pas directement dans l’étude économique de notre projet. Cependant, sur la demande de PETROCI et selon les exigences du réseau, certains instruments ont été ajoutés aux lignes. PETROCI a requis l’installation de débitmètres massiques à lecture volumique sur les lignes d’alimentation et d’expédition. Cet instrument, dont l’acquisition se fait aussi à distance sur les moniteurs, est très important sur des installations de soutage au même titre que les compteurs dans une station-service. La figure 7 présente de la disposition du réseau de pipes sur le terrain. Certaines portions de lignes seront enterrées. Il faut noter, comme l’indique les plans fournis plus haut, que le dépôt est séparé des appontements par un boulevard. Pour traverser ce dernier, on a trois solutions : l’enterrement des lignes, la galerie et le rack. L’enterrement des lignes est à écarter car cette solution n’est pas compatible avec les lignes chauffées et calorifugées. Le rack consiste à faire passer les lignes sur un support métallique qui surplombera la route sur une certaine hauteur comme un pont. Ayant l’avantage d’être flexible et facile à mettre en œuvre, il n’est au contraire pas très sécuritaire vue la taille des engins (grutiers) qui empruntent le boulevard.

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41

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La dernière solution, la galerie plus chère à mettre en œuvre, consiste à creuser une galerie sous la route. Cette solution a été validée par PETROCI et une galerie sera construite en face du futur dépôt pour le passage des lignes. Les pipes de F.O 380 étant tous chauffés, des thermomètres seront installés à des endroits précis du parcours pour faire l’acquisition de la température du produit comme le montre le PID expédition. Dans la suite, nous calculerons la longueur totale du réseau conformément à la disposition retenue.

III.4. Inventaire des éléments du réseau Dans la détermination du coût du dépôt, la longueur totale et les différents éléments du réseau tels que les instruments et les vannes sont les principaux paramètres à connaitre. Sur la base des mesures effectuées sur le terrain avec l’odomètre et de celles prises avec le logiciel de cartographie Google Earth, nous avons pu construire un modèle à l’échelle de notre installation comme nous l’avons déjà signifié. En reportant le tracé de la figure 7 sur notre modèle, nous déterminons les longueurs des différentes lignes et les résultats sont reportés sur les tableaux 8,9 et 10. Tableau 8 : Longueurs totales des lignes d’alimentation/expédition Alimentation (en m)

Expédition (en m)

Total (en m)

G.O

75,72

813

889

F.O 380 BTS

131,23

-

131,23

F.O 380 HTS

846,88

-

846,88

F.O 380 Blending

262,02

743,36

1005,38

57,2

773,51

119,2

107,82

38

145,82

Sous-total (15%)

3137,51 (470,62)

F.O 180 Circuit Bac tampon

Total Global

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3609

42

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

Tableau 9 : Courbures et tés du réseau alimentation/expédition Courbure 90°

Courbure 45°

Té

Alimentation

8

2

8

Expédition

21

3

9

Circuit Bac tampon

5

2

2

34(6)

6(2)

19(3)

40

8

22

Alimentation

Expédition

Total

Vanne (passage direct)

18

29

47

Vanne (motorisée)

5

4

9

Bride

52

66

118

Clapet anti-retour

9

6

15

Débitmètre

3

3

6

Thermomètre

1

5

6

Manomètre

0

3

3

Sous-Total (15%) Total

Tableau 10 : Vannes et instruments

IV. ETUDE HSE Nous abordons l’étude du dispositif HSE du dépôt. Un dépôt d’hydrocarbures de capacité totale 45.000 m3 est un point sensible où la sécurité n’est pas un élément à prendre à la légère.

IV.1. Equipements HSE Ce sont les différents éléments qui concourent à la sécurité, à l’hygiène et au respect de l’environnement sur le dépôt. Les dispositifs de surveillance à distance telles que les caméras, les sirènes et alarmes, voire même les postes de contrôle (guérites et gardiens), les panneaux affichant les différents règles à respecter sur le dépôt (téléphone cellulaire et flamme nue interdits).

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Le matériel de premier secours (arrosoirs, rince-œil, trousse de premier secours) et les équipements de lutte anti-incendie de poing (extincteurs) font aussi partie des éléments de sécurité [9]. La proximité du dépôt avec le canal de Vridi lui confère un caractère de point à risque élevé vue les capacités stockées d’hydrocarbures lourds et de ce fait très difficile à éliminer en cas d’incident de déversement. Dans un cas pareil, la première ligne de défense est la cuvette de rétention dimensionnée avant. Elle permettra, en cas d’incident, de retenir le produit dans un espace confiné. Le dépôt devra être équipé d’un bac de décantation (sur la rive, à côté du local Pomperie anti-incendie) et de ballons qui serviront à traiter les eaux de ruissèlement. Le décanteur permettra de séparer ces eaux de ruissellement des hydrocarbures et les ballons permettront de stocker de les stocker les hydrocarbures ainsi séparer. Deux pompes d’expédition seront placées sur les ballons pour expédier les slopes (ou égouttures) vers la SIR pour traitement. Ce dispositif de traitement des égouttures sera dimensionné en fonction de la capacité du dépôt et de son temps de fonctionnement. La figure 10, présente la disposition des équipements de sécurité cités. Cette disposition n’est pas définitive et est sujette à modification.

IV.2. Réseau incendie IV.2.1. Tracé des lignes Ce réseau est composé des lignes qui réalisent l’appoint en eau/mousse au niveau des différents éléments de sécurité à plus large champ d’action. Ce sont les lances à incendie, les déversoirs de mousse (à l’intérieur des bacs et des cuves de rétention), les clarinettes, les bouches à incendie, les rideaux d’eau, les couronnes et les chambres à mousse des bacs. Ces lignes sont pour certaines connectées à des réservoirs d’émulseur. L’émulseur est un produit qui, lorsqu’il est mélangé à l’eau en présence d’air, produit une mousse d’extinction très efficace contre les feux d’hydrocarbures. Il est de rigueur dans toute installation de produits pétroliers.

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44

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

Figure 10: Répartition des éléments de sécurité sur le site INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

45

PETROCI

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Pour dimensionner le réseau, l’on doit calculer le débit d’eau et la pression que doit fournir la pomperie anti-incendie pour alimenter convenablement les sorties des éléments suscités c’est-à-dire les bouches à incendie, rideaux d’eaux, couronnes de bacs, déversoirs de mousse, lances anti-incendie mobiles et statiques. Les figures 12 et 13 nous présentent respectivement les tracés des lignes incendie « eau » et « émulseur » sur le plan de masse. Pour déterminer le débit et la pression de refoulement de la pomperie anti-incendie nous aurions pu réaliser une simulation de l’installation anti-incendie en fonctionnement. C’est-à-dire déterminer des scenarios d’incident et ensuite avec un modèle voir avec quelle pression et débit le feu se serait éteint en un temps optimal.

IV.2.2. Pomperie et réseau anti-incendie Même si le dimensionnement complet du réseau a été écarté, un problème survient néanmoins lorsqu’on cherche à placer la pomperie incendie sur le site. En effet, la surface allouée est complètement occupée. Néanmoins, après une visite des alentours, nous avons pu dégager trois (3) solutions. Il s’agit, de la première à la troisième : -

de se raccorder au réseau incendie du Grand appontement PETROCI ;

-

de prolonger la dalle sur laquelle repose la pomperie du Grand appontement

PETROCI en vue d’y installer la pomperie du futur dépôt ; -

d’utiliser la place inoccupée sur la berge du canal en face du dépôt pour y

construire une nouvelle pomperie. Après analyse de ces propositions, nous avons conclu que la plus viable est la troisième. Pour des soucis de sécurité la première et la seconde ont été écartées. La décision finale est de construire un local pomperie R+1 sur la berge. Au rez-de-chaussée seront installées les pompes horizontales et au premier étage, les bacs à émulseur. Les pompes, même si leur dimensionnement n’a pas été réalisé, devront être en paire. Pour notre part, nous avons proposé trois (3) pompes. Deux motopompes Diesel alimentées par du Gasoil et une (1) électropompe montée en secours. Il faut noter un élément capital. L’amorçage des pompes avec la solution retenue est très fastidieux. Ce dernier prend beaucoup de temps et vue la distance qui sépare la pomperie des bacs, le temps de réaction en cas d’incident serait trop long tant au niveau des pressions que des débits requis au refoulement des différents dispositifs. Les pompes incendie devront avoir un NPSHdisp assez élevé.

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46

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

Figure 11 : Disposition des lignes en eau du réseau incendie INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

47

PETROCI

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Figure 12 : Disposition des lignes en émulseur et des déversoirs de mousse INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

48

RESULTATS ET DISCUSSION

3ème PARTTIE

De ce fait, il a été proposé l’installation d’une pompe (JOKEY) qui réalisera une pression constante (8 à 10 bars) dans le réseau et qui diminuera le temps de réaction. Cette pompe occupera le local incendie. La figure 13 présente le PID du réseau incendie. On peut la complexité du réseau due au nombre de bacs.

IV.2.2. Inventaire des éléments Il existe deux diamètres de lignes. Les lignes 4’’ pour l’approvisionnement en eau des lances à incendie et des déversoirs de mousse des cuves de rétention. Et des lignes 2’’ pour l’alimentation des couronnes des bacs, des déversoirs de mousse des bacs et enfin des rideaux d’eaux. Le matériau sera le même que celui des autres lignes c’est-à-dire de l’acier ASTM 106 Grade A. L’eau d’extinction avec émulseur ou non est une eau salée à haut caractère corrosif comme nous l’avons souligné. Les pipes seront donc Schedule 80 sur l’ensemble du réseau. Les tableaux 11, 12, 13 et 14 présentent les résultats de l’inventaire. Tableau 11 : Longueurs des lignes du réseau incendie Eau

Mélange eau-émulseur

Total (m)

Ligne 4’’ (m)

551

564

1115

Ligne 2 ’’(m)

332

332

664

Tableau 12 : Longueurs des couronnes des bacs et rideaux d’eau Eléments

Longueur totale (m)

Nombre de buses

Couronne bac 10.000m3

336

168

Couronne bac 5.000m3

195

97

Couronne bac tampon

23

22

Rideaux d’eau

82

16

Tableau 13 : Extincteurs, caméras de surveillance et arrosoirs Eléments

Nombre

Extincteurs à poudre

20

Caméras de surveillance

6

Arrosoirs de sécurité

4

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Tableau 14 : Déversoirs, chambres, rideaux, lances, couronnes et clarinettes Eléments

Nombre

Déversoir de mousse (cuve de rétention)

8

Chambre à mousse (bacs)

7

Lances incendie (canons monitor)

10

Rideaux d’eau

3

Couronne de bacs

7

Clarinettes (4 par bouches)

5

Pour ce qui est des couronnes de bacs, le nombre de buses dépend de la circonférence du bac considéré. Celui des rideaux d’eau dépend de la longueur de la zone à protéger. Selon les normes, les buses sont espacées de 2m pour les couronnes de bacs de 10000m3 et 5000m3 et 1m pour le bac tampon et de 3m pour les rideaux d’eau. Le diamètre est de 2’’ Schedule 80. On obtient finalement pour les lignes 2’’ et 4’’ une longueur totale de 1218m et 1197m respectivement. Il faut remarquer que toutes les vannes du réseau incendie sont des vannes papillon. Elles sont effet plus faciles et rapides à disposer. Ce qui est un aspect très important dans la sécurité d’une installation. L’étude du système d’égouttures (canalisations ou caniveaux, décanteur, ballons slopes, pompes slopes) ne faisant pas partie du cahier de charge n’a pas été réalisé lors de notre stage. Néanmoins, il faut noter que cette étude est très importante dans le dimensionnement général tant au niveau environnemental qu’au niveau économique.

CONCLUSION PARTIELLE A cette étape de notre étude, nous avons suffisamment d’éléments pour débuter l’étude économique de notre projet. Nous avons réalisé les tracés des lignes sur le terrain et les différents PID de l’installation. L’étude du réseau incendie n’a pas été réalisé totalement. Cependant, selon les ingénieurs de la société PARLYM à qui nous avons fourni les informations sur le projet, le réseau incendie nécessiterait approximativement un débit de 800m3/h pour alimenter convenablement tous les éléments de sécurité.

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50

3ème PARTTIE

RESULTATS ET DISCUSSION

L’émulseur utilisé étant un émulseur 3% (concentration émulseur – eau), nous avons donc un débit d’émulseur (si on considère que tout le débit est en mousse) de 24m3/h. Selon l’arrêté du 03 octobre 2010, dans le cas le plus défavorable, le temps maximum d’extinction d’un feu est de 1h. Soit, il faut une quantité de 24000L d’émulseur que nous scinderons en deux bacs de 12000L [9]. Pour assurer le débit de 800m3/h, nous aura à prévoir 3 pompes dont deux motopompes et une électropompe de 400m3/h chacune. La deuxième motopompe sera en secours en cas de coupure de la fourniture en électricité qui invaliderait l’électropompe Enfin, Le réseau incendie sera maillé et donc connecté au réseau incendie des appontements constitué d’un bac émulseur de 8000L et de deux pompes (une électropompe et une motopompe) de 15 bars de pression de refoulement et de 500m3/h de débit chacune. Les deux pompes fonctionnant ensemble pourront aisément fournir le débit requis de 800m3/h.

V. SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DE L’INSTALLATION Dans cette partie, nous allons simuler le fonctionnement de l’installation avec le logiciel PipeFlow Expert. Grace à cette simulation, nous pourrons dire si les débits choisis par PETROCI au niveau des pompes d’expédition (200m3/h et 300m3/h) sont compatibles avec la configuration du réseau. Dans le même temps, nous déterminerons les hauteurs de liquide que devront vaincre les différentes pompes d’expédition. Pour la réaliser, nous utilisons le modèle sur Google Sketch Up et le PID hydrocarbures pour les données sur le réseau. Cette étude est présentée dans son intégralité en annexe 5. Les résultats nous montrent qu’il faut prévoir deux pompes de hauteur manométrique d’au moins 18,6m à un débit de 300m3/h et de 11m à un débit de 200m3/h pour le F.O 180. Pour l’expédition de F.O 380, il faudra prévoir deux pompes pouvant assurer une hauteur manométrique de 20m à un débit de 300m3/h et de 16m à un débit de 200m3/h. De même, l’on constate que la pression en aval (qui ne dépend que du réseau) est de 0,8 bar effectif, ce qui reste compatible avec la pression maximale admise pour les réservoirs des navires. Le tableau 15 résume les résultats de la simulation.

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Figure 13 : PID du réseau incendie INPHB\ESI\IGCP-III\ KAMAGATE Ibrahim Oumar

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3ème PARTTIE

RESULTATS ET DISCUSSION Tableau 15 : Résultats de la simulation HMT (m)

Débit (m3/h) FO 180

FO 380

G.O

200

11

16

10,7

300

18,6

20

19,1

Nous aurons donc à commander de pompes de HMT supérieure ou égale à 20m pour assurer l’expédition des produits.

CONCLUSION PARTIELLE Grace aux simulations avec PipeFlow Expert, nous avons pu déterminer la donnée manquante aux dimensionnements de nos pompes d’expédition c’est-à-dire la hauteur manométrique. Aussi, nous avons vérifié si les débits sont compatibles avec les restrictions de pression. A cet effet, la pression maximale en bout de ligne enregistrée sur le réseau lors des simulations est largement inférieure à la pression maximale admise par les navires aux différents débits d’utilisations. Il faut noter que cette même méthode peut être utilisée pour dimensionner les pompes du réseau incendie. Il faudra juste connaitre les pressions et les débits nécessaires au niveau des différents dispositifs de sécurité (lances, couronnes, rideaux) pour pouvoir déterminer par simulation les débits et hauteurs des pompes adéquates.

VI. ETUDE ECONOMIQUE Nous allons évaluer le coût total du dépôt soutes. Il faut noter que cette étude est assez approximative. D’abord, nous évaluerons le cout d’installation des bacs et de leur cuve de rétention. Ensuite nous évaluerons le coût d’installation des lignes d’alimentation, d’expédition et du réseau incendie. Et enfin, nous évaluerons le coût des autres éléments tels que les pompes, les vannes et les instruments. Enfin, les coûts évalués sont hors taxes et peuvent être sujets à des fluctuations assez importantes.

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VI.1. Evaluation du coût des bacs et cuve de rétention VI.1.1. Coût des bacs A ce niveau de l’étude nous n’avons pas encore reçu les retours des constructeurs. Cependant connaissant le poids des bacs et le prix de l’acier nous avons pu obtenir une approximation des coûts qui comprennent les accessoires du bac, le radier sur lequel le bac repose, le montage et la main d’œuvre. Les coûts des bacs sont donnés dans le tableau 16. Tableau 16 : Coût des bacs Dénomination

Coût unitaire (FCFA)

Quantité

Coût total (FCFA)

G01 et G02

348793896

2

1395175584

B01

547273395

1

1148546790

B02 et B03

560303713

2

1120607427

B04

376625982

1

2241214854

B05

747507

1

1495014

VI.1.2. Coûts des cuves de rétention Les informations fournies au constructeur pour évaluer le coût des cuves de rétention sont pour la cuve de rétention C1 qui contient les bacs G01, G02 et B04 la surface et le périmètre qui ont pour valeurs respectives 2250,5m2 et 242,4m, la hauteur du mur de 3m, le matériau du mur qui est du béton RE 240. De même, pour la cuve de rétention C2 qui regroupe les bacs B01, B02, B03 et B05, les caractéristiques fournies sont la surface et le périmètre de 4246,4m2 et 415,6m respectivement, la hauteur du mur qui est de 3m, le matériau du mur qui est également du béton RE 240. Le coût de construction des cuves de rétention comprend le terrassementnivellement du terrain du site et la main-d’œuvre. Après analyse, la société CATRAM que nous avons contacté nous a fourni les coûts de construction qui s’élèvent respectivement à 560000000FCFA et 780000000 pour les cuvettes de rétention C1 et C2.

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54

3ème PARTTIE

RESULTATS ET DISCUSSION

VI.2. Evaluation du coût des lignes Avec les fiches de coûts fournies par PETROCI, le tableau 17 donne le coût brut des lignes 8’’, 4’’ et 2’’ constituants les différents réseaux. Tableau 17 : Coût des lignes Longueur totale (m) Ligne 8’’

Cout unitaire (FCFA/m)

Cout total (FCFA)

3609

105950

382373550

Ligne 4’’ (+10%)

1197 (1317)

64710

85223070

Ligne 2’’ (+10%)

1218 (1340)

19070

25553800

Les prix proviennent de la société TC Afrique (Trouvay et Cauvin) pour les tubes nus sans soudures API 5L Grade B SCH 40 pour les pipes 8’’ et SCH 80 pour les pipes 2’’et 4’’ datant de 2011. Ces prix sont représentatifs mais doivent être mis à jour. Ces coûts n’incluent pas la main d’œuvre, ni les supports et/ou massifs des pipes. Ces dépenses additionnelles seront évaluées en prenant une marge de 40% du coût total des lignes. Les tableaux en annexe 6 à 9 résument tous les autres éléments des inhérents aux lignes expédition - alimentation et incendie confondues. Il faut rappeler que cette liste n’est pas exhaustive. Elle concerne juste les éléments essentiels au bon fonctionnement des installations telles que représentées sur les différents PID. Certains coûts n’ont pas été obtenus. Il faut noter que les coûts de génie civil, les coûts de construction des bâtiments (bâtiment administratif, local technique, local incendie) ne font pas partie de l’étude du projet et donc de l’étude économique.

CONCLUSION PARTIELLE On obtient donc un total de 6634516896 FCFA brut. Selon notre maitre de stage, il est de coutume de majorer de 40% le coût brut d’un projet. Cette majoration prenant en compte les imprévus et la main d’œuvre d’où le coût final suivant : 9288323655 FCFA. Dans notre cas, il faut souligner que le réseau électrique, le traçage des voies d’accès, le coût de la chaudière et du chauffage, le cout des massifs et supports des lignes, les locaux administratifs et technique par exemple n’ont pas été pris en compte.

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CONCLUSION GENERALE Dans la perspective de réamorcer sa croissance, la Société Nationale d’opérations Pétrolières de la Côte d’Ivoire (PETROCI Holding) a mis en branle plusieurs projets de développement cadre dans lesquels s’inscrit le travail que nous avons effectué à la Direction de l’Ingénierie et de la Logistique (Ex-Direction de l’Industrie et de la Logistique Pétrolière) pendant notre projet de fin d’études. Au terme de notre étude qui a consisté à l’étude des infrastructures de stockage et d’expédition d’un dépôt soutes de capacité 45000TM, nous pouvons affirmer que le projet est viable. En effet, la difficulté majeure a été de trouver la disposition optimale satisfaisant aux différents critères de sécurité comme spécifiés dans l’arrêté du 03 octobre 2010 relatif au stockage des produits pétroliers. Avec l’aide de cet arrêté et selon la norme de construction des bacs API 650 STD, nous avons dimensionné les bacs et les cuves de rétention. Nous avons également fourni un modèle en 3 dimensions (3D) du futur dépôt et les différents plans sur le terrain et PID du réseau d’expédition-alimentation et du réseau incendie conformément à la disposition retenue. Enfin, nous avons établi des tableaux regroupant tous les éléments indispensables à la bonne marche du dépôt que nous avons fourni à différents fournisseurs. Nous avons donc pu avoir une estimation du coût du projet qui s’élève à 9288323655 FCFA. Il faut néanmoins souligner que l’étude est loin d’être complète et que cette approximation est assez grossière car elle ne prend en compte qu’environ 45% du projet total. De ce fait l’on peut estimer le coût total de notre projet à 20000000000 FCFA. L’étude de la rentabilité du projet n’a également pu être effectuée faute de données et de temps. Cette étude nous a permis de parfaire notre connaissance des hydrocarbures en général et de leur stockage en particulier. Elle nous a permis également de mieux appréhender le domaine « Downstream » de la chaine pétrolière. Enfin, grâce à ce projet, nous avons acquis une bonne connaissance en sécurité dans l’industrie pétrolière.

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BIBLIOGRAPHIE

BIBLIOGRAPHIE

BIBLIOGRAPHIE [1] :

Arrêté 1432 du 03 octobre 2010 relatif au stockage en reservoir aériens

manufacturés de liquides inflammables exploités dans un stockage soumis à autorisation de la rubrique 1432 de la legislation des installations classées pour la protection de l’environnement.

[2] :

API STANDARD 650 « Welded Steel Tanks for Oil Storage » (Réservoir

d’hydrocarbures en acier soudé), 30ème Edition Novembre 1998, American Petroleum Institute.

[3] :

Les Spécifications Générales - Conception et Fabrication des réservoirs de stockage

d’hydrocarbures, TOTAL Raffinage, 2005, anonyme

[4]:

Fuel Oil Manual, Paul F. Schmidt, Industrial Press 141-149,

[5] :

Combustibles et Lubrifiants – Manuel de formation, SARL WATER KITS

SUPPLY, anonyme, 2005

[6]:

Pipeline Engineering, Henry Liu, Edition Lewis Publishers, 2003

[7]:

Piping Handbook, 7ème Edition, 2007

[8]:

Pipeline Rules of Thumb Handbook, 7ème Edition, E.W McAllister Edition GPP,

2009

[9] :

Matériels de Protection Incendie Fiches Techniques, Eau & Feu Service des

Installations Fixes, 2008, anonyme

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ANNEXES ANNEXES

ANNEXE 1 : SPECIFICATIONS ISO DES FIOULS MARINS (1996)

ANNEXE 2 : RELEVES TOPOGRAPHIQUES DU SITE DE CORLAY

ANNEXE 3 : SYSTEME DE CHAUFFAGE ET CALORIFUGEAGE Comme nous l’avons déjà souligné, le F.O 380 est un liquide d’une viscosité assez élevée (380 Cst à 50°C). Pour pouvoir l’acheminer à une pression d’exploitation correcte, il est nécessaire de le chauffer entre 50°C et 71°C avec une température nominale de 55°C. Pour comparaison, le bitume doit être chauffé à environ 150°C. Les bacs de 10.000m3 devront être donc chauffé et calorifugé pour réduire les pertes d’énergie. Pour ce qui est du système de chauffage, nous avons deux solutions : -

Un chauffage avec fluide caloporteur (traçage à l’huile),

-

Un chauffage électrique via des résistances chauffantes (traceurs électriques).

Le système de chauffage à l’huile est certes moins flexible et plus difficile à mettre en œuvre, mais celui-ci est plus sécuritaire et n’est pas dépendant de la fourniture en électricité. Ce système que nous avons donc retenu. Ce système est composé de chaudières qui chauffe l’huile et de pompes qui expédient l’huile chauffée à travers des petites tuyauteries (les traceurs) à l’intérieur des bacs et des lignes. Pour assurer une conservation de la chaleur, les bacs et les lignes chauffés sont calorifugés par une couche de laine de verre revêtue d’une feuille d’aluminium. L’étude complète du système de chauffage a été occultée sur la demande de PETROCI. Néanmoins, ce système constitue une partie non négligeable du cout de l’installation. Nous avons donc décidé de calculer la puissance nécessaire pour assurer le chauffage et l’épaisseur de calorifuge nécessaire pour retenir au moins 90% de l’énergie de chauffage apportée. Nous prendrons les températures nominales de chauffage c’est-à-dire 55°C pour l’expédition et 38°C pour le stockage.



Puissance nécessaire pour le stockage

On la calcule on supposant que tout le volume de produit à l’intérieur du bac doit être à 38°C. Connaissant la température moyenne ambiante et la capacité calorifique de notre produit (le Fuel Oil 380), on calcule aisément la quantité d’énergie à fournir en utilisant la formule : 𝑄 = 𝑚 ∙ 𝐶𝑝 ∙ ∆𝑇

Avec 𝑄: quantité d’énergie à fournir (J), 𝐶𝑝 : capacité calorifique du produit (kJ/kg°C),

𝑚 : la masse du produit (m) et ∆𝑇 : la différence entre la température ambiante et la température de stockage.

Encore une fois, nous nous plaçons dans le cas le plus défavorable en considérant la température ambiante la nuit tombée qui est en moyenne de 20°C en Côte d’Ivoire les périodes de l’année les plus froides (données météorologiques). La littérature nous fournit la valeur de la capacité calorifique du F.O et on suppose que cette valeur reste constante dans l’intervalle de température (approximation rendue possible car le ∆𝑇 n’est pas très élevé).

On détermine la masse en posant : 𝑚 = 𝜌𝑉 avec 𝜌: masse volumique du produit et 𝑉 :

le volume considéré. Soit :

𝑄 = 𝜌𝑉𝐶𝑝 ∆𝑇

Cependant, au même titre que la capacité calorifique, la masse volumique du F.O est susceptible de varier dans l’intervalle de température considéré. Pour pallier ces différentes approximations, le Fuel Oil Manual nous fournit un abaque qui permet de déterminer directement la chaleur nécessaire pour élever la température du F.O. On l’utilisant, on obtient : 𝑄 = 300.000.000 𝑘𝐽 nécessaire pour le chauffage des

10.000m3 de fioul stocké dans un seul bac. En se fixant, un temps de chauffage minimal de 6h, la chaudière doit pouvoir fournir une puissance équivalente à 13.870 𝑘𝑊 pour un bac, soit une puissance de 41,6 𝑀𝑊 pour l’ensemble du groupe F.O 380.

A cela on doit ajouter l’énergie à fournir si le bac de F.O 180/ 380 blending est en 380. Soit au total, la chaudière devra fournir pour le chauffage des bacs de la température de 20°C à la température de 38°C dans un laps de temps de 6h, une puissance minimale de 48,6 𝑀𝑊. 

Puissance nécessaire pour l’expédition

On le rappelle, la température d’expédition du produit a été fixée 55°C. Cette consigne de température est à respecter sur toute la ligne d’expédition du F.O 380 Blending de réception du Fioul Oil 380 HTS venant des appontements. A ce niveau du travail, nous n’avons pas encore évalué la longueur de ces lignes. Néanmoins, nous pouvons d’ores et déjà calculer la puissance nécessaire par mètre de pipe. Les caractéristiques de la chaudière, la température de l’huile et les phénomènes de transfert de chaleur bien que nécessaires pour le choix de la chaudière ne font pas partie de notre étude. Mais, selon les constructeurs, la puissance à fournir et les températures de consignes seules déjà permettent d’évaluer le cout du chauffage. Le traçage à l’huile se fait par le biais de tubes qui courent le long du pipe à chauffer dans lequel circule le liquide caloporteur (huile). Ces tubes de petits diamètres sont au nombre de trois (3) généralement pour couvrir au mieux la surface du pipe. Le transfert thermique à lieu par conduction entre les parois externes des tubes ou traceurs et celles du pipe ensuite par convection entre la paroi interne du pipe et le fluide à l’intérieur. On utilise le même principe de calcul qu’au niveau des bacs pour déterminer la puissance nécessaire pour élever la quantité de produit à l’intérieur d’une unité de longueur de pipe. L’abaque nous fournit la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température du produit de 20°C à 55°C soit 61.000 kJ/m3. Les pipes d’expédition ont un diamètre nominal de 8 pouces (cette valeur a été fixée par PETROCI) et ont un volume par mètre de 0,048m3. On détermine donc la quantité de chaleur recherchée qui est de 2928 kJ/m. La puissance à fournir par mètre de pipe à fournir pour un temps de chauffage minimum de 6h est donc de 0,14 kW.



Calorifugeage

Le calorifugeage se fait par le biais d’une couche de laine de verre sur l’élément à calorifuger. Cette couche de laine de verre est protégée des intempéries par une feuille d’aluminium. La laine de verre est un matériau très isolant au sens thermique du terme. Sa conductivité thermique est comprise entre 0,034 et 0,056 W/m°C. Aussi, sa classe par rapport au feu est M0, c’est-à-dire que c’est un matériau incombustible. Le calorifugeage permet de diminuer le flux thermique qui s’échappe de l’élément chauffé réduisant ainsi les pertes d’énergie. Il permet aussi de protéger les exploitants contre les éventuelles brulures. Soit 𝑥 l’épaisseur de calorifuge, on se met dans l’hypothèse du régime stationnaire,

l’équation de la chaleur nous permet de déterminer le flux Φ par unité de longueur.

Nous laissons de côté les échanges de chaleur entre le produit qui circule à l’intérieur du tube et la paroi interne. Aussi, ne tenons-nous pas compte des échanges extérieurs. Nous supposons le régime permanent établi et nous voulons calculer le flux thermique par unité de longueur d’élément chauffé par unité de longueur qui s’échappe.

𝑥

55°C

55°C

20°C

20°C Légende : : Acier : Laine de : Aluminium Vue en coupe d’une ligne Calorifugée

: Flux thermique sortant

Selon les hypothèses que nous avons fixées, nous nous trouvons dans les conditions aux limites de Dirichlet. Dans ce cas, on calcule le flux selon la formule : Φ=

𝑇1 − 𝑇2 ,𝑖 > 0 𝑟 𝑙𝑛 𝑖+1 𝑟𝑖 ∑ 2 ∙ 𝜋 ∙ 𝜆𝑖

Pour une unité de longueur, avec 𝜆𝑖 : conductivité thermique du matériau 𝑖.

La feuille d’aluminium protectrice est très mince (< 1mm) et ce matériau possède une conductivité thermique très élevée. De ce fait, cette couche présente une résistance thermique négligeable au regard des autres. Elle sera donc occultée. On introduit l’épaisseur 𝑥 = 𝑟2 − 𝑟1

de calorifuge et on obtient : Φ=

𝑇0 − 𝑇2

𝑟 𝑙𝑛 𝑟0 1

2 ∙ 𝜋 ∙ 𝜆0

+

𝑟 𝑙𝑛 𝑥 +1 𝑟

1

2 ∙ 𝜋 ∙ 𝜆1

= 2 ∙ 𝜋 ∙ (𝑇0 − 𝑇2 )

1 ln(𝑥 + 𝑟1 ) 𝐴− 𝜆1

L’application numérique nous donne pour les pipes (matériau ASTM 106 Grade A 8 pouces) : 𝜆1 = 0,040 𝑊�𝑚°𝐶 : Conductivité de l’aluminium 𝜆0 = 46 𝑊�𝑚°𝐶 : Conductivité de l’acier

𝑟1 , 𝑟0 = {0,10955; 0,10137} : Diamètre extérieur, intérieur du pipe en mètre.

Avec 𝐴 =

(𝜆0 −𝜆1 ) 𝜆1 ∙𝜆0

∙ ln(𝑟1 ) −

ln(𝑟0 ) 𝜆0

=

(−0,040+46) 0,040×46

∙ ln(0,10955) −

ln(0,10137)

Et 2 ∙ 𝜋 ∙ (𝑇1 − 𝑇2 ) = 2 × 𝜋 × (20 − 55) = −220

46

= −55,2

Ce qui implique finalement :

Φ = 220 ∙

1 55,2 + 25 ∙ ln(𝑥 + 0,10955)

Sans calorifuge (𝑥 = 0), on a : Φ = 14062,3 W par mètre de pipe. Pour réduire cette valeur de 95%, il faut une épaisseur 𝑥 telle que : 220 Φ −55,3)/25

𝑥 = 𝑒(

− 0,10955

Avec Φ = 0,05 ∙ Φ = 730 W soit 𝑥𝑚𝑖𝑛 = 1,26 𝑚𝑚.

-

Dans ce calcul n’a pas été pris en compte la source interne de chaleur que

constitue les traceur situés à entre les pipes et la laine de verre. Cette source interne induit une puissance P à ajouter à l’équation de la chaleur pour être plus rigoureux. Dans la pratique, vu le diamètre des traceurs à l’huile, l’épaisseur de la couche de laine de vaine est de 30mm. Avec cette valeur de l’épaisseur, on obtient une réduction du flux sortant de 99,30%. En reprenant les mêmes calculs pour les bacs de F.O réchauffés, on obtient comme valeur d’épaisseur minimale pour conserver au moins 95% de l’énergie fournie à l’intérieur du système 𝑥𝑚𝑖𝑛 = 2,8mm mais néanmoins, suivant la même condition que précédemment,

l’on prendra comme épaisseur de calorifuge 30mm.

ANNEXE 4 :

INVENTAIRE GENERAL DES ELEMENTS DU RESEAU INCENDIE

Eléments

Nombres

Longueur de tuyauterie (en m)

Total

-

2’’ (+10%)………………………. 1218 (121,8)

1340

-

4’’ (+10%)………………………. 1197 (119,7)

1317

Courbures et tés

90°

45°

Té

- 2’’ ………………………………..

16

4

10

- 4’’ ………………………………..

18

6

3

Vannes et brides

Vannes

Brides

Papillon

Régulation

- 2’’ ………………………………..

2

3

12

- 4’’ ………………………………..

10

-

12

- Autres …………………………… Pompes et clapet anti-retour - motopompe …..………………….. 2 - électropompe ....………………….

1

- pompe jockey…………………….

1

- clapets anti-retour ……………..… 6 Instrumentation - Manomètres……………

1

- Venturis…………………

3

ANNEXE 5 : SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DE L’INSTALLATION • Expédition du G.O

Avant de commencer il faut clarifier certains points du fonctionnement de l’unité. L’unité pourra fournir en simultané les trois produits (F.O 180, F.O 380 et G.O) aux différents appontements un à la fois mais ne pourra pas fournir simultanément le même produit. On simule deux scenarios. D’une part les bacs sont pleins et le niveau dans le bac est maximal soit 14,4m pour le bac de G.O, d’autre part le pompage se fait dans le bac à moitié vide et le niveau de produit dans le bac est à 7,2m. Après simulation, nous avons obtenu les résultats consignés dans le tableau 14. Données entrées dans le logiciel PipeFlow Expert Réseau

Longueur

Matériau du pipe : Steel ANSI

-

Avant la pompe : 98m

Diamètre : 8’’ SCH 40

-

Après la pompe : 315m (*)

90° =4 ; 45°=4 ; Té=4 ; Vanne : 6

-

Total : 413m

Pompe centrifuge à débit fixé

-

Niveau bac maximum : 14,4m

Débit : - 300m3/h

-

Niveau bac à moitié : 7,2m

-

Niveau soutes navires : 10m

3

- 200m /h Pression bac : pression atmosphérique Pression soutes navire : idem Produit

Conditions :

Gasoil à la température ambiante

Température=26°C (**) Viscosité= 7,95 centipoises (***) Densité= 845 kg/m3

(*) : On se place dans le cas le plus défavorable, c’est-à-dire la distance par rapport au quai le plus éloigné (**) Données météorologiques, (***) Fiches techniques et abaques

Résultats de la simulation de l’expédition de G.O (pression relative) Débit 200m3/h

Niveau bac maximum (14,4m) Réseau

Pompe

Vitesse =

Niveau Bac à moitié (7,2m) Réseau

Pompe

1,721 Paspiration= 1,05 bar Vitesse =

1,721 Paspiration= 0,46 bar

m/s

Prefoulement=

Pamont = 1,2 bar

bar

Pamont = 0,6 bar

Hmanométrique=

Paval= 0,8 bar

Hmanométrique=

Paval= 0,8 bar

m

Perte linéaire= 7,1 m

NPSHdisp=17,7m

Perte

linéaire=

1,33 m/s

7,1 3,4m NPSHdisp=25m

m Perte

singulières=

Prefoulement= 1,34 bar

Perte

10,7

singulières=

0,7m

0,7m 300m3/h

Vitesse =

2,582 Paspiration= 0,9 bar

Vitesse =

2,582 Paspiration= 0,3 bar

m/s

Prefoulement= 1,9 bar m/s

Pamont = 1,2 bar

Hmanométrique=

Pamont = 0,6 bar

Hmanométrique= 19,1

Paval= 0,8 bar

12m

Paval= 0,8 bar

m

Perte

linéaire=

14,7 NPSHdisp=23m

m Perte 1,6m

Perte

Prefoulement= 1,9 bar

linéaire=

14,7 NPSHdisp=15,9 m

m singulières=

Perte m

singulières=

1,6

Représentation du circuit sur PipeFlow Expert

• Expédition du F.O 180

En se basant sur la même méthode que celle utilisée pour la simulation de l’expédition du G.O, on détermine les paramètres du réseau et de la pompe, Les débits en amont et en aval reste les mêmes. On obtient les résultats suivants Résultats de la simulation de l’expédition du F.O 180 Débit 200m3/h

Niveau bac maximum (14,4m) Réseau

Pompe

Réseau

Vitesse = 1,721 m/s

Paspiration= 1,1 bar

Vitesse =

Perte linéaire= 6,9 m

Prefoulement= 1,3 bar m/s

Perte

singulières=

0,7 Hmanométrique=

m 300m3/h

Niveau Bac à moitié (7,2m)

Perte linéaire= 6,7 m Perte

NPSHdisp=25m

m

Vitesse = 2,582 m/s

Paspiration= 0,9 bar

Vitesse =

Perte linéaire= 14,2 m

Prefoulement= 1,9 bar m/s

m

singulières=

1,6 Hmanométrique=

1,721 Paspiration= 0,48 bar Prefoulement= 1,34 bar

3,2m

Perte

Pompe

Perte

11m

m

NPSHdisp=24m

Perte m

singulières=

Hmanométrique=

10,4

0,7 m NPSHdisp=18 m

2,582 Paspiration= 0,3 bar Prefoulement= 1,9 bar

linéaire=

14,2 Hmanométrique= 18,6 m

singulières=

1,6 NPSHdisp=16,5 m

• Expédition du F.O 380

Après simulation, on obtient les résultats suivants sur le tableau ci-dessous : Résultats de la simulation de l’expédition du F.O 380 Débit 200m3/h

Niveau bac maximum (9,83m) Réseau

Pompe

Réseau

Vitesse = 1,721 m/s

Paspiration= 0,8 bar

Vitesse =

Perte linéaire= 6,4 m

Prefoulement= 1,4 bar m/s

Perte

singulières=

0,7 Hmanométrique=

m 300m3/h

Niveau Bac à moitié (4,915)

Perte linéaire= 6,4 m Perte

NPSHdisp=21m

m

Vitesse = 2,582 m/s

Paspiration= 0,7 bar

Vitesse =

Perte linéaire= 13,3 m

Prefoulement= 1,9 bar m/s

m

singulières=

1,6 Hmanométrique=

1,721 Paspiration= 0,35 bar Prefoulement= 1,37 bar

7,3m

Perte

Pompe

Perte

16m

m

NPSHdisp=21m

Perte m

singulières=

Hmanométrique=

12,2

0,7 m NPSHdisp=16,5 m

2,582 Paspiration= 0,3 bar Prefoulement= 1,95 bar

linéaire=

13,3 Hmanométrique= 20 m NPSHdisp=15,8 m

singulières=

1,6

ANNEXE 6: DONNEES FOURNIES AU CONSTRUCTEUR POUR L’EVALUATION DU COUT DES BACS Spécifications produits stocké

Type de bac

-Nom : Gasoil

-Norme de construction : API 650 STD -Hauteur nominale = 16,2m 3

Bacs G01 et G02 (2 bacs)

Bac B01

Dimensions et poids

-Densité = 845 kg/m

-Toit fixe conique

-Diamètre nominale = 21m

-Température ambiante

-Fond conique (cône up)

-Capacité d’exploitation = 5.000m3

-Pression de vapeur = négligeable

-longueur de virole = 1800mm

-Poids = 127366,8 kg

-Nom : F.O 380 BTS

-Norme de construction : API 650 STD -Hauteur nominale = 12m

-Densité (à 15°C) = 991 kg/m3

-Toit fixe conique

-Diamètre nominale = 36m

-Température stockage = 38°C

-Fond conique (cône up)

-Capacité d’exploitation = 10.000m3

-Pression de vapeur = négligeable

-Chauffé et calorifugé

-Poids =210354,2 kg

-longueur de virole = 2400mm -Nom : F.O 380 HTS et Blending Bac B02 et B03 (2 bacs)

-mêmes caractéristiques que B01

-mêmes caractéristiques que B01 -mêmes caractéristiques que B01

-Poids = 215158,4 kg

-Teneur en soufre élevée

Bac B04

-Nom : F.O 180 HTS

-Norme de construction : API 650 STD -mêmes caractéristiques que G01

-mêmes caractéristiques que B01

-Toit fixe conique

-Viscosité (à 15°C) = 180cst

-Fond conique (cône up)

-Poids = 137210,7 kg

-Hauteur nominale = 9,6m Bac B05

-mêmes caractéristiques que B04

-mêmes caractéristiques que B04

-Diamètre nominale = 7,5m -Hauteur d’exploitation = 9,06m -Capacité d’exploitation = 400m3

ANNEXE 7 : COUT DES ELEMENTS DES LIGNES Coût unitaire (FCFA) Courbures et Tés

Quantité

Coût total (FCFA)

90°

45°

Té

90°

45°

Té

90° : 9940000

- 8’’………

131000

100000

182000

40

8

22

45° : 1850000

- 4’’………

125000

90000

135000

24

6

5

Té : 6065000

- 2’’………

8000

45000

99000

20

6

14 Total : 17855000

Vannes et Brides

Brides

Vannes Passage Direct

Papillon

Régulation

Vannes Passage direct

Brides Vannes Papillon

Passage direct : 84506000

Régulation

Papillon : 16835000 - 8’’………

- 4’’………

- 2’’………

1798000

155385

1295000

900000

47

0

39240

13

16680

0

118

2

Régulation : 1800000

96

Brides : 22686270

35

Total : 125827270

Total Global : 143682270

COUT DES ELEMENTS DES LIGNES (SUITE) Coût unitaire

Quantité

Coût total

Vannes motorisées - 8’’………

9

- 4’’………

0

- 2’’………

0

Clapets anti-retour - 8’’………

15

- 4’’………

0

- 2’’………

0

Instrumentation - Manomètre…...

3

- Thermomètre...

6

- Débitmètre ...

11.000.000

6

66000000

- Venturis……... Total Global :

ANNEXE 8 : POMPES ET MATERIELS INCENDIE Coût unitaire (FCFA)

Quantité

Coût total (FCFA)

Pompes d’expédition -200m3/h……………... -300m3/h……………..

Pompes de transfert -100m3/h…………….

Pompes incendie -Electropompe……..... -Motopompe………... -Pompe JOCKEY……

Extincteurs à poudre -10kg (de poing)……... -50kg (à roulettes)……

Buses (*) Chambre à mousse Déversoir de mousse Lance monitor (4’’) Clarinettes (4’’) Arrosoirs de sécurité (*)

: couronnes et rideaux

Total Global :

ANNEXE 9 : MATERIEL A FOURNIR POUR LA SECURITE Matériel

Quantité

Extincteurs à poudre -10kg (de poing)…….....................................

15

-50kg (à roulettes)……..................................

5

Buses mixtes Eau / Mousse (bas foisonnement) K20 H

287

Buses pour rideau d’eau Queue de Paon K204 (Gros débit raccord 2’’ ½ - DN65)

16

Chambre à mousse (bas foisonnement) CAM Type 1 (2’’½)

7

Déversoir de cuvette (bas foisonnement) DEV Type 3 (4’’ - DN100)

8

Canon monitor Fixe à Levier KM-L-4X (4’’)

10

Fûts Mixtes Eau/Mousse pour canon Monitor FIREX FX-60/X

5

Clarinettes (4’’) 4 bouches à incendie

5

Arrosoirs de sécurité avec rince-œil

4

Réservoirs Horizontaux Pour USD RUSD-H1 Volume = 12000 l

2

Proportionneur pour USD PUSD-MIX 8’’ A

2

Caméra de surveillance

6

ANNEXE 10 : APERÇU DE L’ETUDE DE DANGER UTILISEE POUR FIXER LA REPARTITION DES BACS

ANNEXE 11 : REPRESENTATION EN 2 DIMENSIONS DU DEPOT