PFE OCO SAFI

Projet de Fin d’Etudes

SOMMAIRE Introduction générale..................................................................................................................3 Chapitre I : Présentation de l’organisme d’acceuil.....................................................................4 1. Introduction.........................................................................................................................5 2. Présentation du Groupe OCP..............................................................................................5 1.1 Activités du Groupe OCP..............................................................................................5 1.2 Statut juridique..............................................................................................................6 1.3 Fiche technique.............................................................................................................7 3. Présentation de la division Maroc Chimie..........................................................................7 3.1 Ateliers de production d’acide sulfurique.....................................................................8 3.2 Atelier d’énergie et de fluides.......................................................................................9 3.3 Atelier de production des engrais..................................................................................8 3.4 Ateliers de production d’acide phosphorique...............................................................8 Chapitre II : Description du procédé de fabrication d’acide phosphorique .............................10 1. Aperçu général sur la fabrication d’acide phosphorique .............................................11 2 Description de l’atelier phosphorique II.......................................................................16 Chapitre III : Gestion de projet ................................................................................................30 1. Contexte général du projet de fin d’études .....................................................................31 1.1 Définition des contraintes et caractéristiques du projet .................................................31 1.2 Missions .........................................................................................................................31 2. Organisation du projet ......................................................................................................32 2.1 Planning du projet ..........................................................................................................32 2.1 Réunions et rapports .....................................................................................................32 Chapitre IV: Etude et état de l’existant.....................................................................................33 1. Formulation du problème.................................................................................................34 2. Etat de l’existant .............................................................................................................35 2.1 Evolution du rendement .................................................................................................35 2.2 Cartographie des flux en P2O5 ......................................................................................37 2.3 Interprétations ................................................................................................................38 2.4 Cartographie des pertes physiques..................................................................................39 Chapitre V: Analyse de l’existant.............................................................................................42 1. Analyse critique des pertes physiques par étape du procédé............................................42 2. Analyse des données statistiques en matières des pertes physiques.................................45

1

Projet de Fin d’Etudes Chapitre VI: Diagnostic............................................................................................................56 1. Introduction ......................................................................................................................56 2. Recherche des causes racines ...........................................................................................56 2.1 Pertes en P2O5................................................................................................................56 2.2 Pertes par fuites d’acide sur les tuyauteries....................................................................57 2.3 Pertes en P2O5 dans les eaux de refroidissement des garnitures d’étancheité des pompes..................................................................................................................................58 2.4 Pertes en P2O5 au niveau des bacs de stockage ............................................................58 2.5 Pertes en P2O5 au niveau des gardes hydrauliques de lavage des gaz des lignes de concentration ........................................................................................................................59 2.6 Conclusion......................................................................................................................59 Chapitre VII: Leviers et plan d’action......................................................................................61 1. Introduction.......................................................................................................................61 2. Leviers d’amélioration......................................................................................................61 2.1 Objectif d’amélioration.................................................................................................62 2.2 Volets d’amélioration....................................................................................................63 2.3 Priorisation des leviers d’amélioration ........................................................................63 2.4 Plan d’action.................................................................................................................64 2.5 Fiches d’action ..............................................................................................................65 Conclusion générale..................................................................................................................78 Bibliographie.............................................................................................................................79 Annexes.....................................................................................................................................80

2

Projet de Fin d’Etudes

Introduction générale Soucieux d’améliorer les performances en continu, de réduire les coûts, de conforter sa position sur le marché et de répondre aux besoins des clients : le Groupe OCP mène en continue plusieurs projets de développement dans les différentes zones de production. Dans ce contexte, le présent travail qui entre dans le cadre de mon projet de fin d’étude me permettra de mettre en épreuve mes compétences techniques et relationnelles avec ma contribution au chantier ‘’Rendement industriel‘’ à l’atelier phosphorique II de Maroc Chimie. Ainsi mon projet aura comme but l’amélioration du rendement industriel de la ligne de production phosphorique par élimination des pertes physiques ce qui me permettra de réduire le prix de revient tout en garantissant une gestion optimale des facteurs de production. Pour ce faire, j’ai établi la démarche suivante en scindant le travail en parties complémentaires : 

Le premier chapitre sera réservé à la présentation de l’office chérifien des phosphates, ainsi il comprendra une présentation générale du Groupe OCP et de l’organisme



accueillant qui est la division Maroc Chimie. Le deuxième chapitre sera consacré à une description du procédé de fabrication de l’acide



phosphorique et à une présentation de l’atelier phosphorique II de Maroc Chimie. Le troisième chapitre porte sur la gestion du projet de Fin d’Etudes, on expose dans ce



chapitre l’aspect organisationnel du projet. Après l’expression du problème, le quatrième chapitre sera consacré à l’état de l’existant :



Cette phase constitue la base de l’étude. Le cinquième chapitre sera réservé à une analyse de l’existant et des données statistiques



relatives aux pertes physiques. Le sixième chapitre porte sur le diagnostic avant de se pencher sur la proposition



d’actions. Enfin et pour clore un dernier chapitre sera consacré aux solutions : on y exposera les différentes actions proposées pour éliminer les pertes physiques et contribuer à l’amélioration du rendement industriel de l’atelier phosphorique II.

3

Projet de Fin d’Etudes

Chapitre I : 1.Présentation de l’Office Chérifien des Phosphates 2.Présentation de la division Maroc Chimie

Introduction Cette partie est dédiée à la présentation de l’organisme d’accueil à savoir le Groupe Office Chérifien des Phosphates ainsi que Maroc Chimie, la division d’accueil. 4

Projet de Fin d’Etudes

1. Présentation du Groupe OCP 1.1 Historique Les phosphates, sont la première richesse minière du pays. Le monopole de l’exploitation et d’exportation est confié à l’Office Chérifien des Phosphates qui exploite les gisements de Khouribga, Ben guérir, Youssoufia et Boucrâa/Laâyoune. Le groupe Office Chérifien des Phosphates est un opérateur international dans le domaine de l’industrie de phosphate et de ses produits dérivés. Sa création fut en 1920 dans les régions de Khouribga. Cet organisme semi public a pu assurer un grand rendement à l’état, particulièrement en devises utilisées dans le règlement de ses redevances extérieures. Le phosphate brut extrait du sous sol marocain est exporté tel quel ou livré aux industries chimiques du Groupe, à Safi ou à Jorf Lasfar pour être transformé en produits dérivés commercialisables : acide phosphorique et engrais solide. Leader mondial sur le marché du phosphate et des produits dérivés, et première entreprise du Royaume, le Groupe OCP opère sur les cinq continents. Son ouverture traditionnelle sur l’international lui a poussé à développer, en permanence, des capacités d’adaptation, de flexibilité et d’anticipation pour pouvoir répondre aux exigences, de plus en plus fortes, des clients dans un marché fortement concurrentiel.

1.2 Activités du Groupe OCP Le Groupe OCP extrait le phosphate brut du sous-sol marocain grâce à des chantiers à ciel ouvert ou des mines souterraines. C’est le premier exportateur du phosphate au monde (plus de 95% de ses produits) et il réalise un chiffre d’affaires annuel de 1.3 milliard de dollars.

Le phosphate provenant des sites d’exploitation minière limités à Khouribga, Benguérir, Youssoufia et Boucraâ-Laâyoune subit plusieurs opérations de traitement. Le phosphate ainsi traité peut suivre deux orientations : 5

 

Projet de Fin d’Etudes Exportation comme matière première à une quarantaine de pays à travers le monde. Livraison aux industries chimiques du Groupe localisées à Safi et à Jorf Lasfar pour être transformé en produits dérivés comme l’acide phosphorique de base, l’acide phosphorique purifié et les engrais solides.

Pour mieux satisfaire les clients, le groupe OCP compte sur quatre points forts : le capital humain, le savoir-faire, l’écoute de ses clients et la qualité de ses produits. Il occupe la première place dans la liste des exportateurs du phosphate sous toutes ses formes. L’exportation du phosphate brut est de 36.6 % de parts de marché en 2004 tandis que celle d’acide phosphorique est de 44.4 %. Il occupe aussi la troisième place comme exportateur des engrais solides avec 9.9 % de parts de marché en 2004.

1.3 Statut juridique du Groupe OCP Le dahir du 27 janvier 1920 a attribué à l'état Marocain la participation aux recherches minières et l'exploitation du phosphate dans tout le royaume. Le dahir du 7 Août 1970 décréta la fondation de l'office chérifien des phosphates comme filiale publique qui sera gérée dans des conditions légales, techniques et psychologiques identique à un établissement industriel et commercial. L’OCP est l’entreprise la plus importante à travers le territoire vu :  

L’effectif de son personnel. Sa source de revenu.

Le sens de la responsabilité, la rigueur dans la gestion et la loyauté, forgent l’identité du Groupe et animent les hommes et les femmes qui y travaillent.

1.4 Fiche technique du Groupe OCP Le tableau suivant résume quelques informations principales concernant le groupe OCP pour l’année 2005 : 6

Projet de Fin d’Etudes Raison sociale Date de création de l’OCP Date de création du groupe Statut juridique Activités

Office Chérifien des Phosphates (OCP) Le 7 Août 1920 1975 Société anonyme Extraction, traitement, valorisation

Réserves de phosphate Sites d’exploitation minière

commercialisation des phosphates et ses dérivés. ¾ des réserves mondiales - Khouribga

et

- Youssoufia/Ben guérir Sites de valorisation chimique

- Boucraâ/Laâyoune - Safi

Ports d’embarquement

- Jorf-Lasfar Casablanca, Safi, Jorf-Lasfar, Laâyoune. Tableau 1 : Fiche technique du Groupe OCP

2. Présentation de la division Maroc Chimie La division Maroc chimie a pour vocation la fabrication de l’acide phosphorique à 54 % P2 O 5

et les engrais Triple Super Phosphate (TSP). Elle se compose de quatre unités

principales : 

Ateliers de production de l’acide sulfurique ;



Atelier d’énergie et de fluides ;



Ateliers de production d’acide phosphorique ;



Atelier de fabrication des engrais TSP.

2.1 Ateliers de production de l’acide sulfurique 

Atelier PS II :

7

Projet de Fin d’Etudes L’atelier PS II comprend deux lignes identiques X et Y de capacité unitaire 1000T

H 2 SO 4

/J concentré à 98.5%. La fabrication se fait selon le procédé à simple absorption MONSANTO. 

Atelier PS III :

De capacité 2300T

H 2 SO 4

/j concentré à 98.5% avec un rendement de conversion de

99.7%. L’atelier PS III a la particularité d’avoir un procédé à double absorption, ce qui augmente le rendement de conversion, cette double absorption est assurée par la tour HRS ; A la différence de PS II, au 3ème étage du convertisseur (

SO 2

–

SO 2

) le gaz passe à la tour

HRS pour une première absorption avant d’intégrer le 4ème étage du convertisseur et se diriger vers la tour d’absorption finale.

2.2 Ateliers d’énergie et de fluides Constitué d’une centrale thermoélectrique, d’une unité de traitement d’eau douce et d’une station de pompage d’eau de mer. Cet atelier permet d’alimenter la division en toutes les utilités dont il a besoin, à savoir : 

Les différentes qualités d’eau : eau filtrée, eau déminéralisée, eau d’alimentation ;



La vapeur MP (moyen pression) ;



L’air comprimé ;



L’énergie électrique fournie par trois groupes turboalternateurs.

2.3 Ateliers de production d’acide phosphorique Les ateliers phosphoriques de la division MC ont été conçus pour la production d’un acide titrant 54% en

P2 O5

selon les procédés PRAYON et RHÔNE-POULENC.

 L’atelier PPI dispose de : 

4 lignes 1-2-3-4 de production d’acide phosphorique 30% (Filtres Prayon) (720T en P2O5/H) ;



Une ligne de production d’acide phosphorique concentré 54% (CAP5).

8

Projet de Fin d’Etudes

 L’atelier PPII dispose de : 

2 lignes de production d’acide phosphorique 30% (1 filtre Prayon et un filtre Ucego) ;



4 lignes de concentration d’acide phosphorique 54% ;



2 unités de clarification d’acides phosphoriques 30% et 54%.

Mon stage de Projet de Fin d’Etudes se déroule dans cet atelier.  L’atelier Traitement d’Acide (TA) : Regroupe les opérations de décadmiation, désulfatation, défluoration et désarsonnation de l’acide 54% provenant de la division MP et de l’atelier PP2.

2.3. Atelier de production des engrais TSP La Division MC dispose de deux lignes identiques de production d’engrais TSP: la ligne Nord et la ligne Sud. La fabrication des engrais TSP utilise le procédé Saint Gobin dont le principe est de convertir le

P2 O 5

des matières premières en matières fertilisantes. Ces matières

premières étant les phosphates broyés et l’acide phosphorique titrant 42% en

P2 O 5

.

Conclusion La description de l’organisme d’accueil ainsi que la division Maroc Chimie dans laquelle on a effectué notre stage est une phase primordiale pour mieux approcher le lecteur de notre sujet.

9

Projet de Fin d’Etudes

Chapitre II: 1.Aperçu général sur la fabrication de l’acide phosphorique 2.Description de l’atelier phosphorique II de Maroc Chimie

10

Projet de Fin d’Etudes

Introduction L’acide phosphorique est un solide cristallin de densité 1,83 qui fond à 42,35 °C. Il est ordinairement stocké et vendu sous forme de solution, souvent utilisé dans les industries pharmaceutiques. Il peut être employé comme ingrédient de boissons non alcoolisées et de ciments dentaires, comme catalyseur, dans les métaux inoxydables, les engrais et les détergents et bien d’autres applications. La fabrication industrielle de l’acide phosphorique, à partir des phosphates minéraux se fait suivant deux types différents de procédés : 

Le procédé par voie thermique : consiste en une thermo-réduction du phosphate à



haute température dont le coût énergétique élevé limite son utilisation. Le procédé par voie humide : basé sur l’attaque par un acide fort (sulfurique, nitrique ou chlorhydrique), suivie d’une séparation de l’acide produit.

Quel que soit l’acide mis en jeu, la fabrication de l’acide phosphorique par voie humide fait intervenir trois opérations principales : 

Broyage et Dosage des matières premières ;



Attaque du phosphate et séparations de l’acide produit ;



Concentration de l’acide phosphorique obtenu par la filtration.

Cette section est consacrée à la présentation du processus de fabrication d’acide phosphorique au sein de l’atelier phosphorique II de la division Maroc Chimie.

1. Aperçu général sur la fabrication de l’acide phosphorique 1.1

Production

d’acide

phosphorique

par

procédé

thermique Le procédé thermique consiste à oxyder le phosphore préparé dans des fours électriques pour obtenir l'anhydride phosphorique

P2 O 5

qui est en suite hydraté en acide phosphorique.

11

Projet de Fin d’Etudes P2

+

P2 O 5 +

5 2

O2

3 H2O

P2 O5

 

2 H 3 PO 4

1.2 Fabrication par le procédé humide (attaque sulfurique) L'acide phosphorique produit par voie humide à partir des phosphates naturels et d'acide sulfurique peut être obtenu par 3 procédés de fabrication différente notamment: 

procédé dihydrate ;



procédé semi-hydrate ;



procédé anhydre.

Le choix d'un procédé dépend de la forme sous laquelle le sulfate de calcium se présente comme un produit final. Dans les trois procédés, le phosphate brut est transformé en acide phosphorique et en gypse. Ce dernier peut subir une hydratation plus ou moins poussée qui dépend de la température du milieu réactionnel et de la teneur en

P2 O 5

de l'acide produit.

1.2.1 Procédés dihydrate

A une température assez basse, de 70 à 85°C, l’attaque à l’acide sulfurique du phosphate se fait suivant la réaction : Ca 3 ( PO4 )2 + 3 H 2 S O4 + 6 H 2 O

 

3( CaSO 4 . 2 H 2 O ) + 2 H 3 PO 4

Le gypse obtenu est facile à filtrer. La température de filtration est assez faible et le matériel tient assez bien. L’acide brut produit titre environ 30 % en Les procédés au dihydrate

P2 O5

.

CaSO 4 2 H2 O . ) restent les plus importants du fait de leur ¿

flexibilité. A titre d’exemples: 

Le procédé Prayon ; 12

Projet de Fin d’Etudes



Le procédé Dorr Oliver ;



Le procédé Taki ;



Le procédé Rhône-Poulenc ;



Le procédé Nissan.

1.2.2 Procédés à l’hémihydrate

L’attaque du phosphate se fait à une température variant de 90 à 120 °C, selon la réaction chimique : 3 H O Ca 3 ( PO4 )2 + 3 H 2 S O4 + 2 2



3(

L’acide produit est titré à 42% jusqu’à 52 % en

P2 O5

Parmi les procédés à l’hémihydrate (

CaSO 4

CaSO 4

1 H O 2 H 3 PO 4 . 2 2 )+

.

1 H O . 2 2 ), on peut citer:



Le procédé Fisons ;



Le procédé Central Glass-Prayon, qui implique d’abord la formation du dihydrate puis de l’hémihydrate.

1.2.3 Procédés à l’anhydrite

A une température supérieure à 120 °C, on obtient le sulfate de calcium anhydre

CaSO (¿¿ 4) ¿

selon la réaction : Ca 3 ( PO4 )2 + 3 H 2 S O4

 

3

CaSO 4 + 2 H 3 PO 4

Avec ce type de procédé, l’acide brut produit peut atteindre une concentration de 50 % en P2 O 5

sans avoir recours à une opération de concentration. A titre d’exemples: 

Le procédé Davison



Le procédé TVA (Tennessee Valley Authority)

13

Projet de Fin d’Etudes 1.3 Principe de fabrication de l’acide phosphorique 1.3.1 Broyage du phosphate

Le broyage a pour but l'augmentation de la surface d'attaque du minerai. La réaction chimique est d'autant plus facile que la surface offerte aux réactifs est plus grande. Le broyage est donc une opération généralement nécessaire. L’attaque du phosphate dépend du type de procédé utilisé. Ainsi dans les paragraphes qui suivent on va définir deux types de procédés opérant en dihydrate (les plus utilisés). 1.3.2 Attaque du minerai (Procédé RHONE-POULENC)

Le phosphate naturel est attaqué par l'acide sulfurique concentré à 98%, et l'acide phosphorique moyen (18 à 22% en

P2 O 5

) en milieu aqueux. Le produit est une bouillie

constituée d'acide phosphorique, de gypse et d'impuretés. La réaction étant exothermique, est contrôlée par un balayage continu d'air.

1.3.3 Attaque du minerai (Procédé NISSAN)

Ce procédé se déroule en trois étapes : 

1ére étape d'attaque (mélange) : Dans cette étape, le phosphate naturel est tout d'abord mélangé avec de l'acide phosphorique venant du processus de filtration. Une partie du phosphate naturel est ainsi mise en solution avec formation de phosphate monocalcique.



2ème étape

d'attaque (digestion) : C'est dans cette étape qu'on ajoute l'acide

sulfurique dilué avec précision avec de l'eau. Dans la seconde étape, on ajoutera

environ

1 3

dans le premier digesteur et

2 3

dans le second, et ainsi de suite. Dans

cette étape on atteint un maximum de température qui a pour conséquence, le sulfate de calcium formé se dépose presque entièrement sous forme de hémihydrate. 14



Projet de Fin d’Etudes éme

3

étape (la transformation de l'hémihydrate en dihydrate « cristallisation ») : La

boue liquide formée dans la partie réservée à l'attaque en deux étapes, contient du sulfate de calcium sous forme d'hémihydrate (

CaSO 4

, ½

H2O

). La

transformation de l'hémihydrate en dihydrate est effectuée dans cette étape par refroidissement de la boue liquide. 1.3.4 Réactions chimiques d’attaque

La fabrication de l'acide phosphorique par voie humide résulte des réactions chimiques suivantes : 1.3.4.a Réaction principale

La réaction principale d’attaque par l’acide sulfurique : Ca 3 ( PO4 )2 + 3 H 2 S O4 + 6 H 2 O 

CaSO ¿ 2 H2 O ¿ 2 H 3 PO 4 3 . + ¿ ¿



Phase de dissolution du phosphate : −¿ ¿ 2+¿ 3 Ca ¿ + 2 H 2 PO 4

+¿ Ca 3 ( PO4 )2 + 4 H ¿  −¿ H 2 PO 4¿ 

+¿ + H¿

H 3 PO 4



Phase de cristallisation du sulfate de calcium : 2−¿ 2+¿ nH 2 O ¿ ¿ + (SO 4) + Ca



(

CaSO 4 . nH 2 O

)

1.3.4.b Réactions secondaires

En fait, la réaction est beaucoup plus complexe, car le phosphate contient un grand nombre d'impuretés qui peuvent avoir un rôle néfaste. Parmi ces impuretés, on peut citer : 

Le carbonate de calcium qui réagit avec l'acide sulfurique, suivant la réaction :

15

Projet de Fin d’Etudes CaCO3 +

H 2 S O4 + H 2 O CO2

Le dégagement de

( CaSO 4 ,2 H 2 O ) + CO2



favorise la formation des mousses en présence de matières

organiques. 

Le fluorure de calcium réagit avec l'acide sulfurique suivant la réaction : CaF 2 +H 2 S O4 +H 2 O



La silice en présence d'acide fluoridrique génère de l'acide fluosilicique H 2 SiF 6

ces deux acides sont très corrosifs: 4HF +

2 SiF 4 

( CaSO 4 ,2 H 2 O )+2HF



+

SiO 2

2 H2 O

SiF 4



H 2 SiF 6



+ +

2 H2 O SiO 2

+ 2HF

Les oxydes métalliques contenus dans le phosphate en présence d'acide fluosilicique produisent des fluosilicates: H 2 SiF 6



Na2 O



Na2 SiF 6

H 2 SiF 6 + K 2 O



K 2 SiF 6 +

+

+

H2O H2O

Les chlorures de sodium et de potassium sont à la base de grandes corrosions génèrent de l'acide chlorhydrique : 2 NaCl + 2 KCl +

H 2 S O4 H 2 S O4



NaSO 4

+ 2HCl



K 2 S O4

+ 2HCl

Le contrôle des réactions chimiques ci-dessus s'effectue pratiquement en vérifiant le rendement en

P2 O5

déduit de la teneur en

et la capacité de production de l'atelier. Le rendement en P2 O 5

P2 O 5

se

du gypse éliminé de la bouillie. De même la capacité de

production de l'atelier de filtration dépend essentiellement de l'aspect physique du gypse retenu sur le filtre. 1.3.5 L’opération de filtration

La filtration consiste à séparer les deux phases liquide (acide phosphorique) et solide (gypse). 16

Projet de Fin d’Etudes

1.3.6 L’opération de concentration

L'acide phosphorique obtenu a une concentration de 28 à 30% en

P2 O 5

.

Cette faible concentration en P2O5 entraîne les inconvénients suivants : 

Si l'acide n'est pas mis en œuvre, l'eau supplémentaire entraîne des frais de transport plus élevés.



L'acide n'est pas utilisable pour la fabrication de certains engrais, car une concentration en P2O5 plus élevée est nécessaire pour la fabrication de ceux-ci.

La fonction de la concentration par évaporation de l'acide phosphorique est donc d'évaporer l'eau excédentaire.

2. Description de l’atelier phosphorique II de Maroc Chimie L’atelier phosphorique II de la division Maroc Chimie comporte une seule ligne de production d’acide phosphorique travaillant selon le procédé RHONE-POULENC Revamping (procédé RHONE-POULENC modifié) et dont la capacité 750 T P2O5/jour. L’installation de production d’acide phosphorique 30% et à 54% de P2O5 par voie humide dans l’atelier phosphorique II, est divisée en six sections principales : 

Une unité de stockage et de manutention du phosphate brut ;



Une unité de broyage du phosphate ;



Une unité de production d’acide 30% ;



Une unité de concentration d’acide 30% ;



Une unité de stockage et de conditionnement de l’acide 30% et du stockage d’acide 54% non clarifié ;



Une unité de stockage et de conditionnement de l’acide 54% clarifié.

2.1 Procédé de fabrication de l’acide phosphorique 17

Projet de Fin d’Etudes

2.1.1 Unité de déchargement du phosphate

Le phosphate brut provenant de la mine de Youssoufia est déchargé à la gare haute puis acheminé vers le hall de stockage par les convoyeurs SA et SB. L’unité de déchargement du phosphate est composée de :    

Hall de stockage de capacité 27000 T ; Convoyeurs TA, TB, TC d’extraction du phosphate ; Des casques d’alimentation en phosphate des convoyeurs TA, TB, et TC ; L’alimentation des unités de production phosphorique en phosphate brut est assurée par un système de convoyeurs en série TA/TB/TC à TD, TE, TF puis L1 à L5 (Capacité de transport de 3330 tonnes). 2.1.2 Unité de broyage du phosphate

Le but principal du broyage est de réduire la granulométrie du phosphate afin de permettre un meilleur rendement d’attaque en créant une plus grande surface de contact entre le minerai et l’acide sulfurique. L’installation se compose de trois lignes identiques A, B et C. Actuellement, l’atelier PPII utilise uniquement deux lignes de broyage, puisque la troisième est indisponible. 2.1.2.a Alimentation en phosphate brut

La trémie principale de 350 tonnes V6201 est alimentée par le phosphate brut à travers le convoyeur à bande TF, au niveau de cette trémie un système d’indication de niveau est installé afin de contrôler le niveau de la trémie à distance. Le phosphate extrait est amené via une bande Q6204 munie d’une bascule indiquant la quantité du phosphate, l’indication du débit instantané permet d’ajuster le débit est de l’extraire au tonnage souhaité le débit est affiché dans la salle de contrôle de l’unité de broyage. 2.1.2.b Séparation du phosphate

La séparation du phosphate s’effectue dans le séparateur dynamique S6201 combinant l’effet de la centrifugation et l’effet de l’air soufflet par le ventilateur incorporé dans le sélecteur. Ce

18

Projet de Fin d’Etudes séparateur est composé de deux cônes coaxiaux entre lesquels circule le courant d’air créé par le ventilateur.

Le phosphate dont la granulométrie inférieure à 400 µm est acheminée par la vis Q6205 vers le redler Q6208 le phosphate dont la granulométrie supérieure est stocké dans la trémie V6203 du broyeur de capacité 30 Tonnes pour être broyé. 2.1.2.c Broyage du phosphate

Après le stade de la présélection, les grains qui ne sont pas séparé sont acheminés à la base du cône intérieur du séparateur à air pour alimenter la trémie tampon du broyeur, le phosphate est extrait de cette trémie par un alimentateur alvéolaire dont le débit est commandé par la dépression régnante dans la chambre de broyage. La trémie est équipée de trois alarmes de niveau :  Niveau haut : Arrêt du vibreur alimentant le sélecteur.  Niveau moyen : Remise en marche du vibreur  Niveau bas : Arrêt du broyeur Le phosphate à broyer est introduit au fond du broyeur ou il est repris par des socs qui tournent avec l’arbre vertical, projettent le phosphate entre les galets et le chemin de roulement fixe. Le broyeur pendulaire est constitué par un arbre vertical sur lequel est fixé une étoile supportant les trois pendules à la partie basse de ces dernières sont montés des galets libres. A la base du broyeur est injecté un important volume d’air à l’aide d’un ventilateur de puissance 250 KW. Ce débit crée un tourbillon dans la chambre de broyage et entraîne les fines particules venant d’être générés. Le courant d’air chargé de fines poussières traverse un séparateur intégré qui assure la sélection des grains ayant atteint la finesse requise. Les grosses retombent par gravité à la base de la chambre pour être rebroyées. Le réglage de la finesse désirée est réalisé en positionnant le cône, son déplacement vers le haut tend à augmenter la finesse des grains.

19

Projet de Fin d’Etudes Les grains traversent ensuite un cyclone, les fines sont récupérées et acheminés vers la trémie alimentant l’attaque filtration, l’air poussiéreux est aspiré par le ventilateur principal qui le refoule à la base du broyeur.

Un filtre à manches muni d’un ventilateur d’exhaure est installé dans le circuit de refoulement du ventilateur principal, ce filtre à pour rôle d’une part de soulager le broyeur d’un certain débit de particules et de dépoussiérer l’air chargé avant son rejet à l’atmosphère. Le phosphate broyé est transporté par une série de convoyeurs à bande alimentant en priorité la trémie d’attaque, l’excédant retourne dans le silo de capacité 1500 tonnes. Le phosphate récupéré est secoué par les manches et acheminé vers une vis. Le produit broyé provenant du cyclone et le sélecté du séparateur sont groupés dans le redler qui alimente un élévateur à godet. Le redler principal alimente une trémie tampon qui alimente à son tour la cuve d’attaque.

20

Projet de Fin d’Etudes Phosphate brut

Entrés cuve

21

Projet de Fin d’Etudes Figure 1 : Schéma simplifié de l’unité de broyage

Les caractéristiques de l’atelier de broyage sont : Ta bl u

Equipement

Caractéristiques techniques

 Débit : 100 t/h, Rendement : 70%  Puissance moteur : 110KW Broyage  Broyeur à pendule PM 30, Capacité 30 t/h  Vitesse de rotation arbre = 63tr/min  Puissance moteur = 315KW Ventilateur principal  Débit d’air du ventilateur principal = 73400m3/h  Puissance moteur = 315KW Filtre intensif de dépoussiérage à manches  Surface total des manches= 80m²  70 manches (Deux compartiments)  Pression d’air comprimé service = 6bars  Débit Ventilateur d’exhaure = 12000m3/h  Puissance moteur Ventilateur =22KW Filtre NEU d’assainissement  Surface total des manches= 280m²  119 manches (sept compartiments)  Pression d’air comprimé service = 6bars  Débit d’air du ventilateur 24250 m3/h  Puissance moteur ventilateur =150KW Caractéristiques des équipements de l’atelier broyage Séparateur dynamique

ea 2:

2.1.3 Unité d’attaque du phosphate et de filtration

L’atelier phosphorique II possède deux lignes de production d’acide phosphorique. L’attaque et la filtration des phosphates se fait selon le procédé RHONE-POULENC Revamping modifié par l’introduction des autres équipements dans le but est d’augmenter la capacité de production à 740 T P2O5 / j. 2.1.3 a Unité d’attaque du phosphate

Le phosphate broyé est envoyé vers une trémie d’une capacité de 50 T, munie d’un sas afin de réguler le débit du phosphate entrant la cuve, puis acheminé vers une bande doseuse, munie d’un système de régulation qui fait varier la vitesse de la bande en fonction du poids du phosphate détecté. 22

Projet de Fin d’Etudes

L’unité attaque de l’atelier phosphorique II est munie de : 

2 cuves d’attaque, R6300 de volume 264 m3 et R6301 de volume 780m3 ;



Une cuve de passage R6302 de volume 77m3 ;



Une cuve de digestion R6303 de volume 269m3 ;



Une boucle de circulation de la bouillie autour du Flash-Cooler avec son circuit de mise en vide.

Le phosphate ainsi que l’acide sulfurique sont introduit dans les deux cuves d’attaque, les deux débits sont régulés par un ratio (rapport entre [Ca2+] et [SO42-] égale de 0,98 à 1,04). Un appoint en acide sulfurique est prévu au niveau de la cuve d’attaque dans le but d’augmenter le taux en sulfates dans la bouillie. La réaction est exothermique. Pour cela il y a un balayage d’air continu, les cuves d’attaques sont munies d’agitateurs, de refroidisseurs et de disperseurs afin de concevoir une pulpe homogène, et procurer une bonne cristallisation au sulfate de calcium. La réaction du phosphate avec l'acide sulfurique (98,5%) ainsi que la dilution de l'acide sulfurique sont exothermiques. Afin d'éviter l'ébullition de la bouillie dans le réacteur et pour obtenir la forme de sulfate de calcium désirée (dihydrate), la bouillie d'attaque doit être refroidie via l'évaporateur à bas niveau (LLFC : Low Level Flash Cooler) ; la différence de température entre l'entrée et la sortie du Flash Cooler est faible (± 2°C). 2.1.3.b Unité de filtration

La filtration des phosphates se fait à l’aide de deux filtres : UCEGO de capacité 500 T P2O5 /j et PRAYON de capacité 240 T P2O5 /j. Le filtre UCEGO comporte une table tournante, d’une surface utile de 132 m2, et de 36 cellules. Le filtre PRAYON est d’une surface de 60 m2 et de 24 cellules, la particularité de ce filtre c’est qu’il fonctionne à cellules basculantes.  Le filtre UCEGO 23

Projet de Fin d’Etudes La bouillie formée est déversée sur la table de filtration tournante à travers un déversoir (nacelle à bouillie). Cette table de filtration est composée des secteurs suivants :

     

Pré secteur ; Secteur d’acide fort ; Secteur d’acide moyen ; Secteur d’acide faible ; Zone d’évacuation du gypse ; Secteur de lavage des toiles.

L’eau filtrée industrielle est pompée à l’aide d’une pompe P6310 pour subir un chauffage à 60°C, par les condensats de la CAP2 et par la vapeur (170°C ; 3 bars) par son injection en ligne. L’eau chauffée est stockée dans une trémie de l’eau de lavage puis elle est refoulée vers la table filtrante à l’aide d’une pompe P6308 pour effectuer le lavage des toiles filtrantes. Un séparateur sert à recueillir les différents filtrats. Une partie d’acide produit est recyclée automatiquement au niveau de ce séparateur vers le compartiment d’acide moyen pour assurer le débit requis d’acide recyclé à la réaction. L’eau industrielle nécessaire à la fabrication d’acide phosphorique (2ème lavage du gâteau de gypse) est pompée à partir de la trémie de l’eau gypseuse par la pompe P6311. L’acide du secteur moyen est recueilli par la pompe P6303 qui l’envoie vers la cuve d’attaque R6300. L’acide fort est refoulé par la pompe P6302 vers les bacs de stockage.  Le filtre PRAYON C’est un filtre rotatif à godets basculants, il est alimenté en bouillie au moyen d’une pompe. Le contrôle de débit se fait par variation de la vitesse de rotation de la pompe. En cas d’arrêt de l’alimentation vers le filtre, la vitesse de rotation de la pompe décroît de façon à ne plus envoyer la bouillie vers ce dernier et la orienter vers la cuve de digestion via la tuyauterie de retour équipée d’une vanne tout ou rien qui s’ouvre automatiquement avec l’arrêt du filtre.

24

Projet de Fin d’Etudes Les vapeurs fluorées se dégageant au niveau des auges d’alimentation en bouillie et du premier lavage sont diffusées via la hotte vers le circuit d’assainissement et de lavage des gaz de la section d’attaque.

Une première partie du filtrat de production contient des cristaux de gypse très fins et parfois légèrement diluée à l’eau restante sur les toiles filtrantes, est orientée vers l’acide recyclé. Le compartiment central du séparateur commun reçoit le débordement du secteur production. Le filtrat du premier secteur est envoyé vers le stockage par la pompe P6302P, le filtrat du premier lavage et l’apport du pré secteur alimente la pompe d’acide de recyclage autorégulatrice P6303P, l’acide faible est refoulé par la pompe P6304P vers la nacelle du premier lavage. Le lavage final est réalisé au moyen d’eau chauffée par la vapeur injectée en ligne, l’appoint en eau industrielle est assuré par la pompe P6310P aspirante de la fosse des eaux industrielles située au rez-de-chaussée du bâtiment du filtre UCEGO. L’eau chaude produite est utilisée pour le lavage des toiles et comme appoint pour contrôler le niveau du bac d’eau de procédé. L’eau qui a lavée les toiles est récoltée via la trémie dans le bac d’eau chaude .Cette eau est alors pompée vers l’auge du dernier lavage du gâteau de gypse par la pompe P6312P, ce débit de lavage est contrôlé par une boucle de régulation agissant sur la variation de vitesse de cette pompe. Le filtrat de ce dernier lavage est drainé vers la pompe auto régulatrice P6304P. Le gypse est finalement déchargé par rotation de la cellule basculante en position inversée, dans la trémie à gypse, l’évacuation du gypse vers la mer se fait par arrosage à l’eau de mer. Le décollement du gâteau de la toile est facilité par la pression créée par le ventilateur de soufflage K6302P. Le système de récupération de l’acide phosphorique peut être résumé pour les deux types de filtres comme suit : La bouillie est transportée par une pompe qui alimente une table filtrante sous vide à travers le distributeur. Le débit est réglé par une vanne automatique. Le vide est créé par une pompe à vide. La séparation est assurée moyennant un séparateur unique à 3 compartiments : 25

Projet de Fin d’Etudes



1 compartiment (acide fort 27% en P2O5) ;



2ème compartiment (acide moyen 18% en P2O5) ;



3ème compartiment (acide faible, 8% en P2O5).

er

Les trois filtrats sont ainsi obtenus comme suit : 

Le 1er filtrat (acide fort) est transporté vers le stock d’acide à 27% en P2O5 ;



Le 2ème filtrat (acide moyen) est obtenu après lavage du gâteau avec l’acide faible à 8% de P2O5. Il est recyclé vers le pré mélangeur ;



Le 3ème filtrat (acide faible) est obtenu après lavage du gâteau avec de l’eau gypseuse. Il sert pour assurer le 1er lavage du gâteau de gypse sur le filtre. 2.1.4 Unité de Concentration

Dans la fabrication de l’acide phosphorique par voie humide et par le procédé dihydrate, on ne peut pas en générale dépasser une concentration de 30 % en P 2O5, cette concentration rend l’acide produit inadapté à la fabrication des engrais, sans parler du transport d’eau inutile et la consommation d’énergie. Pour des emplois industriels courants de l’acide phosphorique, la concentration requise situe généralement entre 40 % et 54 % de P2O5 d’où la nécessité de concentrer l’acide à 30 %. La concentration donc a pour objectif d’éliminer une quantité d’eau contenue dans l’acide phosphorique à 30 % de façon à augmenter sa teneur en poids de P 2O5, pour avoir de l’acide 54% à la sortie de l’unité de concentration. L’atelier de concentration d’acide phosphorique se compose de deux lignes X2 et X3, dont le fonctionnement est similaire, et d’une autre ligne Y3. Le circuit de la CAP comprend essentiellement:         

Un échangeur thermique ; Un bouilleur ; Une pompe de circulation ; Une pompe de soutirage d’acide phosphorique 54% ; Une pompe d’alimentation d’acide phosphorique 30% ; Un panier filtre ; Une pompe circulante du condensât pour CAP3 ; Une unité de mise sous vide pour CAPY3 constituée d’un laveur et une pompe à vide ; Une unité de mise sous vide pour CAPX2 et CAPX3 constituée de : 26

Projet de Fin d’Etudes

  

Un grand laveur condenseur ; Un petit laveur condenseur ; Deux éjecteurs.

 L’échangeur de la chaleur L’échangeur de CAPX2 et CAPX3 est un échangeur thermique à blocs (Vicarb) à base de graphite. Il est constitué de blocs cylindriques empilés dans une enveloppe en acier en plusieurs parties. Ces blocs sont percés de trous suivant une direction verticale pour la circulation de l’acide et suivant une direction perpendiculaire (horizontale) pour la circulation de la vapeur. Ces blocs sont empilés les un au dessus des autres de telle sorte que l’acide se déplace dans des conduites continues analogues aux tubes des échangeurs tubulaires. Ce dispositif permet de chauffer l’acide entrant dans la boucle à la température correspondante d’ébullition de l’eau, qui est 80°C. Pour CAPY3 est un échangeur thermique tubulaire constitué d’un seul bloc de 889 tubes.  Le bouilleur C’est un évaporateur où règne une dépression de 80 mbar. Cette dépression est suffisante pour l’évaporation de l’eau sous une température de 80°C, C’est là où se passe la dernière étape du processus de concentration. Il se Produit donc un dégagement de vapeur d’eau et des gaz. Ces derniers sont aspirés, grâce à la dépression qui règne dans le bouilleur vers les laveurs condenseurs, le bouilleur est muni de :      

Une entré le reliant à l’échangeur ; Une sortie le reliant au panier filtre ; Un tremplin d’acide produit 54 % ; Une sortie de gaz le reliant au laveur condenseur ; Un trou d’homme pour l’inspection. Laveur condenseur

C’est un appareil destiné à laver et condenser les gaz s’échappant du bouilleur. L’eau de mer est versée par quatre conduites dans un déverseur à une grande vitesse pour créer la dépression et pour laver les gaz.

27

Projet de Fin d’Etudes Il est muni de :     

Une entrée des gaz à laver ; Une sortie des gaz lavés ; Une entrée d’eau de mer ; Un trou d’homme pour l’entretien. Ejecteurs

Ils sont alimentés par la vapeur BP (6 bar), à l’intérieur ils possèdent une buse, l’effet d’un rafraîchissement de section permet de créer la dépression à l’intérieur de l’ensemble {Bouilleur + Laveur condenseur}. Ce qui entraîne l’échappement des gaz et la vapeur d’eau du bouilleur, ainsi que le dégagement des gaz non soluble vers l’atmosphère.  Le panier filtre Installé juste à l’entré de l’échangeur, cet appareil muni d’une grille perforée empêche le passage

des impuretés ayant des dimensions plus larges que la section des tubes de

l’échangeur dans le but d’éviter l’encrassement et le bouchage de ceux-ci. Pour CAPY3 le système de filtration utilisé représente une grille installée à l’entrée de l’échangeur. Principe de fonctionnement : Dans ce qui précède, on a vu que l'opération de concentration a pour but d’augmenter la concentration en

P2 O5

de l’acide produit lors de l’attaque qui est de 30% pour qu’elle

atteigne 54%. L’idée est de provoquer l’évaporation sous vide d’une partie d’eau que contient l’acide phosphorique dans une boucle de circulation forcée caractérisée par un débit très important (1160 m3/h pour la CAP2X) assuré par une pompe de circulation. L’acide entre d’abord dans un échangeur de chaleur où il est chauffé jusqu’à la température voulue, il est ainsi porté à une température suffisante pour entraîner l’ébullition d’eau sous une dépression de 80 mbar. La chaleur fournie par l’échangeur à l’acide circulant dans la boucle de concentration, est dissipée par évaporation d’eau dans le bouilleur où se fait la concentration de l’acide et s’effectue la séparation vapeur d’eau acide concentré. L’acide concentré est soutiré vers l’unité de stockage et une partie de l’acide du bouilleur retourne à l’échangeur en passant par un panier filtre qui sert à empêcher le passage des croûtes formées vers l’échangeur pour éviter l’encrassement de ce dispositif. 28

Projet de Fin d’Etudes Les gaz et la vapeur évaporés sont aspirés par le vide crée par le système de vide vers un grand laveur, où une grande partie de ces gaz est solubilisée. Les gaz non solubles sont lavés encore une deuxième fois dans le petit laveur avant d’être dégagés vers l'atmosphère. 2.1.5 Unité de stockage

L’acide 30% produit à l’étape de la filtration est stocké dans les bacs T6501A et B de capacité 3 2 x 2000 m .

Avant l’étape de concentration il subit d’abord une désursaturation (T6504) et une décantation (T6505). L’acide 54% produit est stocké dans le bac d’acide non clarifié T6501C. L’acide 54% non clarifié est ensuite déssursaturé (T6701) puis décanté (T6702) avant d’être stocké dans le bac d’acide clarifié T6704. Les boues issues de la décantation de 54% sont collectées dans le bac à boues T6705 et envoyées au désursaturateur d’acide 30% T6504. Les boues de la décantation de 30% sont recyclées dans la cuve d’attaque.

2.2. Les rendements de la production phosphorique Il existe une multitude de paramètres qui régissent la marche d’une ligne de production d’acide phosphorique. Ces paramètres interviennent à différents niveaux de processus de production et leur contrôle permet la maîtrise de la conduite et vise l’amélioration des performances de la ligne. La qualité de l’atelier de production d’acide phosphorique II est évaluée en se basant sur des indicateurs fiables. Ces derniers permettent le suivi de la production ainsi que l’orientation des mesures correctives apportées à l’exploitation de l’unité. 2.2.1 Rendement Chimique

Le rendement chimique est l’indice qui reflète le mieux la marche d’une ligne Attaque/Filtration. En effet, cet indicateur englobe toutes les pertes 29

Projet de Fin d’Etudes

d’origine chimique qui se produisent durant la réaction et la filtration. Il est donné par l’expression :

Avec :

: Le débit massique de P2O5 à l’entrée de la ligne AP.

: Le débit massique de P2O5 à la sortie de la ligne AP.

: Le débit massique de P2O5 contenu dans le gypse. D’où :

D’autre part, un bilan de matière en CaO donne :

Avec : : La teneur massique en élément i dans la substance j ; : Le débit massique de la substance j. Or, on suppose généralement que la teneur en CaO dans l’acide produit est négligeable :

On en déduit : 30

Projet de Fin d’Etudes

Remarque : Après le Revamping de l’atelier PPII, le rendement chimique de référence a été fixé à 94,5% dans les conditions optimales de marche (Qualité de phosphate, granulométrie…etc.).

2.2.2 Rendement Industriel

Si le rendement chimique est un indicateur intrinsèque de l’unité Attaque/Filtration, le rendement industriel (ou rendement global) de l’installation, quant à lui, prend en considération tous les flux entrant ou sortant de l’atelier, et notamment les échanges de matière en amont et en aval du procédé. Ce rendement se calcule à la base d’une période bien déterminée (année, trimestre, mois…etc.). Ce qui permet d’évaluer, dans sa globalité, l’activité d’un atelier phosphorique. Le rendement industriel s’écrit :

Avec : : Le tonnage en P2O5 sortant de l’atelier durant la durée t. : Le tonnage en P2O5 entrant à l’atelier durant la même durée.

31

Remarque :

Projet de Fin d’Etudes

Ces tonnages incluent : 

Les échanges de matière entre les ateliers : matières premières,



produit fini ou semi-fini…etc. Tous les types de pertes : pertes chimiques et physiques (fuites, entraînement de P2O5 dans les fumées…etc.)

Le rendement industriel (ou global) est donc strictement inférieur au rendement chimique. En général, cet écart varie de 1 à 2 points.

Chapitre III: 1.Contexte générale du projet de Fin d’Etudes 2.Organisation du projet de Fin d’Etudes 32

Projet de Fin d’Etudes

Introduction Cette section met en évidence et fait le point sur l’aspect organisationnel du projet de Fin d’Etudes.

1. Contexte général du projet de Fin d’Etudes 1.1 Définition des contraintes et des caractéristiques du projet Avant de commencer n’importe quel projet, il faut déterminer les contraintes et les caractéristiques relatives à ce projet.

Contraintes

Date début/fin Objectif

Caractéristique

Du 01/02/2011 jusqu’au 30/05/2011 -Faire passer le rendement industriel de 91,8 % en 2010 à 93% fin 2011. -Réduire la part des pertes physiques dans le rendement industriel. 33

Projet de Fin d’Etudes s

Finalité

-Amélioration des performances de l’atelier phosphorique II. -Réduction du coût de revient. -Elimination des pertes physiques.

Tableau 3 : Contraintes et caractéristiques du projet

1.2

Missions

Pour atteindre les objectifs visés par ce travail, on adopté la méthodologie suivante :       

Etat de l’existant ; Diagnostic ; Analyse de l’état actuel ; Identification et quantification des pertes physiques ; Recherche des causes racines ; Proposer des solutions. Vérification des résultats

2. Organisation du projet de Fin d’Etudes 2.1. Planification du projet La planification est parmi les phases d’avant projet les plus importantes. Elle consiste à déterminer et à ordonnancer les tâches du projet et à estimer leurs charges respectives. Nombreuses sont les outils de planification de projet, j’ai opté pour le diagramme de GANTT, c’est un outil qui permet de gérer le projet et de rendre plus simple le suivi de son avancement. Ce diagramme permet aussi de visualiser l’enchainement et la durée des différentes tâches du projet au sein de l’entreprise comme il est illustré par la figure qui suit :

34

Projet de Fin d’Etudes

Figure 2: Planning du projet

2.2. Réunions et rapports Afin de discuter l’état d’avancement du projet des réunions ont été menées: -Avec l’encadrant industriel pour évaluer, discuter l’état d’avancement du projet et les difficultés rencontrées. -Avec l’encadrant pédagogique pour faire le point sur l’état d’avancement du projet (une visite du site industriel a été effectuée). Et après chaque réunion un reporting est rédigé pour garder une trace écrite de l’état d’avancement, ainsi qu’un rapport qui se présente à l’encadrant pédagogique pour lui informer de l’état d’avancement.

35

Projet de Fin d’Etudes

Chapitre IV: 1.Expression du problème 2.Etat de l’existant

Introduction Pour mieux cerner le problème, j’ai eu recours à une étape préliminaire à toute étude qui est l’expression du problème et l’état de l’existant. Ainsi ce chapitre comprend deux parties élémentaires. Dans la première partie j’ai essayé de donner une formulation plus claire du sujet, et dans la deuxième partie je vais faire un état de l’existant.

1. Formulation du problème 36

Projet de Fin d’Etudes On dit souvent qu’un problème bien posé est déjà à moitié résolu. Cette phase est particulièrement importante car c’est à ce moment que l’on se met d’accord sur la définition et l’étendue du problème. Nombreuses sont les méthodes permettant de poser le problème, j’ai opté pour la méthode QQOQCP qui permet la collecte exhaustive des données en adoptant une attitude constructive basée sur la réponse à une série de questions élémentaires : 

De Quoi s’agit-il ?

Après avoir eu une vision globale du processus de production d’acide phosphorique, on se focalisera sur le chantier rendement et plus précisément sur les pertes physiques à savoir les pertes en

P2 O 5

. Il s’agit donc de répondre à la question suivante : Quelles sont donc les

axes d’amélioration permettant d’éliminer ces pertes? 

Qui est concerné?

Le Président Directeur Général en premier lieu, puisque c’est lui qui a lancé l’opération IQLAA dont les objectifs ont été déclinés à tous les niveaux. Rappelons encore que l’amélioration des performances et la réduction du coût de revient sont parmi ces objectifs et que le directeur de production du Pôle Industriel de Safi y tient compte. 

Où se situe le problème?

Dans l’atelier phosphorique II, service de production d’acide phosphorique, de la division Maroc Chimie.



Depuis quand on cherche à remédier à ce problème ?

Actuellement, le groupe vise l’excellence opérationnelle s’articulant autour de quatre axes stratégiques : - Augmentation de la capacité de production. - Réduction des coûts. - Amélioration continue des performances - Création de la valeur.

37

Projet de Fin d’Etudes Depuis le lancement de cette stratégie, la recherche des leviers d’amélioration des performances devient une préoccupation du groupe. 

Comment se manifeste le problème ?

La conséquence majeure des pertes physiques tout le long de la chaine de production d’acide phosphorique est qu’elle a une influence sur le rendement industriel et le coût de revient. 

Pourquoi traiter ce problème ?

Pour améliorer les performances de l’atelier phosphorique II par la maîtrise des pertes physiques. C’est un premier pas vers l’excellence opérationnelle visée par le groupe OCP.

2. Etat de l’existant Un projet passe nécessairement par une étude et une analyse de l’existant, afin de mettre en relief les dysfonctionnements du système actuel. Cette phase a pour objectif d’examiner l’historique du rendement global et ces indicateurs clés. Elle permet en outre de mettre en exergue les flux physiques de production d’acide phosphorique et de réaliser une cartographie des pertes de P2O5.

2.1 Evolution du rendement Avant d’entamer l’étude, il s’avère intéressant d’examiner le problème en grandeurs mesurables pour mieux apprécier les gisements d’amélioration.

Année 2006 2007 2008 2009 2010

P205 Produit 182044 166794 147201 92728 203765

Rdt Rdt Pertes en TP2O5 P205 Phos Industriel Chimique consommé % % Chimique Physique Total 195746 93,00 94,53 10324 3378 13702 179541 92,90 94,45 9547 3200 12747 158281 93,00 94,5 7958 3122 11080 100791 92,00 94,4 5504 2559 8063 221966 91,80 94,45 12311 5890 18201 38

Projet de Fin d’Etudes Tableau 4: Base line _ PP2

Le schéma suivant résume l’évolution du rendement et ces indicateurs associés au cours des dernières années : Rendement Industriel 94.53

93

Rendement Chimique 94.5

94.45

94.4

93

92.9

92

2006

94.45

2007

2008

2009

91.8

2010

Figure 3 : Evolution du rendement et de ces indicateurs associés à PP2

- L’évolution du rendement global de l’atelier phosphorique II est proportionnelle à celle de ces indicateurs associés à savoir le rendement industriel et chimique. - L’évolution des rendements va nous permettre de mesurer l’impact des actions engagées. -

Qté P2 O5 P2 O 5

produite ¿

Qté P2 O5

consommée : Ecart dû essentiellement aux pertes en

(pertes chimiques & physiques).

Par ailleurs, on s’intéressera dans notre étude à l’un de ces indicateurs à savoir le rendement industriel en matière des pertes physiques.

2.2 Cartographie des flux physiques

39

Projet de Fin d’Etudes Cartographier d’une manière exhaustive les flux physiques de production d’acide phosphorique à savoir les flux

P2 O 5

va nous permettre de les analyser et de repérer ainsi

les points critiques. P2 O 5 Le schéma suivant présente la cartographie descriptive des flux actuelle qui couvre P2 O 5 Figure la 4 :chaine CARTOGRAPHIE DES FLUXdu déchargement Flux du :phosphate brut de production d’ACP à la livraison au client consommateur

Flux de l’ACP 30% STOCKAGE ACIDE 30% U65 Flux de l’ACP 54%

27000 T

GYPSE

Convoyeur 1000 T/h

Flux du phosphate broyé

HALL DE STOCKAGE DU PHOSPHATE BRUT

3 Bacs 2700 T Désursaturateur 690 T Décanteur 500T Ancien décanteur 230T Convoyeur Conduite 16T 100 T/hBac tampon40 T/h

Convoyeur 240 T/h

Convoyeurs 100 T/h

UNITE DE BROYAGE DU PHOSPHATE BRUT

Convoyeur 30 T/j

Convoyeur 140 T/h

Conduite 163,41T/h

Phosphate brut

UNITE DE L’ATTAQUE

IDS/PP/PP

30% BouillieETBOUES FILTRATION Conduite 4 T/h 30% Conduite 60 m3 /j Conduite 70 Conduitem3/h 60 m3/h

IDS/PM/PP Conduite 35 T/h

Conduite 90 m3 /h

Atelier traitement acide

BOUES 54 %

BOUES 54 %

Conduite 44 m3 /j

Conduite 22 m3/j

Conduite 90

Acide désulfaté

Conduite 60

Atelier phosphorique I

Conduite 35 T/h

UNITE DE

Conduite 35 m3/h

Acide clarifié 54 CONCENTRATION DE STOCKAGE ACIDE 54% % L’ACIDE Désursaturateur 800Conduite T CHARGEMENT DES U67 60 m3/h Décanteur 2500 T CAMIONS Bac tampon 30 T Bac de stockage de l’acide clarifié 54% 4400 T Bac à boues 220 T

40

Projet de Fin d’Etudes Remarque : Les débits sont fixés en fonction du besoin, de la situation des stocks, ou des corrections nécessaires.

2.3 Interprétations -Les pertes physiques sont définies comme les pertes qui se produisent tout le long du processus de fabrication d’ACP depuis le déchargement du phosphate jusqu’à l’expédition de l’acide à l’exclusion des pertes chimiques. - Les pertes physiques représentent 30 % des pertes globales. - Escompter un bon rendement en

P2 O5

à l'atelier phosphorique II nécessite non seulement

la réduction du rendement chimique en matière des pertes chimiques mais aussi la maitrise des pertes physiques.

- Chaque opération du processus de fabrication de l'acide phosphorique est accompagnée par des pertes physiques à savoir :     

Déchargement du phosphate Broyage du phosphate Attaque du phosphate et filtration de l’acide phosphorique Concentration d’acide phosphorique Stockage de l’acide Expédition

=> Passer en revue les principales pertes physiques à savoir les pertes en

P2 O5

rencontrées durant les différentes étapes de fabrication d’acide phosphorique.

2.4 Cartographie des pertes physiques Après avoir identifié les différentes étapes du procédé de fabrication d’ACP, on définira pour chaque étape les sources potentielles des pertes physiques ce qui va nous permettre par la suite de réaliser une analyse des causes et d’inventorier les leviers d’amélioration en face de ces causes.

Figure 5 : Cartographie des pertes physiques

41

Projet de Fin d’Etudes Fuites de phosphate sur le transporteur à bandes et entre cabanes (ces pertes de phosphate sont récupérées et recyclées)

- Fuites de phosphate sur le transporteur à bandes et gaines de liaison (ces pertes de phosphate s - Entraînement du phosphate à travers les cheminées du filtre à manche du système de dépoussiérage

- Pertes dans les eaux d’évacuation de l’unité attaque-filtration

- Pertes dans les vidanges au cours de la révision et lavage systématique

- Fuites dans les eaux de refroidissement des garnitures des pompes - Pertes dûes au nettoyage et vidange des bacs - Fuites sur les tuyauteries

-Pertes au niveau des gardes hydrauliques -Pertes dans les eaux de lavage des lignes de concentration

- Fuites dans les eaux de refroidissement des garnitures des pompes - Pertes dûes au nettoyage et vidange des bacs - Fuites sur les tuyauteries Pertes physiques recensées

=> Identifier les étapes du procédé de fabrication d’ACP les plus critiques en matière des pertes physiques.

42

Projet de Fin d’Etudes

Chapitre V: 1.Analyse critique des pertes physiques par étape du procédé 2.Analyse des données statistiques relatives aux pertes physiques

Introduction

43

Projet de Fin d’Etudes Dans le processus de fabrication d’acide phosphorique, les pertes physiques le long de la chaine de production sont inévitables et coûteuses en matière du coût de revient. Il est impératif avant de se lancer dans l’analyse des données statistiques de répertorier les principales étapes du procédé qui engendrent le plus de pertes. Pour ce faire, j’ai opté pour le diagramme Pareto. C’est un outil d’analyse permettant d’identifier les problèmes les plus importants et intervenir dessus en priorité.

1. Analyse critique des pertes physiques par étape du procédé Le tableau suivant résume l’évaluation des pertes physiques au niveau de l’atelier broyage de l’atelier phosphorique II en se référant aux résultats de l’étude de caractérisation des rejets atmosphériques de l’atelier phosphorique II à la sortie des cheminées des systèmes d’assainissement courant Février 2010 : Désignation Rejet du phosphate Débit de gaz dans les cheminées Pertes de phosphate correspondantes Pertes en P2O5 dans le phosphate

Valeur 31mg / Nm3 12000 Nm3/h 0,372 Kg/h 0,0025 T/j

Tableau 5: Quantification des pertes de phosphate par entraînement à travers les filtres à manches

Les tableaux suivants résument l’évaluation des pertes physiques au niveau de l’atelier attaque-filtration :  En consultant les fiches de suivi des eaux d’évacuation du condenseur LLFC, du carnivore, et des filtres Prayon et Ucego courant période Septembre-OctobreNovembre-Décembre 2010 :

Valeur moyenne P2O5 mg/l Débit nominal de l’eau de mer m3 /h Pertes en P2O5 correspondantes T/j

FC 30,97 600 0,445

Carnivore 100,5 200 0,482

Prayon 43,5 100 0,104

Ucego 38,75 150 0,139 44

Projet de Fin d’Etudes Tableau 6: Quantification des pertes en P2O5 dans les eaux d’évacuations de l’unité Attaque-Filtration

 En consultant l’historique de la vidange et du nettoyage des cuves et réacteurs au cours de la révision et lavage systématique : Selon le programme prévisionnel de lavage de l’unité Attaque & Filtration on a : Le nombre de révision est : 2 révision/an.

Cuves d’attaque

R6300

R6301

R6302

R6303

7640

12970

4640

7137

0,5

0,5

1

0,5

Volume (m3)

22,92

66,06

16,90

40

Pertes en P2O5 correspondantes en T/ révision

6,18

17,83

4,56

5,4

Diamètre.int tôle (mm) Hauteur de la tarte des impuretés (m)

Tableau 7: Quantification des pertes en P2O5 dûes à la vidange et nettoyage des cuves et réacteurs et lavage systématique

Le tableau récapitulatif suivant résume l’évaluation des pertes physiques au niveau des unités de production d’ACP en se référant au bilan de production 2010 : Etape du procédé Broyage Attaque filtration Stockage Concentration

Quantification des pertes TP2O5/an 1 495 3611 1783

Tableau 8: Récapitulatif de l’évaluation des pertes physiques à l’atelier PP2

Le tableau suivant résume la classification des pertes physiques au niveau des unités de production d’ACP à l’atelier PP2 :

45

Projet de Fin d’Etudes Etape du procédé Stockage

Quantification des pertes TP2O5/an 3611

Fréquenc e

Fréquence cumulée

61,30%

61,30%

Concentratio 1783 30,27% 91,57% n Attaque 495 8,40% 99,98% filtration Broyage 1 0,02% 100% Total 5890 100% La figure suivante représente le diagramme de Pareto des pertes physiques à l’atelier PPII : Tableau 9: Classification des pertes physiques à l’atelier PP2 120.000% 100.000% 80.000% 60.000% 40.000%

Fréquence

20.000%

Fréquence cumulée

0.000%

Figure 6: Diagramme de Pareto des pertes physiques à PP2

Interprétations:  On discrimine ainsi les étapes critiques qui engendrent le plus de pertes physiques à savoir :  Unités de stockage  Unités de concentration 46

Projet de Fin d’Etudes

 Cibler les efforts d’amélioration au niveau des unités de stockage et de concentration.

2. Analyse des données statistiques relatives aux pertes physiques 2 .1 Récapitulatif 

Au niveau des unités de stockage d’ACP  Pertes en P2O5 par vidange et nettoyage des bacs de stockage ;  Pertes en P2O5 par fuite de l’acide sur les tuyauteries ;  Pertes en P2O5 dans les eaux de refroidissement des garnitures d’étanchéité des pompes.



Au niveau des unités de concentration d’ACP  Pertes en P2O5 dans les eaux de lavage périodique des lignes de concentration ;  Pertes en P2O5 au niveau des gardes hydrauliques de lavage des gaz des lignes CAP.

2.2 Evaluation et quantification des pertes physiques 2.2.a Quantification des pertes en P2O5 par vidange et nettoyage des bacs de stockage

La vidange et le nettoyage des bacs de stockage surviennent suite aux problèmes rencontrés notamment :   

Réparation des fuites Réparation de l’agitateur Réparation de la tôle du bac…

Le nombre moyen de vidange par an est d’environ : 2

47

Projet de Fin d’Etudes Afin de quantifier les pertes dûes à la vidange et nettoyage des bacs de stockage, on a consulté l’historique de la vidange et nettoyage des bacs courant la période 2010-2011, d’où les résultats suivants : Bacs A B C T6504 T6701 T6502

Désignation Stockage ACP Stockage ACP Stockage ACP Désursaturateur Désursaturateur Ancien décanteur

Surface 181,23 181,23 181,23 176,625 94,985 115

Qté acide 30% 30% 54% 30% 54% 30%

Niveau des boues dans le bac 0,50 m 0,41 m 0,30 m 0,27 m 0,23 m 0,29 m

Tableau 11 : Caractéristiques des bacs de stockage de l’atelier PP2

Par ailleurs l’analyse d’un échantillon des boues a donné les résultats suivants : P2O5 (%)

TS (%)

densité

granulomét rie g/l

24 30

10 35

1360 1670

0,32 0,51

Boues 30% Boues 54%

Tableau 12 : Résultat d’analyse d’un échantillon de boues

Le tableau suivant résume le volume des pertes en P2O5 au fond des bacs de stockage lors de la vidange et du nettoyage : Bacs

Surface du bac

Niveau des boues dans le bac

Volume des pertes (m3)

A

(m2) 181,23

0,50 m

90,62

B

181,23

0,41 m

74,30

C

181,23

0,30 m

54,36

T6504

176,625

0,27 m

47,7

T6701

94,985

0,23 m

21,85

T6502

115

0,29 m

33,4

Tableau 13 : Volume des pertes en P2O5 au niveau des bacs de stockage

49

Projet de Fin d’Etudes Le tableau suivant résume les pertes en TP2O5 au niveau des bacs de stockage lors de la vidange et nettoyage : Bacs

Volume des pertes

A B C T6504

(m3) 90,62 74,30 54,36 47,7

T6701 T6502

21,85 33,4

Teneur des boues en P2O5

Pertes correspondantes en

0,24 0,24 0,30 0,24

TP2O5 29 24 27,73 15,30

0,30 0,24 Total

11,15 10,70 117,88

Figure 14 : Pertes en TP2O5 au niveau des bacs de stockage

La perte équivalente est d’environ 118 TP205/Vidange. La perte annuelle est de l’ordre de 236 TP2O5. La part des pertes de vidange et nettoyage dans le rendement industriel est de 0,1063%. 2.2. b Quantification des pertes en P2O5 par fuite de l’acide sur les tuyauteries

Les pertes d’acide qui surviennent sur les tuyauteries sont difficiles à quantifier compte tenu du caractère sporadique de survenance des fuites. Toutefois l’évaluation des pertes au niveau des circuits de transfert a donné les résultats suivants: Circuit de transfert PP2 – PP1 PP2 - TA PP2 – MP1 PP2 – MP2

Longueur du circuit (m) 1000 150 1500 2000

Diamètre (mm) 150 150 200 200

Volume total (m3) 17,7 2,65 47,1 62,8

Tableau 15 : Caractéristiques des circuits de transfert

Notons que toute fuite importante conduit à la perte du ¾ du volume du circuit. Le tableau suivant résume les volumes des pertes en P2O5 évaluées dans les circuits de transfert d’ACP : 51

Projet de Fin d’Etudes Circuit de transfert PP2 – PP1 PP2 – TA PP2 – MP1 PP2 – MP2

Echange acide 30 ou 54% 54% 54 ou 30% 30%

Volume des pertes (m3) 13,2 2 35,32 47,1

Tableau 16 : Volume des pertes en P2O5 dans les circuits de transfert

Le tableau suivant résume les pertes physiques en TP2O5 dans les circuits de transfert : Circuit de transfert PP2 – PP1 PP2 - TA PP2 – MP1 PP2 – MP2

Nbr moyen des fuites/an 2 2 4 1

Les pertes équivalentes TP2O5 16,16 3,52 86,18 16,01

Tableau 17: Les pertes en TP2O5 dans les circuits de transfert d’ACP

Les pertes en P2O5 au niveau des circuits de transfert est d’environ 122 T /an. Ces pertes par fuite d’acide sur les tuyauteries affectent le rendement industriel de 0,055%. 2.2.c Quantification des pertes en P2O5 dans les eaux de refroidissement des garnitures d’étanchéité des pompes

Le tableau suivant résume les caractéristiques des pompes fuyardes dans l’aire de stockage courant période Février-Mai 2011:

Désignation

Fluide

Etanchéité

véhiculé

Débit de l’eau de refroidissement m3/h

Pompe à boues Pompes de transfert PP2-PP1 Pompe d’alimentation de CAPX2 Pompe de transvasement

Boues 54% 54% 30% 30%

Garniture mécanique Garniture mécanique Garniture mécanique Garniture mécanique

0,71 0,39 0,76 0,9

53 Tableau 18: Caractéristiques des pompes fuyardes dans l’aire de stockage

Projet de Fin d’Etudes Le tableau suivant résume l’évaluation des pertes en P2O5 dans les eaux de refroidissement des pompes dans l’aire de stockage : Désignation

Fluide

%P2O5

g P2O5 / l

Débit des fuites TP2O5/h

véhiculé

Pompe à boues

Boues

1,21%

12,1

0,008

Pompes de transfert PP2-PP1 Pompe d’alimentation de CAPX2

54% 54% 30%

1,27% 1,03%

12,7 10,3

0,004 0,007

Pompe de transvasement

30%

1,04%

10,5

0,009

Le débit des fuites sur les garnitures d’étanchéité des pompes débitant dans l’aire de stockage est d’environ 175TP2O5/an.

Tableau 19: Pertes en P2O5 dans les eaux de refroidissement des dans l’aire de stockage Le rendement industriel est affectépompes de 0,078%. 2.2.d Quantification des Pertes en P2O5 au niveau des gardes hydrauliques de lavage des gaz des lignes CAP

- Trois lignes de concentration sont actuellement en service pour concentrer l’acide produit par la section attaque et filtration de l’atelier Phosphorique II. - L’atelier de concentration dispose de :   

8,33 TP2O5/ h disponible à la CAP2X 12,5 TP2O5/h disponible à la CAP3X 13,75 TP2O5/h disponible à la CAP3Y

- Chaque ligne est constituée d’une boucle de circulation (30T pour CAP3X, 26T pour CAP2X, 100T pour CAP3Y) comprenant un bouilleur sous vide, un échangeur de chaleur et une pompe de circulation. - La durée effective de lavage est de 8h. La consultation des fiches de suivi des analyses des eaux au niveau des gardes hydrauliques des lignes CAP courant les mois Décembre, Janvier et Février 2011 donne les résultats suivants : Ligne de concentration

CAPX2

CAPX3

CAPY3 55

Projet de Fin d’Etudes Valeur moyenne mg/l Débit nominal de l’eau de mer m3/h Pertes en P2O5 correspondantes T/j

79 525 0,995

81 625 1,215

74 750 1,332

Tableau 20 : Pertes en P2O5 dans les gardes hydrauliques de lavage des gaz CAP

Par conséquent les pertes en P2O5 dans les gardes hydrauliques des lignes de concentration sont de l’ordre de 1293 T/an. Les pertes au niveau des gardes hydrauliques des lignes de concentration affectent le rendement industriel de 0,582%. 2.2.e Quantification des pertes en P2O5 dans les eaux de lavage périodique des lignes de concentration

Selon le programme prévisionnel de lavage des lignes CAP on a : Ligne de concentration Périodicité de lavage

CAPX2 7j

CAPX3 10j

CAPY3 20j

Tableau 21: Programme prévisionnel de lavage des lignes CAP

L’évaluation des pertes en P2O5 attribuées aux eaux de lavage des lignes CAP ne peut être réalisée que par un échantillonnage. Le tableau suivant résume les résultats d’analyse des échantillons des eaux de lavage de la ligne CAP2X : N° échantillon

1

2

3

4

5

6

7

8

% P2O5 Densité P2O5 g/l

2,10 1016 21,33

0,76 1006 7,64

0,4 1003 4,01

0,28 1002 2,80

0,21 1001,7 2,10

0,18 1001,3 1,8

0,15 1001,1 1,50

0,14 1001,05 1,40

Figure 22 : Résultat des analyses des eaux de lavage de la ligne CAP2X

57

Projet de Fin d’Etudes

La figure suivante présente l’allure du %P2O5 dans les eaux de lavage de ligne de concentration CAP2X : 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1

2

3

4

5

6

7

8

%P2O5

Figure 7: Allure du %P2O5 dans les eaux de lavage de la ligne CAP2X

Le tableau suivant résume les pertes en P2O5 dans les eaux de lavage de la ligne CAP2X : Ligne de concentration Valeur moyenne g/l Débit nominal de l’eau de mer m3/h Pertes en P2O5 correspondantes T/lavage

CAP2X 5,24 30 1,257

Figure 23: Pertes en P2O5 dans les eaux de lavage de la ligne CAP2X

Le tableau suivant résume le nombre de lavage des unités de concentration en se référant à l’historique de lavage des CAP de l’année 2010 : Ligne de concentration Nbr de lavage /an

CAP2X 16

CAP3X 11

CAP3Y 13

Figure 24: Nombre de lavage des lignes CAP_2010

Interprétations : 59

Projet de Fin d’Etudes Ligne de concentration Pertes TP2O5 / lavage Nbr de lavage /an Pertes TP2O5 / an

CAP2X 2 16 32

CAP3X 2 11 22

CAP3Y 4 13 52

Figure 25 : Pertes en P2O5 dans les eaux de lavage des lignes CAP

Par conséquent les pertes en P2O5 dans les eaux de lavage des lignes de concentration sont de l’ordre de 106 TP2O5/an. Ces pertes dans les eaux de lavage des lignes de concentration affectent le rendement industriel de 0,0478%.

Conclusion : Pertes physiques

Par vidange

Fuites sur

Fuites dans les

Pertes

Au niveau

&

les

eaux de

dans les

des gardes

nettoyage des

tuyauteries

refroidissemen

eaux de

hydrauliqu

t des

lavage des

es des

garnitures des

lignes CAP

lignes CAP

bacs

pompes Part des pertes

0,1063%

0,055%

0,078%

0,0478%

0,582%

dans le R.Industriel

61

Projet de Fin d’Etudes

Chapitre VI: 1.Diagnostic de l’état actuel 2.Recherche des causes racines .

63

Projet de Fin d’Etudes

1. Introduction La définition de la base line est une phase fondamentale pour déterminer les objectifs et les atteindre. L’objectif de cette section est de chercher les causes racines des pertes physiques de production phosphorique. Cette phase reflète ainsi les causes des pertes physiques au niveau de l’atelier phosphorique II et plus précisément au niveau des unités de stockage et concentration d’acide à l’aide du diagramme d’Ishikawa. Cet outil graphique recense les causes aboutissant aux pertes en

P2 O 5

et visualise ainsi le

rapport entre causes-effet. Les causes sont réparties dans les cinq catégories appelées 5M : Matière, Matériel, Méthode, Main d'œuvre et Milieu.

65

Projet de Fin d’Etudes Et afin de remonter aux causes premières de ces pertes on utilisera la méthode des 5 pourquoi qui est une version simplifiée de l’arbre de causes et qui consiste à se poser plusieurs fois de suite la question : " Pourquoi ? ". Ceci est issu d’un brainstorming avec les agents de l’atelier et de l’approche terrain.

2. Recherche des causes racines 2.1 Pertes en P2O5

Figure 8 : Diagramme d’Ishikawa des pertes en

P2 O5

67

Projet de Fin d’Etudes Vannes non étanches

Dégradation des conduites et garnitures des pompes Gestion des boues

Pertes en P2O5 Application en vigueur des procédures

Défaillance des paramètres de marche des circuits / racleur ou agitateur

Eaux de Lavage des g Lavage des lignes CAP

69

Projet de Fin d’Etudes 2.2 Pertes par fuites d’acide sur les tuyauteries Figure 9: Arbre de causes des pertes d’acide sur les tuyauteries

Ecoulement dans la conduite

Vieillissement de la conduite

Encrassement de la conduite

Eclatement de la conduite Pertes par fuites d’acide sur les tuyauteries

Démarrage brusque de la pom

Ouverture rapide de la vann

Sollicitation de la conduite

2.3 Pertes par fuites d’acide sur les garnitures d’étanchéité des pompes

71

Projet de Fin d’Etudes Défaut dans le montage de la garniture

Pertes par fuites Défaillance du circuit refroidissement et d’arrosage Chute de la pression de Echappement de l’acide à travers le passage de de l’arbre d’acide sur les garnitures l’eau de d’étanchéité des pompes

refroidissement

Choc de la garniture

Dépose de la pompe

Figure 10 : Arbre de causes des pertes par fuites d’acide sur les garnitures d’étanchéité des pompes

2.4 Pertes au niveau des bacs de stockage Contrôle systématique des bacs

Pertes au niveau des bacs de stockage

Vidange & nettoyage des bacs

du solide au fond Augmentation du niveau Dépôt des boues

Défaillance du racleur ou de l’agitateur

Figure 11: Arbre de causes des pertes au niveau des bacs de stockage

2.5 Pertes par entrainement des CAP 73

Projet de Fin d’Etudes Niveau élevé de l’ACP 30% dans le bouilleur

Faible titre de l’ACP 30%

Pertes par entraînement des CAP

Augmentation de la vitesse d’entrainement Création d’un vide poussé

Quantité élevée de l’eau à évaporer

Défaillance des paramètres de marche Variations dans le vide T° et Pression

Figure 12 : Arbre de causes des pertes par entrainement des CAP

3. Conclusion Une fois le problème est cerné ainsi que ses causes racines, ce qui va me permettre de trouver des leviers d’amélioration voire un plan d’actions efficace et par la suite de mieux apprécier les gisements d’amélioration que l’on exposera dans la phase suivante.

75

Projet de Fin d’Etudes

Chapitre VII: 1.Leviers d’amélioration 2.Appréciation des gisements d’amélioration 3.Plan d’action

.

1. Introduction 77

Projet de Fin d’Etudes L’objectif de cette section est de proposer des leviers d’amélioration et un plan d’action efficace pour remédier aux points faibles et à améliorer évoqués dans le diagnostic. L’action sur chaque point faible induit la maitrise des pertes en P2O5 voire l’amélioration du rendement industriel de l’atelier phosphorique II.   

Eliminer à la source Optimiser Recycler

2. Leviers d’amélioration Après avoir identifié et quantifié les principales pertes physiques le long de la chaine de production d’ACP, ce qui va nous permettre d’inventorier les leviers d’amélioration voire la mesure de leur impact. Le tableau suivant résume la part des pertes recensées de la part des pertes physiques totales : Quantité TP2O5 / an Rendement industriel

Pourcentage 100%

Total des pertes physiques

1932

8,2%

A. Entrainements CAP

1293

5,48%

B. Nettoyage et vidange des bacs de stockage

236

1,02%

C.Lavage CAP

106

0,74%

D. Fuites sur les garnitures des pompes

175

0,51%

E. Fuites sur les tuyauteries

122

0,45%

Rendement industriel réalisé

91,8%

Tableau 26 : Répartition des pertes physiques

Le schéma suivant représente la répartition des pertes physiques recensées au niveau des unités de concentration et stockage de l’atelier PP2 :

79

Projet de Fin d’Etudes 0.45

0.51

0.74

1.02

8.2

5.48

100

91.8

Figure 13 : Répartition des pertes physiques

2.1

Objectif d’amélioration

Cette section porte sur la comparaison du rendement industriel réalisé à l’atelier PP2 avec les benchmarks ce qui va nous permettre d’identifier la marge de progression possible de celui-ci voire sa marge de progression en matière des pertes physiques. Best R. industriel 93%

+ 1,2 point

93.00% 2006

92.90% 2007

93.00% 2008

92.00% 2009

91.80% 2010

Potentiel d’amélioration est de 1,2 point Objectif fin 2011 est 93%

Figure 14 : Objectif d’amélioration du rendement industriel_PP2

81

2.2

Projet de Fin d’Etudes Inventaire des volets d’amélioration

On a eu recours à un brainstorming pour faire sortir les volets possibles pour améliorer l’indicateur de performance de l’atelier phosphorique II à savoir le rendement industriel ce qui va me permettre de rassembler des idées et par la suite d’évaluer leur potentiel d’amélioration. Volet d’amélioration .1 : Etanchement des fuites d’acide Volet d’amélioration .2 : Recyclage des eaux acidulées Volet d’amélioration .3 : Maitrise des entrainements CAP Volet d’amélioration .4 : Amélioration des procédures

2.3

Priorisation des leviers d’amélioration

Afin de prioriser les leviers d’amélioration proposés on adoptera la matrice de priorisation qui est un outil de classification méthodique des priorités selon leur impact et leur facilité d’implémentation. On a eu recours aux résultats du retour d’expérience pour identifier ces priorités. 1. Campagne d’élimination des fuites 2. Contrôle et audit 3. Maitrise du niveau d’acide dans les bouilleurs 4. Suivi rigoureux des paramètres clefs 5. Ajout de l’anti-mousse 6. Réhabilitation des fosses de récupération 7. Installation des circuits de récupération des eaux acidulées 8. Recyclage des eaux acidulées 9. Installation des pompes puisard 10. Amélioration de la gestion des boues 11. Amélioration de la procédure de lavage des CAP

83

Projet de Fin d’Etudes

Faible

11

4

10

2

6 7

1

5

9

8

3 Impact

Facile

Difficile

Fort

Facilité d’implémentation

Figure 15 : Priorisation des leviers d’amélioration

2.4

Plan d’action

Le tableau suivant résume le plan d’action des leviers proposés en matière de réduction des pertes physiques et amélioration du rendement industriel de l’atelier phosphorique II :

85

Projet de Fin d’Etudes

Volet d’amélioration

Levier

1. Elimination et étanchement

-Compagne d’étanchement des

des fuites

fuites d’acide

Responsable

Délai

IDS/PC/PP2

Continu

IDS/PC/PP2

Court terme

IDS/PC/PP2

Court terme

-Contrôle continu -Audit 2. Maitrise des entrainements

-Maitrise du niveau d’acide au

CAP

niveau des bouilleurs -Suivi rigoureux des paramètres clefs

3. Fonctionnement en système

- Réhabilitation des

fermé

récupération

fosses de

- Installation des circuits de récupération des eaux acidulées -Installation

des

pompes

puisard -Recyclage des eaux acidulées

4. Amélioration des

-Amélioration de la procédure

procédures

de lavage CAP

IDS/PC/PP2

Fin 2011

-Amélioration de la procédure de vidange des bacs -Amélioration des procédures de contrôle -Amélioration de la gestion des boues

Figure 28: Plan d’action sur les leviers Rendement industriel _ pertes physiques

87

Projet de Fin d’Etudes 2.5

Fiches d’action

FICHE D’ACTION 1 : Réhabilitation de la fosse de récupération Les eaux acidulées issues du caniveau de stockage et les eaux de refroidissement des garnitures mécaniques des pompes sont évacuées vers l’égout. - Expression du besoin L’expression du besoin est une phase inévitable permettant d’expliciter l’exigence fondamentale qui justifie la conception. Elle consiste donc à déterminer les fonctions que l’utilisateur attend du nouveau système. Le besoin auquel répond le système est ainsi exprimé à l’aide de l’outil Bête à Cornes et présenté comme suit:

88

Projet de Fin d’Etudes

Le système agit sur :

Figure 16: Diagramme Bête à Cornes

Eaux acidulées caniveau + eaux de refroidissement des garnitures mécaniques des pompes

Système de récupération des eaux acidulées But Récupération des eaux acidulées + Fonctionnement à système fermé

Utilisateur Opérateur

89

Projet de Fin d’Etudes

- Analyse fonctionnelle technique : La fonction de service du système est la récupération des eaux acidulées. Une fois la fonction de service à satisfaire est identifiée, la méthode FAST (Function Analysis System Technique) la décompose suivant une logique fonctionnelle pour aboutir aux solutions techniques de réalisation tel que :

Transférer les EA

Pompe puisard

Orienter soit vers égout ou récupération

Jeu batardeau

Récupérer les eaux acidulées Contrôler le niveau dans la fosse

Capteur de niveau

Activer ou désactiver la pompe automatiquement Figure 17 : Diagramme FAST

- Solution proposée : Les eaux acidulées issues du caniveau de stockage et les eaux de refroidissement des garnitures mécaniques des pompes, seront récupérées dans la fosse de récupération puis pompées vers l’ancien décanteur T6502 de l’unité de stockage 65. La solution proposée est représentée comme suit :

90

Projet de Fin d’Etudes

Pompe Pompe Bac de Circuit

puisard à installer puisard existante récupération en SVR

Figure 18: Circuit de récupération des eaux acidulées proposé

- Apport prévisionnel  

Récupération de 297 TP2O5 / an Récupération de 20148 m3/h d’eau filtrée (2,3*24*365)

Notons que la réhabilitation de la fosse de récupération va permettre de récupérer :  Les pertes au niveau des bacs de stockage d’acide phosphorique  Les pertes par fuite d’acide phosphorique sur les tuyauteries  Les pertes en eau filtrée L’amélioration du rendement industriel est environ 0,13%.

91

Projet de Fin d’Etudes

FICHE D’ACTION 2 : Amélioration de la gestion des boues Pour mieux expliquer cette solution, on utilise la méthode de résolution des problèmes. C’est une démarche à quatre phases :    

Expression du problème ; Analyse du problème ; Résolution du problème ; Action et vérification.

- Expression du problème :

Les décanteurs T6505 de l’ACP 30 % et T6702 de l’ACP 54 % ont été installés pour réduire le taux de solide dans l’acide produit final. La gestion des boues phosphorique à l’atelier de production phosphorique II est une opération primordiale pour la maitrise des performances, cependant le manque d’une méthode adéquate avec une gestion arbitraire fait que ce problème constitue une contrainte majeure pour la maitrise des performances. Cette gestion est basée sur la force appliquée au couple du racleur lorsque le couple du racleur augmente alors il existe une contrainte face au roulement du racleur cette contrainte est définie comme l’augmentation du solide dans la partie conique du décanteur alors l’opérateur de stockage est obligé de soutirer les boues vers l’unité d’attaque filtration d’une manière arbitraire et discontinue. Cette gestion influe sur la qualité de l’acide produit.

- Analyse du problème

 Bilan matière : Entrée

Figure 19: Gestion des boues actuelle

92

Projet de Fin d’Etudes

 Débit volumique de l’ACP 54% à l’entrée du décanteur (T6702): 40 m3 /h  Débit massique de l’ACP 54% à l’entrée du décanteur (T6702): 40∗1664=66560 kg /h

 Débit de solide entrant : 66560∗1,7 =1131,52 kg/ h 100 Sortie :  Débit de solide sortant : 66560∗0,4 =266,24 kg /h 100 Boues :  Quantité de solide décantée : 1131,52−266,24=865,28 kg/h

 Débit massique des boues : débit des boues=2472,23 kg /h

 Débit volumique des boues : débit des boues=1,48 m3 / h NB : Le débit des boues de l’ACP 54% orienté du décanteur T6702 vers le bac à boues puis vers l’unité 65 est estimé par ½ m du bac à boues par jour. débit des boues=

1/2∗S 1/2∗46.156 = =0,958 m3 /h 24 24

93

Projet de Fin d’Etudes

 le débit soutiré est :

débit des boues=0,958 m3 /h=1600 kg/h  la quantité de solide soutirée : 560 kg/h

Entrée  Débit volumique de l’ACP 30% à l’entrée du décanteur (T6505):  X2 → 28 m3/h  X3 → 35 m3/h  Y3 → 40 m3/h  Débit des boues soutirées → 15 m3/h  Le débit entrant est : 118 m3 /h  Débit massique de l’ACP 30% à l’entrée du décanteur (T6505): 118∗1290+1600=153820 kg /h  Débit de solide entrant : 118∗1290∗0,8 +1600∗0,35=1777,76 kg /h 100 Sortie :  Le débit sortant est : 3

103 m /h  Débit massique de l’ACP 30% à la sortie du décanteur (T6505): 103∗1290=132870 kg /h  Débit de solide sortant : 132870∗0,4 =531,48 kg/h 100

94

Projet de Fin d’Etudes

Boues :  Quantité de solide décantée : 1777,76−531,48=1246,28 kg/h

 Le débit massique des boues décanté est : débit des boues=12462.8 kg /h  Le débit volumique des boues décanté : 3 9,3 m /h  Le débit volumique des boues soutiré est : 15 m3 /h  Le débit massique des boues soutiré est : débit des boues=20100 kg /h

 Interprétation : Le débit des boues soutiré au niveau du décanteur T6505 de l’ACP 30% est 20100 kg/h or le débit des boues décanté est de l’ordre de 12462.8 kg/h. donc l’écart est dû a un débit d’acide soutiré avec les boues. Ce dernier est équivalent à la différence entre les deux débits (soutiré et décanté).

95

Projet de Fin d’Etudes

- Résolution du problème :

Situation future  Contrôle : - Contrôler l’état de marche des racleurs Situation actuelle - Vérifier la disponibilité des circuits d’aspiration - Orienter les boues du décanteur 54% et de refoulement de la pompe de soutirage du bac + 54% clarifié vers bac à boues question - Orienter les boues à boues vers décanteur en 30% Jusqu’à - Transférer les boues à partir du décanteur 30% vers unitéfluidisation attaque :& filtration -Orienter les boues des bacs décanteur 54% + 54% clarifié vers bac à boues - Orienter les boues du bac à boues vers décanteur 30% -Transférer les boues à partir du décanteur 30% vers unité attaque & filtration  Axe d’amélioration : Optimisation de la gestion des boues

Figure 20 : Procédure de la gestion des boues actuelle & future

La gestion des boues désirée est comme suit : Au niveau du décanteur T6702 : La quantité de solide dans le décanteur : 865,28 kg /h Le taux de solide des boues 54% : 22% Alors le débit qu’il faut soutirer par la pompe est : D=865,28×100/22= 3933,09 kg /h Dvolumique = 2,36 m3/h Au niveau du décanteur T6505 : La quantité de solide dans le décanteur : 1246,28 +865,28= 2111,56 kg /h Le taux de solide des boues 54% : 15% Alors le débit qu’il faut soutirer par la pompe est : D=2111,56×100/15= 14077 kg /h Dvolumique= 10,91 m3/h 96

Projet de Fin d’Etudes Alors le débit qu’il faut recycler vers l’attaque filtration est : 10,91 m3/h

- Action et vérification :

L’optimisation de la gestion des boues actuelle permet de récupérer des pertes en P2O5, soit une récupération de 1,4 TP2O5/h ce qui est équivaut à 33,4 TP2O5/j. ALIMENTATION DU DECANTEUR RACLEUR EN MARCHE

POMPE A BOUES EN ARRENT NIVEAU DES BOUES AUGMENTE

Non SI C 50000 Nm 30000 Nm Oui

RACLEUR VERS LE NIVEAU HAUT

POMPE A BOUES EN MARCHE SOUTIRAGE DES BOUES

Non SI Nm 10000 Nm Oui Retour

RACLEUR AU NIVEAU BAS ARRET POMPE A BOUES

Figure 21 : Procédure de marche normale du racleur

97

Projet de Fin d’Etudes

FICHE D’ACTION 3 : Amélioration de la procédure de lavage

Situation future Situation actuelle - Communication -Orienter le circuit à vidanger d’acide de - Vidange de la ligne et des circuits en acide la CAP vers bac 54% ou 30% + Rinçage -Fermer la vanne de vidange vers égout -Remplissage de la ligne en eau brut -Aviser l’opérateur CAP pour démarrer le lavage -Chauffage de la boucle -Récupérer l’acide contenu dans les circuits acide Lavage jusqu’à passage d’eau - Démarrer le lavage - Refroidissement -Orienter les eaux de lavage vers égout pour - Vidange de la ligne et des circuits évacuer le solide d’acide en eau -Orienter le lavage vers bac de récupération -Aligner les circuits après fin de lavage

Figure 22 : Procédure de lavage améliorée

- Apport de la solution : La récupération des eaux de lavage des lignes CAP va nous permettre de :  Récupération de 105TP2O5 /an, soit une amélioration du rendement industriel 0,047% ;  Réduire la consommation des lignes de concentration CAP X2, X3, Y3 de 0,2T/TP2O5 de l’eau filtrée.

98

Projet de Fin d’Etudes

FICHE D’ACTION 3 : Amélioration de la procédure de lavage

Situation future  Axe d’amélioration - Rinçage du bac ou décanteur -S’assurer que la récupération est opérationnelle - Laisser l’eau dans le bac pour un -Arrêter toute alimentation vers temps de séjour avec racleur en le bac ou décanteur service -Faire la vidange à partir des vannes de - Via une pompe mobile, vidange du du bac ou du décanteur bac de l’eau riche en P2O5 vers le -Isolement du soutirage du bac ou bac ACP 30% décanteur après fin de vidange -Isolement du bac ou du décanteur et - S’assurer que la vidange est mettre hors service le racleur complète (contrôle visuel) - Ouverture de la porte visite du bac + Installation d’une nacelle de récupération -Récupération des eaux acidulées de nettoyage du bac Figure 23 : Procédure de vidange des bacs de stockage améliorée

Situation actuelle

 Gain et apport :

Récupération de 230 TP2O5/an ce, soit une amélioration du rendement industriel de 0,1 %

FICHE D’ACTION 4 : Amélioration des procédures de contrôle  Renforcer les chemins de ronde et instaurer les check-lists

 CAP 2X Etape

Description des tâches

Exécutant

1 2 3

- Contrôler la pompe de circulation P6401X - Contrôler P2O5 de la garde hydraulique D6402X - Contrôler la pompe envoi stock P6402X

Opérateur SDC

99

Projet de Fin d’Etudes

 CAP 3X Etape 1 2 3

Description des tâches

Exécutant

- Contrôler la pompe de circulation P6601X - Contrôler la pompe envoi stock P6602X - Contrôler P2O5 de la garde hydraulique D6602X

Opérateur SDC

 CAP 3Y Etape 1 2 3

Description des tâches

Exécutant

- Contrôler la pompe de circulation P6601Y - Contrôler la pompe envoi stock P6602Y - Contrôler P2O5 de la garde hydraulique D6602Y

Opérateur SDC

 Stockage U67 (de même pour U65) Etape 1 2 3 4

Description des tâches - Contrôler la pompe P6705 - Contrôler la pompe P6706 - Contrôler la pompe P6703 -Contrôler la pompe P6701 & 04

Exécutant Opérateur de stockage

 Contrôle systématique des bacs de stockage (agitateur / racleur…)  Inspection eau d’arrosage des garnitures des pompes Autres recommandations :

 Bonne planification de la maintenance « Garniture mécanique »  Audit chasse aux fuites : - Détection des fuites (cartographie)

100

Projet de Fin d’Etudes - Réparation des fuites (Planifier / Préparer) - Préventif

Conclusion générale Le travail élaboré à l’atelier phosphorique II de MAROC CHIME nous a permis de contribuer de ma part à analyser les performances, optimiser les pertes, et mener des actions d’amélioration dans cet atelier. En effet l’étude et l’analyse de l’existant que j’ai mené m’a permis de bien maîtriser le processus de travail d’une ligne de production phosphorique, suivre l’évolution des paramètres, pour qu’enfin pouvoir avoir des conclusions sur les différents phénomènes vécus et proposer des solutions adéquate. Des actions ont été apportées en matière d’élimination des pertes physiques et ainsi atteindre les objectifs déjà fixés à savoir la contribution à l’amélioration du rendement industriel. Le calcul du gain des solutions proposées a montré l’apport considérable permettant ainsi d’atteindre l’un des objectifs de la démarche IQLAA, c’est la réduction du coût de revient et l’amélioration des performances. Le travail réalisé s’est avéré très enrichissant pour mon expérience personnelle, tout d’abord dans l’aspect technique mais aussi dans l’aspect relationnel. Pour l’aspect technique, j’ai eu à me confronter à un réel problème pratique de gestion de projet. Les objectifs du stage étaient bien définis ; Après une période d’adaptation dans l’entreprise j’ai pu mener mon projet à terme en apportant des solutions en matières des pertes physiques. En effet pour mener à bien le projet j’ai été amené à contacter différentes personnes de l’usine ce qui m’a permis de développer un grand sens du relationnel. Après cette expérience je pense personnellement qu’il est indispensable à un ingénieur d’avoir un réel sens du relationnel pour pouvoir accomplir ses missions

101

Projet de Fin d’Etudes

Références [1] www.ocpgroup.ma ; [2] Techniques de l’ingénieur (décantation) ; [3] http://fr.wikipedia.org/wiki/Diagramme_de_causes_et_effets ; [4] Gestion de production, Alain COURTOIS, Maurice PILLET et Chantal MARTIN-BONNEFOUS, 4ème édition ; [5] Rapport de stage Description de l’atelier phosphorique II et du procédé de fabrication d’ACP ; [6] www.wikipédia.org ; [7] www.azprocede.fr.

102

Projet de Fin d’Etudes

ANNEXE 1 : BILAN MATIERE Ce bilan à pour but la détermination du besoin en phosphate ainsi qu’en acide sulfurique pour la mise en œuvre d’une tonne de P 2O5 : 1) Données

Dans le phosphate P2O5

30,26%

CaO

50,48%

SO3

1.6%

Al2O3

0,3%

Fe2O3

0,14%

MgO

0,46%

K2O

0,12%

Na2O

1,07% Dans l’acide produit

P2O5

27%

H2SO4

2,2% Dans le gypse

P2O5

0,93%

CaO

32,94% Données générales

Taux d’attaque

0,98

Titre de P2O5 dans l’acide produit Masses molaires (g/mol)

27% Ca3(PO4)2

310

P2O5

142

CaSO4

172

H2SO4

98

SO3

80

CaO

56

Al2O3

102

Fe2O3 MgO

160 40

103

Projet de Fin d’Etudes K2O

94

Na2O

62

Tableau .1 : Données électuaires

2) Besoin en phosphate broyé

(1.1)

Ainsi pour une production d’une tonne de P 2O5, on obtient :

(1.2)

On détermine le rendement en P2O5 du procédé :

(1.3)

Le débit de

P2 O 5

sortant correspond à la différence du débit à l’entrée et le

débit d’évacuation du gypse d’où :

Ainsi en faisant intervenir un bilan en CaO on obtient :

104

Projet de Fin d’Etudes

Or, on considère que la teneur en CaO dans l’acide produit est négligeable :

Ainsi on obtient comme formule finale :

(1.4)

R P2

O5

Donc de (1.2) on a:

= 3,42 TPHOSPHATE/TP2O5

3) Besoin en acide sulfurique Bilan réactions principales : Ca3 (PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O 

 

3(CaSO4, 2H2O) + 2H3PO4

Acide sulfurique apporté par le phosphate :

(1.5) 

Acide sulfurique consommé par le phosphate :

(1.6)

105

Projet de Fin d’Etudes



Acide sulfurique libre dans l’acide phosphorique :

(1.7) De (1.5), (1.6) et (1.7) on obtient : Bilan réaction principale = H2SO4 lié avec CaO+H2SO4 libre dans l’acide-H2SO4 apporté par le phosphate

Bilan réaction principale = 3,033 TH2SO4/TP2O5 Bilan réactions secondaires: Al2O3+3H2SO4



Al2(SO4)3 + 3H2O

Fe2O3+3H2SO4



Fe2(SO4)3 + 3H2O

MgO+H2SO4   K2O+H2SO4   Na2O+H2SO4  

MgSO4+H2O K2SO4+H2O Na2SO4+H2 Consummation d’acide

Impureté

Formule

sulfurique

Al2O3

TH2SO4/TP2O5 0,037

Fe2O3

0,017 (1.8)

MgO

0,019

K2O

0,005

Na2O

(1.9)

0,044

Tableau .2 : consommation d’acide sulfurique Bilan réactions secondaires = 0,122 TH2SO4/TP2O5 106

Projet de Fin d’Etudes Consommation en acide sulfurique: TH2SO4/TP2O5 Bilan réactions principales

3,033

Bilan réactions secondaires

0,122

Total

3,155 Tableau .3 : consommation d’acide sulfurique

Donc la consommation totale en acide sulfurique est de 3,155 TH2SO4/TP2O5

ANNEXE 2

Figure 1: Schéma de déchargement des phosphates Trémie Principale PP2

PP1

107

Projet de Fin d’Etudes Atm Figure 2: Schéma du procédé duVers broyage

TBP

PP2 Hall Stockage MPI

Convoyeur TF

108

Projet de Fin d’Etudes

109

Projet de Fin d’Etudes

110

Projet de Fin d’Etudes

111

Projet de Fin d’Etudes Figure 3: schéma de l’unité d’attaque

Acide moyen de retour

Pot à bouillie Vis

Figure 4 : Cuve d’attaque R6301

Hydro cyclone

Eau de mer Filtre UCEGO N° 10 Eau de mer

2ème Dévisiculeur Atmosphère

Laveur E6301 Figure 5: Séparateur Schéma du uniqueD6303 procède de filtration

Eau de procédé P6309 ACP 30% ACP moyen

Gypse

Trémies eau gypseuse 1er dévisiculeur P6302 P6303 Condensats CAP 2

P6304 E6302

E6303 Vapeur P6310 Garde D6308

P6311 Condensat Vers PS2

P6308

Bassin D6302

112

Projet de Fin d’Etudes

ATM

Petit laveur condenseurE6403

Figure 6 : Schéma de l’unité concentration X2 et X3

P 6605 X

113

Projet de Fin d’Etudes

Figure 7: Schéma de l’unité concentration Y3

114

T6506 bac tampon

Projet de Fin d’Etudes T6505 décanteur

Eau chaude Eau Vers CAP

Figure 8: Schéma du stockage (UNITE 65) Boue d’acide 54% de l’unité 67

Acide 54% brut de l’unité 65 Figure 9 : Schéma du stockage (UNITE 67

115

Projet de Fin d’Etudes Boues Vers désursaturateur T6504

Les Caractéristiques Techniques : L’unité U65 d’acide 30% de P2O5 Equipement

Caractéristiques Techniques

Bac T6501A.etB

*2 bacs de volume 2000m3 à chacun *Diamètre 15116mm *Hauteur

10980mm

-------------------------------------------

*Capacité

2030m3 Désursaturateur T6504

*Diamètre 1500mm *Hauteur

9800mm

*Densité d’acide30% 1.282 *T°C d’acide 30%

55.7°C *Surépaisseur de

corrosion 1.5mm

Décanteur T6505

*Capacité 1466m3 à fond conique de 2% *Densité d’acide 1.282 *T°C d’acide 55°C * Surépaisseur de corrosion1.5mm

Bac tampon T6506

--------------------------------------------*Capacité 48m3 *T°C d’acide 50°C

2 Agitateurs M6501AetB

*Puissance de moteur *Vitesse d’agitateur

30kw chacun 37.5tr/min

116

Projet de Fin d’Etudes Agitateur M6504

-------------------------------------------*Puissance de moteur 55kw *Vitesse de moteur 1500 tr/min *Alimentation

380/660 v

*Vitesse d’agitateur 34.8tr/min --------------------------------------------*arbre en

Racleur M6505

acier au carbone *Vitesse d’arbre 0.22 tr/min *Couple nominal 55000 Nm *Couple de tarage 82500 Nm *Couple accidentel 110000 Nm Moteur M1 de raclage *Puissance de moteur 2.2 kW *Courant d’état normal 0.4A *Vitesse de moteur 1500 tr/min *Alimentation 380/660 v Moteur M2 de relevage *Puissance de moteur 1.1 kW *Vitesse de moteur 1500 tr/min *Alimentation 380/660 v *Hauteur de relevage max 600mm

Les

pompes

d’alimentation

de *Puissance de moteur 15kw

désursaturateur P6501 A, B et C 117

Projet de Fin d’Etudes *Courant d’état normal 19.5 A *Vitesse de moteur 1430tr/min *Débit 70m3/h Les pompes d’alimentation de CAP2 et -------------------------------------------*Puissance CAP3 P6506x et y

de moteur

13.2kw

*Courant d’état normal entre11 et17A *Vitesse de moteur

1460tr/min

*Débit

40m3/h P6507x et P6507 y

*Hauteur manométrique 24m *Même moteur de CAP2 *Courant d’état normal entre11 et17A *Débit 43m3/h

La pompe à boues

*La Hauteur manométrique 26m -------------------------------------------*Puissance de moteur 7.5kw *Vitesse de moteur 1445tr/min *Débit de pompe 40m3/h *La hauteur manométrique 32m

L’unité U67 d’acide 54% de P2O5 118

Projet de Fin d’Etudes Equipement

Caractéristiques Techniques

Bac T6501C

*Capacité 2000m3 *Diamètre

15116mm

*Hauteur

10980mm

---------------------------------------Désursaturateur T6701

*Capacité

908m3

*Diamètre 11000mm *Hauteur

10500mm

*Densité d’acide54% 1.644 *T°C d’acide 54%

55°C

*Taux de solide 2.6%

Décanteur T6702

*Capacité

2900m3

*T°C d’acide 54% 55°C *Surépaisseur de corrosion 1.5mm

Bac tampon T6703

----------------------------------------*Capacité 48m3 *T°C d’acide 54% 55°C

Bac décanteur d’acide produit final 54% T6704

----------------------------------------*Capacité 5000m3 *T°C d’acide 54%

55°C

*Densité d’acide54% 1.6-1.74 *Surépaisseur de corrosion 1.5mm ----------------------------------------*Capacité 250m3 Bac à boues T6705

*T°C des boues 55°C *Diamètre 7500mm *Hauteur

5500mm

*T°C des boues 50°C

119

Projet de Fin d’Etudes *Taux de solide 7.8% Agitateur M 6501C

*Puissance de moteur 30kw *La vitesse d’agitateur 38tr/min -----------------------------------------

Agitateur M6701

*Puissance de moteur 30kw *Vitesse de moteur 1500 tr/min *Alimentation 380/660 v *Vitesse d’agitateur

28 tr/min

----------------------------------------Agitateur M6705

*Puissance de moteur 18kw *Vitesse de moteur 1500tr/min *Alimentation 380/660 v *Vitesse d’agitateur 28 tr/min

Racleur M6702

----------------------------------------- *arbre en acier au carbone *Vitesse d’arbre 0.09 tr/min *Couple nominal 110000 Nm *Couple de tarage 165000 Nm *Couple accidentel 220000 Nm Moteur M1 de raclage *Puissance de moteur 4 kW *Courant d’état normal 0.4 A *Vitesse de moteur 1500 tr/min *Alimentation 380/660 v Moteur M2 de relevage *Puissance de moteur 1.5 kw *Vitesse de moteur 1500 tr/min *Alimentation 380/660 v

Racleur M6704

*Hauteur de relevage max 600mm ----------------------------------------- *arbre en acier au carbone

120

Projet de Fin d’Etudes *Vitesse d’arbre 0.07 tr/min *Couple nominal 80000 Nm *Couple de tarage 120500 Nm *Couple accidentel 160000 Nm Moteur M1 de raclage *Puissance de moteur 2.2 kW *Vitesse de moteur 1500 tr/min *Courant d’état normal 0.4A *Alimentation 380/660 v Moteur M2 de relevage *Puissance de moteur 1.5 kW *Vitesse de moteur 1500 tr/min *Alimentation 380/660 v *Hauteur de relevage max 600mm v 3pompe de Transfert T6504

*Débit

60m3 /h

*Puissance de moteur 18.5kw

Les Pompes d’alimentation de Bac T6704 P6704 B/S, B/R

-----------------------------------------Moteur * Puissance 90kw *Courant 160A *Vitesse 1480tr/min Pompe * Débit

Les pompes T6703 et T6701

100m3/h

*Hm 65m *Vitesse1475tr/min Moteur M6703 ----------------------------------------Moteur *Puissance

11kw

*Vitesse 1460t/min 36A

*Courant

Pompe

121

Projet de Fin d’Etudes Pompe à boues P6702, P704A,

*Débit

70m3/h

*Vitesse 1430 T/min *Hm18m ----------------------------------------Moteur *Puissance

18kw

*Vitesse 1460t/min *Courant 22.5A Pompe *Débit 40m3 /h P6704B

*Vitesse 1085t/min *Hm=22m ----------------------------------------Moteur *Puissance11kw

Pompe à boues P6706

Pompe *Débit 14m3 /h *Vitesse=1277tr/min *Hm=24m ---------------------------------------- Moteur * Puissance11kw Pompe * Débit40m3/h *Vitesse 1420t/min *HM=34m

*Bac T6502

* Capacité 640m3 *Hauteur

5490mm

*Diamètre 12066mm

122

Projet de Fin d’Etudes

*Bac tampon T6503 *Capacité 14m3 *Hauteur

5490mm

*Diamètre 180mm Echangeur au refroidisseur -Fluide -Volume

Acide P2O5 54%

eau de mer

850l

1725l

-T°C de service

55-30°C

20-22.9

-T°C de calcule

100°C

50°C

-Pression

6bars

6bars

-Surface d’échange

188.8m2

*Pompe « puisard »

* Moteur

: Puissance

7.5kw

: Vitesse 1450t/min *Pompe

: Débit

14m3/h

: Vitesse=1445tr/min HM= 22m

123