Procédé de GNL (Soft)

Source froide

CYCLE DE FROID « RANKINE »

LEGENDE HP:HAUTE PRESSION BP:MOYENNE PRESSION

A

VAPEUR

A

D

Q2

LIQUIDE

BP + MT

évaporateur

TRAVAIL

compresseur

B

BP + BT

Vanne de détente

W

condenseur

VAPEUR HP + HT

HT:HAUTE TEMPERATURE

B

D

MT:MOYENNE TEMPERATURE BT:BASSE TEMPERATURE

C LIQUIDE

C

HP + MT

Q1 Source chaude

SERVICE FORM

1

DIAGRAMME TEMPERATURE - PRESSION COURBE DE SATURATION P R E S S I O N

LIQUIDE + VAPEUR V A N N E

LIQUIDE

condensation

C O M P R E S S E U R

évaporation VAPEUR

TEMPERATURE

SERVICE FORM

2

Au GL/2Z, le cycle frigorifique Rankine est incorporé partiellement dans la boucle propane et totalement dans la boucle MCR. En comparant ces deux systèmes ( propane ou M.C.R ) au cycle « RANKINE », nous pouvons dire que dans le compresseur , le fluide frigorigène en phase gazeuse reçoit en s’échauffant une quantité de travail W > 0 ( transformation 1 représentée par le segment AB ) W= HA – HB ( H= entropie ) . Le gaz est ensuite refroidi en fournissant à la source chaude (eau de mer dans les refroidisseurs 102 CA / CB dans le cas de la boucle propane ; et dans les 110C/ 111C dans le cas du système MCR ) une quantité de chaleur Q1 ( transformation 2 représentée par le segment BC ) Q1 = HC - HB

SERVICE FORM

3

Le changement de phase vapeur – liquide se réalise dans la portion BC ( P et T constantes ). Le liquide est alors détendu de la pression P1 à la pression P2 dans la vanne ( JT chaude dans le cas du MCR ) selon une transformation isenthalpique ( c’est à dire avec l’enthalpie est constante durant toute la transformation). Il est ainsi refroidi jusqu’à la température T2 et une proportion est instantanément vaporisée ( portion CD ). En D ,la phase liquide restante continue sa transformation dans l’évaporateur ( chillers GN et MCR ) en recevant de la source froide (GN dans le cas du système propane, et MCR dans le cas de la boucle MCR) une quantité de chaleur Q.> 0 = Q.2 = HA – HD. Le changement de phase s’effectue à la température constante T2 .La vapeur est ensuite légèrement surchauffée de T2 à T3.

SERVICE FORM

4



INTERET DU CYCLE Le bilan de ce cycle peut s’exprimer de la façon suivante :

Le fluide frigorigène ( propane ou MCR ) à condition qu’on lui fournisse du travail (W ) et qu’il puisse cédé à une source chaude ( circulant à une température T1) une quantité de chaleur Q1, il recevra d’une source froide une quantité de chaleur ( Q2 ) à une température T2 < T1. En d’autres termes, le frigorigène permet, grâce à ce cycle, de fournir du froid à la température T2 à un autre fluide , et ce pour le refroidir .

SERVICE FORM

5

Exemple : système propane le propane liquide est stocké en équilibre liquide - vapeur à 10.3 bar et 33 °C dans le 101 F ( accumulateur de propane). Le propane est détendu en passant à travers les vannes automatiques alimentant les refroidisseurs GN et MCR. Une partie du propane se vaporise instantanément dans les refroidisseurs et la partie liquide est vaporisée par la chaleur cédée par le GN (ou le MCR). SERVICE FORM

6

ABSORBEUR DE CO2

DEMERCURISEUR

G N

3

1

1

1

Ballon séparateur

3 E

1

F

1

131 C RECHAUFFEUR DE GN

4 2 D

SERVICE FORM

7

Où l ’on procède: 1*) à l ’élimination des hydrocarbures liquides dans le 131F. Ils créent un moussage . 2*)à l ’élimination du mercure par adsorption dans le 142 D (démercuriseur ).Le mercure attaque le métal des équipements par effet de corrosion. 3*) à la réduction de la teneur en CO2 à 70 ppm par réaction chimique avec la MEA ( absorption ) dans le 131 E (absorbeur de CO 2 ). Etant donné que la température de liquéfaction du GN est à - 160 °C , le CO2 se solidifiera à une température de - 56°C et à la pression atmosphérique.

SERVICE FORM

8

ATM

BALLON

1

1

3

3

1

2 F

E

F I L T R E

DE REFLUX

CONDENSEUR DE TETE

1 3 3

135 C

F

3 2

POMPE REFLUX

131 J/JA

1 3 4 C

132 C REFROIDISSEUR DE MEA Appoint MEA

POMPE MEA

137 F

1

132 J/JA

BALLON DE DETENTE DES HYDROCARBURES

R E B O U I L L E U R

E

D E M E A

ECHANGEURS DE MEA 133 C1 A C4

SERVICE FORM

R E G E N E R A T E U R

9

D E L A D E C A R B O N A T A T I O N

DESHYDRATATION

ELIMINER L ’EAU CONTENUE DANS LE GN SERVICE FORM

10

VERS 131 E

Refroidisseurs de régénération

OU 141 C

1 4

Venant de 131 E

2 Compresseur de régénération

141 C

143 C

F BALLON

PREREFROIDISSEUR DU GAZ D ’ALIMENTATION

SEPARATEUR VAPEUR 62 b

Réchauffeurs de régénération

142 C2 1 4 1 F BALLON SEPARATEUR DU GAZ D ’ALIMENTA TION

S E C H E U R

1 4 1 D A

1 4 1 D B

1 4 1 D C

FILTRE 141LA

141LB

141LC

SERVICE FORM

142 C1 condensat

144 C Interechangeur de régénération

11

V E R S S E P A R A T I O N

Le gaz passe ensuite dans la section déshydratation où il est refroidi dans le 141 C pour condenser l’eau à 21 °c ( de façon à éviter la formation d ’hydrates ) avant d ’être séché . La condensation d ’eau résultant de ce refroidissement réduira au maximum la quantité d ’eau a éliminer par les sécheurs. Le gaz refroidi est séché dans les sécheurs à tamis moléculaire ( bille d ’alumine) . La teneur en eau est réduite à moins de 0.5 ppm pour éviter la formation de glace dans la section liquéfaction. Pour éliminer la poussière et les particules de desséchants, des filtres à cartouches sont installés en aval de chaque sécheur . SERVICE FORM

12

102 CB

101 J

102 CA 101 F Appoint C3

Passe E 160 C

151 C passe C Passe D 160 C

Passe F 160 C

151 C passe B 157 CA-CB

1

1

1

1

0

0

0

0

5

4

3

2

F

F

F

F

106 C

115 C

105 C

114 C

Passe D 160 C 151 C passe C

Passe E 160 C

151 C passe B

SERVICE FORM

141 C

104 C

103 C

113 C

112 C

157 CA-CB

Passe F 160 C

13

Le réfrigérant au propane assure le refroidissement du GN et du MCR à - 30°c. Il assure aussi le refroidissement des C3 et C4 dans le 160 C , la condensation du C 2 dans le 151 C et réchauffe le fuel gaz dans les 157 CACB. Le gaz naturel, filtré et séché, est ensuite prérefroidi par échange thermique avec le réfrigérant propane avant d ’entrer dans la section chaude de la section liquéfaction . SERVICE FORM

14

ECHANGEUR DE REFRIGERANT MIXTE 117 C

1 1 6 C

REFROIDISSEURS MCR 1 0 9 F

1 0 6 F

BALLON

113 C

114 C

115 C

BALLON SEPARATEUR

MCR 1° ETAGE SEPARATEUR

Appoint MCR

112 C

110 C

REFROIDISSEUR INTERMEDIAIRE

1 0 7 F BALLON SEPARATEUR

MCR 2° ETAGE 111 C

REFROIDISSEUR COMPLEMENTAIRE

SERVICE FORM

15

Le MCR fournit la quantité de froid nécessaire à la liquéfaction du GN et à la condensation des vapeurs de tête de la tour de lavage. Le principe utilisé est celui d ’une boucle de froid classique basée sur le cycle de « RANKINE ».

SERVICE FORM

16

106 C

105 C

104 C

103 C GN VENANT DU TRAITEMENT GAZ

1 0 7 C 101 E

VAPEUR 4.5 B

1 0 8 C

1 0 8 F

1 1 6 C

106 J/JA

SP 1017 CONDENSAT

FRACTIONNEMENT

SERVICE FORM

17

1- Débarraser le GN des hydrocarbures lourds ( C5+ ) pour éviter leur solidification à la liquéfaction. 2- Récupérer au fractionnement: • le C2 pour la réinjection dans le GNL et les appoints vers MCR • le C3 pour la réinjection dans le GNL ou commercialisation, les appoints vers boucle propane et MCR. • Le C4 pour la réinjection dans le GNL ou commercialisation, et vers GL1Z. • Le C5+ pour stockage et commercialisation.

SERVICE FORM

18

DE 101E

151C

155C 153C

FG 151F

160 160 C C

154F

153F

C2 vers réinjection

152F

C3 vers réinjection

FG 159C

1 5 2 C

1 5 4 C

1 5 6 C

C3 vers stockage

162C

C5+ vers stockage

SERVICE FORM

19

C4 vers stockage ou réinjection

PRODUIT PROPANE VERS STOCKAGE 380000 TONNES PAR AN Du fond 101 E

FRACTIONNEMENT D'HYDROCARBURES

PRODUIT BUTANE VERS STOCKAGE 333000 TONNES PAR AN

PRODUIT GAZOLINE VERS STOCKAGE 200000 TONNES PAR AN

les hydrocarbures lourds liquides, séparés de la partie légère dans l ’extrémité chaude de la section liquéfaction , sont acheminés vers la section de fractionnement où ils subissent une séparation en sous-produits propane , butane et gazoline de qualité commerciale.

SERVICE FORM

20

COMPRESSEUR DE GAZ COMBUSTIBLE

HELIOS

PRODUIT GAZ COMBUSTIBLE

117 C

DEAZOTEUR

1 1 6 C

BALLON DE DETENTE

1 1 0 F

124 C

1 0 2 E

BAC DE STOCKAGE DE GNL

REBOUILLEUR

ECHANGEUR PRINCIPAL

SERVICE FORM

PRODUIT GNL 105 MILLIARD THERMIES PAR AN

Pompe GNL

21

le GNL est détendu dans le ballon de détente .Les vapeurs sont acheminés comme gaz de charge vers Hélios pour production liquide d ’azote et d ’hélium pour commercialisation. Après détente ,le GNL est envoyé dans le déazoteur où sa teneur en azote est réduite à moins de 1% conformément aux spécifications des clients. Le GNL est alors pompé et stocké dans des bacs à une pression supérieure de 0.04 b à la pression atmosphérique .

SERVICE FORM

22

COMPRESSEUR DE PROPANE

COMPRESSEURS DE MCR

COMPRESSEUR DE GAZ COMBUSTIBLE SECTION DE PRODUCTION VAPEUR DE PROCEDE

17.2 b 2° ETAGE

CONDENSAT DE VAPEUR

1° ETAGE

SERVICE FORM

23

La section de production de la vapeur de procédé a pour rôle de fournir la vapeur motrice pour les turbines des quatre compresseurs . Elle fournit également de la vapeur à 17.2 b pour les petites turbines et de la vapeur à 4.5 b pour les réchauffeurs . Elle comprend quatre chaudières de capacité de 400 tonnes/heure chacune ( zone ABB ) et dix huit chaudières de capacité de 136 tonnes/heure ( zone procédé ).

SERVICE FORM

24

La zone utilités a pour rôle de fournir l ’électricité , l ’eau de refroidissement ( eau de mer ) , l ’air instrument pour le contrôle des vannes pneumatiques des six trains de procédé, de la zone utilités et de la zone stockage et chargement. Elle comprend trois turbo-générateurs d ’une capacité de vingt MW chacun , six pompes d ’eau de mer de trente milles M3 chacune ,cinq dessaleurs de quarante cinq M3 pour l ’appoint en eau des chaudières, quatre compresseurs d ’air, trois chaudières de cent trente six tonnes /heure et une chaudière basse pression. SERVICE FORM

25

FICHE TECHNIQUE LOCALISATION

:BETHIOUA

SUPERFICIE

:72 HECTARES

OBJET

:TRAITEMENT DE 10.5 MILLIARDS DE M3 DE GN PAR AN

PRODUITS

:GAZ NATUREL LIQUEFIE , PROPANE BUTANE, GAZOLINE ET GAZ DE CHARGE.

PROCEDE UTILISE :AIR PRODUCTS CONSTRUCTEUR

:PULLMAN KELLOG

DATE DE MISE EN SERVICE :29 JANVIER 1981 SERVICE FORM

26

CARACTERISTIQUES CAPACITE DE PRODUCTION GNL :2030 M3/H OU 17.8 MILLIONS M3/AN ( AVEC EXTRACTION ) PROPANE

:46 T/H OU 410 000 TONNES /AN

BUTANE

:37 T/H OU 327 000 TONNES / AN

GAZOLINE

:22 T/H OU 196 000 TONNES / AN

GAZ DE CHARGE

:22600Nm3 OU 198 MILLIONS N M3/AN

NOMBRE DE TRAINS

:6

CAPACITE TOTALE DE STOCKAGE : 3 BACS AERIENS DE GNL:3* 100 000 M3 2 BACS DE GAZOLINE :2*14500 M3 POSTES DE CHARGEMENT DE GNL :2 QUAIS M4 ET M5 (RECEPTION DE METHANIERS DE 30 000 A 125 000 M3 )

SERVICE FORM

27

PRISE D ’EAU DE MER

:6 * 31 000 M3/HEURE

PRODUCTION D ’ELECTRICITE

: 3 * 20 MEGAWATTS COUPLEE AU

RESEAU NATIONAL SONELGAZ , 20MEGAWATTS. PRODUCTION D ’EAU DISTILLEE

: 5 * 45 M3 / HEURE

DESTINATION DE LA PRODUCTION:EUROPE ET ETATS UNIS PROPANE ET BUTANE

:VERS GP1Z QUI SE CHARGE DE LEUR COMMERCIALISATION

GAZOLINE

:ESPAGNE

GAZ DE FLASH

:HELIOS

SOURCE D ’APPROVISIONNEMENT :GAZ NATUREL EN PROVENANCE DES CHAMPS GAZIERS DE HASSI-RMEL

SERVICE FORM

28

Composants

Formule Température Température chimique d'ébullition s/p atm de fusion s/p atm Héluim He -268.93°C / Azote N2 -195.80°C -210°C Méthane C1H 4 -161.52°C - 1 8 2 .4 7 ° C Ethane C2H 6 -88.58 °C - 1 8 2 .8 ° C Propane C3H 8 -42.07°C - 1 8 7.6 8 ° C n-Butane n C 4 H 10 -0.49 °C - 1 3 8.3 6 ° C i-Butane i C 4 H 10 -11.81°C - 1 5 9 .6 ° C n-Pentane C 5 H 12 +36.03°C -129.13°C n-Hexane C 6 H 14 + 6 8.7 ° C - 9 5 .3 ° C Gaz carbonique C O 2 - 7 8 . 5 9 ° C ( sublimation ) - 56.2 °C Eau H2O +1 0 0 ° C 0°C Méthanol 65 ° C - 94 °C SERVICE FORM

29

COMPRESSEUR DE PROPANE

COMPRESSEURS DE MCR

COMPRESSEUR DE GAZ COMBUSTIBLE

17,2 b 2° ETAGE

1° ETAGE HELIOS

DECARBONATATION

DEAZOTEUR

REFROIDISSEMENT RECUPERATION DE D'HYDROCARBURES L'ALIMENTATION

DESHYDRATATION ALIMENTATION EN GAZ NATUREL

REFROIDISSEURS DE REFRIGERANT MIXTE

BALLON DE DETENTE ECHANGEUR DE LIQUEFACTION

GN PROPANE

FRACTIONNEMENT D'HYDROCARBURES

SECTION DE PRODUCTION VAPEUR DE PROCEDE CONDENSÂT DE VAPEUR PRODUIT GAZ COMBUSTIBLE PRODUIT BACS DE GNL STOCKAGE 105 DE GNL milliard THERMIES PAR AN PRODUIT PROPANE VERS STOCKAGE 380000 TONNES PAR AN PRODUIT BUTANE VERS STOCKAGE 333000 TONNES PAR AN PRODUIT GAZOLINE VERS STOCKAGE 200000 TONNES PAR AN

HYDROCARBURES LOURDS REFRIGERANT MIXTE FUEL GAZ

VAPEUR ET CONDENSATSERVICE

FORM

30