sulfirique _fou

INTRODUCTION De tout temps, l'obtention de l'acide sulfurique a été liée à celle de l'anhydride sulfureux (SO2). On peut en effet décomposer tous les procédés de fabrication en trois étapes : - La production de l’anhydride sulfureux SO2, par combustion du soufre selon de la réaction : S+O

SO2 + 297 kJ/mole.

-Une réaction de catalyse hétérogène ou « Conversion » pour oxyder l’anhydride sulfureux SO2 en anhydride sulfurique SO3, par l’excès d’oxygène atmosphérique dans les gaz : SO2 + ½ O2

SO3 +99 kj/mole.

- Une absorption de l’anhydride sulfurique SO3 SO3 + H2O

H2SO4 + 132,5 kj/mole.

La formule chimique H2SO4 de l’acide sulfurique met en évidence trois éléments : Le soufre(S), l’oxygène (O) et l’hydrogène (H). L’abondance sur terre de ces trois éléments a permis que sa production suive aisément les besoins croissants qu’ont entraînés l’évolution considérable de l’économie mondiale. Cette évolution rapide de la production d’acide sulfurique s’est accompagnée de développements constants apportés aux installations de fabrication. Ces développements ont concerné l’accroissement de capacité et le rendement des unités de production tant en modifiant les procédés pour que ceux ci fassent de la matière l’usage le plus efficient possible. L’acide sulfurique : L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol) est un composé chimique toxique. Le terme vitriol l provient de l'appellation « esprit de vitriol » sous laquelle il était connu au Moyen Âge par les alchimistes. L'acide sulfurique constitue aujourd'hui dans le domaine industriel l'acide le plus important aussi bien du point de vue des quantités produites que de la diversité de ses utilisations, parmi lesquelles : •

la fabrication d'engrais dits superphosphates;

•

l'industrie des textiles artificiels;

•

le traitement (lessivage) des minerais;

•

la synthèse de composés chimiques (colorants, explosifs, détergents, divers sels, autres

acides...); •

le raffinage du pétrole;

•

les batteries acides au plomb (il est aussi connu sous le nom d'acide de batterie);

•

le décapage de métaux en sidérurgie;

•

la sulfonation;

•

la déshydratation (d'aliments par exemple).

•

Propriétés physico-chimiques: Odeur

: inodore

Couleur

: incolore

Point de fusion : 10.5°C

Point d’ébullition : 237 °C

Masse molaire : 98.08

Densité

Aspect

: 1.836

: Huileux et corrosif.

•

H2SO4 est un produit oxydant;

•

H2SO4 est un produit déshydratant;

•

L’acide sulfurique fumant ou « Oléum » résulte de la dissolution variable en proportion de SO3

dans H2SO4; •

Commercialisation de H2SO4 : Acide à 94, 96, 98 %; Acide à 100 % (monohydraté); Oléum à 20, 30, 40, 60 % de SO3.

Le soufre Souvent très pur et facilement purifiable, le soufre élémentaire est la matière de départ la plus simple. On le récupère aussi de certains gaz naturels qui contiennent de l’hydrogène sulfuré H2S. Propriété physico-chimique de soufre : •

Numéro atomique

: 16

•

Masse atomique

: 32.064

•

Température de fusion

: 119 °C

•

Densité du soufre solide

:2

•

Densité du soufre liquide :

340°C

120°C

: 1,808

180°C

:

1,766

260°C

:

1,720

: 1,671

La viscosité du soufre est 11 fois plus élevée que celle de l'eau à 120 °C, diminue légèrement lorsque la température s’élève puis augmente brusquement à 160°C dans des proportions considérables (sensiblement dans le rapport 1 à 6000) dans un intervalle de quelques degrés seulement.

1

Propriétés chimiques Le soufre se combine avec l'oxygène pour donner l'anhydride sulfureux. Il se combine aux métaux avec production de sels, les sulfures. Le soufre a de l'affinité pour l'oxygène : - Comme il se forme environ cent fois plus d'anhydride sulfureux que d'anhydride sulfurique, on a l'habitude d'écrire, pour représenter la combustion du soufre. S

+

Soufre +

O2



Oxygène 

SO2 anhydride sulfureux.

Le soufre est un réducteur, c'est d'ailleurs un réducteur moins énergique que l’hydrogène. Il réduit l'acide sulfurique H2S04 en donnant de l'anhydride sulfureux S0 2 et l'acide nitrique HN03, qui est un oxydant énergique, en donnant de l'anhydride sulfurique S03. Il réduit également les nitrates et c'est à ce titre qu'il intervient dans la fabrication de la poudre noire. L’affinité du soufre pour les métaux explique l'abondance des sulfures métalliques dans la nature, Ce sont des minerais importants : Citons : La pyrite de fer ( S2 Fe ), la blende ( SZn ), la galène ( SPb ) Leur combustion comme celle du soufre, fournit de l'anhydride sulfureux S0 2, dont c'est la principale préparation industrielle. Fusion et filtration du soufre Déchargement et stockage du soufre solide.

Les navires accostés et amarrés au quai N°4 sont déchargés de leurs cargaisons en soufre solide par deux (2) portiques. Ces derniers sont principalement équipés de bennes, d’une trémie, et d’un système de translation qui permet le déplacement du portique pour la reprise du soufre solide stocké dans les différentes cales du navire. Une fois le soufre solide pris par la benne, il se déverse dans la trémie où il traverse une goulotte vibrante pour être acheminé par le biais d’une chaîne de convoyeurs à bande de largeur vers le hangar de stockage de capacité de 40.000 t. La reprise du soufre solide stocké dans le hangar vers l’unité 63 ( fusion-filtration) est assuré par un gratteur couplé avec le doseur de la chaux éteinte installé à la sortie du hangar et le convoyeur qui alimente les huit (8) trémies des fondoirs. La neutralisation se fait selon la réaction : H2SO4 + CaO

CaSO4+ H2O

La fusion et la filtration : L’obtention du soufre liquide se déroule dans un fondoir équipé de 26 serpentins, ces derniers sont alimentés en vapeur moyenne pression débloquée par la centrale ou par la chaudière locale de l’unité à une pression d’environ 7 bars et une température e 220°C. Le soufre solide fusionné dans les fondoirs débordent par la conduite du trop plein vers 4 fosses de récupération du soufre brut : -

IF 01 et IF 02 dans IR01

-

IF 03 et IF 04 dans IR02

-

IF 05 et IF 06 dans IR03

-

IF 07 et IF 08 dans IR04

Dans chaque fosse brut sont immergées 4 pompes alimentant chacune son filtre. Les filtres sont rangés en 8 sur bâtiment A et 8 sur bâtiment B. Deux fosses de pré couche IR05 et IR06 sont destinées à la préparation de solution d’adjuvant qui sera ensuite pompé par IP17 et IP18 vers les toiles des filtres pour accomplir l’opération d’enduisage. Les toiles de chaque filtre reçoit du soufre brut ou il se libère de ses impureté pour qu’il sera déversé dans deux fosses de soufre filtré IR07etIR08 de là il est refoulé vers trois bac intermédiaire de stockage par 6 pompes IP19, IP20, IP21 de la fosse IR07 et IP22, IP23, IP24 de la fosse IR08. Et pour satisfaire le besoin de l’unité 51 en soufre filtré, les bacs intermédiaire de stockage IR09 , IR10 et IR11 alimentent par gravité une fosse IR12, dans cette dernière sont immergées 4 pompes de transfert IP25, IP26, IP27 et IP28 assurant l’alimentation du stockage principale.

En général l’unité 63 est constituée de : 08 fondoirs 04 fosses de soufre brut 02 fosses de précouche 16 filtres 02 fosses de soufre filtré 03 bacs intermédiaires de stockage 08 doseurs de chaux IT01 et IT08 01 fosse de transfert 02 compresseurs identiques d’air comprimée 01 chaudières auxiliaires Les fondoirs sont alimentés en soufre solide par l’intermédiaire d’un couloir vibrant à débit variable par un orifice positionné sur la partie arrière de la toiture. Le fondoir peut contenir un volume de 190 m3 équipé de 26 serpentins, 8 placés latéralement par contre 18 sont placée verticalement, dans lesquels circule la vapeur a moyen pression pour activer la liquéfaction du soufre par le maintien d’une température de 140°C. La vapeur d’admission aux réchauffeurs est réglée manuellement par des vannes issus d’un collecteur qui reçoit la vapeur moyen pression d’une conduite de distribution de toutes fondoirs. Les condenseurs sont recueillis dans un autre collecteur puis acheminée par une conduite collectrice de toutes les condensas des fondoirs vers un ballon puis vers bac de condensas. A la sortie du fondoir on a ajusté un entonnoir équipé d’une grille à maille calibré qui évite l’accès des corps étrangers vers les fosses non filtré, ce tamis doit être nettoyé chaque jour par le surveillant. Les gaz dégagés par l’échange thermique entre le soufre solide et le milieu ambiant du fondoir sont échappés par une cheminée. Deux évents silices en opposition sur la toiture pour créer l’aération à du fondoir. Quatre bises d’étouffement piquées sur la toiture qui jaillissent de la vapeur à basse pression pour l’extinction en cas ou le soufre s’enflamme. Elles doivent –être actionnées chaque jour et entretenues chaque mois.

La porte de visite est située sur la façade du fondoir permettant l’accès à l’intérieur pour le contrôle de l’état des serpentins et des briques. La vidange est assurée par deux purgeurs qui communiquent directement avec la conduite du trop-plein. La neutralisation de l’acidité est réalisée par la chaux éteinte qui coule d’une trémie ayant une capacité de trois tonnes , la quantité du réactif déversée à l’intérieur du fondoir est réglée à l’aide d’un mécanisme suivant le taux du PH contenu dans le soufre solide. Les fosses du soufre non filtre : Le soufre liquide qui déborde par le trop plein des fondoir de IF01/IF08 est récupère dans 4 fosses de forme rectangulaire en béton armé revêtues intérieurement par des brique anti-acide. Chaque fosse est équipé par 4 serpentins positionnés horizontalement ou circule de la vapeur à base pression pour maintenir une température ambiante de 130°C contrôlé par TI-101-9/TI-101-12 situés dans la salle de contrôle. A l’intérieur de IR01, IR02, IR03 et IR04 sont montés des agitateurs bi-étagés à 2 roues pour éviter la décantation des cendres et impuretés qui contiennent le soufre. Au niveau de chaque fosse sont immergées quatre pompes centrifuges qui débitent chacune dans son filtre lors de la filtration. A l’entrée du soufre dans la fosse, juste à l’extrémité du trop plein on à installer des tamis types à godets dont les mailles ont des ouvertures de 14mm pour récupérer les corps étrangers, passés par les mailles du panier du fondoir. La communication entre IR01 et IR02 puisIR03 et IR04 est assurée par des tubulaires qui doivent être ouverts au cours de la marche normal et fermer du coté de la fosse qui nécessite un entretien. Les niveaux des fosses sont transmis et captés par des capteur de nieau pour éviter les débordements et faciliter la surveillance. La fosse de precouche : Le soufre liquide contient des éléments gênants et nuisibles pour les toiles des filtres et afin d’éviter toutes perturbation, on fait appelle à un réactif de couleur blanche nommé Adjuvant qui rend la filtration facile et meilleure. La préparation de la solution adjuvant et soufre liquide non filtré est réalisée dans des fosses IR05 située du coté IR01/02 pour l’enduisage des filtres IS01/IS08 et IR06 située du coté IR03/04 pour l’enduisage des filtres IS09/IS16.

L’enduisage est une opération qui constitue à étaler une couche d’adjuvant sur les tamis des filtres pour réduire les ouvertures des mailles des tamis, dans le but de récupérer le maximum des cendres et impuretés que contient le soufre. Ces fosses sont en béton armé revêtues en briques anti-acide , équipées par agitateur à un étage pour le mélange de la solution ;chaque fosse peut contenir aussi un serpentin à ailettes type horizontal alimenté par la vapeur basse pression de 4,5 bar, une trémies munie d’une grille qui empêche le passage des déchets lors de déversement des sacs d’adjuvant , une buse d’étouffement alimentée par la vapeur à basse pression de 4,5 bar , on trouve aussi un niveau-métre , un thermocouple. c- La Filtration L’importation de l’unité 63 c’est l’obtention du soufre liquide pur en le libèrent des impuretés qu’il contient, afin de faciliter son utilisation dans le domaine industrielle. Cette opération se déroule à travers de 16 filtres IS01 à IS16 alimentés par 16 pompes IP01/IP16. Description d’un filtre : Un filtre est une sorte de virole cylindrique dont les extrémités sont bombées, il est composé d’une partie fixe et une partie mobile. La partie fixe est cheminée, calorifugée, alimentée par 4 entrée de vapeur à basse pression de 4,5 bar, elle possède aussi 4 entrée de soufre qui communiquent avec 4 sorties de débordement. La partie mobile possède une calotte chemisée, calorifugée, alimentée par la vapeur à base pression de 4,5 bar, reliée au collecteur principal. Sur deux supports sont maintenues 66 toiles à l’aide de 2 crochets pour chaque toile, la translation de l’ensemble est réalisée par des galets de guidage. Fonctionnement d’un filtre :

Le filtre reçoit le soufre liquide refoulé par sa pompe à partir des fosses brut vers 4 entrées, dans la virole, le liquide se trouve emprisonné, et vu la pression exercée dans cette enceinte il emprunte la voie des mailles pour déverser dans le collecteur principal en traversant les drains et flexibles, tout en se débarrassant de ses impuretés qui restent collées sur les toiles enduits et le soufre pur joint les fosses de soufre filtre par la vanne 05V03.

Schéma filtre d- stockage le transfert : 11 stockage : L’unité 63 est constituée de trois bacs intermédiaires d’une capacité unitaire de 15000 tonnes, permettant d’assurer une marche continue de l’usine. Ils reçoivent le soufre filtré à partir des fosses IR07 par les pompes IP19/20/21 et de la fosse IR08 par les pompes IP22/23/24. Description et constitution :

Les bacs de stockage sont identiques, équipés unitairement par 22 serpentins de tubes à ailettes placés verticalement autour de la parois latérale avec une surface de 385m2 , alimentés par la vapeur à basse pression de 4,5 bar pour maintenir une température de 130°C. Chaque bac est revêtu extérieurement par la laine de verre et de tôles de calorifugeage afin d’éviter la fuite de la chaleur vers l’extérieur. Fosse de pompage des bacs : La fosse de pompage des bacs de stockage est une fosse rectangulaire bâtie en béton armé, revêtue intérieurement par des briques a anti acide, elle est équipée de trois serpentins placés horizontalement, ils sont alimentés par la vapeur à basse pression de 4,5 bar pour maintenir une température de 130°C. Dans la fosse sont immergées 4 pompes IP25/26/27 et 28 pour satisfaire le besoin de l’unité 51 en soufre filtré. 2- le transfert : Les bacs de stockage déverse le soufre liquide par gravité dans la fosse IR12 ou sont immergées 4 pompes centrifuges verticales. Ces pompes ont un débit unitaire de 250 m3/h, Le soufre pompé est transféré vers le stockage principal de l’unité 51 pour satisfaire le besoin de 12 bacs d’une capacité unitaire de 18000 T.D 2. stockage usine du soufre - l’unité 11-. L’unité de stockage usine – soufre liquide est composée de deux bacs (11 IR 01/11 IR 02) ayant une capacité unitaire de 15000 tonnes et d’une fosse de pompage (11 IR 03) divisée en 2 compartiments au centre de la fosse. L’exécution de transfert du soufre liquide depuis l’unité 51 vers l’unité 11 du stockage usine est fait à un débit maximum de 500 tonnes / h. Chaque bac est équipé de réchauffeurs de vapeur au fond et d’une cheminé d’aération naturelle dans son toit ainsi que les deux bacs sont reliés par une tuyauterie de trop – plein. Le soutirage du soufre liquide se fait par gravité vers la fosse de pompage, alors que le transfert du soufre liquide vers les fours est assuré par 9 pompes verticales installées dans la fosse de pompage dont 6 pompes pour alimenter les 6 lignes de production d’acide sulfurique (A. B. C. X .Y et Z), chaque pompe alimente une unité d’acide et 03 pompes en réserve, à raison d’une pour chaque deux lignes.

La température de la fosse de soufre est généralement maintenue entre 130°C et 140°C, si la température du soufre est accrue ou diminue de manière significative, le soufre liquide devient visqueux et difficile à pomper, la température maximale permise est 145 °C. Procédé de fabrication de l’acide sulfurique La combustion La combustion du soufre avec l'oxygène se passe selon la réaction : S

+

O2



SO2 + 70,96 Kcal

La méthode actuelle de combustion, consiste à brûler le soufre fondu dans des fours cylindriques, généralement horizontaux (réalisés en tôles d'acier et briquetés intérieurement. Ils sont souvent pourvus de chicanes permettant l'homogénéisation des gaz.

3

Pour la combustion du soufre, les gaz quittant le four ne subissent pas de traitement de déshydratation et pour éviter la formation de brouillard d'acide très corrosif, et éventuellement des condensations néfastes dans le circuit, il s'impose d'utiliser de l'air parfaitement déshydraté. L'air est débarrassé de son humidité par arrosage d'acide sulfurique concentré (95 à 98%) dont une des principales propriétés, est d'absorber l'eau dans toutes les proportions Le séchage s'effectue selon le principe de l'absorption gaz-liquide à contre courant, dans des colonnes d'absorption, communément appelées tours de séchage. ces tours sont pourvus d'anneaux Rashig ou de selles en grés anti-acide, traversés par le courant d'air et arrosés par l'acide de séchage.

La réaction de combustion est une réaction très rapide du fait que le soufre brule très facilement avec l'oxygène à partir d'une température de 300°C. C'est une réaction très exothermique et la température atteinte dans le four croit d'une façon presque linéaire avec la concentration en SO 2 ( fig 4 ) donc avec la quantité de soufre injectée les températures les plus rencontrées varient entre 950 et 1100°C, ce qui correspond à une teneur en SO2 de l'ordre de 10 %. Du fait de la forte exothermicité de la combustion, la température des gaz à la sortie d'un four ne permet pas leur oxydation. Ceci nécessite leur refroidissement, la chaleur résiduelle est récupérée dans des chaudières de récupération sous forme de vapeur saturée et surchauffée.

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Conversion du SO2 en SO3 La réaction d'oxydation de l'anhydride sulfureux, constitue l'étape clé de tout procédé de fabrication d'acide sulfurique. En effet, les difficultés rencontrées dans la fabrication d'acide sulfurique

se concentrent

principalement dans la transformation de l'anhydride sulfureux en anhydride sulfurique. La conversion de SO2 en SO3 est a l'heure actuelle réalisée uniquement par le procédé de contact utilisant l'oxygène atmosphérique comme oxydant : SO2

+ 1/2 O2

SO3

Cette réaction, s'accompagne d'une diminution de nombre de moles, donc d'une diminution de volume, toute autre condition restant égale. C'est une réaction tellement lente qu'en pratique elle apparait comme irréalisable directement. Elle exige donc de faire appel à un catalyseur approprié afin d'obtenir un taux de conversion élevé en un temps suffisamment court.

Parmi des centaines de substances, activant cette réaction trois seulement peuvent être considérés comme étant de vrais catalyseurs :  Le platine  L'oxyde de fer  Le pentoxyde de vanadium. L’oxyde de vanadium associé à différents promoteurs est le catalyseur universellement utilisé à l'heure actuelle. La réaction de conversion est également une réaction donnant lieu à un effet thermique important. Comme elle est en même temps limitée à un équilibre un régime adiabatique ne peut être envisagé et le refroidissement du milieu réactionnel est à effectuer en cours d'opération. Ces caractéristiques physico-chimiques ont imposé de conduire la réaction dans un convertisseur a lit fixe multi-étagé en prévoyant entre chaque étage un soutirage des gaz réactionnels du convertisseur, leur refroidissement et leur réintroduction au niveau du lit suivant d'autres modes de refroidissement sont également exploités, notamment l'introduction d'air frais dans le convertisseur. La réaction étant limitée à un équilibre, on n'obtient qu'un taux de conversion d'environ 98 % dans les conditions d'exploitation industrielles. Pour accroître le taux de conversion et réduire les émissions de S0 2 à l'atmosphère, un procédé dit "double catalyse" a été mis au point. Ce procédé déplace dans une étape intermédiaire l'équilibre en soutirant du milieu réactionnel le SO3 qui est absorbé dans l'acide sulfurique tandis que les gaz sont réalimentés au convertisseur, le rendement de la réaction peut ainsi atteindre des valeurs supérieures à 99,5 %. Fonctionnement des convertisseurs : Les convertisseurs modernes sont des cylindres verticaux en tôle d'acier, calorifugés extérieurement et revêtus intérieurement de briques réfractaires et anti-acide. Ils sont équipés de plateaux horizontaux perforés sur lesquels repose le catalyseur de manière aussi homogène que possible afin d'éviter la formation de chemins préférentiels. les gaz chargés de S0 2 sont alimentés à la partie supérieure et traversent successivement les différents lits catalytiques. La forte exothermicité de la réaction, la position de la courbe d'équilibre et la nécessité d'avoir des

quantités

limitées

de

catalyseur

imposent

des

convertisseurs

à

plusieurs lis, entre lesquels sera évacuée l'énergie thermique dégagée par la réaction. Cette évacuation, se fait soit dans des échangeurs (évaporateur ou surchauffeur) ou des réchauffeurs d'air, soit par injection d'air frais, en fonction de la quantité à

évacuer, des besoins du site et du moindre coût économique. Conversion en simple catalyse. Le diagramme exploitant la courbe d'équilibre et la droite de conversion permet de représenter facilement le fonctionnement d'ensemble d'un convertisseur multi-étagé. Ainsi pour un gaz de composition donnée, on trace la courbe d'équilibre en exploitant les équations; log Kp = f(T) et Kp = f(x) et ensuite, les droites exprimant le fonctionnement adiabatique de chaque couche du convertisseur, en fixant la température à l'entrée de chacune d'elles. Cette méthode graphique permet d'apprécier la progression de la conversion à travers les différentes couches. On notera spécialement qu'aux valeurs élevés du taux de conversion, l'augmentation de celui-ci s'amenuise progressivement en fonction du nombre de couches. Cette courbe montre également l'impossibilité d'effectuer en simple catalyse la conversion avec un rendement proche de 100 %. Le taux de conversion maximum réalisable par de telles installations est le plus souvent compris entre 97,5 et 98 % Il faut donc conclure que, tant pour des motifs d'économie d'exploitation que pour des raisons concernant la protection de l'environnement, que la conversion en simple catalyse n'est plus une technique recommandable et qu'il faut exploiter des installations plus performantes.

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Conversion en double catalyse. Avec les difficultés d'achever la conversion résultant de l'approche de l'état d'équilibre, il était logique de rechercher de meilleures conditions réactionnelles en déplaçant cet équilibre. A cet effet; il suffit d'extraire du milieu réactionnel l'un des produits de la réaction pour que simultanément l'équilibre soit déplacé dans le sens de l'apparition de ce produit.

La conversion en double catalyse, exploite cette possibilité. Les gaz contenant S0 2 sont envoyés en tête du convertisseur et subissent la conversion sur les deux (ou trois) premiers lits comme en simple catalyse. A la sortie du deuxième (ou troisième) lit, les gaz réactionnels sont refroidis dans un échangeur gaz-gaz puis envoyés vers un absorbeur intermédiaire ou le SO 3 formé est absorbé. les gaz sont ensuite réalimentés au convertisseur pour achever la conversion sur les lits restants, après lesquels ils seront traités dans l'absorbeur final.

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Pour établir la comparaison, on reprend l'exemple traité ci-dessus cette fois ci en double catalyse, L'absorption intermédiaire du S03 se traduit par le déplacement de la courbe d'équilibre vers la partie supérieure. Ainsi la conversion se poursuit dans le troisième et quatrième lit jusqu'à des valeurs plus élevés du taux de conversion. Les avantages de la double catalyse sont donc évidents. Dans la pratique industrielle le taux de conversion final peut atteindre des valeurs de 99,7 à 99,8 %.

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Absorption du S03 La combinaison de l'anhydride sulfurique avec l'eau se fait selon la réaction chimique : SO3 + H2O



H2SO4

La combinaison directe de SO3 et H2O n'est pas exploitable à partir des deux composés pris à l'état pur, car il se forme alors un brouillard formé de très fines particules d'acide sulfurique qu'il est difficile sinon impossible d'éliminer. Dans la pratique on effectue l'absorption dans l'acide sulfurique de concentration appropriée. Si l'acide absorbeur présente une tension de vapeur élevée, S03, se mélange à l'eau dans la phase gazeuse en formant un brouillard constitué de très fines gouttelettes d'acide sulfurique très difficilement récupérables. Le meilleur acide absorbeur est l'acide sulfurique 98,3 % ayant une très faible tension aussi bien en vapeur d'eau qu'en SO3.Généralement on absorbe l'anhydride sulfurique dans de l'acide sulfurique de concentration comprise entre 98,1 et 98,5 %, continuellement recyclé dans l'installation d'absorption. L'appoint d'eau est fait à la sortie de cette installation, afin de maintenir le titre constant, tandis que la production est soutirée en continu. De façon que le SO 3 réagit lentement avec l'eau contenue dans l'acide sulfurique et la formation de brouillard d'acide est ainsi évitée L'absorption du SO3 se fait, le plus fréquemment, dans des colonnes à empilement, composées d'un corps cylindrique, en acier ordinaire revêtu intérieurement de briques de qualité anti-acide. Le garnissage (anneaux Rashig ou tout autre garnissage approprié) est disposé sur une grille, elle même supportée par une charpente et une série de poteaux, le tout en maçonnerie anti-acide (fig:9). La distribution d'acide est assurée à la tête de la tour par un dispositif d'arrosage comprenant par exemple, un réseau de tuyauterie et un ensemble de goulottes qui débordent dans une série de pipes en fonte ou en grés anti-acide. La partie basse de la colonne offre un volume suffisant pour récolter l'acide traité et faire éventuellement fonction de cuve de roulement pour la circulation de cet acide. Suivant le schéma conventionnel de fonctionnement des colonnes d'absorption à contre-courant, les gaz SO3 entrent par le fond dans l'absorbeur, et traversent le corps de remplissage de bas vers le haut. Les gaz résiduaires sont éliminés à l'atmosphère via une cheminée.

L'acide sulfurique en circulation, dans l'absorbeur, s'échauffe suite à l'exothermicité de la réaction. Pour enlever cette chaleur l'acide s'écoulant de l'absorbeur passe dans des refroidisseurs extérieurs avant d'être recycle en tête de la colonne.

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Description du procédé de fabrication utilise à MP3 & 4 : L’Atelier de production d’acide sulfurique a pour rôles essentiels: –

La fabrication d’acide sulfurique par le procédé à double absorption;

–

La production de l’énergie sous forme de vapeur.

Le procédé utilisé à MP3 &4 est du type à double absorption où le gaz SO3 est absorbé dans deux tours, réalisant ainsi un taux de conversion avoisinant le 100 et assurant la meilleure récupération d’énergie. Contribution du soufre : Le soufre liquide est pompé de la fosse de pompage de l’unité II (II IRO3) vers le four de soufre (OI JF01) où il brûle avec l’air pour former l’anhydride sulfureux. Avant d’entrer dans le four, l’air est séché à l’acide dans une tour de séchage (OIJD01. L’air est aspiré à travers la tour de séchage et propulsé vers le reste de l’usine par la soufflante. L’air sec qui entre dans le four contient approximativement 21 d’oxygène (O2) et 79 d’azote (N2. Seule une partie de l’oxygène de l’air est utilisée dans le four pendant le brûlage du soufre. La composition du gaz de sortie du four varie selon la proportion d’air et de soufre utilisé. Par exemple, si le gaz de sortie contient 8 de SO2 par volume, il y aura approximativement 13 d’oxygène et 79 d’azote dans le gaz. La somme du pourcentage de volumes de SO2 et d’oxygène dans le gaz sortant du brûleur

est toujours d’approximativement 21, le même que le pourcentage d’oxygène dans l’air apporté au four. Le brûlage du soufre produit une grande quantité de chaleur qui fait monter la température du gaz. La température est proportionnelle à son pourcentage en SO2. Conversion de SO2 en SO3 : Le SO2 est converti en SO3 dans le lit catalytique (convertisseur). Il comprend 4 couches de catalyseur au vanadium. Dans la seconde phase du procédé, le SO2 se combine rapidement en présence du catalyseur avec l’oxygène restant pour former du SO3 à une température plus basse que celle au moment où il quittait le four. C’est pourquoi il est nécessaire de refroidir le gaz sortant du brûleur de soufre dans la chaudière de récupération (OI JV01). Cette réaction est exothermique et également réversible. La température d’entrée du gaz vers chaque couche de convertisseur doit être correctement maintenue afin d’obtenir la conversion requise. Le gaz est donc refroidi entre les couches afin de maintenir une température correcte d’entrée pour chacune. Aprés la première couche, le gaz est refroidi par la surchauffeur (OI JEC1. Après la seconde couche, le gaz passe par l’échangeur de chaleur à chaud (OI JE02) qui refroidit le gaz et sert également à préchauffer le gaz revenant de la tour d’absorption intermédiaire (OI JD02) vers la quatrième couche de catalyseur. Après la troisième couche, le gaz est évacué vers la tour d’absorption intermédiaire où le SO3 du gaz est absorbé dans l’acide sulfurique en circulation. Le gaz est refroidi avant la tour dans l’échangeur de chaleur à froid (OI JEO3) en série avec un Economiseur (OIJE04. L’échangeur de chaleur à froid contribue également au chauffage du gaz retournant de la tour pour qu’il soit à la température correcte d’entrée de la quatrième couche. Le reste du SO2 dans le gaz est ensuite converti en SO3 dans la quatrième couche. Le gaz quittant la quatrième couche du convertisseur est refroidi dans l’Economiseur / Surchauffeur (OI JE05) avant d’entrer dans la tour d’Absorption finale où le SO3 résiduaire est absorbé dans l’acide sulfurique. : Absorption du gaz SO3 et production de l’acide : Le SO3 ne se combinera pas directement avec l’eau mais se combinera indirectement par absorption (ou dissolution) dans l’acide sulfurique entre 98-99%. Dans ces conditions, le SO3 se combine facilement avec l’eau dans l’acide. Cette opération a lieu dans deux tours d’absorption, la température phase ayant lieu avant la conversion totale du SO2 en SO3. Cette phase est nommée absorption intermédiaire. Le fait de retirer le SO3 du gaz avant qu’il ne retourne vers la quatrième

couche de conversion active la réaction et permet d’obtenir un rendement global meilleur. Environ 95% de l’anhydride sulfureux passant par les trois premières couches de catalyseur sont convertis en anhydride sulfurique et absorbés dans la tour d’absorption intermédiaire. Les 5% restant (approximativement) sont absorbés dans la tour d’absorption finale après conversion dans la quatrième couche du convertisseur. L’acide fort fourni à la tour de séchage est affaibli par l’humidité qu’il élimine de l’air. Dans les tours d’absorption, l’acide est concentré par l’absorption du gaz SO3. L’acide de la tour de séchage est maintenu à la concentration correcte au moyen de mélange direct d’acide plus fort vannât du système intermédiaire d’absorption. L’acide dans les réservoirs de pompage est maintenu à la concentration désirée pour l’absorption du gaz SO3 par addition d’eau pure et le mélange avec l’acide du système de séchage, la tour de séchage et la tour de séchage et la tour d’absorption finale par un réservoir différent. L’absorption de l’humidité dans la tour de séchage élève la température de l’acide. C’est pourquoi l’acide qui quitte le réservoir de pompage est envoyé à travers des refroidisseurs avant de revenir aux tours. Un acide fort (de 98 à 98,5%) à une température d’environ 80°C est le plus favorable à l’absorption du SO3. L’addition d’eau de dilution à l’acide fort, l’absorption de SO3 par cet acide et l’absorption de l’humidité augmentent constamment le volume d’acide dans les réservoirs de pompage. C’est pourquoi le produit acide venant des systèmes d’absorption et séchage est refroidi et continuellement pompé vers les bacs de stockage afin de maintenir un niveau constant dans les réservoirs de pompage. Réseaux de vapeurs : La fabrication de l’acide sulfurique est excédentaire en énergie. On peut décomposer l’énergie thermique dégagée par les réactions ci-dessus de la façon suivante : ΔH (En KJ par Kg d’H2SO4)

Réaction considérée Combustion

S + O2 → SO2

3026

Conversion

SO2 + 1/2 O2

SO3

1004

Absorption

SO3 + H2O → H2SO4

1390

Soit une énergie totale dégagée de 5 420 kJ par kg H2SO4 produit. La majeure partie de cette énergie est récupérée sous forme de vapeur surchauffée utilisable pour l’entraînement des turbomachines (soufflantes, et turboalternateurs). Le plus souvent, on ne récupère que les enthalpies de combustion et de conversion.

La chaleur des gaz à la sortie du four de soufre et de chaque couche du convertisseur est récupérée sous forme de vapeur produite par l’intermédiaire des échangeurs de chaleur énumérés ci-dessous. - Chaudière de récupération (OI JV01). - Surchauffeur (OI JE01). - Economiseur (OI JE04). - Economiseur / Surchauffeur (OI JE05. - Ballon de Détente (OI JR 04. L’eau alimentaire de chaudière reçue est chauffée par la gaz dans l’Economiseur / Surchauffeur et l’Economiseur avant d’être chargée dans la chaudière de Récupération. Dans la chaudière, l’eau est réchauffée par le gaz du four et se transforme en vapeur. La pression de la vapeur dans la chaudière est environ 66 bars abs. La vapeur ensuite passe par l’Economiseur / Surchauffeur et le Surchauffeur qui sont réchauffés. La température des la vapeurs est amenée à environ 499°C à la sortie du surchauffeur par de l’eau qui est injectée par l’entrée du surchauffeur. La vapeur du surchauffeur est appelée vapeur surchauffée (SH). Une partie de la vapeur surchauffée est utilisée pour l’entraînement de la turbo-soufflante (OI JC 01T). La turbine est du type à contre-pression, sa vapeur s’échappement est récupéré sous forme de la vapeur moyenne pression (SM) et fournie au procédé. Il est nécessaire d’ajuster la qualité de l’eau dans la chaudière afin de prévenir la corrosion des équipements, l’entartrage et pour obtenir un vapeur de bonne qualité. Une solution aqueuse de phosphate trisodique est utilisée comme réactif chimique pour le réglage de l’alcalinié de l’eau de la chaudière. Les concentrations solides diverses de l’eau de chaudières sont réglées par le débit de purge de l’eau. L’eau de purge continue se détend dans le ballon de détente. Une partie de l’eau de purge se transforme en vapeur et est récupérée sous forme de vapeur basse pression. Circuit eau : Les circuits suivant sont disponibles comme eau d'utilités dans l'unité 01 :



Eau alimentaire de chaudière.



Eau disilicée



Eau de mer



Eau incendie



Eau potable

Circuit d'eau alimentaire de chaudière. L'eau alimentaire de chaudière est destinée à l'usage exclusif de la production de vapeur haute pression. Circuit d'eau disilicée : L'eau disilicée est destinée à l'usage exclusif de la production d'acide sulfurique. L'eau fournie à partir du collecteur principal est utilisée pour diluer l'acide en circulation des tours d'absorption. Eau de mer : L'eau de mer est destinée exclusivement aux refroidisseurs d'acide 01JE06, 01JE07, 01JE08, 01JE09, et 01JE17 L'eau de mer passe par un filtre à eau de mer 01JS09 équipé d'un tamis pour le filtrage. Le diamètre des orifices des tamis est de 10mm. Stockage d’acide sulfurique : Unité 12 : Cette unité a le rôle de stockage de l’acide sulfurique produit par les six unités de fabrication de l’atelier. Elle dispose de six bacs interconnectés ayant chacun une capacité de 13.500 tonnes, chaque bac de stockage dispose d’un réservoir de pompage équipé d’une pompe pour le transfert de l’acide sulfurique vers les lignes A, B, C, D, X, Y, Z et U de l’atelier phosphorique. Paramètres de marche Chaque équipement à des paramètres de marches précises qui caractérisent son fonctionnement et qu’il faut respecter pour la bonne marche et un bon rendement de l’installation. Stockage de soufre : 

niveau du bac à soufre,



température de stockage du soufre,



niveau de la fosse à soufre,



température de la fosse du soufre,

Toute perturbation de la température soit au niveau du bac de stockage ou au niveau de la fosse à soufre nécessite un contrôle du circuit de vapeur de traçage et aviser la centrale de l’anomalie .ou bien demander de l’unité 53 de vérifier leur circuit de chauffage. Si le niveau de la fosse chute, il faut contrôler la vanne de contrôle de niveau de la fosse, s’elle présente un problème il faut ouvrir son by-pass et fermer ses vannes d’isolement et maintenir le niveau manuellement.

Four de combustion : 

débit d’alimentation du soufre,



débit d’air,



pression de pulvérisation du soufre,



température sortie four,



taux de SO2,

Le débit du soufre pour une cadence nominale est de 20.5m3/h il est proportionnel à celui d’air. En cas de chute de pression de pulvérisation du soufre qui a une valeur de 15 bars max et 8.3 bars comme seuil de déclanchement de la turbine, on procède à l’élimination d’un brûleur afin de régler la pression. La température (1160-1165°C) et le taux de so2 se rapportent au débit d’air et de soufre, en cas d’augmentation de l’un de ses deux paramètres il faut augmenter le débit d’air ou réduire le débit de soufre. Chaudière de récupération : 

niveau du ballon chaudière et pression d’eau alimentaire (82bars à 150m3/h)



température du gaz sortie chaudière ;



conductivité eau chaudière ;



pression de vapeur dans le ballon (60-70bars) ;



Température de la vapeur produite ;

 Le niveau du ballon chaudière est contrôlé au moyen de la vanne LV221, si elle ouverte à 100% et le niveau continue à chuter il faut ouvrir son by-pass, et suivre l’indication des trois indicateurs de niveau et surtout le niveau à glace. La température de sortie chaudière et d’entrée 1ère masse du convertisseur est contrôlée par le débit du gaz chaud by-passé à travers la vanne HSV603. L’extraction de la chaudière se fait par six points différents et permet d’évacuer les tartes déposées au fond de la chaudière après l’ajout du phosphate trisoudique Ca3PO4. Le convertisseur : Lit

Valeurs recommandées par le constructeur (°C) Température d’entrée Température de sortie

1 2 3 4

420 456 443 428

605 546 480 462

Lit

Valeurs recommandées par le constructeur Volume (m3)

1 2 3 4

87,000 103,400 140,600 174,200

Paramètres de marche Température

Valeur

Causes de déréglage

Conséquences de déréglage

Indication de la

vanne de by-pass (603) et Mauvaise conversion

d’entrée 1ère

température

encrassement de la

masse

d’entrée masse

chaudière

Surchauffe la

-Encrassement de V2O5

-Variation température

de sortie de

vapeur HP

-Variation température

d’entrée 2ème masse

1ère masse

exportée

d’entrée

-Qualité HP exportée

Température

424°C

Rôles

621°C

Chauffage du gaz -Encrassement de V2O5

Température d’entrée 3ème et

de sortie de

retour D02 au

-Variation température

4ème masse nom conforme

2ème masse

niveau E02

d’entrée

Température

Température

520°C

470°C

de sortie 3ème

Chauffage du gaz -Encrassement de V2O5

Température d’entrée 4ème

au niveau E03

masse non conforme

masse Température

-Variation température d’entrée

446°C

Surchauffage

-Encrassement de V2O5

Qualité vapeur HP et eau

de sortie de

vapeur HP (1ère

-Variation température

alimentaire NC

4ème masse

passe) et eau

d’entrée

alimentaire au 1ère

passe 4A et 3ème passe 4C

Circuit acide : Paramètres de marche Tour de séchage :

Instrument FIC402

débit d’acide

Valeur

Rôles

Causes de

Conséquences de

déréglage

déréglage

1009

Séchage de

Problème au

-Présence

m3/h

l’air humide

niveau des

d’humidité dans

d’entrée

pompes P01/ l’air de 02 ou vanne

combustion 

régulatrice

panache

du débit FV402

Endommagement de V2O5

Tour de séchage :

TIC133

66°C

Assurer

Problème au

-Présence

température

l’absorption de niveau de la

d’humidité dans

d’entrée d’acide

l’eau

l’air de

vanne

régulatrice de combustion  température TV133

panache Endommagement de V2O5

Tour de séchage :

AIC303

98.8 %

Assurer

Problème au

-Présence

concentration

l’absorption de niveau de la

d’humidité dans

d’acide d’entrée

l’eau

l’air de

vanne

régulatrice de combustion  débit d’eau de dilution AV303

panache Endommagement de V2O5

Paramètres de marche Tour de séchage :

Instrument TI134

Valeur 63°C

Rôles

Causes de

Conséquences de

déréglage

déréglage

Indiquer la

Q acide , T°acide , -Présence

température de

qualité

[ ]acide , T°air

sortie d’acide

d’absorption

d’humidité dans l’air de combustion  panache Endommagement de V2O5

Tour

FIC403

1908

Assurer

m3/h

l’absorption de des pompes

absorption 

débit d’acide

SO3 provenant

panache

d’entrée

des 3 premières -Problème masses vanne

intermédiaire :

catalytiques

-Problème P01/ 02

Mauvaise

régulatrice débit FV403

Tour

TIC138

82 °C

Assurer

Problème au

Mauvaise

intermédiaire :

l’absorption de niveau de la

absorption 

température

SO3 provenant

panache

d’acide d’entrée

des 3 premières régulatrice de

Tour

AIC303

98.8 %

vanne

masses

température

catalytiques

TV138

Assurer

Problème au

Mauvaise

intermédiaire :

l’absorption de niveau de la

absorption 

concentration

SO3 provenant

panache

d’acide d’entrée

des 3 premières régulatrice de

vanne

masses

débit d’eau

catalytiques

de dilution AV303

Tour

TI139

112 °C

Indiquer la

Q acide , T°acide , Mauvaise

intermédiaire :

qualité

[ ]acide , T°gaz

température de

d’absorption

absorption  panache

sortie d’acide Tour finale : débit

FIC404

d’acide d’entrée

820

Assurer

-Problème

Mauvaise

m3/h

l’absorption du pompe P03

absorption 

gaz de 4ème

-Problème

panache

masse (SO3)

vanne régulatrice de débit FV404

Tour finale :

TIC140

82 °C

température

Assurer

Problème

l’absorption du vanne

d’entrée d’acide

gaz de 4

ème

masse (SO3)

régulatrice

Mauvaise absorption  panache

température TV140

Tour finale :

AI304

98.5 %

concentration

Assurer

Problème au

l’absorption du niveau de la

d’acide d’entrée

gaz de 4

ème

masse (SO3)

vanne

Mauvaise absorption  panache

régulatrice de débit d’eau de dilution AV303

Paramètres de marche Tour finale :

Instrument

Causes de

Conséquences de

déréglage

déréglage

Q acide , T°acide , Mauvaise

température de

qualité

[ ]acide , T°gaz

sortie d’acide

d’absorption

dans le bac R01

LIC202

92 °C

Rôles Indiquer la

Niveau d’acide

TI141

Valeur

absorption  panache

50 %

Assurer

Problème

-Cavitation des

(1130

l’alimentation

vanne

pompes

mm)

des 3 tours

régulatrice

-Mauvaise

LV202

absorption -Déclenchement de la turbine en cas de débit faible

Refroidisseurs E06/ AI305/

8.4 / 8.5 Indiquer

Fuite d’acide Corrosion du

E07/ E09 : PH

/ 7.9

l’existence

dans les

d’une fuite

tubes de

d’acide

circulation

306/ 307

d’eau de mer

refroidisseur

d’eau de mer Refroidisseurs :

FI428

débit d’eau de mer

5000

Assurer le

Problème au

m3/h

refroidissement niveau des

élevée d’acide

d’acide dans

pompes

-Mauvaise

les 3

REM

refroidisseurs Débit d’eau de

FI401

20 m3/h Régler le titre

dilution

absorption  panache

-Problème

d’acide dans le vanne ballon R01

-Température

-Variation de la concentration

régulatrice de d’acide débit AV303

-Mauvaise

-Problème en absorption alimentation en eau déciliciée

Circuit vapeur :

Paramètres de marche Niveau dans le ballon de chaudière

Instrument LY208

Valeur

Rôles

Causes de

Conséquences de

déréglage

déréglage

Assurer l’eau

Problème sur -Dégradation de

alimentaire

vanne

la chaudière

LIC207

75 %

pour la

régulatrice

-Mauvaise

production de

LV207

conversion

Avoir pression

-Variation

Rendement de la

ballon de la

convenable

température

chaudière

chaudière

pour la

sortie four

la vapeur HP Pression dans le

PI034

62 bars

turbosoufflante -Variation et le GTA niveau d’eau alimentaire

Paramètres de marche Débit d’eau

Instrument FI407

alimentaire

Valeur

Rôles

Causes de

Conséquences de

déréglage

déréglage

180

Approvisionner Problème au

-Diminution du

m3/h

l’eau

niveau de la

niveau du ballon

alimentaire

pompe d’eau -Risque de alimentaire détérioration de

pour le ballon

(limite

la chaudière

batterie) Pression d’eau

PI031

80 bars

alimentaire

Vaincre la

Problème au

-Diminution du

pression dans

niveau de la

niveau du ballon

le ballon de la

pompe d’eau -Risque de alimentaire détérioration de

chaudière

(limite

la chaudière

batterie) Economiseur E05

TI154

(4A) : température

110 –

Refroidir le gaz Limite

Influence le

120 °C

sortant de la

rendement de la

d’entrée d’eau

batterie

4ème masse

chaudière

Refroidir le gaz -

Influence le

alimentaire Economiseur E04

TI160

145 °C

(3B) : température

sortant de la

Encrassement rendement de la

d’entrée d’eau

3ème masse

E05

chaudière

alimentaire

-Mauvaise conversion (température gaz)

Economiseur E05

TI157

204 °C

Refroidir le gaz -

Influence le

(4C) : température

sortant de la

Encrassement rendement de la

d’entrée d’eau

4ème masse

E04

alimentaire

chaudière

-Mauvaise conversion (température gaz)

Chaudière :

TI164

241 °C

température

Produire de la

-

Influence le

vapeur HP

Encrassement rendement de la

d’entrée d’eau

E05

alimentaire

-Mauvaise

chaudière

conversion (température gaz) Chaudière :

CI310

65µs/cm -Indiquer la

Traitement

Entartrage des

conductivité de

qualité d’eau

inconvenable tubes de la

l’eau alimentaire

alimentaire

de l’eau

dans le ballon

-Indiquer les

alimentaire

chaudière

électrolytes dans l’eau Chaudière : PH

AI309

9.5 ± 1

d’eau alimentaire

Indiquer la

-Faible d’eau Attaque

qualité d’eau

alimentaire

alimentaire

-Problème au (corrosion)

d’équipement

niveau des pompes d’injection de Na3PO4 Paramètres de

Instrument

Valeur

Rôles

Causes de

Conséquences de

marche Surchauffeur E05

déréglage TI165

280 °C

déréglage

Refroidir le gaz -Niveau dans -Qualité de

(4A) : température

sortant de la

le ballon de

vapeur HP

d’entrée de vapeur

4ème masse

la chaudière

saturée non

-

conforme

saturée

Encrassement -Mauvaise de la

absorption au

chaudière

niveau de D03

-Température d’entrée d’eau alimentaire à la chaudière -Température du gaz sortant du four Surchauffeur E01 : TI168

333 °C

Refroidir le gaz -

Qualité de

température

sortant de la

Encrassement vapeur HP non

d’entrée de vapeur

1ère masse

de E05

HP

conforme

-Mauvaise conversion (température du gaz sortant de la 4ème masse)

Surchauffeur E01 : TI171 /

500 °C/ Indiquer la

-

température et

59 bars

qualité de

Encrassement vapeur HP

pression de sortie

vapeur HP

de E01

surchauffée

de vapeur HP

exportée

-Mauvaise

exportée non

conversion

conforme

surchauffée

PI037

Qualité de

(température du gaz sortant de la 1ère masse) Pression et

PI040 /

9 bars/

Indiquer la

-Niveau dans Mauvaise qualité

température de

TI177

280 °C

qualité de

le ballon R03 de MP

vapeur MP

vapeur MP

-Problème au

exportée

exportée

niveau de la turbine

Arrêts et démarrage de l’installation : On distingue deux types d’arrêts : Arrêt à chaud : Il s’agit d’un arrêt à courte durée qui ne nécessite pas un démarrage par un combustible (gas-oil) mais seulement par l’auto- inflammation du soufre liquide. Généralement à l’unité sulfurique de MP3 et 4, la durée d’arrêt chaud ne dépasse pas 36 heures Arrêt froid : Il s’agit d’un arrêt à longue durée qui nécessite l’amorçage de redémarrage par un combustible (gas-oil). La durée d’arrêt froid à l’unité sulfurique de MP3 et 4 dépasse 36heures. On trouve deux types : Arrêt froid programmé et arrêt froid forcé. *Arrêts à froids programmés : Généralement, avec le suivi de l’évolution des paramètres de marche (débit, température, pression et concentration) ou les paramètres d’état de l’unité (disponibilité, encrassement,…) on peut prévoir les périodes où l’on doit procédé à l’arrêt froid, notamment pour tamisage des couches du convertisseur ou des filtres à gaz chaud. Pour chaque arrêt programmé, il y a un ensemble de travaux, liés ou non a ces paramètres, que l’on doit planifier, de façon à éviter toute défaillance ultérieurement. Voire le critère de faisabilité de ces travaux est, généralement la disponibilité des pièces de rechange. En effet, les moyens humains et matériel sont pratiquement les mêmes ou, du moins connus à l’avance d’où un arrangement doit êtres établi entre le service de la production et celui de l’entretien (électrique,

mécanique et de régulation) ainsi que le service des pièces de rechange qui ont un rôle décisif quant à la faisabilité de ce type des travaux. * Arrêt à froid forcé : Comme son nom l’indique, un arrêt froid est un arrêt qui est subordonné à la manifestation d’un événement imprévu, qui consiste à la défaillance d’un équipement de la ligne, tel que la turbosoufflante ou un autre équipement. Dans ce cas la durée de l’arrêt est celle nécessaire à la remise en état de fonctionnement de l’équipement défaillant. Ainsi les travaux en " instance " qui ont une durée de réalisation inférieure ou égale à celle de l’arrêt, sont planifiés est réalisés. Encore une fois, la disponibilité ou non des pièces de rechange intervient pour une grande part dans la faisabilité et la qualité de ces travaux. D’où, il faut recenser les causes vraisemblables des arrêts forcés en mettant en œuvre une démarche cohérente de préparation en fonction avec les besoins en pièces de rechange, afin de les prévenir et maintenir la disponibilité à un niveau acceptable pendant tout le cycle de la production. Un arrêt froid est conduit conformément à la procédure suivante:

Arrêt froid

Soufflage trois jours

Ouvertures des portes-visite

Travaux

Fermetures des portes visites

Chauffage/ soufflage

Production

Soufflage à l’air sec et au G.O Le soufflage d’une unité de production d’acide sulfurique est une phase indispensable avant tout arrêt froid et pour bien le réussir, il est nécessaire de maintenir la température bien élevée (voisinage de 400°c) à l’entrée du convertisseur, cette opération permet de chasser le maximum de SO3 contenu dans

les équipements ainsi que l’humidité et consiste à décaper la surface catalytique de toutes trace d’anhydride sulfurique SO3 et d’humidité piégée dans les parois du catalyseur. Le soufflage s’effectue en deux étapes : Soufflage au gasoil : Le gasoil est brûlé dans le four, les gaz de combustion du carburant sont ventilés à travers les équipements de l’unité. Cette opération dure 36 heures et la température du gaz chaud sortie four est maintenue à 600°c, à l’entrée du convertisseur elle est de 487°c. Soufflage à l’aire sec Le refroidissement progressif de l’ensemble des équipements de l’unité se fait en soufflant à l’aire sec durant 36 heures tout en chassant l’humidité du circuit.

V. Les travaux de procédé Ces travaux sont communs à toutes les lignes pour lesquelles on prévoit l’arrêt, ces travaux sont soit liés aux paramètres de marches soit connus par expérience et se présentent par la manière décrite ci-après : Circuit gaz : Equipements Travaux de procédé  Débouchage des tubes  Nettoyage des calandres Echangeurs E01/E03  Repérage des tubes fuyards  Nettoyage fond des échangeurs  Nettoyage

Four de combustion

Chaudières

Soufflante Duct de gaz EconomiseursSurchauffeurs

et écroûtage des cendres des ducts d’entrée d’aire  Nettoyage boite à vent  Nettoyage des cendres  Débouchage des tubes  Débouchage des plaques tubulaires  Nettoyage des demi-coques  Nettoyage des caissons  Nettoyage des silencieux à l’aspiration et au refoulement  Nettoyage

 Nettoyage

aux entrées et sorties des équipements

 Nettoyage

des cendres écaillage, sablage de métallisation des drains de gaz  Débouchage des prises de gaz  Débouchage

de la 1iére couche éme  Tamisage de la 2 couche  Nettoyage des grilles  Nettoyage des sorties  Tamisage

Filtres à gaz

 Nettoyage

Filtres à air

du filtre

Circuit énergétique: Equipements Travaux de procédé  Test hydraulique Economiseur Chaudière surchauffeur

et

   

Turbine

 

Teste hydraulique Nettoyage du ballon chaudière Nettoyage du bac d’huile avec changement si nécessaire. Test à blanc Test à vide Test en charge

Circuit acide : Equipements

Travaux de procédé  

Tour de séchage

   

Tour d’absorption intermédiaire

Nettoyage des éliminateurs de brumes Nettoyage des intalox Nettoyage des rigoles d’acide Nettoyage des plaques tubulaires Nettoyage des duct d’entrée d’air Débouchage drain plaque d'éliminateur de brume

Refroidisseurs d’acides



Filtre d’eau de mer



Nettoyage des intalox Nettoyage des rigoles d’acide Nettoyage des éliminateurs de brumes Nettoyage des intalox Nettoyage des plaques tubulaires Nettoyage des duct d’entrée d’air Nettoyage des tubes des refroidisseurs Passivation et neutralisation Test hydraulique Nettoyage du panier

Bacs de circulation d’acide



Nettoyage des Bacs de circulation d’acide

  

Tour d’absorption Final

  

 

La sécurité : Analyse des risques liés aux produits Les produits mis en œuvre dans l’atelier d’acide sulfurique sont essentiellement :



L’acide sulfurique



Le dioxyde de soufre



Le trioxyde de soufre



Le soufre

L’acide sulfurique : L’acide sulfurique est une substance corrosive pour la peau et les muqueuses en contact. La gravité des lésions dépend de la quantité appliquée, de la concentration de la solution et du temps de contact. A l’air et à température ambiante l’acide sulfurique n’est pas volatil et ne produit pas de fumées. A partir de 30°C, il émet des vapeurs ; à l’ébullition, elles sont lourdes, blanchâtres et piquantes. Par inhalation, à fortes concentrations de vapeurs/brouillards, le produit peut être sévèrement irritant pour les voies respiratoires. Il provoque également des risques d’oedème pulmonaire et des possibilités de séquelles de type asthmatique possibles après une durée de forte intoxication aigue. Par ingestion, l’acide sulfurique peut provoquer des graves brûlures du tube digestif et un état de choc. Il est également très corrosif pour la peau et les yeux (brûlures, lésions graves avec séquelles possible si un lavage n’est pas effectué rapidement) Le dioxyde de soufre. Le dioxyde de soufre est un gaz incolore, plus lourd que l’air, d’odeur piquante très irritante et perceptible dès 1.1 ppm, très soluble dans l’eau. A température ordinaire et en l’absence d’humidité, le SO2 est un gaz relativement peu réactif et très stable. En présence d’humidité ou à température inférieure à la température de rosée, le produit devient très corrosif. L’inhalation est la grande voie d’exposition. L’exposition massive peut provoquer soit une bronchiolite oblitérante ou un œdème pulmonaire hémorragique, soit une atteinte respiratoire obstructive sévère partiellement réversible. Le trioxyde de soufre Le trioxyde de soufre est un gaz incolore qui réagit avec l’humidité et crée des volutes blanches. Il réagit très violemment avec l’eau (réaction exothermique) pour former de l’acide sulfurique. Le SO3 peut causer une grave irritation des voies respiratoires accompagnée d’un mal de gorge, d’une toux, d’un essoufflement et d’un œdème pulmonaire retardé. Il peut également causer des brûlures par produit chimique aux voies respiratoires. Le soufre :

À l’état liquide, le danger d’incendie tient essentiellement du fait que la température de fusion est proche de son point d’inflammation. À l’état solide le principal danger est constitué par l’explosion des poussières. L’absorption par les voies respiratoires provoque une légère irritation des muqueuses. Les yeux sont particulièrement sensibles au soufre qui provoque des larmoiements. En cas de l’incendie, l’étouffement par du sable ou d’une couverture constitue le moyen le plus efficace .on peut aussi procéder à une pulvérisation à l’eau.

Pour se protéger contre ces risques, de nombreuses moyennes de sécurité doivent être à la disposition des agents -les moyens de secours (extincteurs, ria, lave yeux, douches de sécurité) -les équipements de protection individuelle (casque de protection, lunette, casque antibruit, appareils respiratoire filtrant, chaussures, bleu de travail, vêtements anti-acide, bottes de caoutchouc, des gants).

Zones à risque Bac de stockage soufre 

Dégagement de H2S



Dégagement SO2 en cas d’incendie



Fuite importante de soufre

Précautions : révision systématique d’indication de température du bac et surveillance de l’installation Four



Explosion en cas d’accumulation de gas-oil



Eclatement des jointes des conduites de soufre

Précautions Faire fonctionner le détecteur de flamme et son entretien systématique Chaudière 

Explosion et rupture des joints



Projection de vapeur

Précautions Vérification tarage des soupapes Circuit gaz  Précautions port des EPI  Circuit acide

Emanation de gaz



Projection d’acide



Manque caches bride



Usure des conduites



Dégagement H2générant des explosions

 Précautions Contrôle systématique des épaisseurs de la tuyauterie Disposition des EPI Circuit énergétique



Fuite d’eau de chaudière ou de vapeur



Manque de calorifuge

Précautions Contrôle réglementaire systématique des équipements Stockage acide



Fuite d’acide



Dégagement de H2



Projection d’acide

 Précautions Contrôle systématique du bac Maintien en service du sécheur

Analyse des risques liés aux produits Les procédures de sécurité appliquées lors des interventions :  Circuit acide : 

Fuite isolable :

 Avant de fermer la vanne, le surveillant doit être en tenue de sécurité complète, et au moment de fermeture, l’agent doit rester à côté de la vanne (risque de jet d’acide par P.E de la vanne) 

Fuite non isolable :

 Mettre une tenue de sécurité en PVC, cagoule, masque à gaz, bottes, gants anti-acide et faire appel à un aide.  Faire orienter le jet de l’acide  Faire le balisage du lieu (risque d’accident d’un étranger puis nettoyage du lieu)



Intervention à l’intérieur des équipements :



Des rigoles de la TA ouTS



Des Brinks de la TA ou TS



Du bac de circulation TA ou TS



Du fond de la TA ou TS



Des bacs de reprise et du stockage d’acide Avant d’intervenir sur ces derniers, il faut :

 Ouvrir les PV pour dégagement des gaz et aération de l’intérieur  Mettre des joints sur les conduites entrée et sortie de l’équipement  Mettre hors tension des moteurs des pompes  Mettre l’éclairage en cas de besoin  Mettre une tenue de protection et faire un contrôle  Les agents qui doivent intervenir de l’intérieur de l’équipement doivent être dotés en tenue de sécurité individuelle obligatoirement, présence d’eau près de la PV.  Un agent doit rester toujours en dehors près de la PV de l’équipement en cas de besoin  Le contrôle de l’encadrement périodique est obligatoire. A la fin des travaux, faire un contrôle pour la derniere fois, autoriser la fermeture de PV, démontage des joints pleins, remplissage et mise sous tension du moteur.  Circuit gaz et vapeur : Pour intervenir sur les circuits :  Vidange de la conduite de soufre  Ouverture ou fermeture des vannes des brûleurs à soufre  Purge ou vidange de l

a conduite d’eau alimentaire

 Ouverture des dégazeurs et purge du circuit de vapeur  Ouverture de purge des évaporateurs  Ouverture et fermeture de prise de pression des gaz au moment des pertes de charge  Prendre des échantillons d’eau du ballon  Fermeture ou ouverture des vannes des conduites d’eau alimentaire ou de VH.P sous pression  Le surveillant doit mettre sa tenue de sécurité complète (bleu, chaussure de sécurité, gants en cuir, casque, écran facial, masque à gaz en cas de besoin)



Intervenir à l’intérieur des équipements Four, chaudière, contact, échangeur thermique et économiseur Pour intervenir à l’intérieur de ces derniers, il faut :

 Dégager les gaz de l’intérieur  Chuter la T° jusqu’à T° ambiante  Ouvrir les PV pour aération  Installer l’éclairage (baladeuse ou projecteur portable)  Mettre une tenue de sécurité et faire un contrôle  Les agents intervenants à l’intérieur d’un équipement doivent prendre des tenues de sécurités complètes  Un surveillant doit rester près de la PV pour aide  Le contrôle de l’encadrement est obligatoire  A la fin des interventions, faire un contrôle et fermer les PV. N.B : Si possible, seulement les surveillants du circuit en question qui doivent intervenir à l’intérieur des équipollents.

Fiches Internationales de Sécurité Chimique TYPES DE RISQUES

RISQUES

PREVENTION

INCENDIE

Non combustible. De nombreuses réactions peuvent causer un incendie ou une explosion. Emission de fumées (ou de gaz) irritantes ou toxiques lors d'incendie.

EXPLOSION

Risques d'incendie et d'explosion. au contact de bases, des substances combustibles, des agents oxydants, des agents réducteurs or de l’eau.

En cas d'incendie: refroidir les fûts, etc., en les arrosant d'eau; éviter tout contact de la substance avec l'eau.

INHALATION

Corrosive. Sensation de Ventilation, aspiration locale brûlure. Mal de gorge. Toux. ou protection respiratoire. Respiration difficile. Essoufflement. Symptômes d'effets retardés (voir Notes).

Air frais, repos. Position semi assise. Respiration artificielle si nécessaire. Consulter un médecin.

Corrosive. Rougeur. Douleur. Gants de protection. Ampoules. Sérieuses brûlures Vêtements de protection. cutanées.

Retirer les vêtements contaminés. Rincer la peau abondamment à l'eau ou prendre une douche. Consulter un médecin.

Corrosive. Rougeur. Douleur. Ecran facial, ou protection Brûlures profondes graves. oculaire associée à une protection respiratoire.

Rincer d'abord abondamment à l'eau pendant plusieurs minutes (retirer si possible les lentilles de contact), puis consulter un médecin.

 PEAU

 YEUX

 INGESTION

Corrosive. Douleurs abdominales. Sensation de brûlure. Choc ou collapsus.

PAS de contact avec les substances inflammables. PAS de contact avec. les combustibles.

PREMIER SECOURS PAS d'eau. En cas d'incendie à proximité: poudre, , mousse, dioxyde de carbone, .

Ne pas manger, ne pas boire ni fumer pendant le travail.

Caractéristiques de catalyseur données par le fabricant .

Procède Capacité de production % SO2 des gaz de combustion % SO2 équivalent (après dilution) Diamètre du convertisseur Température de service (°C) Taux de conversion (%)

Type LP 110 Double absorption 2650 TMH/jour 12

Type LP 120

12 12,8 Entrée 3éme lit : 440 à 445 Entrée 4éme lit : 425 à 430 3éme lit : 93,5 4éme lit : 99,5

Entrée 1ér lit : 420 à 425 Entrée 2éme lit : 440 à 465 1ér lit : 52 2éme lit : 84

Rendement : o Le taux de conversion minimum à grandir pour 5 ans sont ceux indiquées avec les conditions de service. o La température d’activation nécessaire pour le démarrage après un arrêt froid de l’unité, devra être inférieure à 400 °C o Le catalyseur destiné aux deux premiers lits devra résister à des températures de l’ordre de l’ordre de 640°C. Perte de tamisage : Les pertes au tamisage après deux années de service doivent être inferieure à 10% du volume (5% par année) pendant une durée de 4 ans. Composition chimique de vanadium Oxyde de vanadium (V2O5) Oxyde de potassium (K2O) Oxyde de sodium (NA2O) Oxyde d’aluminium (Al2O3) Oxyde de calcium (CaO) Silice (SiO2) Trioxyde de soufre (SO3) Pentoxyde de soufre (P2O5)

Type LP 110 6à8% 10,5 à 11,5 % 1à2% 1à2% 0,5 % 55 à 60 % 14 à 16 % 0,5 à 0,1 %

Type LP 120 6 à 8% 9 à 10% 1à2% 1à2% 0,5 % 60 à 65 % 10 à 16 % 0,5 à 0,1 %

Caractéristiques techniques du filtre à gaz I-1 Filtre à gaz Diamètre intérieur Hauteur

: :

12,8 9m

Calendre, toit et fond Grille Colonne

: : :

Acier au carbone A238-C Fonte Méhanite GE30 Fonte Méhanite HR

I-2 Milieu filtrant Briques réfractaires concassées résistant à des températures élevées de gaz contenant 12% de SO 2 et des traces de SO3,tamisées en tailles uniformes et ne contenant pas de poussières ou matières étrangères. Elles sont deux types :  Type de taille entre 12 mm et 24 mm qui sert comme support sur les grilles du filtre.  Type de taille entre 4 mm et 10 mm qui sont mis au-dessus du premier et qui sert pour la filtration. Ce garnissage ne doit pas avoir de signes d'éclatement à des températures de 900 °C à 1000°C et doit subir le test à l'éclatement à une température de 1000 °C.

 Quantité prévue par filtre :(pour 2 lits) Type 1 Type 2

Support Milieu filtrant Soit un total de

: : :

26 m3 70 m3 96 m3

Hauteur par couche Type support Type filtrant

: :

50 mm 350 mm

I-3 Gaz à filtre Température (°C) 440

Pression maximum (bars abs) 1,5

Masse volumique (kg/m3) 0,72

Tableau 1 : composition du gaz à filtrer

Convertisseur

Viscosité dynamique (Pa.S) 0,334 10-4

Dimensions du réacteur : Diamètre du 1ér lit (m) Diamètre des autres lits (m) Hauteur du lit 1 (cm) Hauteur du lit 2 (cm) Hauteur du lit 3 (cm) Hauteur du lit 4 (cm)

: : : : : :

12,575 12,8 70,15 87,03 113,46 147

Caractéristiques du catalyseur : Lit 1 2 3 4

Type MONSONTO LP120 en anneau MONSONTO LP120 en anneau MONSONTO LP110 en anneau MONSONTO LP110 en anneau

Volume (m3) 87 112 146 188

Tableau 1 : Caractéristiques du catalyseur utilisé pour la conversion