Etude de Colonnes à Plateaux avec Fluent

Contexte industriel

   

    Le sujet de notre BEI a été proposé par Aude Royon-Lebeaud de l’IFP. Notre travail va traiter de la simulation de l’hydrodynamique d’une colonne à plateaux perforés. Les simulations sont menées en utilisant le logiciel Fluent dont nous souhaitons valider l’utilisation pour de telles applications.

    Le contexte de ce projet est celui du traitement du pétrole brut en sortie de puits et des gaz de champ. En effet, le pétrole brut contient souvent des impuretés gazeuses telles que le dioxyde de carbone (CO2) ou le sulfure d’hydrogène (H2S).

Le pétrole brut possède des appellations différentes selon sa teneur en soufre :

Un vocabulaire dédié est adopté. Un brut peut être :

Les limites de chacune de ces appellations restent assez subjectives.

Le pétrole brut peut également être qualifié de lourd ou léger selon sa densité. Dans le domaine de la pétrochimie, on travaille généralement avec le degré API (American Petroleum Institut) plutôt que la densité. Ces deux grandeurs sont liées par la relation suivante:

Eq_API.jpg



Une classification peut alors être faite. On dit d’un brut qu’il est :

A noter que la teneur en soufre et le degré API d’un brut varient selon sa provenance. On peut cependant dégager des grandes tendances selon les régions du globe d’où proviennent les bruts. Ainsi des bruts originaires du Moyen-Orient et d’Afrique de l’Ouest n’auront pas la même teneur en soufre ni le même degré API.


qua_brut.jpg

Qualité du pétrole brut dans le monde (1998) (Le raffinage du pétrole: exploitation et gestion de la raffinerie; JP Favennec; 1998)

    Ces impuretés que sont le dioxyde de carbone et le sulfure d’hydrogène se retrouvent ensuite dans les produits de raffinerie, notamment les essences et diesels utilisés comme carburant pour voitures, bateaux… Non dégradés lors de la combustion dans les moteurs ces composés sont rejetés dans l’atmosphère et conduisent à des pluies acides aux conséquences dramatiques d’un point de vue environnemental. Certains pays ont donc mis en place des lois obligeant les raffineurs à prétraiter les hydrocarbures afin de limiter la concentration en CO2 et H2S dans le pétrole brut réduisant ainsi les risques de pluies acides. Ainsi en Europe, la teneur en soufre dans les gasoils est limitée à  0,10% en masse depuis Juillet 2008.

    Le traitement du pétrole brut est donc plus que nécessaire. En effet dans le meilleur des cas, en partant d’un pétrole peu soufré, il faut ramener la teneur en soufre de 0,50% en masse à 0,10% en masse.

Le traitement du pétrole brut se fait de la façon suivante :



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