ENIG SFC

Introduction gnrale

Les engrais chimiques sont utiliss dans le cadre dune agriculture intensive afin daugmenter la croissance et le rendement des cultures Ils peuvent exister sous deux formes:-La forme poudre - La forme granuleA ce propos, on peut citer deux procds compltement diffrentes peuvent conduire la production du Triple Super Phosphate (TSP) sous ces deux formes: Le procd SIAPE (Groupe Chimique Tunisien) et le procd de SFC (Salakta Fertiliser Company).

Prsentation de lusine

Salakta Fertiliser Company (SFC) est une socit incluse dans le secteur industriel chimique et notamment dans la production des engrais chimique.Elle est cre en 2004 et a t dmarr en 2005.Cette usine produit essentiellement le Triple Super Phosphate (TSP)La SFC est situe dans la plateforme industrielle de Gabs, son emplacement au voisinage martine lui facilite le mouvement dexport puisquelle est 100% exportatrice, elle prsente actuellement 80 employs environ entre: cadres, agentsde maitrise et ouvriers.La socit SFC exporte la totalit de son produit vers les pays europens.La SFC comprend plusieurs sites: Un site administratif Un site de laboratoire Un site de stockage de matires Un site de stockage produit fini Un site de production et nouvellement un atelier mcanique.

Chapitre 1:

Procds de fabrication de TSP

1.1 Gnralits

Prsentation et dfinition Le Triple Super Phosphate (TSP) est un fertilisant agricole car il est considr comme une excellente source de phosphore pour lalimentation des plantes.Il prsente une teneur lev en phosphore avec 45% de P2O5.Environ 85% 95 % de P2O5 quil contient est soluble dans leau.Il est dit Triple Super Phosphate vu que sa teneur en P2O5 (47%) est trois fois celle du Simple Super Phosphate (SSP) (16 20% de P2O5) qui est obtenu par la raction avec lacide sulfurique.Le Triple Super Phosphate est un engrais chimique phosphats solide simple (en poudre ou granuls) de formule Ca(H2PO4)2, qui contient un seul lment fertilisant majeur , le phosphate. Le TSP est soluble dans leau ainsi quil soluble le citrate alcalin.Il existe deux types de procd pour la fabrication du TSP, lun utilise lacide concentr (52- 54) et lautre utilise lacide dilue (22- 24). Transport du phosphate brut:Le phosphate brut est transport, depuis le Trmie de Rception par srie de deux bandes transporteuses jusquau broyeur.

Broyage de phosphate:Lopration de broyage est assure par un broyeur boulets de vitesse angulaire fixe, le rendement de broyage ou la finesse de phosphate broy est un paramtre qui a une grande influence sur la qualit du TSP. Cette finesse dpend de ltat des boulets, ltat du phosphate brut (% dhumidit) et le dbit dalimentation du broyeur par le phosphate brut.

Transport du phosphate broy: Il assure par une srie de vis transporteuses, une chaine trainante et deux lvateurs godets. Un stockage tampon de phosphate broy est assur par un silo de capacit de 90 tonnes.

Stockage de lacide phosphorique:Pour notre processus lacide phosphorique est apport de Groupe Chimique Tunisien de Gabs travers des pipelines qui sera vers dans un rservoir de capacit 1000 m3.

- Raction: Racteur: il est aliment par lacide phosphorique et leau, laide de deux dbitmtres et le phosphate broy et le phosphate broy laide dun poidomtreCest le lieu o seffectue lattaque du phosphate par lacide phosphorique, il est anim dun mouvement dagitation assur par une srie de palettes de malaxage pour obtenir une homognisation parfaite et par suite un rendement dattaque maximal. La cuve de raction:Cest le lieu qui reoit le produit une fois le malaxage se fait .Il sagit dune cuve tanche de longueur gal 30 m, maintenu sous vide afin daspirer la totalit des gaz dgags (HF: acide fluorhydrique).Dans cette cuve le produit se dplace sur une bande transporteuse avec une vitesse constante.La raction continue sur cette bande et enfin le TSP sera transport jusquau hall de stockage laide dune succession de bandes transporteuses. Maturation:La maturation est une priode estime de deux trois semaines pour amliorer le murissement du TSP.Aprs ces trois semaines, TSP conserve ces caractristiques sauf lhumidit qui est un paramtre non maitrisable.1.2 Description des tapes de procd du TSP Granul:Le procd de granulation du TSP est compos essentiellement de trois tapes principales:

La granulationLe TSP poudre, matire premire, arrivant au granulateur travers des bandes transporteuses et une bande doseuse est arrose par leau un granulateur rotatif des proportions bien dtermines.

Le schage Le TSP granul sorti du granulateur est ensuite scher dans scheur rotatif pour liminer lhumidit.

Le criblageAprs schage, le TSP passe dans un crible vibrant pour slectionner les tailles des grains: Les grains suprieur 4,5 mm seront broys et retournent au granulateur, Les grains infrieurs 1,8 mm retournent aussi au granulateur, Les grains entre 1,8 mm et 4,5mm produit finis, passent au hall de stockage.

Le produit finis, TSP granul, est 90% entre 1,8mm et 4,5mm et 4% dhumidit.

Chapitre 2:

Gnralits sur le schage

2.1 Chaine de procd de schage:De nombreux types de scheurs peuvent tre aptes scher un mme. Le choix devra tre orient en fonction des besoins propres lutilisateur.Les problmes de transferts de chaleur et de matire sont en gnrale correctement rsolus, les connaissances tan scientifiques que pratique donnant des lments de rponse assez fiables. Le produit proprement dit, par contre, fait de ses caractristiques physico-chimique et de son comportement la cour de schage, devra tre un lment du choix, le scheur pouvant prsenter des problmes non pas de schage proprement parler, mais de dtrioration de non-conformit du produit du fait des effets secondaires gnrs par lopration de schage.Cet aspect, hliastes souvent nglig par le donneur dordre, est la cause de bien des dconvenues des utilisateurs qui, bien que disposant dun produit sec, sont insatisfaits, voire due, par la prsentation du produits sec et par dnaturation ventuelles rendant le produit impropres lutilisateur exemptes et mettant en cause le choix du procd de schage. Cest pourquoi, les lments de choix exposs ci-aprs ne permettant au lecteur quune prslection de procd de schage possibles.2.2 Choix du procd de schage:De nombreux types de scheurs pouvant tre aptes scher un mme produit, le choix du procd devra tre opr en fonction de certains facteurs: Nature de produit: solide, liquide, poudre, cristaux. Taux dhumidit initial et final. Paramtres relatifs au produit: pourcentage de fines et rpartition granulomtrique. Dbit de rduit exig. Capacit thermique du produit. Nature de lhumidit. Scurit de lopration de schage: toxicit, inflammabilit, danger dexposition.

2.3 types des scheurs: Scheur pneumatique

Figure 3.1 Scheur pneumatique

Le principe du Scheur Pneumatique repose sur la mise en suspension de matires divises - cristaux, poudres de matire amorphe, copeaux, matires dchiquetes - dans un courant gazeux chaud jouant la fois le rle d'agent de schage et celui de transport.Le Scheur Pneumatique se caractrise par des temps de sjour trs courts (de l'ordre de la seconde) et un transfert co-courant. De ce fait, il est difficile d'obtenir des humidits finales trs basses mais ce type de scheur ne surchauffe pas le produit. De plus, il est trs simple et relativement peu onreux. COMESSA propose diffrents systmes d'introduction permettant d'adapter cet appareil de nombreux produits. Il est galement possible d'effectuer des recyclages de produit sch en tte de scheur de manire abaisser l'humidit du produit initial et faciliter son introduction dans l'appareil.

scheur tunnel: Un scheur tunnel est constitu dune enceinte fixe dans laquelle le produit traiter se dplace longitudinalement dune extrmit lautre de lenceinte. Transport du produitLe produit initial est dpos, lentre du tunnel, au moyen dun dispositif adquat, qui peut tre une bande oscillante, une vis dtalement, un distributeur vibrant ou une boudineuse.La matire est transporte sur un tapis unique (en tles pleines ou perfores, en grillage, en toile tisse). Schage du produitLapport de chaleur au produit se fait gnralement par lintermdiaire dun fluide de schage (circulation dair chaud). Dautres modes de transfert de la chaleur sont galement possibles.

Figure 3.2 Scheur Tunnel

1. Entre du produit humide2. Produit en dfilement3. Sortie du produit sec Scheur silo:Le schage comprend 4 tapes :

Alimentation du produitLe produit humide est introduit en haut du scheur et descend par gravit. Des trappes qui souvrent et se ferment intervalles rguliers permettent de rguler le dbit de grains.

Schage proprement ditLa zone de schage est munie de gaines ou didres qui irriguent la couche de grain en air chaud. Ces gaines permettent lapport dnergie ncessaire au schage du grain et lvacuation de lair us.

Refroidissement et extraction du grainDe lair froid est introduit dans les gaines, en partie infrieure du scheur, pour amener la temprature du grain temprature ambiante.

Recyclage thermique de lair usCet air provenant de la partie infrieure du scheur est recycl, soit en partie suprieure du scheur, soit en amont de linstallation, au niveau du gnrateur dair chaud.Des variantes au procd gnrique existent galement (dryration ou refroidissement lent diffr; scheurs fermiers).

Figure 3.3 Scheur Silo

1. Entre du produit humide

2. Zone de schage3. Zone de refroidissement4. Sortie du produit sec5. Recyclage de lair us Scheurs tambour: Ces scheurs sont constitus dun tambour (cylindre), gnralement de grande longueur, tournant lentement autour dun axe lgrement inclin par rapport lhorizontale. Le produit humide est introduit en partie suprieure par un tapis ou une vis dArchimde. Le produit avance par gravit, les grains roulant les uns sur les autres.

- Schoir tambour convectif ( lchage et brassage)Dans certains cas, la paroi intrieure du cylindre est garnie daubes permettant de remonter leproduit et de le laisser tomber en pluie au cours de la rotation. Ce systme accrot considrablement la surface dchange entre le produit et lair et donc contribue diminuer le temps de schage.

- Schoir tambour conductifLa paroi du cylindre est chauffe extrieurement par des gaz de combustion. La face interne du cylindre assure par conduction la transmission de la chaleur au produit humide. Un coulement dair est ncessaire pour lextraction de la vapeur deau

Figure3.4 Tambour rotatif

1. Entre du produit humide2. Lchage air chaud3. Sortie du produit secType de produitProduit fibreuxProduit pulvrulent, granulaireProduit pteux extrudable, miettable ou granulableMthode et principe de calcul Principe:Le TSP humide est sch dans un scheur de type rotatif par les fumes qui proviennent du bruleur ou a lieu la combustion du gaz naturel et de lair. Pour cela, et afin doptimiser les paramtres de scheur, on sintresse la combustion dans le bruleur.Le calcul du processus de la combustion a pour but de dterminer les grandeurs suivantes: Dbit du combustible (gaz naturel) Dbit du comburant (air) Dbit des fumes Temprature des fumes

Mthode de calcul:On peut calculer la quantit de chaleur dgag dun Kg ou dun m3 du combustible complexe Q(PCI) en utilisant la formule suivante:Q= i Yi (1)Si la grandeur du pouvoir calorifique nest pas connue on peut utiliser lquation suivante:Q= 339.1C+1030 H 108.9 (O-S)-16.75 H2O(2)Les compositions lmentaires du combustible dans ce cas est dtermin par:C = = (3)H = i = (4)O = i = (5)Avec:gi = 100 (6)ni, mi et pi : nombre datome dans la molcule dun composant i,Mi: masse molaire dun composant i,Pour dterminer le dbit de combustible ncessaire pour effectuer le chauffage de la temprature T1 et T2, On calcule tout dabord la quantit de chaleur utile: Qu= mv Lv+ F Cp TAvec mv=F1 - F2F1=F (1+X0)F2=F (1+X)Le debit de combustible est donn par la relation suivante:GcOu encore:Gc (dbit volumique) (10)Avec la masse volumique du combustible Le dbit du comburant ncessaire pour la combustion de Gc est calcul selon lquation de MANDELEEV qui scrit par la formule suivante:Gtair = (11)Le dbit thorique de lair Gtair assure la combustion complte de combustible, si le mlange du comburant et de combustible est parfait.Pourquoi on augmente la quantit du comburant .Lexcs de comburant () est adopt pour chaque type de bruleur.

Le dbit dair rel est alors:Gair = Gtair Gc (12)Le dbit de fume est gal la somme du dbit de gaz et dbit dair rel:Gf = Gc + Gair (13)La temprature de fume est obtenue par lquation suivante:Qu = Gf Cpf Tfu (14)Avec:Gf: dbit de fume,Cpf: capacit calorifique moyenne de fume,Tfu: temprature de fume.

Chapitre 3:

Calcul & Exploitation des rsultats

3.1 Caractristiques du gaz naturel:Le gaz naturel utilis par la socit SALAKTA provient de la STEG de Ghannouch.Les proprits de ce gaz sont regroupes dans les deux tableaux 4.1 et 4.2:Tableau3.1 La composition du gaz naturelCompossFraction(%)M(g/mol)

CH48016

C2H61330

C3H82.2244

C4H100.08158

CO20.744

N22.928

Tableau3.2 Proprits du gaz naturelMasse molaire (g/mol)DensitMasse volumique (kg/m3)Pouvoir calorifique infrieur (kcal)Pouvoir calorifique suprieur (kcal)

18.843780.6580.854948710490

Avec:CH4: mthaneC2H6: thaneC3H8: propaneC4H10: butaneCO2: dioxyde de carboneN2: azote Le dbit de TSP F =10 t / hLhumidit de TSP lentre X0 = 19 %Lhumidit de TSP la sortie X = 4 %CpTSP = 1.21 kJ/kg.K3.2 Calcul:Pour mesurer la quantit deau vapore on doit calculer la valeur de la quantit de chaleur ncessaire Qu avec:Qu= mw Lv+ F Cp TOn a : mw = F1- F2Avec F1=F (1+X0) = 10 103 (1 + 0 .19)F1=11900 kg/hEt:F2=F (1+X) = 10 103 (1+0.04)F=10400 kg/hDo: mw =1500 Kg/hEt par suite:Qu=1500 2350+ 10 103 1.21 (80-50)Qu=4190.5 103 KJ/hLes ractions chimiques:CH4+ 2O2 CO2+2H2OC2H6 + 7/2O2 2CO2 +3H2OC3H8 + 5O2 3CO2 +4H2OC4H10 + 13/2 O2 4CO2 + 5H2OOn a:Q = 339.1C+1030H - 108.9 (O-S)-16.75H2OLa composition lmentaire de combustible lmentaire est donne par:C=i = H=i= ; O= C=i = gi 100: fraction massique du composant ini, mi, pi, li: nombre datomes dans les molcules dun composant iMi: masse molaire du composant A ce propos on rsume ces rsultats dans le tableau ci-dessous:Tableau 3.3 Tableau rcapitulatifiyiMi (g/mol)Miyigi= 100

CH4801612.867.93

C2H613303.920.67

C3H82.22440.9765 .18

C4H100.081580.0460.24

CO20.7440.3081.63

N22.9280.8124.31

Et alors: C=i = =+ +5 .18 12 +0 .24 12 3/58+ 1 .63 12 1/44 C= 72. 72%On suit le mme dmarche de calcul on obtient aprs calcul numrique:H=22 .1%O=1 .18%N=4%Et par suite:Q=339 .1 72 .72+ 1030 22 .1- 108 .9 1 .18 =47175 .16 kJ/kgcombustibleEt par suite le dbit de combustible sera calcul en utilisant la formule suivante:Gc= Avec: est le rendement du bruleur Gc= = Donc: Gc=98 .7 kg/hEnsuite on calcule le dbit thorique dair:Gtair = = = 16 .077 kg/(kg de combustible)Le dbit thorique Gairth assure la combustion complte de dbit de combustible Gc. Si le mlange de comburant et de combustible est parfait. En ralit ce nest pas possible et cest pourquoi on augmente la quantit du comburant. Lexcs de comburant est adopt chaque type de bruleur.La valeur de facteur dexcs varie de 1.04 1.4 Lexcs du comburant est calcul de lquation de bilan de matire de telle faon le dbit rel dair sera donc gale:Gairreel = Gairth Gc (kg/h)Avec = 1.15DoGairreel = 1.15 16 .077 98.7= 1824.82 kg/hFinalement, on calcule la valeur de dbit de fume par un bilan global sur le bruleur

Bruleur Gc Gf

Entre = SortieGc+Gairreel = Gf = 98.7 + 1824.82Do Gf= 1923. 52 kg/h Calcul de la temprature de flamme: Bilan enthalpique: He=Hs + Pertes He = He = Hs = = + [aT + bT]Alors pour dterminer la valeur de la temprature de flamme on peut utiliser lquation de second degr suivante:aT2+bT+ c=0 (voir annexe)Avec:a= 1.45047526b= 2039584 .06c= -5193022237En remplaant alors ces valeurs dans lquation prcdente1 .45047526 T2 + 2039584 .06 T- 5193022237 = 0

La rsolution de cette quation nous donne deux valeurs T1 = 254.524626T2 = -1408690.337 rejeter Donc:Tf= 2541 .524626 KCalcul de la temprature de fume:Beaucoup sont les mthodes de calcul de la temprature de fume: 1re mthode:Hf = (T-273) (en kJ/kg)O Cpi: chaleur spcifique des composants des fums.Hf: enthalpie des fumes.mi: la quantit dun composant des fums. 2me mthode: mthode itrativeOn a tout dabord la relation suivanteQu= Gf Cpf TfuOn prend une valeur arbitraire de temprature. On calcule la valeur de Cpf cette temprature puis on calcule Tfu. Si cette valeur trouve est proche de la temprature prise au dbut on sarrte dans ce cas. Si non on refait le mme calcul avec une nouvelle valeur de temprature.

Exploitation des rsultats:Le tableau suivant regroupe les rsultats obtenus par calcul manuelTableau 3.4 Paramtres de fonctionnement du scheurF (t/h)X0(%)X (%/) Gc (kg/h) (kg/h)Gair (kg/h)Gf (kg/h)Tf (K)Tfu (K)

1019498.716.0771824.821923.522541.521477

ANNEXES

Machinerie Unit T.S.P Vrac

Repre Dsignation

1Trmie dalimentation Phosphate (TR1)

2Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT1)

3Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT2)

4Broyeur boul (Br1)

5Vis (V1)

6Vis (V2)

7Chaine tranante (CT)

8Elvateur god (E1)

9Silo Phosphate

10Vis (V3)

11Elvateur god (E2)

12Vis (V5)

13Trmie (TR2)

14Bande doseuses 650 mm (BD)

15Malaxeur

16Bande transporteuse Largeur 2000 mm (BT3)

17Trmie (TR4)

18Dmotteur

19Bande transporteuse Largeur 800 mm (BT4)

20Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT5)

21Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT6)

22Bande transporteuse Largeur 650 mm (BT7)+Chariot (CV)

Figure.1 Unit TSP vrac

Nomenclature Unit de Granulation T.S.P

Repre Dsignation

1Trmie dalimentation TSP

2Bande transporteuse Largeur 650 mm

3Broyeur marteaux

4Elvateur godets

5Crible

6Bande transporteuse Largeur 650 mm

7Bande transporteuse Largeur 1000 mm

8Bande transporteuse Largeur 1000 mm

9Granulateur

10Brleur

11Chambre de combustion

12Chambre de connexion

13Scheur

14Vis

15Bande transporteuse Largeur 650 mm

16Elvateur godets

17Refroidisseur

18Elvateur godets

19Bande transporteuse Largeur 650 mm

20Crible

21Elvateur godets

22Bande transporteuse Largeur 650 mm

23Bande transporteuse Largeur 650 mm

24Bande transporteuse Largeur 650 mm

25Chariot transversal

26Bande transporteuse Largeur 650 mm( en cour de constriction)

27Broyeur marteaux

28Broyeur cylindre

29Elvateur godets

30Cyclone

31Ventilateur

32Chemin

33Cyclone

34Chemin

35Ventilateur

Conclusion

Je tiens signaler que ce stage effectu au sein de lusine de CFC a t une bonne occasion pour pratiquer les connaissances thoriques et les intgrer dans la vie professionnelle.

En effet, le bon encadrement tout le long de la priode de stage ma permis d'avoir une ide de prs sur lindustrie, sa situation actuelle.

Au cours de ce stage jai suivi les diffrentes tapes de production de Triple Super phosphate. Jai sintress par la suite vers le scheur objet de mon sujet en optimisant les paramtres de fonctionnement de ce dernier.

Il est noter quun mois est insuffisant pour raliser comme il faut ce sujet qui ncessite une rsolution au moyen de loutil Excel.

Je remercie une autre fois touts ce qui ma aid de prs ou de loin le long de ce stage.

Figure.4 Unit de granulation

compossDbit dentre Dbit de sortie

CH44190.2420850

C2H6680.914338880

C3H8116.27921790

C4H104.2426201110

O213078.55611961.783415

N249352.1787449352.17874

CO236.664618255954.543515

H2O010909.55716

Somme67459.0777268178.06283

a1.45047526

b2039584

BEN ALAYA Moez Page 33