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INSTITUT ALGERIEN DU PETROLE
Traitement, liqufaction et stockage du Gaz Naturel
Msc BELKADI Mustapha
Septembre 2014
10/07/2014
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Traitement, liqufaction et Traitement, liqufaction et stockage du Gaz Naturelstockage du Gaz Naturel
www.iap.dz
Msc Belkadi UFR GRP - IAP Septembre 2014
Sommaire
Introduction. Gnralits sur le gaz naturel. Traitement du gaz naturel. Liqufaction du gaz naturel. Stockage du gaz naturel. Sources non conventionnelles du gaz naturel.
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Conclusion
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Energies
1. Introduction
Energies Fossiles:- Le charbon;- Le ptrole;
Le gaz naturel;
Primaires
Energies Renouvelables:
- Le solaire;Lolien;
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- Le gaz naturel;- Autres
- L olien;- Lhydro;- La biomasse- la gothermie
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Le gaz naturel est la source d'nergie fossile qui a connu laplus forte progression depuis les annes 70.
Il reprsente actuellement environ 25% de la
1. Introduction
Il reprsente actuellement environ 25% de laconsommation nergtique mondiale globale (fig. 1.1).
Limportance de ses rserves et les avantages quil prsentesur le plan de lenvironnement favorisent son utilisation,notamment dans des secteurs forte valeur ajoute.
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1. Introduction
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Le gaz naturel est compos dhydrocarbures:principalement du mthane (CH4) mais aussi de lthane(C2H6), du propane (C3H8), du butane (C4H10) et dupentane (C5H12).
1. Introduction
p ( )
Le gaz naturel est incolore, inodore, insipide, sans formeparticulire et plus lger que l'air.
Il se prsente sous sa forme gazeuse au del de -161C.
Il peut tre stock et transport.
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Lors de sa combustion, le gaz gnre, productiondnergie quivalente, de 30 50% dmissions de CO2 enmoins que le ptrole.
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2.1 Historique
La dcouverte du gaz naturel nest pas rcente. Il a t
2. Gnralits sur le gaz naturel
g pdcouvert au Moyen-Orient au cours de l'antiquit.
La Chine trouva, il ya de cela environ 2500 ans, quelnergie du gaz naturel peut tre utilise pour le chauffagedeau.
En Angleterre, le gaz naturel est connu depuis 1659.
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Il a t commercialis partir de 1790, mais il na paspu remplacer le charbon quaprs la deuxime guerremondiale.
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2.1 Historique Aux Etas Unis, lutilisation des hydrocarbures gazeux a
commenc en 1816 comme source de lumire pour les
2. Gnralits sur le gaz naturel
commenc en 1816 comme source de lumire pour lesroutes de Baltimore.
En 1821 William Hart a russi forer le premier puits degaz naturel en Fredonia, New York.
En 1858 la premire socit de gaz naturel a t cre auxEtas Unis Fredonia Gas Light Company.
En 1925 le premier pipeline dpassant les 300 kilomtres delongueur a t construit entre la Louisiane et le Texas
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longueur a t construit entre la Louisiane et le Texas.
En 1959, une grande tape est franchie en matire detransport du gaz, lorsque le mthanier Mthane Pioneertraverse lAtlantique avec une cargaison de 5 000 m3 de gaznaturel liqufi livre Canvey Island au Royaume-Uni enprovenance de Lake Charles en Louisiane.
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2.1 Historique En Algrie, le gaz naturel a t dcouvert en 1956.
2. Gnralits sur le gaz naturel
En 1961, la construction de la premire grande usine deliqufaction Arzew et La Compagnie Algrienne duMthane Liqufi (Camel) est constitue.
En 1964, la ralisation de la premire chane commercialede GNL dans le monde.
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2.2 Utilisation
Le gaz naturel est utilis dans le transport, la production
2. Gnralits sur le gaz naturel
g p , pdnergie, lagriculture, le secteur domestique ainsi que lesactivits commerciales et industrielles (fig. 1.2).
Il peut tre utilis comme matire premire pour lindustrieptrochimique (production dhydrogne, mthanol,ammoniac) ou comme combustible industriel ou domestique(chauffage, cuisson).
Il participe pour environ 20% la production de
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Il participe pour environ 20% la production dellectricit.
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2. Gnralits sur le gaz naturel
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Fig. 1.2 : Utilisation du gaz naturel
2.3 Diffrents types de gaz naturel
Gaz sec, ne formant pas de phase liquide dans les conditions de
2. Gnralits sur le gaz naturel
production ;
Gaz humide, formant une phase liquide en cours de production dansles conditions de surface ;
Gaz condensat, formant une phase liquide dans le rservoir encours de production ;
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Gaz associ, coexistant dans le rservoir avec une phase huile(gisement de ptrole). Le gaz associ comprend le gaz de couverture(phase gazeuse prsente dans le rservoir) et le gaz dissous.
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2.4 Proprits physico-chimiques La composition chimique du gaz naturel dpend du champ
dextraction et du procd de traitement utilis
2. Gnralits sur le gaz naturel
d extraction et du procd de traitement utilis.
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2.4 Proprits physico-chimiques Le gaz naturel est naturellement combustible.
2. Gnralits sur le gaz naturel
C'est cette combustion qui est la base de nombreusesapplications.
Mais il est important de savoir que le gaz naturel n'est pasauto-inflammable.
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2.4 Proprits physico-chimiquesLe gaz naturel est caractris par:
2. Gnralits sur le gaz naturel
Masse volumique dun gaz (Etas-Unis : density):Reprsente la masse dune unit de volume du gaz et sexprime en kg/m3.
Densit (Etas-Unis : specific gravity):Rapport de la masse volumique du gaz dans les conditions de rfrencesur la masse volumique de lair dans les mmes conditions,
Pouvoir calorifique:Quantit de chaleur dgage par la combustion complte dune quantit
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g g p p qspcifie de gaz dans lair pression constante (p1) telle que tous lesproduits de la combustion sont ramens la mme temprature spcifiedes corps en raction (t1).
Indice de Wobbe:Quotient du pouvoir calorifique suprieur sur une base volumtrique, dansdes conditions de rfrence spcifies, par la racine carre de la densitrelative dans les mmes conditions de rfrence.
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2. Gnralits sur le gaz naturel
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Le traitement du gaz naturel consiste sparer au moinspartiellement certains des constituants prsents la sortiedu puits (eau, gaz acides, hydrocarbures lourds, etc.) :
3. Traitement du gaz naturel
Pour amener le gaz des spcifications de transport, Ou pour se conformer des spcifications
commerciales ou rglementaires.
Il peut ainsi ncessaire dliminer au moins partiellement :- Lhydrogne sulfur H2S toxique et corrosif ;- Le CO2, corrosif et de valeur thermique nulle ;- Le mercure, corrosif dans certains cas ;
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Le mercure, corrosif dans certains cas ;- Leau, conduisant la formation dhydrates ;- Les hydrocarbures lourds, condensant dans les rseaux
de transport ;- Lazote, de valeur thermique nulle.
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La premire tape de traitement permet de raliser lasparation des fractions liquides ventuellement contenuesdans leffluent du puits :
3. Traitement du gaz naturel
fraction liquide dhydrocarbures (gaz associ ou condensat),
eau libre.
Ltape qui suit dpend du mode de transport adopt (fig.3.1).
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3. Traitement du gaz naturel
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Fig. 3.1 : Principaux traitements du gaz naturel
7.1 Sparation des condensats
A la sortie du puits, dans le cas dun gaz associ o
3. Traitement du gaz naturel
p , gcondensat, le gaz naturel se trouve en prsence dunephase liquide.
Dans certaines circonstances, cette phase liquide peut tretransporte en mme temps que le gaz, en milieudiphasique.
Nanmoins, elle est ncessairement spare un stadeultrieur
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ultrieur.
Dans une premire tape, la phase liquide est spare unepression proche de la pression en tte de puits.
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3. Traitement du gaz naturel
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Fig. 3.2 : Sparation des condensats
7.1 Sparation des condensats
Pour raliser une bonne sparation entre les phases liquide
3. Traitement du gaz naturel
p p qet vapeur, il est ncessaire dutiliser plusieurs tages desparation des pressions dcroissantes (2 3 tagesselon le GOR et la pression en tte de puits).
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Fig. 3.3 : Sparation multitage des condensats
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3.1 Sparation des condensats
La sparation gaz-liquide se ralise par gravit et par
3. Traitement du gaz naturel
p g q p g pcollision sur les plaques internes dun sparateur.
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Fig. 3.4 : Sparateur gaz-liquide
3.1 Sparation des condensats
Un sparateur gaz-liquide se compose gnralement des
3. Traitement du gaz naturel
p g q p glments suivants :
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Fig. 3.5 : Principaux lments dun sparateur gaz-liquide
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3.1 Sparation des condensats
Il existe trois principaux types de sparateurs (vertical,
3. Traitement du gaz naturel
p p yp p ( ,horizontal et sphrique) dont le choix dpend delapplication envisage.
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3.1 Sparation des condensats
3. Traitement du gaz naturel
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Les sparateurs verticaux sont le plus souvent utiliss pour desvaleurs faibles ou moyennes de GOR (Gas Oil Ratio) et lorsquedes arrives de bouchons liquides peuvent se produire.
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Fig. 3.6 : Sparateur vertical
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3.1 Sparation des condensats
3. Traitement du gaz naturel
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Les sparateurs horizontaux sont utiliss pour les GORlevs ou en cas de risque de moussage.
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Fig. 3.7 : Sparateur horizontal
3.1 Sparation des condensats
3. Traitement du gaz naturel
Fi 3 8 S t h i
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Ce type dquipement prsente lavantage dtre compact etrelativement peu coteux. Par contre, la zone de collecteliquide est relativement rduite. De ce fait, le contrle duniveau liquide est essentiel et peut tre dlicat.
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Fig.3.8 : Sparateur sphrique
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3.2 Dshydratation
Dshydratation par absorption
3. Traitement du gaz naturel
Le schage du gaz naturel est assur dans ce cas par unlavage contre-courant, dans une colonne plateaux ou garnissage, avec un solvant prsentant une forte affinitpour leau.
Le solvant est le plus souvent un glycol (MEG, DEG).
Labso ption est alise dans ne colonne platea o
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Labsorption est ralise dans une colonne plateaux ou garnissage.
Pour les petits diamtres, des garnissages sontgnralement employs, tandis que les colonnes plusimportantes mettent en uvre des plateaux calottes ou clapets.
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3.2 Dshydratation
Dshydratation par absorption
3. Traitement du gaz naturel
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Fig. 3.9 : Schma de principe dune opration de dshydratation par absorption
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3.2 Dshydratation
Dshydratation par absorption
3. Traitement du gaz naturel
Le gaz dshydrat sort en tte de colonne ;
le glycol sortant en fond est envoy une colonne dergnration par distillation, qui opre gnralement plusbasse pression.
Aprs rgnration, le glycol est recycl, aprs avoirramen la temprature de service de la colonne
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ramen la temprature de service de la colonnedabsorption.
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3.2 Dshydratation
Dshydratation par adsorption
3. Traitement du gaz naturel
9 Les procds de sparation par adsorption sontgnralement employs lorsquune puret leve estrecherche.
9 Ils mettent en uvre une phase solide prsentant unegrande surface spcifique, sur laquelle sont retenus dunemanire slective les constituants sparer.
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9 Il peut sagir dalumine active, de gel de silice (silicagel),de charbon actif ou des tamis molculaires (Zolithes).
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3. Traitement du gaz naturel
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Fig.3.10 : Procd de dshydratation par adsorption
3.2 Dshydratation
Dshydratation par adsorption
3. Traitement du gaz naturel
Le procd de dshydratation par adsorption en lit fixefonctionne de manire alterne et priodique, chaque litpassant par des tapes successives dadsorption et dedsorption (rgnration).
Au cours de ltape dadsorption, le gaz traiter est envoysur le lit dadsorbant qui fixe leau.
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Lorsque le lit est satur, du gaz chaud est envoy pourrgnrer ladsorbant.
Aprs rgnration, le lit doit tre refroidi. Ceci est ralisen envoyant du gaz froid.
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3.3 Dsacidification
La dsacidification consiste sparer du gaz naturel les gaz
3. Traitement du gaz naturel
p g gacides, essentiellement CO2 et H2S.
En gnral, llimination de lhydrogne sulfur doit trebeaucoup plus pousse que celle du dioxyde de carbone.
Les spcifications de teneur en gaz acides sont imposespar des contraintes de scurit (trs forte toxicit delhydrogne sulfur), de transport (corrosion, risques decristallisation dans le cas de la liqufaction) ou de
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cristallisation dans le cas de la liqufaction) ou dedistribution (gaz commercial).
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3.3 Dsacidification Les principaux procds utiliss pour raliser la
dsacidification font appel labsorption la slectivit du
3. Traitement du gaz naturel
dsacidification font appel l absorption, la slectivit dusolvant vis--vis des gaz acides tant base sur une affinitsoit de type chimique, soit de type physique.
Lavage aux amines (Monothanolamine MEA,Dithanolamine DEA, etc.).
Les amines agissent par affinit chimique, en raison de leurcaractre basique :
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Lavage au Carbonate de Potassium (K2CO3). Ladsorption est galement employe pour raliser des
purifications pousses.
Elle est employe lorsquune trs grande puret est requisesur le gaz trait.
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3.3 Dsacidification
Le schma de base dun procd de dsacidification par
3. Traitement du gaz naturel
lavage aux amines (fig. 3.11) consiste toujours mettre encontact le gaz avec le solvant dans une colonnedabsorption.
La solution est rgnre, aprs change de chaleur etfiltration, dans une colonne de distillation.
La MEA et la DEA restent lheure actuelle les amines lesplus utilises
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plus utilises.
La MEA est utilise en solution des teneurs de 10 15%poids. Elle est trs active et permet dliminersimultanment de manire non slective lhydrognesulfur et le dioxyde de carbone.
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3. Traitement du gaz naturel
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Fig.3.11 : schma de principe dun procd de dsacidification aux amines
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3.4 Fractionnement des HC
Lorsque le gaz naturel contient une fraction relativement
3. Traitement du gaz naturel
q gimportante dhydrocarbures autres que le mthane (gaz condensat ou gaz associ), la sparation dau moins unepartie de ces hydrocarbures peut devenir ncessaire pourviter la formation dune phase liquide au cours dutransport.
Cette sparation est en gnral ralise par abaissement detemprature avec formation dune phase liquide.
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Elle peut tre galement effectue par une oprationdabsorption ou dadsorption.
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3.4 Fractionnement des HC Le gaz sortant du sparateur haute pression est refroidi par
un change de chaleur avec le gaz trait, suivi dune tape
3. Traitement du gaz naturel
g g , pde rfrigration.
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Ltape de rfrigration est ralise soit au moyen duncycle de rfrigration externe, soit par dtente.
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Fig. 3.12 : Fractionnement par abaissement de temprature
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Labaissement de tempraturepermet dobtenir successivementles fractions liquides suivantes :
3. Traitement du gaz naturel
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3.4 Fractionnement des HC
La rfrigration par dtente isenthalpique travers une t l d l l i l
3. Traitement du gaz naturel
vanne reprsente le procd le plus simple.
Cest aussi un procd relativement inefficace, le travail dedtente tant dgrad en chaleur.
Labaissement de la temprature obtenu par dtenteisenthalpique est qualifi deffet Joule-Thomson.
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3.4 Fractionnement des HC
3. Traitement du gaz naturel
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Fig. 3.13 : Rfrigration par dtente isenthalpique.
3.4 Fractionnement des HC
La dtente travers une turbine (Turbo-Expander) (fig.3 14) i h d dt t i t i t
3. Traitement du gaz naturel
3.14) qui se rapproche dune dtente isentropique estbeaucoup plus efficace.
Elle est surtout utilise lorsquune sparation pousse deshydrocarbures autres que le mthane est recherche.
La turbine de dtente entrane en gnral un compresseur,pour recomprimer partiellement le gaz dtendu.
Le procd, fonctionnant basse temprature, ncessite unschage pouss du gaz et ventuellement une
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schage pouss du gaz et ventuellement unedcarbonatation, pour viter la cristallisation du dioxyde decarbone.
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3.4 Fractionnement des HC
3. Traitement du gaz naturel
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Fig. 3.14 : Rfrigration par turbine dexpansion
3.4 Fractionnement des HC Lutilisation dun cycle de rfrigration externe permet
dabaisser la temprature du gaz traiter sans rduire la
3. Traitement du gaz naturel
p gpression, aux pertes de charge prs.
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Fig. 3.15 : Rfrigration avec un cycle frigorifique externe
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3.4 Fractionnement des HC Lorsquil sagit de sparer la fraction C3+ ou la fraction
C2+ avec un rendement de rcupration lev, il est
3. Traitement du gaz naturel
p ,ncessaire davoir recours une opration de distillation.
Septembre 2014Msc Belkadi UFR GRP - IAP 47Fig. 3.16 : Fractionnement mthane-LGN par distillation
La liqufaction du gaz naturel a pour objectif de rduire sonvolume (dun facteur 600) pour pouvoir le transporter parbateau sur de trs grandes distances, ou travers des mersprofondes (lorsque le transport par gazoduc nest pasconomique).
4. Liqufaction du gaz naturel
q )
Le transport par bateau permet galement de saffranchirdes contraintes gostratgiques et de ne pas dpendre dunfournisseur unique.
La liqufaction est galement employe, en plus petitecapacit, pour faire face aux variations saisonnires deconsommation, en stockant une partie du gaz sous formeliquide en priode de plus faible consommation, pour levaporiser lorsque la demande est forte.
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4.1 Units de liqufaction
Les units de liqufaction sont classes en Peak-shavingit B l d it l l bj tif t l it
4. Liqufaction du gaz naturel
units ou Base-load units selon lobjectif et la capacitde liqufaction.
Units Peak-shaving:
Destines faire face aux pointes de consommation de gaznaturel, ces units sont disposes sur le trajet des gazoducsdans leur partie la plus en aval.
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Units Base-load:
Destines pour la mise en uvre des chanes de transportpar voie maritime (Exportation).
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4.2 La chaine GNL
Le gaz naturel, une fois stabilis sur le champ de production( ti d d t t j t t d i t d
4. Liqufaction du gaz naturel
(sparation des condensats et ajustement des points derose eau et hydrocarbures pour viter les condensations etla corrosion dans la canalisation), est transport pargazoduc jusqu lunit de liqufaction.
Il est de nouveau purifi, cette fois pour pouvoir respecterles spcifications de vente, et galement les impratifs deliqufaction : tous les composs pouvant se solidifierdoivent tre limins pour viter le bouchage deschangeurs cryogniques.
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Le gaz purifi est ensuite liqufi est stock dans de vastesstockages cryogniques avant dtre charg dans unmthanier.
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4. Liqufaction du gaz naturel
Septembre 2014Msc Belkadi UFR GRP - IAP 51Fig. 4.1 : La chane GNL
4.2 La chaine GNL
A larrive dans le pays consommateur, le mthanier estd h b i t t k
4. Liqufaction du gaz naturel
dcharg par un bras cryognique vers un autre stockagecryognique.
Le GNL est regazifi et inject, au fur et mesure desbesoins, dans le circuit distributeur.
Le processus de liqufaction permettant dobtenir le GNLseffectue en plusieurs tapes et consomme une quantitimportante dnergie.
Il ncessite lutilisation dlectricit et de chaleur produites
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Il ncessite l utilisation d lectricit et de chaleur, produites lintrieur mme des sites chargs de la liqufaction, partir dune partie du gaz naturel reu(autoconsommation).
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4.2 La chaine GNL
Compar au cot de transport par canalisation qui varieti t li i t l di t l t d l
4. Liqufaction du gaz naturel
pratiquement linairement avec la distance, le cot de lachane GNL en dpend peu ;
il ya galit des cots pour une distance de transport quidpend des quantits transportes (tableau 4.1).
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4.2 La chaine GNL En effet, il ne sera question pour le cot de la chaine GNL
que de linvestissement, qui est llment essentiel du cot
4. Liqufaction du gaz naturel
q , qtotal, et le GNL devient plus conomique pour le transportsur de longues distances.
Septembre 2014Msc Belkadi UFR GRP - IAP 54Fig. 4.2 : Comparaison des cots de transport par canalisation et par chane GNL
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4.3 Procd de liqufaction Le gaz naturel liqufi doit avoir la possibilit dtre stock
et transport la pression atmosphrique.
4. Liqufaction du gaz naturel
p p p q
En effet, le transport sous pression a t cart pour desraisons conomiques et de scurit.
La temprature laquelle le gaz est stock sous forme deGNL est voisine de la temprature dbullition du mthane(-161.49C).
Le gaz naturel est liqufi sous pression, puis sous-refroidide manire pouvoir tre maintenu liquide la pressiont h i
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atmosphrique.
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4.3 Procd de liqufaction Pour liqufier le gaz naturel, le chemin thermodynamique
suivi est indiqu par la figure 4.3.
4. Liqufaction du gaz naturel
q p g
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Fig. 4.3 : Chemin thermodynamique de liqufaction de gaz naturel
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4.3 Procd de liqufaction Les diffrents procds industriels ralisant ce type de
liqufaction sont tous bass sur des cycles compression-
4. Liqufaction du gaz naturel
q y pdtente (cycle de rfrigration compression de vapeur).Le principe de ces cycles est prsent sur la figure 4.4.
Septembre 2014Msc Belkadi UFR GRP - IAP 57Fig. 4.4 : Principe de base des cycles de liqufaction de gaz naturel
4.3 Procd de liqufaction Dans les systmes actuels, la liqufaction du gaz ne
sobtient pas uniquement par un apport de froid au gaz
4. Liqufaction du gaz naturel
p q p pp gmais par un effet combin de ce refroidissement et de lapropre dtente adiabatique du gaz aprs quil ait tpralablement comprim.
Avant dentamer toute opration de liqufaction, le gaz doittre trait pour liminer tous les composants susceptiblesde se solidifier basse temprature.
Suivant sa composition, le traitement sera plus ou moinscoteux.
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Pour des raisons purement commerciales, le propane et lebutane peuvent aussi tre spars du gaz naturel.
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4.4 Transport de GNL
Le transport de GNL par mthaniers est le maillon faible del h i GNL
4. Liqufaction du gaz naturel
la chaine GNL.
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Fig. 4.5 : Chane de transport de GNL
4.4 Transport de GNL
Le transport de GNL par mthaniers a dbut dans les 60 t i l d 70
4. Liqufaction du gaz naturel
annes 60 et a pris son rel essor au cours des annes 70.
Ds le dpart, deux conceptions bases sur lutilisation soitde cuves intgres, soit de cuves autoporteuses (fig. 4.6 et4.7), ont coexist.
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Mthaniers
4. Liqufaction du gaz naturel
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Fig. 4.6 Mthanier cuves intgres
4. Liqufaction du gaz naturel
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Fig. 4.7 Mthanier cuves autoporteuses
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4.4 Transport de GNL
Quelle que soit la conception du mthanier et la qualit deli l ti il d it i t f it th i
4. Liqufaction du gaz naturel
lisolation, il se produit ncessairement une fuite thermiqueentre lintrieur et lextrieur des cuves.
Cette fuite thermique entrane une vaporisation de GNL etlibre du gaz (gaz de boil-off) qui est de lordre de 0.2% dela cargaison de GNL par jour.
Cette vaporisation est lie la qualit de lisolation etrsulte dune optimisation technico-conomique.
En amliorant lisolation il est possible de rduire
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En amliorant l isolation, il est possible de rduiresensiblement ce taux.
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4.4 Transport de GNL
Le gaz de boil-off est utilis pour alimenter le systme del i d th i i t l tit
4. Liqufaction du gaz naturel
propulsion du mthanier qui est en gnral constitu parune turbine vapeur.
Une autre option consiste utiliser un moteur dieselpouvant consommer du fuel, moins coteux que le GNL, et reliqufier ce gaz.
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Le stockage de gaz naturel et ncessaire pour assurerlajustement saisonnier des consommations et desressources en gaz.
En effet lutilisation du gaz en chauffage rsidentiel
5. Stockage du gaz naturel
En effet, l utilisation du gaz en chauffage rsidentielentrane une augmentation importante de la consommationen hiver.
Compte tenu du volume spcifique important occup par legaz naturel dans les conditions ambiantes de tempratureet de pression, son stockage se heurte des difficultsanalogues celles qui sont rencontres lors de sontransport.
Deux modes principaux de stockage sont utiliss :
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Le stockage cryognique dans des cuves (bacs destockage), sous forme de GNL.
Le stockage souterrain en nappe aquifre ou en cavitsaline.
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5.1 Stockage cryognique La conception des cuves de stockage est gnralement
base sur lassociation dune enceinte interne, destine
5. Stockage du gaz naturel
,contenir le liquide stock et dune enceinte externe, quicontient lisolation place autour de lenceinte interne,protge cette dernire et la supporte le cas chant.
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Fig. 4.8 : Stockage cryognique du gaz naturel
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5.1 Stockage cryognique
Le nombre de bacs rsulte dune tude spcifique qui prendid ti
5. Stockage du gaz naturel
en considration :
La capacit de production de lunit de liqufaction,
Le stockage minimum entre deux chargements et lescontraintes oprationnelles,
Lautonomie en stockage pour viter larrt des trains deliqufaction pour stock haut
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liqufaction pour stock haut,
Le nombre de mthaniers, leurs capacits et les duresde voyages.
Possibilit dune production off-spec.
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5.1 Stockage cryognique
5. Stockage du gaz naturel
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Fig. 4.9 : Bac de stockage du gaz naturel liqufi
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5.2 Stockage souterrain
Le stockage souterrain sest surtout dvelopp sous laf d t k if (Fi 4 10) t d
5. Stockage du gaz naturel
forme de stockage en nappe aquifre (Fig. 4.10) et demanire plus limite en cavit saline.
Le cycle annuel dexploitation du stockage en nappeaquifre comporte schmatiquement deux phases :
une phase dinjection au cours de laquelle le gaz naturelest envoy dans le rservoir en refoulant leau de lanappe aquifre ;
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une phase de soutirage pendant laquelle le gaz estproduit en tte des puits, leau venant rcuprer lespores do elle avait t chasse pendant la phasedinjection.
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5. Stockage du gaz naturel
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Fig. 4.10 Stockage du gaz naturel en nappe aquifre
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5.2 Stockage souterrain
Le bon fonctionnement dun stockage de gaz en nappeif it l i ti fi d ti d
5. Stockage du gaz naturel
aquifre ncessite le maintien en fin de soutirage duneimportante quantit de gaz naturel, dite gaz coussin ;
la pression et lpaisseur de la couche de gaz doivent restersuffisantes pour assurer les soutirages, viter le noyage despuits dexploitation et permettre le redmarrage rapide dela phase dinjection.
Ce gaz coussin, environ 1.2 m3 (n) /m3 (n) de volume destockage utile, reprsente une part importante desinvestissements.
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Pour cette raison, diffrentes tudes et expriences ont tralises pour substituer une partie de ce gaz coussin ungaz inerte, tel que lazote ou des gaz de combustion.
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5.2 Stockage souterrain
Le stockage en cavit saline est beaucoup plus limit enit
5. Stockage du gaz naturel
capacit.
La cavit saline est obtenue par dissolution (lessivage) decouches de sel profondes.
Le volume de gaz coussin ncessaire est plus rduit quedans le cas du stockage en aquifre, de lordre des deuxtiers de m3 (n) / m3 (n) de stockage utile.
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Selon la profondeur et les types de gisements, le gaz peut treconventionnel ou non conventionnel. Cela dpend de sadifficult dextraction et de sa mise en exploitation.
6. Sources non conventionnelles du GN
Le gaz de schistes (shale gaz) :Les gaz de schistes sont des gaz forms principalement par dumthane contenu dans des roches argileuses. Une grande partie dece gaz reste pige dans les argiles car elles sont presqueimpermables. Il faut donc les fracturer artificiellement pour produirece gaz.
Le gaz des mines de charbon (Coal bed methane) : le gaz decharbon (le grisou) est naturellement prsent dans les pores du
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( g ) p pcharbon.
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Le gaz de rservoirs sableux compacts (tight gas) : le gazcompact est emprisonn dans des rservoirs grseux trs peupermable (tight sandstones) caractris par une faible porosit (7 12 %).
6. Sources non conventionnelles du GN
)
Gaz dissous dans des aquifres profonds : il sagit de gisementso le gaz ne forme pas de phase individualise, mais se trouve ltat dissous dans leau.
Les hydrates de mthane : Les hydrates de mthane sont unmlange d'eau et de mthane qui, sous certaines conditions depression et de temprature, cristallise pour former un solide quiressemble de la glace Ils se trouvent sous les ocans et dans les
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ressemble de la glace. Ils se trouvent sous les ocans et dans leszones permafrost. A ce jour aucune exploitation commerciale n'estenvisage, seuls deux sites pilotes au Canada et au Japon testent lesmthodes de production [IFP Panorama 2012].
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Malgr des obstacles son dveloppement, le gaz natureldevient, partir des annes 70, un acteur majeur sur lascne nergtique internationale.
Le gaz naturel est dsormais considr comme une nergie
7. Conclusion
Le gaz naturel est dsormais considr comme une nergiede premier choix pour le 21me sicle.
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Rfrences Bibliographiques
Traitement, liqufaction et stockage du GN Msc BELKADI Septembre 2014
Rfrences Bibliographiques
[1] Rojey A., Le Gaz Naturel : Production Traitement Transport, Editions Technip, 1994.
[2] Faulkner L. L., Fundamentals of Natural Gas Processing, 2006.
[3] Smith R.V., Practical Natural Gas Engineering, 2nd Edition.
[4] Pierre Petit, Liqufaction du gaz naturel, TI (j3601), 2010.