Conception et optimisation d’un réservoir cryogénique bi-phasique pour le stockage de l’éthane dans le complexe GNL à six trains

Abstract

يقدم هذا البحث دراسة معّمقة حول تصميم وتحسين خزان تبريد ثنائي الطور مخصص لتخزين اإليثان السائل، وذلك ضمن مجمع إلنتاج الهدف من المشروع هو اقتراح حل مركزي موثوق ومتوافق مع المعايير .الغاز الطبيعي المسال يتكّون من ستة خطوط إنتاج متطابقة .(BOG(درجة مئوية مع تقليل الخسائر الناتجة عن التبخر 88.5–الدولية، يضمن االستقرار الحراري لإليثان عند درجة حرارة وقد تم حساب أبعاد .HYSYS Aspenبعد دراسة نظرية ألنواع الخزانات المبردة، تم تنفيذ نموذج حراري ديناميكي باستخدام برنامج ا للمعايير لتحديد المخاطر الرئيسية واقتراح HAZOPكما أجري تحليل .القسم الثامن ASMEو 14620 ENو 620 APIالخزان وفقً .إجراءات األمان المناسبة واختُتمت الدراسة بتحليل اقتصادي وبيئي، أظهر مزايا الحل المركزي مقارنة باستخدام ستة خزانات منفصلة من حيث التكلفة والسالمة .وكفاءة األداء الغاز المتبخر ، العزل الحراري ,التبريد العميق، اإليثان السائل، خزان ثنائي الطور، الغاز الطبيعي المسال :الكلمات المفتاحية Abstract This thesis presents a comprehensive study on the design and optimization of a bi-phase cryogenic tank for the storage of liquid ethane in an LNG production complex composed of six identical liquefaction trains. The objective is to propose a centralized, safe and standardized storage solution ensuring thermal stability of ethane at –88.5 °C while minimizing boil-off gas (BOG) losses. After a theoretical review of cryogenic tank technologies, a thermal simulation was conducted using Aspen HYSYS. The tank was dimensioned following API 620, EN 14620 and ASME Section VIII standards. A HAZOP analysis identified the main operational risks and corresponding safety measures. The study concludes with an economic and environmental assessment, demonstrating the advantages of a centralized system over multiple isolated units. Keywords: Cryogenics, Liquid Ethane, Bi-phase Tank, LNG, GL2Z, Boil-Off Gas (BOG), Aspen HYSYS, Sizing, Thermal Insulation, HAZOP Analysis. Résumé Ce mémoire présente une étude approfondie sur la conception et l’optimisation d’un réservoir cryogénique bi-phasique destiné au stockage de l’éthane liquide dans un complexe de production de GNL comportant six trains identiques. L’objectif est de proposer une solution centralisée, fiable et conforme aux normes internationales, permettant de garantir la stabilité thermique de l’éthane à –88,5 °C tout en minimisant les pertes par évaporation (BOG). Après une analyse théorique des types de réservoirs cryogéniques, une modélisation thermique dynamique a été réalisée sous Aspen HYSYS. Le dimensionnement du réservoir est basé sur les normes API 620, EN 14620 et ASME Section VIII. Une évaluation HAZOP a permis d’identifier les risques principaux et de proposer des mesures de sécurité. L’étude est complétée par une analyse économique et environnementale, démontrant l’intérêt d’un stockage centralisé unique par rapport à six ballons séparés. Mots-clés: Cryogénie, Éthane liquide, Réservoir bi-phasique, GNL, GL2Z, Boil-Off Gas (BOG), Aspen HYSYS, Dimensionnement, Isolation thermique, Analyse HAZOP.