Étude du remplacement d’un échangeur refroidi à l’eaudemerparun aéro-réfrigérant au sein du complexe GL1Z

Abstract

Due to recurring reliability problems affecting the heat exchanger used in the decarbonationunit of the GL1/Z complex in Arzew, this study investigates the feasibility of replacingtheexisting seawater-cooled exchanger with an air cooler. The objective is to improvetheoperational reliability of the unit while reducing maintenance requirements associatedwithcorrosion, fouling, and repeated equipment failures. A bibliographic study was first conducted to analyze the different cooling technologies usedin the natural gas industry and to identify the most suitable alternative. Based on this analysis, a forced-draft dry air cooler equipped with finned tubes was selected. The sizingof theproposed equipment was then carried out using the Logarithmic Mean TemperatureDifference (LMTD) method. Thermal and geometric parameters were determined inorder toevaluate the performance of the air cooler and compare it with that of the existing shell-andtube heat exchanger. The obtained results indicate that the air cooler can ensure the required cooling dutywhileeliminating the constraints related to seawater use. Therefore, this solution representsatechnically viable alternative that can contribute to improving the reliability, availability, andoverall performance of the decarbonation unit. Keywords: sizing, heat exchanger, air cooler, LMTD, finned tubes, decarbonation. Résumé En raison des problèmes récurrents de fiabilité observés au niveau de l’échangeur thermiqueutilisé dans l’unité de décarbonatation du complexe GL1/Z d’Arzew, cette étude porte sur larecherche d’une solution alternative permettant d’améliorer la disponibilité et lesperformances de l’installation. L’objectif principal consiste à étudier la possibilitéderemplacer l’échangeur refroidi par eau de mer par un aéroréfrigérant fonctionnant àl’airambiant. Dans un premier temps, une étude bibliographique a été menée afin d’analyser les différentestechnologies de refroidissement utilisées dans l’industrie du gaz naturel et de sélectionner lasolution la plus adaptée aux conditions de fonctionnement de l’unité. Àl’issue decetteanalyse, un aéroréfrigérant sec à tirage forcé muni de tubes à ailettes a été retenu. Le dimensionnement de cet équipement a ensuite été réalisé à l’aide de la méthodedelaDifférence de Température Moyenne Logarithmique (ΔTML). Les paramètres thermiqueset géométriques nécessaires ont été déterminés afin d’évaluer les performances del’aéroréfrigérant et de les comparer à celles de l’échangeur à calandre et tubes existant. Les résultats obtenus montrent que l’aéroréfrigérant est capable d’assurer le refroidissement requis tout en supprimant les contraintes liées à l’utilisation de l’eau de mer. Cette solutionconstitue ainsi une alternative techniquement réalisable permettant d’améliorer la fiabilité, ladisponibilité et les performances globales de l’unité de décarbonatation. Mots-clés : dimensionnement, échangeur thermique, aéroréfrigérant, ΔTML, tubes à ailettes, décarbonatation الملخصنظرا للمشاكل المتكررة المتعلقة بموثقية المبادل الحراري المستعمل في وحدة ازالة الكربون بمركب Z1/GLبارزيو,تهدف هذه الدراسة الى البحث عن حل بديل يساهم فس تحسين اداة الوحدة و زيادة جاهزيتها التشغيلية و يمثل الهدف الرئيسي في الدراسة امكانية استبدال المبادل الحراري المبرد بمياه البحر بمبرد هوائي يعتمد على الهواء المحيط. في البداية اجريت دراسة بيبليوغرافية شملت مختلف تقنيات التبريد المستعملة في صناعة الغز الطبيعي و ذلك من اجل اختيار الحل النيب للظروف تشغيل الوحدة وقد افضت هذه الدراسة الى اختيار مبرد هوائي جاف ذو سحب قسري مزود بانبيب مزعنفة بعد ذلك تم اجراء عملية تصميم و تحديد ابعاد المبرد الهوائي بالعتماد على طريقة الفرق درجة الحرارة اللوغارتمي المتوسط مع تحديد مختلف المعطيات الحرارية و الهندسية اللزمة لتقييم ادائه و مقارنته باداء المبادل الحراري الحالي من نوع الغلف و النابيباظهرت النتائج المتحصل عليها ان المبرد الهوائي قادر على توفير التبريد المطلوب مع تخلص من المشاكل المرتبطة باستعمال مياه البحر مما يجعله بديل تقنيا مناسبا يمكن ان يساهم في تحسين موثوقية الوحدة و رفع كفاءتها التشغيلية و تقليل الكلمات المفتاحية : التصميم ,المبادل الحراري, المبرد الهوائي ,النابيب المزعنفة ,ازالة الكربون