Bonjour, nous sommes le 19/09/2019 et il est 11 h 50.


Le Gaz naturel est accompagné lors de son état naturel, des plusieurs composés non-hydrocarbonés parmi les quels certains sont acides ces composés. Acides ont toujours des effets néfastes sur le plan technique ainsi qu’environnementale.


L’absorption par les alcanolamines de ces gaz semble être la plus satisfaisante en plus, la plus compétitif de voie de résolution de ce problème car elle est verse puis économique.



L’objectif principal de cette étude est de comparer l’efficacité d’absorption de la diéthanolamine à celle de la méthyldiéthanolamine, dans une colonne ayant un nombre constant des plateaux.



Ces gaz après avoir été retirés de la colonne de stripping peuvent être utilisés dans un champ pétrolier pour de raison :



Actuellement le Gaz naturel est considéré comme une source énergétique alternative au pétrole ainsi qu’au charbon. Lors de la combustion du méthane, la quantité de dioxyde de carbone libéré dans l’atmosphère est tellement assez moindre que celle libéré par ses homologues supérieurs. C’est cette qualité qui fait que le gaz naturel soit considéré comme étant l’unique source d’énergie fossile accusant peut d’impact environnemental. Bien que ses étapes de formation soient similaires à celles du pétrole.



L’hypothèse la plus ancienne et la plus reconnue sur la provenance des hydrocarbures se fonde sur la théorie biogénique. Celle-ci soutien que les hydrocarbures résultent d’une très lente transformation des matières organiques dans les milieux anaérobiose sous l’influence bactérienne. Néanmoins, les géologues considèrent aussi une autre hypothèse, celle thermogénique qui nous explique le phénomène du craquage naturel des huiles en gaz sous l’influence de la température.

A l’état naturel ou brut, le gaz naturel se trouve accompagner d’un certain nombre des composés, certains sont inorganiques (impuretés) tels que : CO2, COS, H2O, CS2, He, N2 et d’autres sont organiques (hydrocarbonés) tels que : CH4, C2H6, C3H8, C4H10 et C5+



Notre biosphère cours un grand danger suite aux usages des sources énergétiques fossiles émettrices des gaz acides ainsi déclaré par OMM (organisation mondiale de la météorologie) telle est la raison des assises de KYOTO en décembre 1997, de Rio de Janeiro en 1992 etc…



Il est certain que certain hydrocarbures eux-mêmes à l’état gazeux sont considéré comme gaz à effet dessert mais à durée de vie assez moins longue, 10 ans pour le méthane mais jusqu’à 200 ans pour le CO2.





Le composition chimique de notre biosphère en CO2 était de 287 ppm en 1850, 296 ppm en 1900,310 ppm en 1950,337 ppm en 1980 et était de 364 en 1997.



D’après ces données nous trouvons que de 1980 à 2000, le taux d’augmentations de CO2 était de 1,5 ppm, soit 0,4%, par an. L’impact de ces rejets atmosphériques s’étant sur tous les domaines de la vie. C’est ainsi que le programme des nations unies pour l’environnement (PNUE) et l’organisation mondiale de la météorologie (OMM) créent en 1988, le groupe intergouvernemental d’experts su l’évolution climatique, ses changements, les incidences de ces changements sur l’environnement, sur l’économie, et le social en plus les stratégies à envisager. Son rôle est d’expertiser l’information scientifique, technique et socio-économique qui concerne le risque de changement climatique causé par l’homme (2).

Le premier rapport d’évaluation de ce groupe publié en 1990, le seconde en 1995, troisième en 2001. Ces rapports concluent que « l’augmentation de concentration de GES depuis l’époque préindustrielle (c’est-à-dire de 1750 environs) a conduit à un forçage radioactif du climat » qui tend à réchauffer la surface du globe et à produire d’autres changements climatiques.



En vu de tenter à résoudre ce problème de pollution atmosphérique, le H2S et le CO2 ont été ciblés suite à leur caractère vis-à-vis de l’eau d’où le nom gaz acides.



Le mélange gaz naturel-gaz acides doit être manipulé avec beaucoup de soin et sécurité. Ainsi ces gaz sont retirés du gaz naturel puis stockés enfin qu’ils soient transformés et transformés pour d’autres utilités.

Le gaz naturel passe par une chaine de procédé conduisant au débarassement de ces impuretés. Nous signalons que le H2S agit comme un poison de catalyseur pour des charges destinée à la pétrochimie, en plus il cause la corrosion et l’érosion de matériels (3).

Par contre la présence de CO2 dans le courant gazeux à l’alimentation des moteurs thermiques est la source de la diminution du pouvoir calorifique du combustible. Dans des unités opérant à basse température, le CO2 est la cause maîtresse du bouchage des canalisations et de formation des neiges. Un point commun entre ces deux gaz acides est qu’ils facilitent la formation des hydrates de gaz (4).



Une panoplie de solvants ont ces propriétés parmi lesquels nous avons choisi : la méthyldiéthanamine (MDEA) et la diéthanolamine (DEA). L’objectif poursuivi dans ce travail se base sur la recherche d’un solvant qui répond aux exigences qui ont été imposées.



Ainsi le premier chapitre de ce mémoire sera consacré à une étude générale sur le gaz naturel. Nous allons plus nous focaliser sur sa géologie, ses comportements dans le gisement ; ses comportements du fond, en surface voir même pendant le transport. Dans le second chapitre nous allons passer en revue pour diagnostiquer les phases ou les étapes de valorisation de ressources du gaz naturel, allant de la production à la distribution.

Le troisième chapitre sera basé à l’étude des propriétés physico-chimiques des alcanolamines. Dans ce chapitre nous aborderons 4 points saillants, il s’agit de : la viscosité des alcanolamines, leurs masses volumiques, densités et la diffusivité moléculaire. Enfin dans le chapitre quatre, une étude comparative entre le procédé d’absorption à la DEA et à la MDEA sera effectué. Ce chapitre sera complété par une discussion suivie d’une conclusion.


I.1. Origine et formation du gaz naturel

Le gaz naturel a été découvert au Moyen-Orient à l’antiquité mais son exploitation revient à la Chine à 211 avant Jésus-Christ. En Europe il a fallut attendre que la Grande Bretagne découvre en 1659 puis le commercialise en 1790.

Au début du 20ème siècle voir même au 19ème siècle, le gaz naturel n’était que consommé pour de faim d’éclairage publique. Sa consommation demeurant très localisé en raison de manque d’infrastructure de transport qui rendait difficile l’acheminement de grande quantité sur des longues distances. Les technologies de transport et de stockage du gaz naturel ont connu de vifs succès qu’après la 2nd guerre mondiale. Le gaz naturel était considéré comme un sous produits sans intérêt en tant de fois rencontré lors de l’exploitation pétrolière. (8)

Celui-ci entravait même le travail des ouvriers. Ils étaient obligés d’arrêter les travaux puis laisser s’échapper ce gaz. Aujourd’hui, et en particulier depuis les crises pétrolières des années 70, le gaz naturel est devenu comme une source importante d’énergie dans le monde. Le gaz naturel est une source d’énergie écologique.

Le gaz naturel est une énergie fossile, dont des conditions de formation sont similaires à celle du pétrole celle source énergétique provient de la décomposition de sédiment riches en matière organique sous certaines conditions de pression et de température voir même microbienne. Le gaz naturel est composé principalement du méthane (CH4).



Les hydrocarbures sont considérés comme les régulateurs économiques des pays émergents. Depuis le siècle passé, des énormes avancés technologiques ont vu les jours enfin de valoriser ces sources énergétiques. Les étapes de valorisation du pétrole sont similaires à celles du gaz naturel ainsi nous allons les résumer comme suite.

La prospection des hydrocarbures consiste à rechercher les nouveaux gisements (pièges) susceptibles d’avoir une contenance importante pouvant être extrait selon les conditions économiques et technologiques du moment. Pour prospecter une zone, les géologues se lance d’abord à délimiter celle-ci par une cartographie enfin de rendre la tâche assez facile les cartes géologiques ainsi tracées, fournissent une représentation de la structure du sous-sol y compris sa contenance. Ces études préliminaires sont complétées généralement par des analyses photos géologiques des vues aériennes.

Les études géophysiques interviennent ensuite. Elles s’intéressent à l’architecture profonde des terrains et font appel à la technique de sismiques réflexions.

Ce procédé consiste à émettre des ondes et à en registrer en surface les réponses caractéristiques des différents terrains traversés. Les ondes sont émises par un camion vibrateur ou une technique moins fréquente, par de explosifs enfouis à quelques mettre du sol.



Des sismographes sont installés en surface, leur rôle est d’enregistrer les retours des échos. En répétant ces mesures en de nombreux points, les géologues déterminent l’emplacement de l’inclinaison des couches souterraines. Cette technique est également employée pour la prospection offshore. La sismique pour une exploration off-shore est réalisé à l’aide d’un navire prospecteur qui à son tour entraine une chaine d’émetteurs d’ondes (hydrophones) et capteurs d’ondes. Outre que la sismique nous avons d’autres techniques géophysiques telles que :



Avant d’aborder ce sous point, nous aimerions subdiviser les gisements de gaz naturel en trois (3) grand types dont :

• Gisement où le gaz n’est pas en contact avec le pétrole ou gisement de gaz.

• Gisement où le gaz est associé au pétrole au gisement de gaz associé. Ce dernier forme un chapeau dans le gisement au dessus du pétrole.



• Gisement où le gaz naturel est dissous dans le pétrole selon les conditions du réservoir.

Les gaz naturels sont extraient actuellement par la technique de forage rotary. Cette technique suite à ses capacités, elle s’applique également lors de l’exploration. Elle est inventée par les américains et ses premiers essais eurent lieu en 1901 au Texas.

La méthode met en œuvre un trépan à molettes ou trépan diamanté (diamant industriels insérés dans une matrices très résistants), sur le quel appuient de lourdes tiges animées d’un mouvement rotatif



En tournant, elles permettent aux dents du trépan d’abraser la roche. Ces tiges qui relient le trépan à la surface sont appelées tiges de forage. Elles sont entrainées par une tige carrée, d’une longueur de 11 mètres, qui est suspendu à un énorme crochet, le moufle. Cette dernière tige sui reste toujours en surface est insérée dans une table de rotation laquelle entrainée par un moteur. Ce montage permet de faire tourner l’ensemble des tiges et du trépan (12).

Le forage d’un gisement s’effectue à l’aide de tubes concentriques ayant un diamètre de plus en plus petit qui s’emboitent les uns dans les autres. Ils sont maintenus en place par un ciment. Ce tubage permet de maintenir et d’isoler dès qu’ils sont forés. Afin d’éviter qu’ils ne s’éboulent dès qu’ils sont forés. Ce tubage assure aussi la pérennité du puits tout au long de son exploitation.

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