L'objectif de cette étude consiste à développer une approche permettant d'économiser de l'énergie de haut niveau thermique dans le procédé de la distillation atmosphérique du pétrole. Cette approche repose sur le fait que l'installation de plusieurs flashs sur le train de préchauffage de ce procédé associée à un choix approprié du plateau d'alimentation des vapeurs résultantes à la colonne de distillation, provoque une diminution de la chaleur apportée à ce train de préchauffage. Le déficit de chaleur de haut niveau thermique ainsi créé est causé par la réduction des débits des reflux latéraux de la colonne de distillation et il est compensé par de la chaleur de bas niveau thermique apportée par les effluents résiduaires disponibles dans toute la raffinerie. Cette approche peut être appliquée aux nouveaux procédés comme à l'expansion des procédés existants et l'économie d'énergie de haut niveau thermique dans le four peut atteindre les 21%. Une réduction équivalente des gaz à effet de serre est aussi observée / The objective of this thesis is to demonstrate, on thermodynamic grounds, that introducing a flash in the preheating train of an atmospheric oil distillation process , together with an appropriate feeding of the resulting vapors into the column, could potentially bring substantial energy savings by reducing the duty of the preheating furnace and by reducing the distillation column irreversibilities. This idea has been expended by showing how this can be done while keeping the throughput and the product characteristics unchanged. The outcome is that placing several flashes after the heat exchangers and feeding the corresponding vapor streams to the appropriate trays of the column, reduces the pumparound flows and then the heat brought to the preheating train. The resulting heat deficit may then be compensated in additional heat exchangers by using low level heat recuperated from the products of the distillation and/or imported from other processes. The use of this residual heat reduces the furnace duty by approximately an equivalent amount and could be as high as 21%. The approach can be applied in the design of news processes or in the revamping of existing ones

Ce travail porte sur l’étude d’un nouveau type de thermo-transformateur à absorption-démixtion (TTAD) utilisant un mélange présentant une lacune de miscibilité à basse température. Dans ce cycle, l’opération de séparation, est effectuée par décantation gravitaire par simple refroidissement du mélange. La séparation est ainsi énergétiquement gratuite et permet d’atteindre des rendements thermiques plus élevés que ceux des pompes à chaleur à absorption classiques dans lesquelles la séparation s’effectue par distillation.Afin de trouver des mélanges de travail pour atteindre un saut thermique de 50°C, un outil de simulation numérique a été développé pour évaluer les performances des TTAD en fonction des conditions opératoires (rapport d’alimentation et nombre d’étages de la colonne de rectification inverse) et des caractéristiques des composés du mélange de travail (Cp, Lv, paramètres caractéristiques des équilibres liquide-liquide et liquide-vapeur). L’optimisation des conditions opératoires a ainsi permis d’obtenir un saut thermique maximal de 12,4°C pour le mélange n-heptane / DMF pris comme référence. En faisant varier les propriétés des composés autour de celles de ce mélange de référence, un saut maximum de 32°C a été calculé pour un mélange fictif. L’étude de 17 mélanges réels a permis atteindre 21°C de saut thermique. Une liste d’autres mélanges à étudier a été établie. A l’aide d’une unité pilote d’une puissance de 4kW, des mesures expérimentales des performances du cycle modifié de TTAD pour le mélange n-heptane / DMF ont été réalisées et démontré la faisabilité de ce cycle même si le saut thermique de 11°C atteint au maximum est inférieur à celui calculé par simulation / This work is a study of a new type of Absorption-Demixing Heat Transformer (ADHT), using a mixture exhibiting a miscibility gap at low temperature. In this cycle, the separation step is performed by settling obtained after cooling the mixture. The separation is then energetically free and enables to reach thermal yields higher than those obtained for classical absorption heat transformers where separation is done by distillation.In order to find suitable working mixtures to reach temperature lift of 50°C, a numerical simulation tool was developed to calculate ADHT performances. This tool enabled to calculate thermal yield and thermal lift for different values of operating parameters (molar feed ratio, number of stages of rectification column) and different properties of working mixtures (Cp, Lv, parameters characterizing liquid-liquid and liquid-vapour equilibria). The best operating conditions allowed reaching a 12,4°C thermal lift for the n-heptane / DMF mixture takes as a reference mixture. By varying the mixture properties around the values of the reference mixture properties, a maximal thermal lift of 32°C was reached for an imaginary mixture. 17 real mixtures were also studied and enabled to reach a 21°C temperature lift. A list of other working mixtures that should be suitable was established. A 4 kW ADHT pilot unit was designed and built. The technical feasibility of this cycle was then experimentally demonstrated with this unit. A maximum temperature lift of 11°C was measured with the n-heptane / DMF mixture that is lower than the values calculated by simulation