Que sont les compresseurs centrifuges et alternatifs gaz api 617 618 ?
Les compresseurs de gaz process sont des machines tournantes critiques utilisées dans l'industrie pétrolière et gazière pour comprimer des fluides gazeux (gaz naturel, hydrogène, azote, gaz de craquage, vapeurs d'hydrocarbures) entre 2 et 700 bar avec des puissances de 100 kW à 80 MW. Deux grandes familles dominent les applications process : les compresseurs centrifuges (API 617, 6e édition 2014, débits 5 000 à 500 000 m³/h, pressions intermédiaires) et les compresseurs alternatifs à pistons (API 618, 5e édition 2007 révision 2020, débits 100 à 50 000 m³/h, hautes pressions jusqu'à 700 bar). Une troisième famille couvre les compresseurs rotatifs à vis (API 619) pour applications spécifiques. Les compresseurs centrifuges sont préférés pour gros débits continus (LNG, ammoniac, éthylène) tandis que les alternatifs s'imposent pour hautes pressions et gaz lourds (hydrogène raffinerie, recyclage gaz process).
En France, MAN Energy Solutions France Saint-Nazaire 44 (anciennement MAN Diesel & Turbo, filiale Volkswagen-MAN, ~1 200 salariés site) est le leader historique des turbo-compresseurs centrifuges et turbines vapeur/gaz pour applications oil & gas, avec une usine majeure héritée du chantier naval STX et un site de tests à grande échelle. Atlas Copco Energas France Bagnolet 93 (filiale du suédois Atlas Copco, division Gas and Process) commercialise compresseurs centrifuges intégralement carénés (Integrally Geared) pour LNG, air, gaz process. Burckhardt Compression France (filiale Burckhardt Suisse, leader mondial alternatifs) fournit compresseurs API 618 pour hydrogène raffinerie. Howden Compressors France (groupe Chart Industries depuis 2023) propose compresseurs vis et centrifuges pour LNG, biogaz, hydrogène. Siemens Energy France complète l'offre avec turbines à vapeur, turbines à gaz et compresseurs centrifuges intégrés pour terminaux GNL.
Spécifications techniques et procédés de production
Principales familles de compresseurs gaz process fabriqués ou installés en France :
Familles de produits et caractéristiques
| Type de compresseur | Norme API | Plage de débit | Plage de pression | Applications typiques |
|---|---|---|---|---|
| Centrifuge horizontal multi-étages | API 617 | 5 000 à 500 000 m³/h | 10 à 200 bar | LNG, ammoniac, éthylène, recyclage hydrogène |
| Centrifuge intégralement caréné (Integrally Geared) | API 617 | 1 000 à 100 000 m³/h | 5 à 100 bar | Air process, azote, CO2, gaz craquage |
| Alternatif à pistons (recip) | API 618 | 100 à 50 000 m³/h | 30 à 700 bar | Hydrogène raffinerie, gaz lourds, recyclage process |
| Rotatif à vis (screw) | API 619 | 200 à 30 000 m³/h | 1 à 40 bar | Biogaz, gaz humides, vapeurs hydrocarbures |
| Expander-compressor (turbo-expander) | API 617 Part 3 | 10 000 à 300 000 m³/h | 10 à 80 bar | Récupération d'énergie LNG, déshydratation gaz naturel |
| Compresseur boil-off gas BOG méthanier | API 617 + IGC Code | 5 000 à 50 000 m³/h | 0,1 à 30 bar | Récupération boil-off LNG terminaux méthaniers |
Grades et conditionnements commerciaux
- Compresseurs centrifuges multi-étages API 617 (MAN Energy Solutions Saint-Nazaire 44) : machines barrel-type 4 à 10 étages, débits 50 000 à 500 000 m³/h, pression 50 à 200 bar, puissance 5 à 80 MW, applications trains LNG type APCI C3MR et Cascade.
- Compresseurs centrifuges intégralement carénés (Atlas Copco Energas Bagnolet 93) : machines compactes 3 à 8 étages avec multiplicateur intégré, débits 1 000 à 100 000 m³/h, pression 5 à 100 bar, rendement isentropique > 86 %, applications air, azote, CO2 process.
- Compresseurs alternatifs API 618 (Burckhardt Compression France) : machines à pistons 2 à 6 cylindres, débits 100 à 50 000 m³/h, pression aspiration 1 à 100 bar, pression refoulement jusqu'à 700 bar, applications hydrogène raffinerie et recyclage gaz process haute pression.
- Compresseurs rotatifs à vis API 619 (Howden Compressors France) : machines à vis lubrifiées ou non-lubrifiées (oil-free), débits 200 à 30 000 m³/h, pression 1 à 40 bar, applications biogaz méthanisation, gaz humides, vapeurs hydrocarbures raffinerie.
- Turbo-expanders API 617 Part 3 (Siemens Energy France et MAN Energy Solutions) : machines expansion-compression intégrées, récupération d'énergie sur détente gaz haute pression, puissance 1 à 30 MW, applications déshydratation gaz naturel et récupération boil-off LNG.
Normes et réglementations
Référentiels normatifs et réglementaires applicables aux compresseurs gaz process :
- API Standard 617 (Axial and Centrifugal Compressors and Expander-compressors for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries) : 6e édition 2014, référence mondiale compresseurs centrifuges process, 4 parties (général, axiaux, centrifuges, expanders).
- API Standard 618 (Reciprocating Compressors for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Services) : 5e édition 2007 révision 2020, norme de référence compresseurs alternatifs gaz process, exigences vibrations, étanchéité, fiabilité.
- API Standard 619 (Rotary-Type Positive-Displacement Compressors for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries) : 5e édition 2010, applicable aux compresseurs à vis et à lobes.
- API Standard 614 (Lubrication, Shaft-Sealing and Oil-Control Systems and Auxiliaries) : exigences systèmes huile API pour compresseurs et turbines, conception skid lubrification.
- ASME PTC 10 (Performance Test Code for Compressors and Exhausters) : code essais performance compresseurs, mesure rendement isentropique, débit, pression, puissance.
- Directive Européenne PED 2014/68/UE et ATEX 2014/34/UE : équipements sous pression et atmosphères explosibles, marquage CE obligatoire pour mise sur marché européen.
Procédés industriels détaillés
Étapes industrielles de fabrication et essais d'un compresseur gaz process API :
Ingénierie procédé et thermodynamique
Calcul thermodynamique du compresseur (logiciels Aspen HYSYS, Honeywell UniSim) : définition étages de compression, taux de compression par étage 2-4, températures interstages refroidies, sélection nombre d'étages et type de roue (radial, semi-axial, axial).
Conception mécanique et rotodynamique
Conception mécanique selon API 617 ou 618 : analyse rotodynamique pour vitesses critiques (séparation > 20 % vitesse opération), calcul paliers hydrodynamiques tilting-pad, étanchéité gaz sèche DGS (Dry Gas Seal John Crane, Eagle Burgmann), conception carter barrel-type forgé en acier ASTM A668.
Fabrication roues et carter haute pression
Fabrication roues à aubes par fraisage 5 axes haute précision sur acier inox martensitique (13Cr ou 17-4PH) ou Inconel 718 pour services H2S sour service (MR0175), équilibrage dynamique grade G1.0, contrôle UT et MT défauts intérieurs.
Assemblage et alignement
Assemblage rotor sur banc dédié (atelier classe ISO 8 propreté), montage roues sur arbre par frettage thermique 200 °C, alignement précis aubes statoriques < 0,02 mm, contrôle jeux radiaux et axiaux selon plan de tolérances API 617.
Essais usine FAT String Test
Essais usine FAT (Factory Acceptance Test) String Test selon API 617 chapitre 5 : essais mécaniques 4h vitesse nominale 110 %, essais performance ASME PTC 10 classe 1 hélium ou propane comme gaz substitut, mesure rendement isentropique > 80 %, niveaux vibrations < 25 µm crête-crête.
Installation et mise en service site
Installation skid sur platform raffinerie ou terminal LNG, montage tuyauterie aspiration/refoulement isolée vibrations, raccordement systèmes huile API 614 et gaz d'étanchéité, mise en service progressive 25 %/50 %/75 %/100 % charge avec mesures vibrations bearings et trip points API 670.
Le marché français
Le marché mondial des compresseurs gaz process représente environ 18 Md€ par an en 2024, dominé par les segments LNG (40 %), raffinerie (25 %), pétrochimie (20 %), gaz naturel transport et distribution (10 %), autres (5 %). Les leaders mondiaux sont MAN Energy Solutions (Allemagne et France, 25 % parts marché centrifuges API 617), Siemens Energy (Allemagne, 20 %), Mitsubishi Heavy Industries Compressor (Japon, 15 %), Atlas Copco (Suède-Belgique, 12 %), Elliott Group (USA, 10 %), Baker Hughes (USA, 8 %). Pour les alternatifs API 618 : Burckhardt Compression Suisse (35 % parts marché mondial), Ariel Corporation USA (25 %), Howden (10 %), Nuovo Pignone Baker Hughes (10 %).
Le marché français des compresseurs gaz process représente 600 à 800 M€ par an, tiré principalement par les besoins des terminaux méthaniers Engie Elengy (Montoir-de-Bretagne 44, Fos Tonkin 13, Fos-Cavaou 13), du terminal Dunkerque LNG 59 (capacité 13 Gm³/an, 2e plus grand d'Europe après Rotterdam Gate), des raffineries TotalEnergies (Donges 44, Gonfreville 76, Feyzin 69, La Mède 13) et des unités pétrochimiques. MAN Energy Solutions Saint-Nazaire 44 (ex-MAN Diesel & Turbo, ~1 200 salariés site, CA 400 M€/an) est l'un des deux centres mondiaux de fabrication de compresseurs centrifuges du groupe avec Berlin Allemagne. Le carnet de commandes est tiré par projets LNG mondiaux (Cameron LNG Louisiane USA TotalEnergies, Mozambique LNG, Qatar Gas).
MAN Energy Solutions Saint-Nazaire 44 a investi 80 M€ entre 2022 et 2026 dans la modernisation de son site (nouvel atelier d'assemblage 8 000 m², banc d'essais 30 MW haute pression). Atlas Copco Energas France Bagnolet 93 (filiale Atlas Copco division Gas and Process, 200 salariés) développe compresseurs hydrogène pour stations service H2 mobilité. Burckhardt Compression et Howden Compressors France équipent les unités hydrogène vert (HyDeal, Air Liquide Normand'Hy projet 200 MW électrolyse Port-Jérôme 76). Le segment compresseurs hydrogène (500 à 1 000 bar pour mobilité) croît de +25 %/an avec déploiement stations H2 (objectif 1 000 stations France 2030). L'industrie française des machines tournantes oil & gas emploie environ 4 000 personnes directes plus 8 000 indirects (sous-traitance, ingénierie, maintenance).
Applications et débouchés industriels
Programmes publics et industriels soutenant la filière française compresseurs gaz process :
- France 2030 hydrogène décarboné (9 Md€ 2021-2030) : volet équipements hydrogène incluant compresseurs H2 stations mobilité et industrie, soutien Atlas Copco, Burckhardt, Howden.
- Plan Stratégique Hydrogène (PIIEC Hy2Tech et Hy2Use) : 4 Md€ aides d'État pour la filière hydrogène européenne, projets Air Liquide Normand'Hy, HyDeal Mediterranée.
- France Relance et France 2030 décarbonation industrie (1,2 Md€) : soutien projets CCUS (captage CO2) raffineries TotalEnergies avec compresseurs CO2 supercritiques.
- Programme PIA4 Bpifrance Nucléaire et Hydrogène : 100 M€ pour développement compresseurs hydrogène haute pression 700-1 000 bar mobilité.
- Stratégie REPowerEU 2022 : 3 Md€ pour terminaux GNL FSRU et infrastructure regaz EU, renforcement capacité regaz France (+50 % 2022-2027).
Questions fréquentes
Quelle différence entre compresseur centrifuge API 617 et alternatif API 618 ?
Les compresseurs centrifuges API 617 sont des machines tournantes (roues à aubes radiales ou axiales tournant à 5 000-25 000 tr/min) qui accélèrent le gaz puis le ralentissent dans un diffuseur pour convertir énergie cinétique en pression. Débits importants 5 000 à 500 000 m³/h, taux de compression modérés 2-4 par étage (jusqu'à 200 bar en multi-étages), fonctionnement continu sans pulsations, idéal pour gros débits LNG, ammoniac, éthylène. Les compresseurs alternatifs API 618 utilisent des pistons en mouvement linéaire alternatif (300-1 200 tr/min) qui aspirent et compriment le gaz dans un cylindre via clapets aspiration/refoulement. Débits plus faibles 100 à 50 000 m³/h mais hautes pressions jusqu'à 700 bar, rendement supérieur (85-90 %), idéal hydrogène raffinerie et gaz lourds. Choix selon débit/pression : centrifuge pour gros débits faible-moyenne pression, alternatif pour faibles débits hautes pressions.
Qui fabrique les compresseurs gaz process en France ?
MAN Energy Solutions France Saint-Nazaire 44 (anciennement MAN Diesel & Turbo, filiale Volkswagen-MAN Allemagne, ~1 200 salariés site, CA 400 M€/an) est le leader historique français des compresseurs centrifuges API 617 et turbines vapeur/gaz, avec usine majeure héritée du chantier naval STX et un des deux centres mondiaux du groupe avec Berlin. Atlas Copco Energas France Bagnolet 93 (filiale Atlas Copco Suède division Gas and Process, 200 salariés) commercialise compresseurs centrifuges intégralement carénés Integrally Geared. Burckhardt Compression France (filiale Burckhardt Suisse, leader mondial alternatifs) fournit compresseurs API 618 hydrogène raffinerie. Howden Compressors France (groupe Chart Industries depuis 2023) propose compresseurs vis et centrifuges. Siemens Energy France complète l'offre avec turbines à vapeur, turbines à gaz et compresseurs centrifuges intégrés.
À quoi sert un compresseur boil-off gas BOG dans un terminal méthanier ?
Dans un terminal méthanier ou un méthanier, le gaz naturel est stocké liquéfié à -162 °C dans des cuves cryogéniques. Malgré l'isolation polyuréthane ou perlite (0,12 W/m·K), une faible quantité de chaleur ambiante (1 à 5 W/m²) entre dans la cuve par jour et vaporise environ 0,10 à 0,15 %/jour du LNG, produisant du gaz naturel évaporé appelé boil-off gas BOG (température -130 à -100 °C, pression 0,1 à 0,2 bar). Ce BOG doit être récupéré pour éviter surpression cuve (limite 0,25 bar) et perte commerciale. Les compresseurs BOG centrifuges API 617 ou alternatifs API 618 (débits 5 000 à 50 000 m³/h) aspirent le BOG, le comprimnent à 30-80 bar, puis l'injectent soit dans le réseau gaz naturel haute pression, soit le re-liquéfient dans installation BOG reliquefier (méthaniers modernes). Les terminaux Engie Elengy Montoir 44 et Fos-Cavaou 13 utilisent des compresseurs BOG MAN Energy Solutions et Atlas Copco.
Quels sont les terminaux GNL français équipés de gros compresseurs ?
La France dispose de 4 terminaux GNL en exploitation : Montoir-de-Bretagne 44 (Engie Elengy, capacité 10 Gm³/an, 3 cuves 120 000 m³, en service depuis 1980, modernisé 2010-2014), Fos Tonkin 13 (Engie Elengy, capacité 3 Gm³/an, en service depuis 1972, plus ancien d'Europe), Fos-Cavaou 13 (Elengy, capacité 8 Gm³/an, en service depuis 2010, 3 cuves 110 000 m³), Dunkerque LNG 59 (filiale Fluxys et IPM avec EDF jusqu'en 2018, capacité 13 Gm³/an, en service 2017, 3 cuves 190 000 m³, 2e plus grand d'Europe). En 2022-2023, deux unités FSRU (Floating Storage Regasification Unit) ont été ajoutées : Le Havre 76 (TotalEnergies + Engie, 5 Gm³/an, en service septembre 2023). Chaque terminal mobilise 10 à 20 compresseurs : compresseurs BOG (boil-off recyclage), pompes regaz haute pression (Cryostar Hésingue 68), compresseurs de gaz naturel haute pression pour réseau GRTgaz. Total capacité regaz France 2024 : 39 Gm³/an, soit ~80 % consommation France.