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Description du projet - Cyclohexane matière première du nylon - Client potentiel: Dupont Marché pétrochimique Janvier 99 nouvelle norme - Benzène dans.

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3 Description du projet - Cyclohexane matière première du nylon - Client potentiel: Dupont Marché pétrochimique Janvier 99 nouvelle norme - Benzène dans essence < 1% vol. Solution transformer le Bz en cyclohexane - Actuellement 1.3 % vol.

4 Description du projet - Recherche de données et dinformations - Simulation - Choix et localisation des équipements - Analyse économique - Étude dimpacts environnementaux Étapes du projet Mandat - Produire du cyclohexane - Extraire le benzène

5 Technologies utilisées Extraction du benzène –Distillation extractive Principes de base - Procédés industriels GTC-Glitsch IFP Distapex Sulfolane

6 Hydrogénation –Principes de base –Procédés industriels UOP IFP Technologies utilisées

7 OPTION B- 12 % de Bz sortie du reformer OPTION A- 4.7 % de Bz sortie du reformer Introduction - Simulation Choix du logiciel Aspen Résultats des simulations -Extraction primaire existante -Procédé UOP- Sulfolane -Procédé Distapex -Hydrogénation -Extraction primaire améliorée -Procédé UOP- Sulfolane

8 Résultats Extraction Benzène Option A

9 Reformer ? Actuel : 4.7 % de benzène dans l écoulement sortant du reformer Écoulements de sortie: Extraction primaire

10 Extraction Primaire Naphta Isomérat Naphta Splitter Reformer Distillation extractive Isomérat Essence Reformate Splitter Extraction primaire

11 Reformate Splitter Extraction primaire Rôle : Concentrer le Bz dans lécoulement latéral Entrée: l écoulement provenant du reformer Bz = 693 bbl/jr Sorties: Bz = 27.4 bbl/jr C 4 -C 5 -C 6 Bz = 12 bbl/jr C 7 = 304 bbl/jr Bz = 653 bbl/jr C 6 = 180 bbl/jr

12 Extraction primaire Diamètre : 3.4 m (11 pi) Plateaux : 67 Condenseur: - Temp.: 44 ºC - Énergie: 6 390 kW (21.8 MMBTU/h) Rebouilleur: - Temp.: 166 ºC - Énergie: 10 700 kW (36.5 MMBTU/h) Reformate Splitter Reflux = 4 volume std

13 Résultats UOP-Sulfolane Option A

14 Procédé Sulfolane Sulfolane Traitement des eaux Benzène 98.7% Eau Purification Sulfolane Col. Extract Col. Rafwash Col. Stripper Col. Bzrecov Col. Recupraf Isomérat Décanteur Sulfolane Écoulement latéral du Reformate Splitter

15 Colonne Extract Sulfolane Rôle : - Mettre en contact le Bz et le solvant - Permet lépuration de l écoulement de la boucle de recirculation de la colonne Stripper Sorties: Bz = 110 bbl/jr C 4 -C 5 -C 6 C 7 = 40 bbl/jr Sulfolane= 1 700 bbl/jr Bz = 1 238 bbl/jr C 7 =105 bbl/jr Sulfolane = 1 870 bbl/jr Entrées: Eau/Sulfolane: 1.3% mass. Écoulement latéral du Ref. Splitter Écoulement de recirc. du Stripper

16 Sulfolane Diamètre : 1.5 m (5 pi) Plateaux : 74 Condenseur: - Temp.: 49 ºC - Énergie: 2 430 kW (8.3 MMBTU/h) Rebouilleur: - Temp.: 111 ºC - Énergie: 1 025 kW (3.5 MMBTU/h) Colonne Extract Reflux = 1.1 massique

17 Sulfolane Rôle : - Recirculation amélioration pureté - Épurer le Sulfolane contenant du benzène Sorties: Bz = 695 bbl/jr C 7 Bz = 375 bbl/jr Sulfolane = 254 bbl/jr Entrée: Écoulement lourd de la colonne extract Bz = 167 bbl/jr Sulfolane = 1 616 bbl/jr Colonne Stripper

18 Sulfolane Diamètre : 1.1 m (3.5 pi) Plateaux : 43 Condenseur: - Temp.: 59 ºC - Énergie: 790 kW (2.7 MMBTU/h) Rebouilleur: - Temp.: 122 ºC - Énergie: 675 kW (2.3 MMBTU/h) Reflux = 0,4 massique

19 Colonne Bzrecov Sulfolane Rôle : Séparer le benzène du solvant Entrée: Écoulement lourd provenant du Stripper Sorties: Bz = 13 bbl/jr Toluène Sulfolane = 1 870 bbl/jr Bz = 530 bbl/jr Pureté 98.7 % vol

20 Colonne Bzrecov Sulfolane Diamètre : 1.8 m (6 pi) Plateaux : 54 Condenseur: - Temp.: 35 ºC - Énergie: 1 400 kW (4.8 MMBTU/h) Rebouilleur: - Temp.: 163 ºC - Énergie: 1 650 kW (5.6 MMBTU/h) Reflux = 3 massique Pression : 0.2 atm

21 Colonne Rafwash Sulfolane Rôle : Laver le solvant Sulfolane Entrée: Eau = 7 015 lb/ hr Écoul. léger de la colonne Extract Sulfolane = 1 700 bbl/jr Sorties: Bz = 0 bbl/jr C 7 Sulfolane = 1 700 bbl/jr Bz = 110 bbl/jr C 4 C 5 C 6 Eau = 540 bbl/jr

22 Sulfolane Diamètre : 2.3 m (7.5 pi) Plateaux : 54 Condenseur: - Temp.: 34 ºC - Énergie: 3 575 kW (12.2 MMBTU/h) Rebouilleur: - Temp.: 150 ºC - Énergie: 4 160 kW (14.2 MMBTU/h) Colonne Rafwash Reflux = 3 massique

23 Colonne Recupraf Sulfolane Rôle : Enlever les hydrocarbures du Sulfolane Sulfolane provenant du bas de la col. Bzrecov Entrées:Sorties: Bz = 13.1 bbl/jr C 7, Toluène Eau = 233 bbl/jr Eau = 369 bbl/jr Sulfolane = 3 359 bbl/jr Sulfolane provenant du bas de la col. Rafwash Eau 8 800 lb / hr

24 Sulfolane Diamètre : 0.9 m (3 pi) Plateaux : 40 Condenseur: - Temp.: 78 ºC - Énergie: 1 200 kW (4.1 MMBTU/h) Rebouilleur: - Temp.: 79 ºC - Énergie: 660 kW (2.25 MMBTU/h) Colonne Recupraf T = 1 ºC Reflux = 1 volume std

25 Décanteur Sulfolane Rôle : Séparer leau des hydrocarbures Eau propre Hydrocarbures Entrée: Légers des 2 colonnes de lavage Sorties:

26 Décanteur Sulfolane Volume: 20 m 3 Temps de séjour: 60 min.

27 Évaporateur Sulfolane Rôle : Séparer l eau du Sulfolane pour le retourner au procédé Entrée: Sulfolane / eau = 9 % Sulfolane / eau = 1.3 % Sorties:

28 Calcul du % vol. de bz dans lessence –64 900 bbl / jr dessence produit –1.3 % vol. de benzène –Vol. bz total = 843.7 bbl / jr –Vol. bz extrait = 537.9 bbl / jr –Vol. de bz dans lessence = 305.8 bbl / jr % vol. bz = 0.48 % Procédé Sulfolane

29 Résultats Distapex Option A

30 Procédé Distapex Distapex Reformate Splitter Isomérat Col. RadFrac 1 N-Méthyl pyrrolidone Col. RadFrac 2 Bz 77% vol.

31 Résultats Extraction primaire Option B

32 OPTION B- 13 % de Bz sortie du reformer OPTION A- 4.7 % de Bz sortie du reformer Rappel des options Résultats des simulations -Extraction primaire existante -Procédé UOP- Sulfolane -Procédé Distapex -Hydrogénation -Extraction primaire améliorée -Procédé UOP- Sulfolane

33 Option B Amélioration de lextraction primaire - Modifications des conditions dopération du Naphta splitter - Ajout de la Colonne2 Étude d impact sur les colonnes Reformate Splitter et la première colonne du procédé Sulfolane

34 Extraction Primaire Naphta Isomérat Naphta Splitter Colonne 2 Reformer Distillation extractive Isomérat Essence Reformate Splitter Extraction primaire

35 Colonne Naphta Splitter Rôle : Envoyer le Bz avec les légers pour les récupérer avec la colonne2 Entrée: 2 écoulements fournis Entrée standard moy. Bz = 416 bbl/jr Bz = 341 bbl/jr C 4 -C 5 -C 6 Bz = 75 bbl/jr C 7 -C 8 -C 9 Sorties: Extraction primaire

36 Diamètre : 4.57 m (15 pi) Plateaux : 40 Condenseur: - Temp.: 41 ºC - Énergie: 4 068 kW (13.87 MMBTU/h ) Rebouilleur: - Temp.: 148 ºC - Énergie: 15 825 kW (54.0 MMBTU/h) Colonne Naphta Splitter Reflux = 0,75 massique

37 Colonne 2 Rôle : Envoyer le benzène en bas @ 98 % Entrée: les légers du Naphta- Splitter Bz = 341 bbl/jr Sorties: Bz = 7 bbl/jr C 4 -C 5 -C 6 Bz = 334 bbl/jr C 7 -Cyclohexane Extraction primaire

38 Diamètre : 5.8 m (19 pi) Plateaux : 80 Condenseur: - Temp.: 39 ºC - Énergie: 23 915 kW (81.6 MMBTU/h) Rebouilleur: - Temp.: 82 ºC - Énergie: 17 115 kW (58.4 MMBTU/h) Colonne 2 Reflux = 4,75 massique

39 Reformer ? Tout le cyclohexane se transforme en benzène 90% du mcyclopentane se transforme en benzène Débit sortant = 73.6% volumique débit entrant Écoulements de sortie: Extraction primaire

40 Reformate Splitter Extraction primaire Rôle : Concentrer le Bz dans lécoulement latéral Entrée: l écoulement provenant du reformer vol. Bz= 1 774 bbl/jr Sorties: Bz = 25 bbl/jr C 4 -C 5 -C 6 Bz = 8 bbl/jr Bz = 1 741 bbl/jr

41 Extraction primaire Diamètre : 3.4 m ( 11 pi) Plateaux : 67 Condenseur: - Temp.: 39 ºC - Énergie: 7 855 kW (26.8 MMBTU/h) Rebouilleur: - Temp.: 166 ºC - Énergie: 10 960 kW (37.4 MMBTU/h) Reformate Splitter Reflux = 6 std volume

42 Résultats UOP- Sulfolane Option B

43 Procédé Sulfolane Reformate Splitter Col. Extract Sulfolane

44 Colonne Extract Sulfolane Rôle : - Mettre en contact le Bz et le solvant - Permet lépuration de l écoulement de recirculation de la col. Stripper Sorties: Bz= 123 bbl/jr C 4 -C 5 -C 6 Sulfolane= 2 344bbl/jr Bz = 2 268 bbl/jr Sulfolane = 1 406 bbl/jr Entrées: Eau/Sulfolane: 1.3% mass. Écoulement latéral du Reformate Splitter Recirc. de Stripper

45 Sulfolane Diamètre : 1.1 m ( 3.5 pi) Plateaux : 74 Condenseur: - Temp.: 63 ºC - Énergie: 1 310 kW (4.47 MMBTU/h) Rebouilleur: - Temp.: 88 ºC - Énergie: 950 kW (3.25 MMBTU/h) Colonne Extract Optimisation avec boucle de recyclage Reflux = 0.6 mol.

46 OPTION B- 12 % de Bz sortie du reformer OPTION A- 4.7 % de Bz sortie du reformer -REFSPLIT Sorties à lisomérat légers = 27.4 bbl Bz/jr 2 944 bbl tot/jr Lourd = 12 bbl Bz/jr 10 921 bbl tot/jr Côté B = 653 bbl Bz/jr 2 461 bbl tot/jr - EXTRACT légers = 110 bbl Bz/jr 3 560 bbl tot/jr Option A vs Option B -REFSPLIT Sorties à lisomérat légers = 24.8 bbl Bz/jr 2 636 bbl tot/jr Lourd = 8 bbl Bz/jr 10 155 bbl tot/jr Côté B = 1 741 bbl Bz/jr 3 535 bbl tot/jr - EXTRACT légers = 123 bbl Bz/jr 3 475 bbl tot/jr

47 Résultats Hydrogénation Option A

48 Hydrogénation Benzène Hydrogène Cyclohexane 98.6% mol. Légers Réacteur lit fluidisé Réacteur lit fixe Colonne Décanteur Hydrogénation

49 Réacteur à lit fluidisé Hydrogénation Température: 250 ºC Pression: 3000 kPa Catalyseur: Platine ou nickel Énergie à retirer: 5.58 MMBTU/HR Rôle : convertir le benzène en cyclohexane Hydrogène Benzène Entrées: Sorties: Mélange gazeux vers deuxième réacteur

50 Réacteur à lit fixe Hydrogénation Sorties: Cyclohexane Légers Pression: 3000 kPa Température: 250 ºC Catalyseur: platine ou nickel Énergie retirée: 2.16 MMBTU/HR Rôle : compléter la réaction dhydrogénation Entrée: Mélange gazeux du premier réacteur

51 Colonne Hydrogénation Entrée: Mélange cyclohexane Sorties: haut: Légers Cyclohexane 0.08 bbl/Jour Cyclohexane = 608 bbl / jr Pureté 98.6 % vol Rôle : séparer le cyclohexane des légers Pression: 517 kPa Température: haut = 39 °C bas = 147 °C Nombre de plateaux: 10

52 Matériaux Matériau des colonnes et des plateaux: Matériau des rebouilleurs et condenseurs: - Acier au carbone Attention aux rebouilleurs des colonnes de lavage température de 220 ºC

53 Type de rebouilleurs Rebouilleurs shell and tubes - Selon la température - Pour les colonnes REFSPLIT BZRECOV Fournaise - Fluide caloporteur Une source d énergie est disponible à lhydrogénation

54 Type de condenseurs Échangeurs de chaleur shell and tubes - Selon la température Aérorefroidisseurs - Fluides caloporteurs

55 Autres équipements Pompes - Type centrifuge - Toit flottant Réservoirs

56 N Localisation des équipements

57 Unité disomérisation Unifineur de Naphta lourd Unité de Polymérisation N

58 N Localisation des réservoirs

59 N

60 Localisation des équipements N

61 Introduction Qualité de l environnement et le bien-être de la population

62 Description du milieu récepteur Pop. rayon 32 km: 280 000 Pop. immédiate St-Romuald: 10 637

63 Description du milieu récepteur Direction des vents N E S O

64 Description du milieu récepteur

65 Températures

66 Potentiels critiques et correctifs Aux réservoirs Tensions de vapeur entre 10 et 76 kPa Au quai de chargement Récupération de vapeur Benzène: cancérogène Au décanteur

67 Rappels Certificat dautorisation du M.E.F.Q. Étude de dispersion atmosphérique des contaminants et autres recherches Étude dimpact environnemental selon les exigences particulières du Ministère - Obligatoire

68 Analyse Économique Étude de marché Transport Réalisation du chiffrier –Excel Résultats de l analyse de rentabilité –Hypothèses –Coûts dinvestissements –Coûts dopération –Revenus des ventes

69 Étude de marché Coût du benzène Coût du cyclohexane Potentiel du benzène Potentiel du cyclohexane 0.70 @ 1.50 $ US/gall 1993 25% plus élevé que celui du Bz Actuellement de 1.00$US/gal Aucun marché au Canada Exploitation du produit aux États-Unis Aucun producteur au Canada Dupont utilise 35 millions par année Actuellement acheté aux États-Unis

70 Selon les possibilités Transport Transformation du Bz et vente du cyclohexane produit Vente du benzène

71 Itinéraire : St-Romuald @ Three Rivers, TX Type de transport : Transport - Vente du Bz bateaux Fréquence des envois : 14 jours Capacité des envois : 1 bateau @ 7 406 bbl Durée du trajet : 1 044 heures Coûts annuels : 567 670 $US

72 Itinéraire : St-Romuald @ Maitland, Ontario Type de transport : Transport - Vente du C 6 H 12 train Fréquence des envois : 14 jours Capacité des envois : 12 wagons @ 30 000 USG/wagon Durée du trajet : 250 heures Coûts annuels : 603 293 $US

73 Hypothèses de travail Choix des équipements Acquisition du terrain Revenus projetés Vie économique du projet Taux d imposition Financement du projet Taux de rendement acceptable minimum Taux de change Taux dinflation Fond de roulement Neuf Aucun Selon l option 20 ans 35 % 30 % -versements égaux 8 % d intérêt 15% 1.42 $ CAN / 1$ US Aucun 60 jours du coût livré de la matière première

74 Analyse Économique Réalisation du chiffrier –Excel Résultats de l analyse de rentabilités –Option A –Option B

75 Analyse Économique Option A

76 Coûts dinvestissements Investissement équipements –Procédé Sulfolane3 832 314 $ –Hydrogénation5 680 000 $ 9 512 314 $ Investissement pour les bâtiments 1 712 217 $ Investissement capital total –coûts directs + indirects + cap. fixe + fond de roulement 43 474 751 $

77 Coûts dopérations par année Matières premières + dépenses directes et indirectes 6 309 303 $ Coûts par gallon de cyclohexane produit 68 ¢ / gal

78 Revenus des ventes/année - Option A 608 bbl/jour 9 320 000 gal/an 16 589 600 $ Prix de vente ($ constants) 1.78 $/gal

79 Informations supplémentaires Taux de change américain1.42 Taux d imposition combiné35 % Taux A.C.C. - Bâtiments 4 % Taux A.C.C. - Équipements30 % Prêt (versements égaux, 8 ans, 30% de l inv. Capital total) 13 042 425 $ Intérêt réel sur le prêt 8 % Versements annuels (prêt)2 269 575 $ Fond de roulement2 245 686 $ Vie économique20 ans T.R.A.M. 15 %

80 Résultats -Option A

81 Analyse Économique Option B

82 Coûts dinvestissements- OptionB Investissement équipements –Procédé Sulfolane6 604 900 $ –Hydrogénation5 680 000 $ 12 284 900 $ Investissement pour les bâtiments 2 211 200 $ Investissement capital total –coûts directs + indirects + cap. fixe + fond de roulement 59 583 100 $

83 Revenus des ventes/année - Option B 1 824 bbl/jour 27 960 000 gal/an 49 768 800 $ Prix de vente ($ constants) 1.78 $/gal

84 Résultats - Option B

85 CONCLUSION Extraction du benzène de l essence 71 ¢ / gallon Hydrogénation du benzène en cyclohexane au prix de : X %

86 ANALYSE ÉCONOMIQUE F. Bélisle CHOIX ÉQUIPEMENTS D. Lacroix ENVIRONNEMENT C. Demers SIMULATION N. Mongrain D. Côté P. Dubé A. Richer G. Laflamme I. Laroche F. Tremblay L. Bassani D. Beaumier S. Couture V. Tu F. Denis I. Robert M. Rousseau M. Verronneau J. Béland M.J. Luo N. Proulx Groupes de travail


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