Design comparatif de procédés de blanchiment sans produits chlorés §Martine Drolet §Dave Fontaine §Daniel Fortier §Geneviève Gagné §Catherine Lussier §Bérénice Rémillard §Steve Shannon Période du 2 novembre au 7 décembre 2000

Plan §Introduction; §Technologies et équipements; §Bilans; §Analyse environnementale; §Analyse de risque; §Analyse économique; §Conclusion.

Introduction § Trouver des alternatives pour diminuer l ’utilisation du chlore dans le procédé; §Le chlore est bioaccumulable et est très nocif pour l ’environnement; § Le projet est la combinaison de 2 offres de services 1) Blanchiment à l ’oxygène; 2) Blachiment avec les enzymes.

Technologie § Le bois est constitué de plusieurs fibres: 1) La cellulose; 2) La lignine. §Le blanchiment de la pâte se résume en 2 étapes: 1) La délignification; 2) Le blanchiment.

Procédé traditionnel

Alternative au blanchiment traditionnel § Enzyme Conserve la même séquence de blanchiment du procédé traditionnel § Oxygène Substitution des 2 ie stage de la séquence de blanchiment du procédé traditionnel

Procédé enzymatique

Procédé à l’oxygène

Résumé des unités supplémentaires §Enzymatique 1) Douche acide sulfurique; 2) Douche pour l ’enzyme. §Oxygène 1) Mélangeur à vapeur; 2) Pompe à moyenne consistance; 3) Mélangeur à oxygène; 4) Réacteur.

Résumé des unités supplémentaires §Enzymatique l douche d’acide sulfurique pH du procédé enzymatique: 4.5 dilution de l ’acide évite de tuer les enzymes l douche pour l ’enzyme dilution de l’enzyme augmente la surface de contact avec la pâte

Résumé des unités supplémentaires §Oxygène l mélangeur à vapeur augmenter la température de 48°C à 85°C pâte à 12% de consistance l pompe à moyenne consistance fournir la pression nécessaire pour que la réaction s ’effectue à 800 kPa l mélangeur à oxygène transfert de masse difficile entre les phases gazeuse et solide

§Oxygène l Réacteur Écoulement ascendant, type «plug flow» faible solubilité de l’oxygène dans la phase aqueuse est contournée en augmentant la pression limitation: la dispersion des bulles d ’oxygène contribue à ralentir la réaction – 2 réacteurs sont nécessaires pour augmenter le temps de résidence l Réservoir de soufflage récupérer la vapeur dégagée par la détente de la pâte et la comprimer pour l ’utiliser en amont du 2 e réacteur

Dû à la sélectivité accrue causé par les enzymes Bilan de consommation produits chimiques

Effectués sur les parties différentes du procédé traditionnel. Pour une une production de 1000 t pâte sèche/jour La pâte qui sort de chaque section :caractéristiques similaires à celles du procédé traditionnel, donc même : températures pH consistances Le procédé enzymatique : aucun changement dans la séquence par rapport au procédé traditionnel. Bilan de masse

Utilise 1/2 eau que enzymatique pour la dilution. Procédé à l’oxygène : Les deux premiers stages substitués par un seul stage à l’oxygène. Le bilan de masse pour ce procédé a donc été effectué seulement sur ce stage O 2.

Bilan d'énergie Échange de chaleur : contact direct vapeur-pâte Enzyme et traditionnel : kW Oxygène : kW Pour oxygène : récupération d'énergie au niveau du réservoir de soufflage

Analyse environnementale §L’étude est basée sur un guide rédigé par le Ministère de l’Environnement; §Contrainte du projet: réduire la quantité de chlore utilisée en conservant la même qualité de papier §Différences négligeables dans les concentrations d’organochlorés entre procédé sans CFC et traditionnel

Analyse environnementale §Moyens pour minimiser les impacts: l diminuer la quantité de chlore utilisée l traitement efficace des effluents l usine opérée en circuit fermé

Analyse de risque Hazop §Méthode très efficace, mais très longue; §Rien de majeur à changer; §Changement surtout au niveau de l’instrumentation;

Analyse économique Principes de base §Les revenus sont les mêmes pour les trois alternatives; §L’analyse économique repose sur le capital fixe et les coûts d’opération; §Les 3 alternatives sont des ajouts à un usine existante; §Le procédé le plus rentable est celui qui minimise la somme du CF et des CO; §Projet rentabilisé sur 10 ans.

Analyse économique Capital fixe

Analyse économique Coûts d’opération

Analyse économique Flux monétaire

Analyse économique Analyse de sensibilité - Variation des coûts §Comparaison de chaque coût avec la coût total de chaque alternative; §Les coûts représentant plus de 10% ont subit l’analyse de sensibilité; §Variation des coût de ClO 2, NaOH, H 2 O 2, Vapeur de 5%, 10%, 50%, 100%;

Analyse économique Analyse de sensibilité - Variation des coûts

Analyse économique Analyse de sensibilité - Incertitude des coûts §Le coût de chaque réacteur à l’oxygène représente une grande part des coûts; §Procédé à l’oxygène rentable jusqu’à 5% d’augmentation; §Au-dessus de 5% d ’augmentation, le procédé enzymatique est le plus rentable; §Procédé à l ’oxygène plus rentable que le procédé traditionnel jusqu’à 45% d’augmentation.

Analyse économique Analyse de sensibilité - Augmentation de la capacité §Procédé à l ’oxygène plus rentable, si le projet est rentabilisé sur 10 et plus; §Sinon, le procédé enzymatique est le plus rentable.

Conclusion Environnement : Procédé à l'oxygène Aucune consommation de chlore pour la délignification Économique : Procédé à l'oxygène Pour une période de 10 et plus Rentabilité p/r traditionnel : 5 ans Avantage du procédé enzymatique Rentabilité p/r traditionnel : 1 an Économique : 9 ans et -