Étude préliminaire de production de cyclohexane

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1 Étude préliminaire de production de cyclohexane
Katia Charland Pascal Côté Nicolas Desbiens Marie-Eve Lestage

2 Plan de l'exposé Introduction Simulation et diagrammes d'écoulements
Dimensionnement des équipements Disposition des équipements Étude d'impacts Analyse économique Conclusion

3 Introduction Technologie optée : procédé UOP-Sulfolane
But : Diminuer la quantité de benzène dans l'essence jusqu'à 1% volumique tout en rentabilisant le procédé Technologies possibles : Extraction par solvant Membranes sélectives (non-développée) MBR (procédé de réaction catalytique) Technologie optée : procédé UOP-Sulfolane

4 Simulation et diagramme d ’écoulement
Bilans de masse Bilans d ’énergie

5 Diagramme d ’écoulement
Procédé UOP-Sulfolane Hydrogénation du benzène

6 Procédé UOP-Sulfolane
Ajout de sulfolane C-1 C-2 C-3 C-4 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 r-1 r-3 r-4 c-1 c-2 c-3 c-4 T-1 e-1 EX-2 EX-1 T-2 r-2 Isomérat Eau 1 2 3 4 5 6 7 8 9 14 10 12 11 13 15 16 SP1

7 Diagramme d ’écoulement
Procédé UOP-Sulfolane Hydrogénation du benzène

8 Hydrogénation du benzène

9 Simulation et diagramme d ’écoulement
Bilans de masse Bilans d ’énergie

10 Simulation PRO/II Colonne EXTRACT Colonne STRIPPER Colonne BZ RECOV 1
Réacteur lit fluide Réacteur lit fixe Réservoir flash

11 Colonne EXTRACT Extraction du benzène avec le sulfolane 20 plateaux
Ajout de sulfolane C-1 C-2 C-3 C-4 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 r-1 r-3 r-4 c-1 c-2 c-3 c-4 T-1 e-1 EX-2 EX-1 T-2 r-2 Isomérat Eau 1 2 3 4 5 6 7 8 9 14 10 12 11 13 15 16 SP1 Extraction du benzène avec le sulfolane 20 plateaux Reflux = 1.5 Condenseur et rebouilleur Pureté = 87.4% (mass.) Bz & sulfolane Extraction du Bz = 99.99% (mass.)

12 Colonne STRIPPER Purification du Benzène et du sulfolane 20 plateaux
Reflux = 1.5 Condenseur et rebouilleur Pureté = 90.5% (mass.) Bz & sulfolane Recyclage entre la colonne STRIPPER & EXTRACT

13 Colonne BZ RECOV 1 Séparation du benzène le sulfolane 20 plateaux
Reflux = 1.5 Condenseur et rebouilleur Pureté du sulfolane = 99.99% (mass.) Pureté du benzène = 79.6% (mass.) Sulfolane recyclé au début du procédé

14 Colonne BZ RECOV 2 Séparation du benzène et du toluène 20 plateaux
Reflux = 1.5 Condenseur et rebouilleur Pureté du benzène = 99.95% (mass.) Perte de benzène = 0.05% (mass.)

15 Réacteur lit fluide Hydrogénation du benzène
Réacteur CSTR à conversion Excès de 15% d ’hydrogène gazeux Température d ’opération = 250oC Pression d ’opération = 1 atm Conversion du benzène = 96% (mass.)

16 Réacteur lit fixe Hydrogénation du benzène Réacteur CSTR à conversion
Température d ’opération = 250oC Pression d ’opération = 1 atm Conversion du benzène = 95% (mass.) Conversion totale des 2 réacteurs en série = 99.8% (mass.)

17 Réservoir flash Purification du cyclohexane Séparateur flash
Température d ’opération = 20oC Pression d ’opération = 1 atm Pureté du cyclohexane = 99.8% (mass.) Récupération du cyclohexane = 96.12% (mass.)

18 Simulation et diagramme d ’écoulement
Bilans de masse Bilans d ’énergie

19 Efficacité = 99.8% Bilans de masse Résultats de PRO/II
Bilans de masse global Bilans de masse reliés à chaque espèce chimique Écart de de 2.25% entre les écoulements d'entrée et de sortie Production de cyclohexane = 372 barils / jour Efficacité du procédé : Benzène entrant dans le procédé = kg/heure Benzène sortant du procédé = 4.88 kg/heure Efficacité = 99.8%

20 Simulation et diagramme d ’écoulement
Bilans de masse Bilans d ’énergie

21 Bilans d ’énergie Résultats de PRO/II
Bilans d’énergie calculés pour chaque unité du procédé Écart de 0,85% entre les entrées et les sorties énergétiques Demande énergétique de kW pour le procédé global

22 Dimensionnement des équipements
Colonnes Réservoir flash Échangeurs de chaleur Réacteur à lit fluide Réacteur à lit fixe

23 Dimensionnement des équipements Colonnes
4 colonnes identiques EXTRACT (C-1) STRIPPER (C-2) BZ RECOV 1 (C-3) BZ RECOV 2 (C-4) Déterminé à l ’aide de règles de pouce pour une colonne de 20 plateaux sieve.

24 Dimensionnement des équipements Réservoir flash (F-1)
Le volume de liquide ne doit pas dépasser le 1/3 du volume du réservoir. Volume de liquide déterminé par le débit entrant.

25 Dimensionnement des équipements Échangeurs de chaleur
2 échangeurs de chaleur superposés (e1 et e2) Déterminé par supposition à partir de la surface d ’échange requise et des caractéristiques standards des tubes.

26 Dimensionnement des équipements Réacteur à lit fluide (R-1)
Déterminé à partir du débit à traiter.

27 Dimensionnement des équipements Réacteur à lit fixe (R-2)
Déterminé à partir du débit à traiter.

28 Disposition des équipements

29 Étude d'impacts Généralités Impacts : eau sol air santé sécurité

30 Étude d'impacts Généralités
Tout fonctionne en circuit fermé aucun rejet de produits chimiques. La chaleur émise par l'eau est traitée dans une tour de refroidissement qu'Ultramar dispose déjà.

31 Étude d'impacts Impacts sur l'eau
En cas de déversement… Cyclohexane: Potentiel de bio-accumulation élevé. Produits de décomposition toxiques. Hydrocarbures Marée noire

32 Étude d'impacts Impacts sur le sol
En cas de déversement… Hydrocarbures et sulfolane Accumulation dans le sol. Toxique pour la flore.

33 Étude d'impacts Impacts sur l'air
En cas de déversement… Composés organiques volatiles: benzène cyclohexane hydrocarbure sulfolane

34 Étude d'impacts Impacts sur la santé

35 Étude d'impacts Impacts sur la sécurité
Matériel très inflammable soumis à de strictes règlements. L'usine d'Ultramar déjà conforme.

36 Analyse économique

37 Flux monétaire

38 Étude de sensibilité

39 Conclusion Le taux de conversion du benzène est de 99.8% massique
Pas de rejets => circuit fermé Respect de la norme concernant le benzène (0.47% vol. < 1% vol.) TRI 58% => projet rentable Prix du cyclohexane grande influence sur la rentabilité