ÉTUDE D’INGÉNIERIE PRÉLIMINAIRE

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1 ÉTUDE D’INGÉNIERIE PRÉLIMINAIRE
Karine Bélanger Pierre-Luc Girard Nathalie Camiré Dragana Hann Philippe Chouinard Daniel Laflamme Jean-Philippe De Serres François Laflamme Nicole Desnoyers Odile Lamarche Catherine Dubreuil Julie Tremblay Maxim Duchesne

2 Plan de l’exposé -Capacité de l’usine -Procédé
-Choix et dimensionnement des équipements -Bilan de matière et d’énergie -Analyse de risques -Services -Choix du site -Impacts environnementaux -Analyse économique

3 Capacité de l’usine BIODIESEL
Potentiel du marché canadien est de TM /an L’ordre de grandeur de la production des usines américaines est entre et TM/an L’usine a une capacité de TM/an GLYCÉRINE RAFFINÉE  TM/an L’ordre de grandeur de la production des usines américaines est entre et TM/an ENGRAIS K3PO4  400 TM/an Production canadienne d’engrais millions TM/an

4 Description du procédé
CHOIX DES RÉACTIFS Alcool MeOH vs EtOH dû au coût de production moins élevé Huile Soya vs Canola dû au coût moins élevé et plus stable Catalyseur KOH vs NaOH pour former l’engrais K3PO4 Acide H3PO4 pour former l’engrais K3PO4

5 Description du procédé
RÉACTION : Transestérification CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2OCOR3 Huile ou graisse + 3 CH3OH Catalyseur CH2OH CHOH R1COOCH3 R2COOCH3 R3COOCH3 Alcool Glycérine BIODIESEL

6 Description du procédé
RÉACTIONS INTERMÉDIAIRES CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2OCOR3 Huile ou graisse CH2OH CHOCOR2 CH2OCOR3 1 + CH3OH + R1COOCH3 Catalyseur Alcool Diglycérine BIODIESEL CH2OH CHOCOR2 CH2OCOR3 CH2OH CHOH CH2OCOR3 2 + CH3OH + R2COOCH3 Catalyseur Diglycérine Alcool Monoglycérine BIODIESEL CH2OH CHOH CH2OCOR3 CH2OH CHOH 3 + CH3OH + R3COOCH3 Catalyseur Monoglycérine Alcool Glycérine BIODIESEL

7 Description du procédé retenu
- résidus d’huile résidus d’eau BIODIESEL Huile de soya MeOH KOH H3PO4 - - PROCÉDÉ Section 3 de la purification du biodiesel MeOH Eau Section 2 de la séparation Eau Section 1 de la réaction Section 4 de la purification de la glycérine Eau GLYCÉRINE résidus d’eau FERTILISANT K3PO4

8 Description du procédé retenu
- résidus d’huile résidus d’eau BIODIESEL Huile de soya MeOH KOH H3PO4 - - Section 3 de la purification du biodiesel MeOH Eau Section 2 de la séparation Eau Section 1 de la réaction Section 4 de la purification de la glycérine Eau GLYCÉRINE résidus d’eau FERTILISANT K3PO4

9 Réaction Section Réaction CSTR Huile Mélangeur Méthanol KOH

10 Section Neutralisation
Séparation H3PO4 Eau Purification biodiesel Mélangeur Colonne à distiller Méthanol Section Neutralisation Décanteur Eau Purification glycérine CSTR

11 Section Purification Purification du biodiesel Eau BIODIESEL Filtres
Colonne de lavage Purification glycérine Neutralisation Eau Section Purification Filtres BIODIESEL

12 Section Glycérine Purification de la glycérine Eau Eau K3PO4 Glycérine
Purification biodiesel Section Glycérine Neutralisation Eau Colonne à distiller Centrifugeuse Séchoir K3PO4 Glycérine

13 Choix et dimensionnement des équipements
Recherche de données dans la littérature Choix des procédés sectoriels Simulation Optimisation des procédés Dimensionnement des équipements

14 Choix et dimensionnement des équipements
Simulation et optimisation selon la concentration de glycérine dans le biodiesel Dimensionnement avec les résultats de la simulation

15 Bilans de masse et d’énergie
3.81 TM/h 1.2 MJ/h 131.3 MJ/h 4.2 TM/h 97.7 MJ/h 335 MJ/h 0.022 TM/h 4333 MJ/h 4662 MJ/h Section 3 de la purification du biodiesel Section 2 de la séparation Section 1 de la réaction Section 4 de la purification de la glycérine Débit massique intrants Énergie à fournir par section Énergie dégagée par section 0.42 TM/h 561 MJ/h 531 MJ/h Intrants: 4231 kg/h Extrants: 4228 kg/h

16 Analyse de risques Dessiner le diagramme détaillé (P&ID) de chaque section Identifier les risques associés aux produits et aux équipements du procédé Apporter les corrections nécessaires au procédé Établir le positionnement normale et sécuritaire des valves contenues dans le procédé Établir les vitesses de réponses critiques des contrôleurs Évaluer les interactions entre les différentes sections du procédé Rédiger les procédures de démarrage et d’arrêt des sections Rédiger les procédures de maintenance préventive des équipements

17 Analyse de risques Produits dangereux MeOH et H3PO4
Tout équipement en contact avec le MeOH doit posséder un système anti-explosif H3PO très corrosif Sections les plus à risque Réaction Séparation & Neutralisation

18 Services Générateur d’azote Torchère Génératrice de secours (1750 kW)
2 Tours de refroidissement (44 m3/h) Réservoir d’eau de ville (10 m3) Traitement des effluents (Rejet non-suffisant)

19 Choix du site Windsor Hamilton Coût pour 2.5 acres 250 000 $ 325 000 $
Nb d’habitant Proximité huile de soya ± 1 km ADM-Agri 5 km CanAmera Accessibilité Voie ferrée Autoroute Port au Lac Érié Proximité des grands centres 370 km Toronto 900 km de Montréal 310 km de Hamilton 5 km de Détroit 70 km Toronto 610 km de Montréal 310 km Windsor

20 Choix du site

21 Impacts environnementaux
Caractéristiques du secteur Situé entre les lacs Érié et Huron Moins de 15% des terres de la région sont boisées L’usine est située dans le secteur industriel très développé Effets de l’implantation de l’usine Peu d’émissions gazeuses Faible effluent (± 2 m3/h) Peu de déchets solides Matière dangereuses Méthanol Acide phosphorique

22 Analyse économique Bases et hypothèses
1. Les quantités annuelles vendues et produites de biodiesel et de glycérine pure sont stables. 2. Le coût des matières premières et le coût des différents services sont constants. 3. Les valeurs des pourcentages choisies afin de calculer les différents coûts à partir du coût total des équipements représentent bien le procédé étudié. 4. Les revenus d’intérêts des liquidités ne sont pas tenus en compte dans l’analyse.

23 Analyse économique Coût d’investissement Prix des équipements
Selon le livre de Peter, Timmerhaus and West Confirmation par les fournisseurs Coût total en équipement de 3,17 M$ CAN Coût direct % installation selon type équipement

24 Analyse économique Coût d’investissement Coût direct
Indices additionnels utilisés % reliés aux infrastructures

25 Analyse économique Coûts directs totaux: 12.3 M$ CAN Coûts directs
16% 7% 1% 4% 10% 2% 42% 8% Équipements Installation des équipements Isolation des Instrumentation et contrôles (installé) Tuyauterie (installée) Système électrique (installé) Coût total des équipements (tout inclus) Bâtiment (incluant les services) Aménagement du site (chantier) Services (installés) Site Coûts directs totaux: 12.3 M$ CAN

26 Analyse économique Coût d’investissement Coûts indirects

27 Analyse économique Coût d’investissement Coûts indirects
17% 5% 11% 30% 20% Ingénierie et supervision Dépenses de construction Dépenses légales Contracteurs Démarrage Contingence Coûts indirects totaux: $ Capital fixe total = 16,6 M$ CAN Coût investissement global = 24 M$ CAN

28 Analyse économique Coût de production Coût de fabrication
Frais fixes et les frais généraux indirects Total de 29.9 M$ CAN Dépenses générales Total de 2,9 M$ CAN Coût de production total annuel Coût de fabrication + dépenses générales – amortissement 32,4 M$ CAN = $ CAN / tonne biodiesel 0.97 $ CAN / Litre biodiesel

29 Analyse économique Prix de vente des produits Produits Prix de Vente
($ CAN/tonne) Revenus (M$ CAN) Biodiesel 1.11 ( $/L) 37,4 Glycérine 2618 7.6 K3PO4 2310 0.87 Revenus totaux = 45.9 M$ CAN/année

30 Analyse économique Rentabilité du projet Valeur actualisée (PE)
Profit actualisé sur 10 ans Si PE positive projet accepté TRAM 25 % PE = 4.3 M$ CAN Rendement interne (TRI) Intérêt réel sur l’investissement Si TRI > TRAM projet accepté TRI = 32 % •Remboursement du prêt –10 ans à 5 % d’intérêt –40 % de l’investissement – Prêt = 9.6 M$ CAN

31 Analyse de sensibilité
Facteur influençant le TRI Rentabilité en fonction de la pureté de la glycérine

32 Analyse de sensibilité
Prix de vente du diesel en fonction du taux de taxation canadien moyen Prix de vente du mélange B20 en fonction du prix de vente Détaxation de 23 % Rothsay Laurenco est de l’ordre de 24 %.

33 Sommaire Usine d’une capacité de 30 000 TM/an située à Windsor, ON
Procédé de transestérification de l’huile de soya par le MeOH et KOH Coût d’investissement total de 24 M$ CAN Taux de rendement interne de 32 % Détaxation de 23 %