Design des procédés industriels chimiques II

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1 Design des procédés industriels chimiques II
Ingénierie préliminaire d’un projet de production de papier SC-A+ au Québec Groupe B Dans le cadre du cours GCH 425 Design des procédés industriels chimiques II

2 Plan de l’exposé Introduction Technologie et équipement
Simulation du procédé Environnement et choix du site Analyse économique Conclusion

3 Introduction

4 Objectif Réaliser l ’ingénierie préliminaire d ’un projet de production de papier SC-A+ au Québec Production de tonnes/jour

5 Intérêt du SC-A+ Excellente performance d ’impression
Utilisé pour les revues, les catalogues, les brochures publicitaires et les dépliants Caractéristiques comparables à celles des papiers LWC Concurrencer le marché du LWC grâce à son coût inférieur de 15 à 20%

6 Types de papier SC-A+

7 Caractéristiques du papier SC-A+
Grammage entre 40 g/m2 et 66 g/m2 Brillance entre 68% et 72%ISO Pays producteurs Finlande Norvège Canada (Nouvelle-Écosse)

8 Recette du papier SC-A+
Pâte thermomécanique 50% Pâte Kraft 10% Pâte désencrée Argile 30%

9 Organisation du travail
Choix de la technologie et de l’équipement Simulation du procédé Choix du site et l ’étude de l ’impact environnemental Analyse économique du projet

10 Technologie et équipements
Andréanne Bouchard Sébastien Dawson Sylvain Deblois Gilbert Dumoulin Alan Lemoine Glen Lemoine

11 Plan de la section Introduction Traitement des copeaux
Pâte thermomécanique Désencrage Machine à papier

12 Introduction Objectifs 1 200 t/j de SC-A+ Ajout de pâte recyclée

13 Traitement des copeaux de bois
Approvisionnement Traitement Tri Préchauffage (50°C-60°C) Amélioration et lavage

14 Procédé conventionnel (Residence Time Temperature Speed)
Pâte thermomécanique Procédé conventionnel 2 stages de raffinage raffinage à vitesse modérée (1800 RPM) raffinage à consistance moyenne (20-40%) taux de rejets du tamisage de 49% traitement complexe des rejets Procédé RTS (Residence Time Temperature Speed) 3 stages de raffinage raffinage à vitesse élevée ( RPM) raffinage à consistance élevée (45-50%) temps de résidence plus court plus d ’énergie appliquée aux fibres taux de rejets du tamisage de 35% traitement simple des rejets

15 Pâte thermomécanique Équipements
Pré-chauffeur (130°C) Raffineurs, 3 stades Raffineurs à rejets Cyclones de pressurisation Tamiseurs à pression, 2 stades Hydrocyclones, 4 stades en cascade Filtres à disque

16 Illustration d ’une usine de TMP
Source: Andritz

17 Blanchiment de la pâte thermomécanique
Blanchiment au peroxyde, deux stades en série Stabilisation à l’hydroxyde de sodium Gain de blancheur d’environ 30% ISO

18 Pâte désencrée Approvisionnement Désencrage Boucle alcaline
Trituration Classage et épuration Flottation Épuration déchets légers Boucle acide Dispersion

19 Blanchiment de la pâte désencrée
Peroxyde Dispersion Tour de blanchiment Hydrosulfite

20 Mélange de la pâte Pâte Kraft Kaolin (argile) Pâte thermomécanique
Pâte désencrée Casses

21 Machine à papier Formation et pressage Séchage
Supercalandrage et bobinage

22 Machine à papier Formation et presse
longueur = 146 m largeur (toile) = 9.46 m vitesse = 1800 m/min capacité = tm/an

23 Machine à papier Séchage
9 sections de séchage 5 cylindres de séchage par section

24 Machine à papier Bobinage, supercalandrage et bobinage final
Bobinage et supercalandrage 10 rouleaux 1 500 m/min Bobinage final 2 500 m/min

25 Traitement des eaux Traitement de l’eau de procédé
Clarificateur à contact de boues Filtration Conditionnement de l’eau de la chaudière

26 Traitement des effluents
Eaux usées Prétraitement Traitement primaire Traitement secondaire Clarificateur secondaire Lagune d’aération Boues Filtre à presse

27 Simulation Catherine Baril Patrice Boily Alexandre Fortier Érick Lemieux David Marcotte Nicolas Pons Philippe Quintal

28 Plan de la section Introduction Logiciel Bilan global
fonctionnement du logiciel fonctionnement d ’un bloc mise en place des blocs Bilan global

29 Introduction Objectifs Démarche bilans de masse et d ’énergie
dimensionnement des équipements consommation des produits chimiques Démarche division de l’usine en quatre blocs pâte thermomécanique désencrage préparation de la pâte machine à papier

30 Logiciel WinGEMS version 4.5 de Pacific Simulation
spécialisé dans le domaine des pâtes et papiers logiciel convivial approche par blocs très utilisé dans l’industrie

31 Fonctionnement du logiciel
Blocs représentant des opérations unitaires reliés par des écoulements Écoulements types paramètres à spécifier Blocs

32 Fonctionnement d ’un bloc
Entrées pâte à laver eau de lavage Sorties pâte lavée filtrat Paramètres facteur d ’efficacité consistance de sortie de la pâte Unité WASH

33 Mise en place des blocs Approche bloc par bloc
Simulation d’un équipement par plusieurs blocs

34

35 Bilan global

36 Environnement et choix du site
Lucien Cyr Lucie Faucher Nathalie Ferland Patrick Gratton Rachel Meilleur François Tabbakh

37 Plan de la section Introduction Choix du site Évaluation des impacts
Aménagement

38 Introduction Objectifs: Évaluer trois sites dans deux régions
retenir le meilleur site de chaque région Évaluer les impacts sur l ’environnement que causerait l ’implantation de l ’usine Aménagement du terrain

39 Choix du site Critères de sélection:
Disponibilité du terrain (  1 km2) Accès au site (routes, réseau ferroviaire) Approvisionnement en eau (rivière) Approvisionnement en matières premières Infrastructures (électricité, gaz naturel, eau) Site d’enfouissement pour les déchets solides Main d’œuvre disponible Proximité du marché

40 Zone de l’Estrie Richmond - Melbourne Ascot Corner Lac Mégantic
MRC du Val St-François Ascot Corner MRC du Haut-St-François Lac Mégantic MRC du Granit

41

42 Zone de la Mauricie Louiseville Shawinigan Grand-Mère MRC Maskinongé
MRC du centre de la Mauricie Grand-Mère

43

44 Site choisi Lac Mégantic

45 Municipalité de Lac Mégantic
Aire industrielle 161 Usine Aire industrielle Milieu bâti Site d’implantation Aire du milieu bâti 204 Limites municipales 161 Routes secondaires

46 Étude d ’impact Description du milieu
Milieu physique, biologique et humain Revue du procédé, bilans de matière Identification et évaluation des impacts

47 Bilan des impacts Émissions gazeuses Déchets solides Eaux usées

48 Émissions gazeuses Nature: Impacts:
Vapeur provenant du séchage, gaz de combustion Impacts: Possibilité de produire un panache au dessus de la ville (pollution visuelle) Cheminée pour les gaz de combustion afin de minimiser les particules en suspension

49 Déchets solides Nature : boues, copeaux rejetés Mesures d’atténuation
Boues enfouies selon les normes Rejets de copeaux brûlés Impacts Minimes  l ’enfouissement est efficace

50 Eaux usées Nature: matières organiques en suspension (DBO5), pas de chlore Mesures d’atténuation Système de drainage Système de traitement des eaux Impacts Minimes grâce au traitement

51 Aménagement Bâtiment de service Bâtiment abritant le procédé Guérite
Station de pompage Silos pour les copeaux Entrepôt pour le papier

52

53 Édith Demers Gino Duguay Mathieu Fleury Véronique Giard Jeanne Rodier
Analyse économique Édith Demers Gino Duguay Mathieu Fleury Véronique Giard Jeanne Rodier

54 Plan de la section Introduction Coûts d ’investissement Financement
Immobilisation coûts directs coûts indirects Fonds de roulement Financement Revenus Flux monétaire Profitabilité Analyse de sensibilité Étude de rentabilité

55 Introduction Objectifs Déterminer le coût des équipements
Établir le flux monétaire Effectuer une analyse de sensibilité Observer la rentabilité du projet

56 Coûts d’investissement
Investissement = Immobilisation + fonds de roulement Tous les fonds nécessaires pour démarrer une usine de papier

57 Coûts d ’immobilisation
Immobilisation = Coûts directs + coûts indirects

58 Coûts directs 789.2 M$ Total Équipements principaux
Équipements auxiliaires 30.6 M$ Installation, instrumentation, construction, tuyauterie 353.6 M$ Terrain et services 155.0 M$ Total 789.2 M$

59 Coûts indirects Total 193.4 M$ Ingénierie et gérance de projet
Gérance de construction 39.5 M$ Transport des équipements 23.7 M$ Pré-projet 31.6 M$ Formation et mise en service 19.7 M$ Contingence et escalation 15.8 M$ Coût du client Total 193.4 M$

60 Total des immobilisations
Coûts directs 789.2 M$ + Coûts indirects 193.4 M$ = Total des immobilisations 982.6 M$

61 Fonds de roulement total
Matière première copeaux et vieux magazines (1 mois) produits chimiques (2 mois) Coûts de production (1 mois) main-d’œuvre  262 personnes Matériaux d ’opération et d ’entretien (2 mois) Comptes recevables (45 jours) Fonds de roulement total 133.3 M$

62 Coûts d ’investissement
Immobilisations 982.6 M$ + Fonds de roulement 133.3 M$ = Investissement total M$

63 Financement 60% de l ’investissement = emprunt = dette
669.5 M$ à 7.25%/an 40% de l ’investissement = équité = valeur des actions émises 446.3M$

64 Flux monétaire Hypothèses Le taux de change est de 1,45 $Can/$US
Le TRAM fixé est de 15% Le taux d'imposition est de 35% Augmentation des salaires de 1.5% par année L'inflation générale sur une période de 30 ans est estimée à 1.5% par année Les équipements seront dépréciés sur 20 ans et les immeubles sur 40 ans

65 Flux monétaire Revenus
Vente du papier fini prix de vente pour une production de tm/jour 1668 $/tm Vente de pâte recyclée prix de vente pour une production de 75 tm/jour 450 $/tm 720.6 M$/an 12.2 M$/an

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67 Taux de rendement interne (TRI)
Flux monétaire Valeur présente 901.0 M$ Taux de rendement interne (TRI) 50%

68 Graphique de profitabilité

69 Analyse de sensibilité
Les facteurs les plus influents en ordre décroissant taux de change prix de vente du papier taux d’intérêt coût de production coût d’immobilisation prix des copeaux prix de la pâte Kraft proportion dette-équité

70 Rentabilité Buts ne pas descendre le TRI sous 15% obtenir une valeur présente nette = 0 Les ventes de pâte amènent une influence négligeable sur la rentabilité

71 Conclusion

72 Conclusion Technologie Simulation
choix de technologie RTS (européenne) désencrage avec 2 boucles blanchiment au peroxyde supercalandrage Simulation logiciel WinGEMS bilan de matière

73 Conclusion Site et environnement Analyse économique
Lac Mégantic répond à tous les critères fixés Technologie moderne et propre qui a un impact minime sur l ’environnement Analyse économique Investissement total de M$ TRI de 50% Facteurs les plus influents : prix de vente et taux de change

74 Remerciements Monsieur Robert McCullough Monsieur Maher I. Boulos
Firme de génie conseil KSH Monsieur Maher I. Boulos Professeur titulaire Monsieur Nicolas Dignard Assistant du cours Toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation du projet

75 S’il y a des investisseurs dans la salle, voici un projet qui mérite votre attention!