Étude comparative de procédés de production d ’éthanol

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol • Geneviève Beauvais • Marie-Josée Brisson • Niki Élias • Valérie Léveillé • Sébastien Maurice • Dominic Pion • Gaby Poirier • Luc Pomerleau

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Plan de l ’exposé • Étude de marché de l’éthanol • Objectifs du projet • Technologie • Simulation • Dimensionnement et coût des équipements • Sécurité des procédés et Layout des équipements • Études d ’impacts • Analyses économiques • Étude comparative et recommandations

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Objectifs du projet • Comparer deux procédés de production d’éthanol • Un procédé à base de maïs • Un procédé à base d ’éthylène • Intérêt principal: • Comparer les rentabilités de production

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Étude de consommation de l ’éthanol • Sources de croissance • 1-1.5% dans la consommation industrielle • Influence du « Clean Air Act » • Croissance de la consommation dans l ’hémisphère sud • Influence des prix augmentents du pétrole Carburant • Amérique du Nord: max 10% volumique • Amérique du sud: source principale Solvant • peintures, encres, cosmétiques, détergents et produits pharmaceutiques Réactif • éthylamines, l’acétate d’éthyle et le vinaigre distillé

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Technologie A : Procédé à base de maïs Membrane de pervaporation pour produire l ’éthanol à 99.5% Préparation du mash Cuisson du mash (Jet-cooker) Décanteurs centrifuges Saccharification Fermentation Colonne à distiller Séchage des DDGS

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Bilan global du procédé Bilan énergétique global Bilan aux membranes Simulation : Procédé à base de maïs

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Production quotidienne • 1 207 021 litres/jour d’éthanol à 99,5% w/w. • 1334 TM/jour DDGS Pour une production de 300 millions L/an Requiert 912 000 TM/an de maïs soit 10% de la production canadienne

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Services U.T.E., Déminéraliseur, Tour de refroidissement Colonne à distiller Séparation de l ’oxyde de diethyl de l ’éthanol • Réacteur d’hydrolyse • C2H4 + H2O + H2SO4 = C2H5OH+ (C2H6)2O + H2SO4 Membrane de pervaporation Concentration de l ’éthanol à 99.5% massique Colonne de lavage Enlever les vapeurs d ’acide Colonne de strippage Récupération de l ’acide sulfurique Technologie B : Procédé à base d’éthylène

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Bilan global du procédé Bilan des colonnes d ’extraction Simulation : Procédé à base d’éthylène

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Production quotidienne • 1 009 053 litres/jour d ’éthanol à 99,5% vol. • 370 000 litres/jour d ’oxyde de diéthyle Pour une production de 300 millions L/an Requiert 570 millions L/an d ’éthylène soit 7% de la production canadienne

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Dimensionnement et coûts : Procédé à base de maïs

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Dimensionnement et coûts : Procédé à base d’éthylène

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Par exemple pour l ’éthanol Spécimen HAZOP: Fiches de sécurité MSDS

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Layout : Procédé à base de maïs Réservoirs d ’éthanol Parc de stockage Silos Usine Partie humide Partie sèche

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Sécurité et Layout : Procédé à base d’éthylène Parc de réservoirs Traitement des eaux Usine Salle des pompes

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Choix du site et étude d ’impact: Procédé à base de maïs • AIR • Rejet émis dans l ’air par l ’usine • CO2 (non réglementé) • Matières particulaires • EAU • Eau de procédé • Fonctionne en circuit fermé • Attraits majeurs du site • la proximité des producteurs de maïs • les moyens de transports disponibles (ferroviaires et routiers) • les considérables ressources en eaux douces disponible par le biais du Lac Simcoe • les infrastructures industrielles et la proximité de Toronto pour la main d'œuvre spécialisée • le positionnement géographique de Barrie assurant une proximité du marché américain BARRIE (ONTARIO)

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Choix du site et étude d ’impact: Procédé à base d ’éthylène AIR AUCUN REJET DE L ’USINE DANS L ’AIR À L ’EXCEPTION DE LA VAPEUR D ’EAU EAU Eaux neutralisées provenant de l ’UTE [pH 6.5@8.5, Tmax=25°C, 10 ppm sel] RESPECTE LARGEMENT LES NORMES! • Attraits majeurs du site • les moyens de transports disponibles (ferroviaires, maritimes et routiers) • les infrastructures industrielles et la proximité de Québec pour la main d'œuvre spécialisée ST-ROMUALD (QUÉBEC)

Facteurs de dépenses • Matières premières Procédé A : - Maïs, H2O Procédé B : - Éthylène, H2O, H2SO4, NaOH Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Facteurs de dépenses • Coût d ’opération Coût de fabrication + Dépenses générales Analyse économique • Revenus • Procédé A Éthanol (325 $CAN/m3) • DDGS (270 $CAN/m3) • Prix de l ’éthanol (avant taxe) • Essence conventionnelle [25.2 MJ/L] 345 $CAN/m3 * 1m3/1000 L / 25.2 MJ/L = 0.01369 $CAN/MJ • Éthanol [23.7 MJ/L] 0.01369 $CAN/MJ * 23.7 MJ/L *1000 L/m3 = 325 $CAN/m3 • Taux d ’imposition • Procédé A : - 30 % (Ontario) • Procédé B : - 34 % (Québec) Facteurs de dépenses • Amortissement 30 % (classe 43 CCA) • Emprunt À 8 % d’ intérêt sur 10ans • Échelonnée sur 20 ans • Conversion des dollars 0.69$US/$CAN Manuel référence pour l ’analyse économique Plant Design and Economics for Chemical Engineers • Procédé B Éthanol (325 $CAN/m3) • Oxyde de diéthyle [ether] (750 $CAN/m3)

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Analyse économique : Procédé à base de maïs Investissement: 207 600 500$CAN Prix de vente de l ’éthanol: 325$CAN/M3 Valeur présente nette: (-106 151 000) $CAN TRI 6.29% Facteurs déterminants 1er Prix éthanol 2e Coût de fabrication 3e Matières premières

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Analyse économique : Procédé à base d’éthylène Investissement: 153 750 000$CAN Prix de vente de l ’éthanol: 325$CAN/M3 Valeur présente nette: (-366 927 000) $CAN TRI < 0 Facteurs déterminants 1er Prix matière premières 2e Prix éthanol 3e Coût de fabrication

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Étude comparative et recommandations • Quantité de maïs nécessaire • La recherche sur les OGM pour la maïs • contribuera à la pérennité de la ressource • Augmentation du prix du pétrole • Augmentation direct du prix de l’éthylène • Rend le prix de l ’éthanol produit • à partir du maïs concurrentiel • Utilisation potentiel et exportation • À prix équivalent, les consommateurs • préféreront un carburant propre Le procédé à base de maïs est le plus avantageux !!

Étude comparative de procédés de production d ’éthanol Questions ??

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