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Étude d'ingénierie préliminaire pour la production de pâte Kraft

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Étude d'ingénierie préliminaire pour la production de pâte Kraft. Introduction Choix des procédés utilisés Simulation des procédés Propositions de sites et études d’impacts environnementaux Intégration Analyse économique Conclusion. Plan de la présentation. Étendue de l’étude

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Presentation Transcript
slide1

Étude d'ingénierie

préliminaire

pour

la production de pâte Kraft

plan de la pr sentation
Introduction

Choix des procédés utilisés

Simulation des procédés

Propositions de sites et études d’impacts environnementaux

Intégration

Analyse économique

Conclusion

Plan de la présentation
introduction objectif principal du rapport
Étendue de l’étude

Organisation et exécution des tâches

Note : La présentation sera faite pour une production de 1500 BDT/d d ’une pâte de 50 % feuillus et 50 % résineux

Introduction •Objectif principal du rapport
plan proc d kraft

Traitement de la pâte écrue

Traitement de la pâte blanchie

Préparation

du bois

Cuisson

Blanchi-

ment

Préparation

des

produits

chimiques

Vapeur et

énergie

Lessive noire

Recaustification

Plan - procédé Kraft
pr paration du bois

Billots

Tambour écorceur /

Broyeur à écorces

Coupeuse à bois

Tamisage des copeaux

Recoupeuse / retrancheuse

Entreposage

silos

Préparation du bois
avantages du ccm vs cuisson conventionnelle rendement plus lev pour un m me indice kappa
Utilisation réduite mais plus efficace de l’alcali (grâce aux additions progressives de la liqueur blanche tout au long du procédé)

Amélioration des propriétés mécaniques de la pâte

Utilisation réduite des produits de blanchiment

Pâte plus propre

Potentiel de brillance plus élevé

Avantages du CCM vs cuisson conventionnelle• Rendement plus élevé pour un mêmeindice kappa
kamyr cuisson continue modifi e addition progressive de la liqueur blanche
Stage final de la cuisson à contre-courant

Lavage par diffusion à deux étapes en continu

Lavage par

diffusion

Pâte

Copeaux

Digesteur

Imprégnation

Préchauffage

des copeaux

Kamyr : cuisson continue modifiée• Addition progressive de la liqueur blanche
puration des noeuds enl ve les n uds
Copeaux de bois non-cuits

Petits morceaux de bois (bûchettes)

Amas de fibres

2 stages d’épuration : pâte acceptée au tamisage

Épuration des noeuds• Enlève les nœuds
tamisage
Enlève plus petits nœuds qui ont passé l’étape d’épuration

4 stages de tamisage :

Lavage et délignification

filtrat

1er

stage

2e

stage

3e

stage

4e

stage

accepté

accepté

accepté

alim.

des

épurateurs

rejets

rejets

rejets

Rejets aux

égouts

Tamisage
d lignification l oxyg ne stade de lavage de la p te avant d lignification
Atteindre consistance = 14%

Récupérer produits chimiques

Délignification

Enlève le plus de lignine possible avant blanchiment (économie de produits chimiques)

Se produit en présence de liqueur blanche oxydée (NaOH) et O2

Délignification à l’oxygène• Stade de lavage de la pâte avant délignification
lavage de la p te sert
Enlever les matières solides restantes

Enlever les produits chimiques résiduels

2 stages de lavage à contre-courant

Lavage de la pâte• Sert à :
pr paration des produits chimiques

H2SO4

ClO2

Eau réfrigérée

Refroid.

de gaz

CH3OH

Tour d ’absorption

Générateur de ClO2

NaOCl3

Na2H(SO4)

Réservoir de ClO2

Préparation des produits chimiques
  • Procédé ECF : R8
  • Générateur de ClO2

8H2SO4 + 3CH3OH + 12NaClO3 12ClO2 + 9H2O + 4Na3H(SO4)2

blanchiment 4 tours de blanchiment
Séquence : D Eo D D

Étape 1 : Ajout de ClO2

Étape 2 : Ajout de NaOH et d’O2

Étape 3 : Ajout de ClO2

Brillance ~80%

Étape 4 : Ajout de ClO2

Brillance finale (90%) atteinte

Blanchiment• 4 tours de blanchiment
slide15
Système d’épurateurs centrifuges qui enlève les saletés organiques et inorganiquesPréparation de la pâte blanchie • Système de tamis à 3 stades qui enlève les contaminants introduits par le recyclage des cassés
bout humide de la machine caisse d arriv e la p te a une consistance d environ 1
Fourdrinier - la pâte a une consistance d ’environ 20% à la sortie du fourdrinier

Pré-sécheur - augmente la température de la feuille de 50 à 60 °C

Presses - la consistance de la pâte après la troisième presse est d’environ 45%

Bout humide de la machine• Caisse d’arrivée - la pâte a une consistance d’environ 1%
slide17
Coupeuse/empileuse

Préparation à l’expédition

Bout sec de la machine• Séchoir à air chaud qui enlève le reste de l’humidité pour obtenir une consistance de 90%
vaporation sert
Évaporer la lessive noire afin qu’elle puisse soutenir la combustion

Évaporateur à 5 effets et un concentrateur

Sortie : 73.5% solides

Évaporation • Sert à :
combustion de la lessive noire transformation de la lessive noire en lessive verte

Économiseur

Électrofiltre

Chaudière

de récupération

Cheminée

Lessive noire

Lessive verte

Combustion de la lessive noire• Transformation de la lessive noire en lessive verte
recaustification
Transformation de la lessive verte en lessive blanche

Ca0 + H2O  Ca(OH)2

Ca(OH)2 + Na2CO3  2 NaOH + CaCO3

Recaustification
recaustification1
Lessive verte  lessive blanche

CaO

Lessive

blanche

+

boue de

chaux

Caustificateurs

Lessive

verte

Dépôts

Clarificateur

Extincteur

de chaux

Laveur/

épaississeur

Filtres pression

Lessive blanche

+ boue

Boue vers

combustion

Filtrat

Lessive blanche

Lessive blanche

faible concentration

Recaustification
combustion de la boue
Combustion de la boue

CaCO3 + chaleur  CaO + CO2

Précipitateur

électrostatique

CO2

Boue

(CaCO3)

Gaz combustible

Four rotatif

CaO vers recaustification

Combustion de la boue
plan de la pr sentation2
Simulation des procédésPlan de la présentation
  • Introduction
  • Choix des procédés utilisés
plan simulation 1 objectifs
2. Logiciel utilisé

3. Démarche

4. Simulation globale

5. Simulation détaillée : chaudière de récupération

6. Boucles de recyclage

7. Résultats

Plan - simulation1. Objectifs
1 objectifs fournir les valeurs des coulements pour les 6 cas trait s afin de
Dimensionner les équipements

Établir les besoins en matières premières :

Bois

Produits chimiques

Eau et vapeur

Quantifier les rejets et effluents à traiter

1. Objectifs • Fournir les valeurs des écoulements pour les 6 cas traités afin de :
simulation individuelle des modules
Compréhension du procédé

Propriétés et paramètres requis

Schéma MASSBAL

Tableau des degrés de liberté

Simulation

Déverminage

Simulation individuelle des modules
slide30
Intégration des modules dans la simulation globale

3. Démarche• Bilan global sur EXCEL (fibres et produits chimiques) • Morcellement du procédé par modules• Simulation individuelle des modules

simulation globale modules

VAPEUR

PRODUITS

CHIMIQUES

ÉVAPORATION

RÉCUPÉRATION

RECAUSTIFICATION

PRÉPARATION

DU BOIS

CUISSON

TRAITEMENT

PÂTE ÉCRUE

BLANCHIMENT

TRAITEMENT

PÂTE BLANCHIE

Simulation globale - modules
simulation globale modules1

VAPEUR

PRODUITS

CHIMIQUES

ÉVAPORATION

RÉCUPÉRATION

RECAUSTIFICATION

PRÉPARATION

DU BOIS

CUISSON

TRAITEMENT

PÂTE ÉCRUE

BLANCHIMENT

TRAITEMENT

PÂTE BLANCHIE

Simulation globale - modules
simulation globale modules2

VAPEUR

PRODUITS

CHIMIQUES

ÉVAPORATION

RÉCUPÉRATION

RECAUSTIFICATION

PRÉPARATION

DU BOIS

CUISSON

TRAITEMENT

PÂTE ÉCRUE

BLANCHIMENT

TRAITEMENT

PÂTE BLANCHIE

Simulation globale - modules
chaudi re de r cup ration
Chaudière de récupération

Gaz de combustion

Eau

Vapeur

haute pression

Air

Lessive noire

Lessive verte

simulation globale modules3
Simulation globale - modules

VAPEUR

PRODUITS

CHIMIQUES

ÉVAPORATION

RÉCUPÉRATION

RECAUSTIFICATION

PRÉPARATION

DU BOIS

CUISSON

TRAITEMENT

PÂTE ÉCRUE

BLANCHIMENT

TRAITEMENT

PÂTE BLANCHIE

plan de la pr sentation3
Choix du site et études d’impacts environnementauxPlan de la présentation
  • Introduction
  • Choix des procédés utilisés
  • Simulation des procédés
plan choix du site et tudes d impacts environnementaux choix des r gions
Choix des villes

Lois et normes en vigueur

Études d’impacts

Plan - choix du site et études d’impacts environnementaux• Choix des régions
crit res pour le choix des r gions approvisionnement en mati res premi res
La proximité d'un cours d'eau

Installations de pâtes et papiers à proximité

Facilité d'accès au site

Main d’œuvre qualifiée

Taux de chômage

Critères pour le choix des régions• Approvisionnement en matières premières
choix des r gions r gion mixte 50 conif res 50 feuillus outaouais
Gros inventaire d'arbres

Bonne possiblilité annuelle de coupe

135 scieries

Région 100% feuillus - ESTRIE

Inventaire d'arbres moindre que l'Outaouais

Proximité des Etats-Unis

103 scieries

Choix des régions• Région mixte (50% conifères / 50% feuillus) - OUTAOUAIS
choix des r gions suite r gion 100 conif res c te nord
Inventaire d'arbres énorme

Excellente possibilité annuelle de coupe

Seulement une usine de pâte kraft dans la région

Taux de chômage élevé

Choix des régions (suite)• Région 100% conifères - CÔTE-NORD
crit res pour le choix des villes proximit de scieries
Proximité de cours d’eau d’un débit minimal de 200 000 m3/jour

Pas d’industries de pâtes et papiers sur le cours d’eau principal

Critères pour le choix des villes• Proximité de scieries
villes choisies outaouais egan sud
Estrie : Black Lake

Côte-Nord : Ragueneau

Rejet du site de Black Lake

Villes choisies– Outaouais : Egan-Sud
lois et normes en vigueur r glement sur les fabriques de p tes et papiers r r q c q 2 12 1
DORS/92-267 : Règlement sur les dioxines et les furanes

DORS/92-268 : Règlement sur les additifs anti-mousse et copeaux de bois

DORS/92-269 : Règlement sur les effluents des fabriques de pâtes et papiers

Lois et normes en vigueur• Règlement sur les fabriques de pâtes et papiers R.R.Q., c. Q-2 12-1
tudes d impacts l ments du milieu naturel
Eau

Air

Sol

Faune et Flore

Éléments du milieu humain

Aspect social

Aspect économique

Aspect culturel

Aspect spatial

Études d’impacts• Éléments du milieu naturel
plan de la pr sentation4
IntégrationPlan de la présentation
  • Introduction
  • Choix des procédés utilisés
  • Simulation des procédés
  • Choix du site et études d’impacts
  • environnementaux
plan int gration conception de la chaudi re d nergie
Conception des systèmes de traitement de l’eau, des effluents et des gaz non-condensables

Disposition de l’usine

Plan - intégration• Conception de la chaudière d’énergie
plan de la pr sentation5
Analyse économiquePlan de la présentation
  • Introduction
  • Choix des procédés utilisés
  • Simulation des procédés
  • Choix du site et étude d’impacts

environnementaux

  • Intégration
plan analyse conomique
1. L’approche utilisée

2. Les hypothèses

3. L’analyse économique

4. La rentabilité

5. L’analyse de sensibilité

6. Conclusion

Plan - Analyse économique
1 l approche les hypoth ses de r solution
L’état des résultats

Le flux monétaire

Les autres critères d’analyse économique

L’analyse de sensibilité

1. L’approche• Les hypothèses de résolution
2 les hypoth ses le tram 15
Le taux de change : 0,75 $ US/$ CDN

Le prix de la pâte : 800 $ US/BDT

Taux d’intérêt : 9.5 %

Durée de vie du projet : 25 ans

Ratio dette/équité : 60/40

2. LES HYPOTHÈSES• Le TRAM : 15 %
3 l analyse conomique tablir
1. L’investissement initial

2. Le financement

3. Les coûts d’opérations quotidiens

4. Ultimement : la viabilité économique du projet dans son ensemble

3. L’ANALYSE ÉCONOMIQUEÉtablir :
l tat des r sultats et le flux mon taire
1. Opérations

Revenus (+)

Dépenses (-)

Revenus bruts

Impôts (-)

Revenus nets

2. Investissement

Investissement en capital (-)

Dépréciation (+)

Fonds de roulement (+/-)

3. Financement

Emprunt (+)

Remboursements (-)

L’ÉTAT DES RÉSULTATS ET LE FLUX MONÉTAIRE

Total : flux monétaire

principaux r sultats revenus bruts 610 mm an
Dépenses : 350 MM $/an

Dépréciation : 20 MM $/an

Impôts : 85 MM $/an

Emprunt : 720 MM $ à l’année 0

Intérêts totaux : 513 MM $ (sur 12 ans)

Investissement en capital : 1200 MM $

Profits : 155 MM$/an

PRINCIPAUX RÉSULTATS • Revenus bruts : 610 MM $/an
5 l analyse de sensibilit 9 th mes principaux
Le taux d’intérêt

Le taux de change

Le prix de la pâte

Le choix du site

Le coût de production

Le taux de production

Le prix du bois

Le coût de l’électricité

Le ratio dette/équité

5. L’ANALYSE DE SENSIBILITÉ9 thèmes principaux
r sultats finaux investissement total 1 2 milliards
Revenus nets moyens : 155 MM $/an

Site : Egan-Sud @ 1500 BDT/D

TRI : 17.23 %

Valeur présente au TRAM : 98 MM $

Temps de retour sur l’investissement : 13ans

Profit moyen par tonne sèche de pâte : 260 $ CDN

Résultats finaux• Investissement total : 1.2 milliards $
6 conclusion le site le plus rentable est celui d egan sud
Le point de rentabilité est à 1324 BDT/D

La rentabilité du projet est maximisée avecune production de 1500 BDT/D

Le prix de la pâte est le facteur le plus critique pour le seuil de rentabilité

6. CONCLUSION•Le site le plus rentable est celui d’Egan-Sud
plan de la pr sentation6
ConclusionPLAN DE LA PRÉSENTATION
  • Introduction
  • Choix des procédés utilisés
  • Simulation des procédés
  • Choix du site et étude d’impacts

environnementaux

  • Intégration
  • Analyse économique
conclusion
Le site d’Egan-Sud est le site retenu

Le projet est rentable pour une production de 1324 BDT/D et plus

CONCLUSION