Transcript Ingénierie préliminaire d’un projet de production de papier SC-A+ au Québec

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
Plan de l’exposé
• Introduction
• Technologie et équipement
• Simulation du procédé
• Environnement et choix du site
• Analyse économique
• Conclusion
Introduction
Objectif
• Réaliser l ’ingénierie préliminaire
d ’un projet de production de
papier SC-A+ au Québec
• Production de 1 200 tonnes/jour
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%
Types de papier
SC-A+
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)
Recette du papier SC-A+
• Pâte thermomécanique
– 50%
• Pâte Kraft
– 10%
• Pâte désencrée
– 10%
• Argile
– 30%
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
Technologie
et
équipements
Andréanne Bouchard
Sébastien Dawson
Gilbert Dumoulin
Alan Lemoine
Sylvain Deblois
Glen Lemoine
Plan de la section
•
•
•
•
•
Introduction
Traitement des copeaux
Pâte thermomécanique
Désencrage
Machine à papier
Introduction
• Objectifs
– 1 200 t/j de SC-A+
– Ajout de pâte recyclée
Traitement des copeaux
de bois
•Approvisionnement
•Traitement
-Tri
-Préchauffage (50°C-60°C)
-Amélioration et lavage
Pâte thermomécanique
Procédé conventionnel
Procédé RTS
(Residence Time Temperature Speed)
• 2 stages de raffinage
• 3 stages de raffinage
• raffinage à vitesse modérée
(1800 RPM)
• raffinage à vitesse élevée
(1800-2300 RPM)
• raffinage à consistance
moyenne (20-40%)
• raffinage à consistance
élevée (45-50%)
• taux de rejets du tamisage
de 49%
• temps de résidence plus
court
• traitement complexe des
rejets
• plus d ’énergie appliquée
aux fibres
• taux de rejets du tamisage
de 35%
• traitement simple des rejets
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
Illustration d ’une usine de TMP
Source: Andritz
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
Pâte désencrée
• Approvisionnement
• Désencrage
– Boucle alcaline
• Trituration
• Classage et épuration
• Flottation
• Épuration déchets légers
– Boucle acide
• Dispersion
• Flottation
• Classage et épuration
Blanchiment de la pâte
désencrée
• Peroxyde
– Dispersion
– Tour de blanchiment
• Hydrosulfite
Mélange de la pâte
• Pâte Kraft
• Kaolin (argile)
• Pâte thermomécanique
• Pâte désencrée
• Casses
Machine à papier
• Formation et pressage
• Séchage
• Supercalandrage et bobinage
Machine à papier
Formation et presse
•
•
•
•
longueur = 146 m
largeur (toile) = 9.46 m
vitesse = 1800 m/min
capacité = 350 000 tm/an
Machine à papier
Séchage
• 9 sections de séchage
• 5 cylindres de séchage par section
Machine à papier
Bobinage, supercalandrage et
bobinage final
Bobinage et supercalandrage
Bobinage final
•
•
•
10 rouleaux
1 500 m/min
2 500 m/min
Traitement des eaux
• Traitement de l’eau de procédé
– Clarificateur à contact de boues
– Filtration
– Conditionnement de l’eau de la
chaudière
Traitement des effluents
• Eaux usées
– Prétraitement
– Traitement primaire
– Traitement secondaire
– Clarificateur secondaire
– Lagune d’aération
• Boues
– Filtre à presse
Simulation
Catherine Baril
Patrice Boily
David Marcotte
Alexandre Fortier
Nicolas Pons
Érick Lemieux
Philippe Quintal
Plan de la section
• Introduction
• Logiciel
– fonctionnement du logiciel
– fonctionnement d ’un bloc
– mise en place des blocs
• Bilan global
Introduction
• Objectifs
– 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
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
Fonctionnement du logiciel
• Blocs représentant des opérations
unitaires reliés par des
écoulements
• Écoulements
– types
– paramètres à spécifier
• Blocs
– types
– paramètres à spécifier
Fonctionnement d ’un bloc
• Entrées
Unité WASH
– pâte à laver
– eau de lavage
• Sorties
– pâte lavée
– filtrat
• Paramètres
– facteur
d ’efficacité
– consistance de
sortie de la pâte
Mise en place des blocs
• Approche bloc par bloc
• Simulation d’un équipement par
plusieurs blocs
Bilan global
Source
Entrées
Copeaux
Pâte Kraft
Vieux magazines
Eau fraîche
Glaise
Sorties
Produit fini
Pâte désencrée
Déchets solides
Eaux usées
Vapeur
45%
50%
95%
0%
50%
Quantité
(mt/jour)
1 800
280
270
186 000
720
92%
50%
50%
0%
0%
1 200
150
97
105 000
1 357
Consistance
Environnement
et
choix du site
Lucien Cyr
Patrick Gratton
Lucie Faucher
Nathalie Ferland
Rachel Meilleur
François Tabbakh
Plan de la section
• Introduction
• Choix du site
• Évaluation des impacts
• Aménagement
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
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
Zone de l’Estrie
• Richmond - Melbourne
– MRC du Val St-François
• Ascot Corner
– MRC du Haut-St-François
• Lac Mégantic
– MRC du Granit
Zone de la Mauricie
• Louiseville
– MRC Maskinongé
• Shawinigan
– MRC du centre de la Mauricie
• Grand-Mère
– MRC du centre de la Mauricie
Site choisi
Lac Mégantic
Municipalité de Lac Mégantic
Aire industrielle
161
Usine
Aire industrielle
Site d’implantation
Milieu bâti
204
Aire du milieu bâti
Limites municipales
161
Routes secondaires
Étude d ’impact
• Description du milieu
– Milieu physique, biologique et humain
• Revue du procédé, bilans de
matière
• Identification et évaluation des
impacts
Bilan des impacts
• Émissions gazeuses
• Déchets solides
• Eaux usées
Émissions gazeuses
Nature:
• 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
Déchets solides
Nature : boues, copeaux rejetés
Mesures d’atténuation
– Boues enfouies selon les normes
– Rejets de copeaux brûlés
Impacts
– Minimes  l ’enfouissement est
efficace
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
Aménagement
• Bâtiment de service
• Bâtiment abritant le procédé
• Guérite
• Station de pompage
• Silos pour les copeaux
• Entrepôt pour le papier
Analyse
économique
Édith Demers
Véronique Giard
Gino Duguay
Mathieu Fleury
Jeanne Rodier
Plan de la section
• Introduction
• Coûts d ’investissement
– Immobilisation
• coûts directs
• coûts indirects
– Fonds de roulement
• Financement
• Revenus
• Flux monétaire
– Profitabilité
• Analyse de sensibilité
• Étude de rentabilité
Introduction
• Objectifs
– Déterminer le coût des équipements
– Établir le flux monétaire
– Effectuer une analyse de sensibilité
– Observer la rentabilité du projet
Coûts d’investissement
Investissement = Immobilisation +
fonds de roulement
Tous les fonds nécessaires pour
démarrer une usine de papier
Coûts d ’immobilisation
Immobilisation = Coûts directs
+ coûts indirects
Coûts directs
• Équipements principaux
 250.5 M$
• Équipements auxiliaires
 30.6 M$
• Installation, instrumentation,
construction, tuyauterie
 353.6 M$
• Terrain et services
 155.0 M$
• Total
789.2 M$
Coûts indirects
• Ingénierie et gérance de projet
 63.1 M$
• 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
 63.1 M$
• Total
 193.4 M$
Immobilisations
Coûts directs
789.2 M$
+
Coûts indirects
193.4 M$
=
Total des immobilisations
982.6 M$
Fonds de roulement
• 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$
Coûts d ’investissement
Immobilisations
982.6 M$
+
Fonds de roulement
133.3 M$
=
Investissement total
1 115.9 M$
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$
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
Flux monétaire
Revenus
• Vente du papier fini
• prix de vente pour une production de
1 200 tm/jour
– 1668 $/tm
• 720.6 M$/an
• Vente de pâte recyclée
• prix de vente pour une production de
75 tm/jour
– 450 $/tm
• 12.2 M$/an
Flux monétaire net
8.00E+08
6.00E+08
4.00E+08
2.00E+08
0.00E+00
-2.00E+08
-4.00E+08
-6.00E+08
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Année
Flux monétaire
Valeur présente
901.0 M$
Taux de rendement interne (TRI)
50%
Graphique de profitabilité
38
36
34
Profitabilité (%)
32
30
avant impôt
après impôt
28
26
24
22
20
1
6
11
16
Année d'imposition
21
26
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
Rentabilité
Variable
minimum acceptable
Prix du papier
750 $/tm
Taux de change
0.85 $CAN / $US
Prix de vente + taux de change
-20%
Coût de production
100%
Quantité de papier vendue
795 tm/jour
• Buts
– ne pas descendre le TRI sous 15%
– obtenir une valeur présente nette = 0
• Les ventes de pâte amènent une
influence négligeable sur la rentabilité
Conclusion
Conclusion
• Technologie
– choix de technologie RTS (européenne)
– désencrage avec 2 boucles
– blanchiment au peroxyde
– supercalandrage
• Simulation
– logiciel WinGEMS
– bilan de matière
Conclusion
• Site et environnement
– Lac Mégantic répond à tous les
critères fixés
– Technologie moderne et propre qui a
un impact minime sur
l ’environnement
• Analyse économique
– Investissement total de 1 115.9M$
– TRI de 50%
– Facteurs les plus influents : prix de
vente et taux de change
Remerciements
• Monsieur Robert McCullough
– 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
S’il y a des
investisseurs dans
la salle, voici un
projet qui mérite
votre attention!