Ingénierie préliminaire d’un projet de production
de papier SC-A+ au Québec
Groupe B
Dans le cadre du coursGCH 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
• Réaliser l ’ingénierie préliminaire d ’un projet de production de papier SC-A+ au Québec
• Production de 1 200 tonnes/jour
Objectif
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+
• Grammage entre 40 g/m2 et 66 g/m2
• Brillance entre 68% et 72%ISO• Pays producteurs
– Finlande– Norvège– Canada (Nouvelle-Écosse)
Caractéristiques du papier SC-A+
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
équipementsAndréanne Bouchard Sébastien Dawson Sylvain
Deblois
Gilbert Dumoulin Alan Lemoine 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
•TraitementTri
Préchauffage (50°C-60°C)
Amélioration et lavage
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 (1800-2300 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
Pâte thermomécaniqueÉquipements
• 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 papierFormation et presse
• longueur = 146 m• largeur (toile) = 9.46 m• vitesse = 1800 m/min• capacité = 350 000 tm/an
Machine à papierSéchage
• 9 sections de séchage• 5 cylindres de séchage par section
Bobinage et supercalandrage
• 10 rouleaux• 1 500 m/min
Machine à papierBobinage, supercalandrage
et bobinage final
Bobinage final• 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 Alexandre Fortier Érick Lemieux
David Marcotte Nicolas Pons 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– pâte à laver– eau de lavage
• Sorties– pâte lavée– filtrat
• Paramètres– facteur d ’efficacité– consistance de
sortie de la pâte
Unité WASH
• Approche bloc par bloc
• Simulation d’un équipement par plusieurs blocs
Mise en place des blocs
SourceEntrées
ConsistanceQuantité(mt/jour)
Copeaux 45% 1 800Pâte Kraft 50% 280Vieux magazines 95% 270Eau fraîche 0% 186 000Glaise 50% 720SortiesProduit fini 92% 1 200Pâte désencrée 50% 150Déchets solides 50% 97Eaux usées 0% 105 000Vapeur 0% 1 357
Bilan global
Environnement et
choix du siteLucien Cyr Lucie Faucher Nathalie Ferland
Patrick Gratton 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
Aire industrielleAire industrielle
Milieu bâtiMilieu bâti
161161
161161
204204
UsineUsine
Routes secondaires
Site d’implantation
Aire du milieu bâti
Aire industrielle
Limites municipales
Municipalité de Lac MéganticMunicipalité de Lac Mégantic
• Description du milieu– Milieu physique, biologique et
humain
• Revue du procédé, bilans de matière
• Identification et évaluation des impacts
Étude d ’impact
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 rejetésMesures 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 économiqu
eÉdith Demers Gino Duguay Mathieu Fleury
Véronique Giard 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$
• Total789.2 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 directs789.2 M$
+
Coûts indirects193.4 M$
=
Total des immobilisations982.6 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 total133.3 M$
Coûts d ’investissement
Immobilisations982.6 M$
+
Fonds de roulement133.3 M$
=
Investissement total1 115.9 M$
Financement
60% de l ’investissement = emprunt = dette669.5 M$ à 7.25%/an
40% de l ’investissement = équité = valeur des actions
émises446.3M$
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 monétaireRevenus
• Vente du papier fini•prix de vente pour une
production de 1 200 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$/an
-6.00E+08
-4.00E+08
-2.00E+08
0.00E+00
2.00E+08
4.00E+08
6.00E+08
8.00E+08
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30Année
Flux monétaire net
Flux monétaire
Valeur présente901.0 M$
Taux de rendement interne (TRI)50%
Graphique de profitabilité
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
1 6 11 16 21 26
Année d'imposition
Pro
fita
bili
té (
%)
avant impôt
après impôt
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
• 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
VariablePrix du papier
Taux de changePrix de vente + taux de change
Coût de productionQuantité de papier vendue
-20%
795 tm/jour100%
minimum acceptable
0.85 $CAN / $US750 $/tm
Conclusion
Conclusion
• Technologie– choix de technologie RTS (européenne)– désencrage avec 2 boucles– blanchiment au peroxyde– supercalandrage
• Simulation– logiciel WinGEMS– bilan de matière
Conclusion• Site et environnement
– Lac Mégantic répond à tous les critères fixés
– Technologie moderne et propre qui a un impact minime sur l ’environnement
• Analyse économique– Investissement total de 1 115.9M$– TRI de 50%– Facteurs les plus influents : prix de vente
et taux de change
• 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
Remerciements
S’il y a des investisseurs dans la salle,
voici un projet qui mérite votre
attention!