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!