Étude comparative de procédés de production d éthanol vGeneviève Beauvais vMarie-Josée Brisson vNiki Élias vValérie Léveillé vSébastien Maurice vDominic

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

Plan de l ’exposéÉtude 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’éthanolUn procédé à base de maïsUn procédé à base d ’éthylène

Intérêt principal: Comparer les rentabilités de production


Étude de consommation de l ’éthanol

CarburantAmérique du Nord: max 10% volumiqueAmérique du sud: source principale

Solvant peintures, encres, cosmétiques, détergents et produits pharmaceutiques

Réactif éthylamines, l’acétate d’éthyle et le vinaigre distillé


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

Technologie A : Procédé à base de maïs


Université de SherbrookeDépartement Génie chimique

Production de 1 000 000 L/jour d'éthanol à 99,5% vol. à partir de grains de

maïs.

SIZE FSCM NO DWG NO REV

0

SCALE 1 : 1 Par: GBeauvais et DPion SHEET 1 OF 1

Convoyeur

Propriétés du produit final:Gravité spécifiques (60°F):0.7962Composition:% par volume d'éthanol: 99.50% poids/poids d'éthanol: 99.19% mole éthanol: 97.95

Informations supplémentaires:

Composition des grains de maïs:Fécule de maïs* : 72 Wt%Protéines*: 9 Wt%Huile*: 3 Wt%Fibres et cendres (pertes)* : 16Wt%Humidité: 15.5Wt% * : base sèche

VapeurP=100psig

27% solidepH 6.3T<60C

(important)

a-amylase(HIGH T L120)0.05-0.8 w/w

Jet Cooker(hydroheater)

Tubet= 20 min

T=120c

Flash chamberP=8.4psiat=30 min.

T=85c

T=30c

Saccharificationglucoamylase

enzyme fixée surpackingT=65Ct=1h

Pressurerelief

pH 6.0 à 6.5

recyclagedes cellules

Ca(OH)2 pour pH

T=65C

eau fraîche15c

eau fraîche15c

VapeurP=100psig

t=5min.

TA-A001

SI-A001

CC-A001-1CC-A001-2

CV-A001

CT-A001

DR-A001

Évaporateur

EV-A001

MX-A001

PP-A001

JT-A001

RX-A001

HX-A001

HX-A002

CU-A001

PP-A003

PP-A004PP-A005

RX-A002

PP-A002

PP-A006

TU-A001

Steam ejectorPP-A007

ME-A001

Réservoirs d'entreposaged'éthanol

TK-A014

MASH1

MASH2

MASH3

DEXTRINS1

DEXTRINS2

S_SUSPENSION

DEXTRINS3

DEXTROSE1

DEXTROSE2

ETHANOL3

DISTILLAT

RAFFINAT

BACKSET

PRE_EVAP

BACKSET_60

CONCENTRE

DDGS_WET

DDGS

AIR_INAIR_OUT

VAPEURto boiler

VAPEUR1

STEAM_COOKSTEAM_ST

H2O_WARMto slurry

to boiler

RT-A001

RT-A002

RT-A004

Réservoir derétention EAU

TK-A002

RX-A003

PP-A008 PP-A009

RT-A005

CO2

RT-A003

BACKSET_40

45% solide

TK-A001

25% sol

28% sol. 20psig

ST_SOLID

P=100psig

PP-A010

PP-A011

Préparation du mashCuisson du mash (Jet-cooker)Décanteurs centrifugesSaccharificationFermentationColonne à distillerSéchage des DDGSMembrane de pervaporation pour produire l ’éthanol à 99.5%

Simulation : Procédé à base de maïs




maïs.


0


Convoyeur




VapeurP=100psig


(important)



Tubet= 20 min

T=120c


T=85c

T=30c



Pressurerelief

pH 6.0 à 6.5


Ca(OH)2 pour pH

T=65C

eau fraîche15c

eau fraîche15c

VapeurP=100psig

t=5min.

TA-A001

SI-A001

CC-A001-1CC-A001-2

CV-A001

CT-A001

DR-A001

Évaporateur

EV-A001

MX-A001

PP-A001

JT-A001

RX-A001

HX-A001

HX-A002

CU-A001

PP-A003

PP-A004PP-A005

RX-A002

PP-A002

PP-A006

TU-A001


ME-A001


TK-A014

MASH1

MASH2

MASH3

DEXTRINS1

DEXTRINS2

S_SUSPENSION

DEXTRINS3

DEXTROSE1

DEXTROSE2

ETHANOL3

DISTILLAT

RAFFINAT

BACKSET

PRE_EVAP

BACKSET_60

CONCENTRE

DDGS_WET

DDGS

AIR_INAIR_OUT

VAPEURto boiler

VAPEUR1

STEAM_COOKSTEAM_ST

H2O_WARMto slurry

to boiler

RT-A001

RT-A002

RT-A004


TK-A002

RX-A003

PP-A008 PP-A009

RT-A005

CO2

RT-A003

BACKSET_40

45% solide

TK-A001

25% sol

28% sol. 20psig

ST_SOLID

P=100psig

PP-A010

PP-A011

Bilan aux membranes

Entrées SortiesFractionsmassiques

Fractions massiques #1 #2

Éthanol 0.78 Éthanol 0.9995 0.20Eau 0.22 Eau 0.0005 0.80Débit Total (Kg/h) 50 504 Débit Total (Kg/h) 50 450

Bilan global du procédéEntrées au procédé Sorties au procédé

Maïs (15.5% humidité) 152 TM/hr Vapeur 1 (réservoir flash) 21.7 TM/hrEau fraîche (54°C chaleurrécupérée de HX-A001)

216.2 TM/hr Vapeur (évaporateur) 215.0 TM/hr

Eau fraîche à températurecontrôlée (58°C)

33.0 T.M/hr Vapeur (refroidisseur flash) 3.1 TM/hr

Vapeur (pour cuisson) 42.6 TM/hr DDGS 55.8 TM/hrHumidité dans le gaz à lasortie du séchoir

55.2 TM/hr

Distillat (eau –éthanol) 59.8 TM/hrCO2 36.7 TM/hr

Total 444 TM/hr Total 446 TM/jour

Bilan énergétique globalConsommation du procédé Sorties du procédé (T ref = 15C)

Vapeur au cuiseur (100psig; =2.047 MJ/kg)

42.6 TM/hr Eau du condenseur del'éjecteur (Cp = 4.18MJ/TMK; T = 54.4C)

630.5 TM/hr1.04E5MJ/hr

Vapeur à l'éjecteur duréservoir flash (100 psig)

24.9 TM/hr Condensat de l'éjecteur à 73.5C

43.1 TM/hr0.105E5MJ/hr

Vapeur au bouilleur de lacolonne de distillation (100psig)

2.23E5 MJ/hr108.9 TM/hr

Échangeur HX-A002 :réfrigérant nécessaire, bouclefermée.

(360.3 TM/hr0.608E5MJ/hr)pas considéré

Vapeur aux évaporateurs(150 psia; =2.01 MJ/kg )

59.5 TM/hr Eau du condenseur de lacolonne (15 à 60C)

.989E5 MJ/hr525.8 TM/hr

Condensats des évaporateurs(T entre 200 et 300 F)

283 TM/hr1.51E5MJ/hr

Vapeur de l'effet 8 (14.7 psia) 0.72E5 MJ/hrVapeur du refroidisseurflash

0.03E5 MJ/hr

Total 235.9 TM/hr4.83 E5 MJ/hr

Total 4.39 MJ/hr

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/anRequiert 912 000 TM/an de maïs

soit 10% de la production canadienne


Technologie B : Procédé à base d’éthylène

Université de

Sherbrooke

Département

Génie chimique

Production de 1 000 000 L/jour d'éthanol à

99,5% vol. à partir de l'éhtylène

SIZEFSCM NO DWG NO REV

3SCA

LE1 : 1 Par : Équipe D

SHE

ET1 OF 1

Propriétés du produitfinal:Gravité spécifiques (60°F):0.7962Composition:% par volume d'éthanol:99.50% poids/poids d'éthanol:99.19% mole éthanol:97.95

Informationssupplémentaires:

Eau

Éthylène à 100%

TK-B01

PP-B01-02

PP-B03-04

PP-B05-06

TK-B03

Acide sulfurique 96%

TK-B08

PP-B31-32

PP-B33-34

HX-B03

PP-B29-30

TK-B07

PP-B37-38

TK-B10

PP-B41-42TK-B09

Tour de refroidissement

TR-B01-02

TK-B02

Eau de refroidissement


TK-B06

PP-B13-14

PP-B15-16

ME-B01

TK-B11 PP-B43-44

PP-B57-58Vers HX-B02


PP-B61-62Vers CU-B03

PP-B63-64Vers RX-B01

TK-B12

TK-B13 PP-B47-48 TK-B14PP-B49-50

TK-B15

PP-B51-52TK-B17

TK-B16

HX-B01

PP-B21-22 PP-B55-56

PP-B09-10

CU-B01

CU-B04

PP-B45-46

PP-B25-26PP-B53-54

RX-B01 CU-B02

PP-B17-18

CU-B03

PP-B39-40

HX-B02


PP-B67-68UTE-B01

PP-B69-70

DM-B01

Eau de ville

Vers CV-B01

Vers TK-B01

CV-B01

PP-B71-72

PP-B73-74

Vers UTE

Réacteur d’hydrolyse•C2H4 + H2O + H2SO4 = C2H5OH + (C2H6)2O + H2SO4

Colonne de strippage

Récupération de l ’acide sulfurique

Membrane de pervaporation

Concentration de l ’éthanol à 99.5% massique

Colonne à distiller

Séparation de l ’oxyde de diethyl de l ’éthanol

Colonne de lavage

Enlever les vapeurs d ’acide

Services

U.T.E., Déminéraliseur, Tour de refroidissement


Simulation : Procédé à base d’éthylène

Université de

Sherbrooke

Département

Génie chimique




3SCA


SHE

ET1 OF 1



Eau

Éthylène à 100%

TK-B01

PP-B01-02

PP-B03-04

PP-B05-06

TK-B03


TK-B08

PP-B31-32

PP-B33-34

HX-B03

PP-B29-30

TK-B07

PP-B37-38

TK-B10

PP-B41-42TK-B09


TR-B01-02

TK-B02



TK-B06

PP-B13-14

PP-B15-16

ME-B01

TK-B11 PP-B43-44





TK-B12

TK-B13 PP-B47-48 TK-B14PP-B49-50

TK-B15

PP-B51-52TK-B17

TK-B16

HX-B01

PP-B21-22 PP-B55-56

PP-B09-10

CU-B01

CU-B04

PP-B45-46

PP-B25-26PP-B53-54

RX-B01 CU-B02

PP-B17-18

CU-B03

PP-B39-40

HX-B02


PP-B67-68UTE-B01

PP-B69-70

DM-B01

Eau de ville

Vers CV-B01

Vers TK-B01

CV-B01

PP-B71-72

PP-B73-74

Vers UTE

Entrées Sorties

Fr. massiques

#1 #2 #3

Fractions massiques

#1 #2 #3 #4

H2SO4 0.7421 H2SO4 0.549 0.8245

Éthanol 0.1656 Caustic 0.451

Eau 0.0375 1 Oxyde de diéthyl 0.9058

Oxyde de diéthyl 0.0495 Éthanol 0.0002 0.6717

Éthylène 0.0053 Eau 0.0035 0.3293 0.1755

Caustic 1 Éthylène 0.0905

Débit Total (Kg/h) 270 439.3 Débit Total (Kg/h) 270 438.8

Bilan des colonnes d ’extraction

Bilan global du procédéEntrées Sorties

Fractions massiques#1 #2 #3 #4

Fractions massiques #1 #2 #3

H2SO4 1 H2SO4 0.013Éthylène 1 Éthylène 0.0905Eau 1 Eau 0.0035 0.0004Caustique 1 Caustique 0.010

Éthanol 0.0002 0.9996 0.977Oxyde dediéthyl

0.9058

Débit Total (Kg/h) 49 652.8 Débit Total (Kg/h) 49 616.1

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/anRequiert 570 millions L/an d ’éthylène soit 7% de la production canadienne

Dimensionnement et coûts : Procédé à base de maïs




maïs.


0


Convoyeur




VapeurP=100psig


(important)



Tubet= 20 min

T=120c


T=85c

T=30c



Pressurerelief

pH 6.0 à 6.5


Ca(OH)2 pour pH

T=65C

eau fraîche15c

eau fraîche15c

VapeurP=100psig

t=5min.

TA-A001

SI-A001

CC-A001-1CC-A001-2

CV-A001

CT-A001

DR-A001

Évaporateur

EV-A001

MX-A001

PP-A001

JT-A001

RX-A001

HX-A001

HX-A002

CU-A001

PP-A003

PP-A004PP-A005

RX-A002

PP-A002

PP-A006

TU-A001


ME-A001


TK-A014

MASH1

MASH2

MASH3

DEXTRINS1

DEXTRINS2

S_SUSPENSION

DEXTRINS3

DEXTROSE1

DEXTROSE2

ETHANOL3

DISTILLAT

RAFFINAT

BACKSET

PRE_EVAP

BACKSET_60

CONCENTRE

DDGS_WET

DDGS

AIR_INAIR_OUT

VAPEURto boiler

VAPEUR1

STEAM_COOKSTEAM_ST

H2O_WARMto slurry

to boiler

RT-A001

RT-A002

RT-A004


TK-A002

RX-A003

PP-A008 PP-A009

RT-A005

CO2

RT-A003

BACKSET_40

45% solide

TK-A001

25% sol

28% sol. 20psig

ST_SOLID

P=100psig

PP-A010

PP-A011

Nom de l'équipement Unités Identification coût unité coût total FournisseurSilos à grain 8 SI-A001 759599 6 076 792 TimmerhausDécanteur centrifuge 6 CT-A001 450 000 2 700 000 Baker ProcessMembrane de pervaporation 1 ME-A001 4 219 995 4 219 995 Sulzer Metco

FICHE TECHNIQUE

Équipement Numéro d'identificationSilos à grains de maïs SI-A001

Paramètres Unités Prix estimé unitaire759,599 $Dimension désirée Prix estimé total6,076,792 $

Débit 253 m3/h Calculs de l'estimé du prix

Volume annuel 1,000,000 m 3Peters M. Timmerhause

Remplissage 12 fois l'an Prentice Hall (1998)

Volume mensuel 83,333 m 3Grands contenants d'acier au carbone

Nombre d'unités 8 N/A pas de corrosion

Volume choisi 10,417 m 3p.540, graphique coût vs capacité

Diamètre 18 m

Hauteur 41 m Conversion de coût:taux de change US-CAN : 0.69indice d'inflation : 1990 = 922.82000 = 1026

FICHE TECHNIQUE

Équipement Numéro d'identificationDécanteurs centrifuges CT-A001

Paramètres Unités Paramètres UnitésMatériaux de fabrication type modèle 6150acier inoxydable (316SS) unité 6Matière et fluide entrant prix estimé unitaire: 450 000 $

kg/h m3/h prix estimé total: 2 700 000 $ eau (10% résidus) 69 518 69

dextrine (28% résidus) 527 181 480Matière et fluide sortant

kg/h m3/hdécantés (30% résidus) 65 613 52 dextrine (25% résidus) 531 088 498 Propriétés de la matière entrantPression 359 kPaTempérature 85 °CSolide en suspension 25 wt %diamètre des particules 3 mmdensité des particules 2000 kg/m3

Modèle 6150

FICHE TECHNIQUE

Équipement Numéro d'identificationMembrane de pervaporation SMS 30-11 ME-A001Paramètres Unités Paramètres UnitésMatériaux de fabrication Dimension désirée

céramique Surface d'échange 16 880 m 2

matière entrante dans colonne à distiller Charge thermique 632 MJ/hMM fraction Paramètres d'opération

éthanol 78 % w/w Puissance EI 30 kweau 22 % w/w Pression 220 kPa

Débit 59 834 kg/h Température vapeur saturée 170 °C

Débit 71 m 3 /h Débit vapeur saturée 6 100 kg/h

Pression 220 kPa

Densité 838 kg/m 3Paramètres Unités

Viscosité 1 cP matière entrante dans membrane

Température 80 °C Débit 50 504 kg/h

fraction d'eau 7 % w/w

Nombre d'unité requis Unités matière sortante de membraneDimension désirée Rétentat 46 441 kg/h

Surface / unité 767.3 m 2fraction d'eau 0.5 % w/w

Nbre d'unités 22 N/A Perméat 4 063 kg/hNbre module/unité 32 N/A fraction d'eau 80 % w/wNbre de modules 700 N/A Prix estimé 4 219 995 $

Surface/module 25 m 2Fournisseur: Sulzer Canada Inc.

Université de

Sherbrooke

Département

Génie chimique




3SCA


SHE

ET1 OF 1



Eau

Éthylène à 100%

TK-B01

PP-B01-02

PP-B03-04

PP-B05-06

TK-B03


TK-B08

PP-B31-32

PP-B33-34

HX-B03

PP-B29-30

TK-B07

PP-B37-38

TK-B10

PP-B41-42TK-B09


TR-B01-02

TK-B02



TK-B06

PP-B13-14

PP-B15-16

ME-B01

TK-B11 PP-B43-44





TK-B12

TK-B13 PP-B47-48 TK-B14PP-B49-50

TK-B15

PP-B51-52TK-B17

TK-B16

HX-B01

PP-B21-22 PP-B55-56

PP-B09-10

CU-B01

CU-B04

PP-B45-46

PP-B25-26PP-B53-54

RX-B01 CU-B02

PP-B17-18

CU-B03

PP-B39-40

HX-B02


PP-B67-68UTE-B01

PP-B69-70

DM-B01

Eau de ville

Vers CV-B01

Vers TK-B01

CV-B01

PP-B71-72

PP-B73-74

Vers UTE


Dimensionnement et coûts : Procédé à base d’éthylène

Nom de l'équipement Unités Identification coût unité coût total Fournisseur

Déminéralisateur 1 DM-B01 1 010 000 1 010 000 Aquarius

Réservoir tampon (CU-B04) 4 TK-B17 1 607 566 6 430 265 Timmerhaus

Tours de refroidissement 2 TR-B01-02 185 680 371 360 Timmerhaus

FICHE TECHNIQUE

Équipement Numéro d'identificationDéminéralisateur DM-B01

Paramètres Unités ComposantesMatériaux de fabrication Filtre bi-couche

acier Filtre de sécuritéMatière et fluide entrant Échangeurs d'ions

Masse molaire% w/w Pompes de régénération/recirculationEau de ville 18.02 23% Pompes de régénération/stockage des réactifsEau de UTE 18.02 77% Armoire de commande et programmation

Total 100%

Paramètres UnitésDonnées sur la matière entrante Prix estimé 1 010 000 $

Débit 61 156 kg/h Fournisseur : Aquarius Technologies inc.Débit 269 gpm kg/h $

Débit 61 m 3 /h Estimation 16 000 450 000 Pression 101.3 kPa 61 578 1 010 174

Densité 999 kg/m 3

Viscosité 1 cpTempérature 20 °C

FICHE TECHNIQUE

Équipement Numéro d'identificationTours de refroidissement TR-B01-02

Paramètres ParamètresUnités

Matériaux de fabrication Dimension désirée

bois Nombre d'unités 2Matière et fluide entrant Charge thermique 37 725 MJ/h

Masse molaire F. massique Paramètres d'opération (sortie)

Eau 18.02 1.0000 Pression 101.3 kPa

Paramètres Unités Température 20 °CDonnées sur la matière entrante

Débit 301 m 3 /h Calculs du coût:Pression 120 kPa référence: Peter & Timmerhaus p. 810, fig. B-6

Densité 999 kg/m 3 300 m3 /h = 1321 gpmViscosité 0.5 cp Tour de refroidissement en bois, cross-flowTempérature 60 °C capacité d'abaisser température de 25 °C.

coût unitaire : 110 000$ US (janvier 1990)Prix estimé unitaire: 185 680 $ delta T°C requis : 60-20°CPrix estimé total: 371 360 $ coût total: 2*110 000$ US (janvier 1990)

FICHE TECHNIQUE

Équipement Numéro d'identificationRéservoir tampon pour colonne CU-B04 TK-B17

Paramètres ParamètresUnités

Matériaux de fabrication Dimension désirée

acier au carbone Volume total 2300 m 3

Recouvrement intérieur PVC Volume unité 575 m 3

Diamètre 7 m3Matière et fluide entrant Hauteur 14.9 m3

Acide sulfurique (96%) 97 m 3 /h Nbre d'unités 4 N/A

Température 70 °CPression 101.33 kPa

Fluide corosif oui Coût unitaire: 1 607 566 $Coût total: 6 430 264 $

Calculs du coût: Calculs de l'estimé du prixréférence: livre de Peters and Timmerhaus référence Timmerhaus

575 m3 = 151 899 gallons réservoirs grand volume recouverts PVCcoût = 1.5*coût réservoir de 100 000 gallons p.539, graphique coût vs capacitécoût = 1.5*600 000 $ (US janvier 1990) (réservoir recouvert de PVC) Valide pour environ 24 heures de production

HAZOP: Fiches de sécurité MSDS


Toxicité et degré de risque

TLV 1000 ppmSanté 2Inflammabilité 4Réactivité 0

Légende : 0 rien1 léger2 modéré3 sévère4 extrêmeTLV : Taux limited’expositionProtection personnel

Système de ventilation

Un système d’échappement local ou général est recommandé pour maintenir l’exposition des travailleursà un niveau inférieur à celui de la limite d’exposition au produit dans l’air.

Appareil respiratoire autonome

TLV Pas besoin de respirateurefficace jusqu’à 10 foisle TLV

Demi-masque avec cartouche de protection

efficace jusqu’à 50 foisle TLV

Masque respiratoire avec cartouche de protection

Niveau d’expositioninconnu ou urgence

Masque à adduction d’air, à pression positive intermittente, couvrant tout levisage

Protection pour la peau

Gant de caoutchouc ou néoprène, couvre-tout, bottes et veste imperméables et anti-acidesProtection pour les yeux

Lunettes de sécurité. Maintenir un bain oculaire d’urgence et des installations de douches rapides dans lazone de travail

Par exemple pour l ’éthanolQuestionnaire pour identification Hazop

Oui N/AÉtude future

Commentaire

GénéralL'aire du procédé est-il correctement drainée? A-t'on besoin de mur de feu, digues et garde-fou spécial?Les obstructions dans le sol sont-elles dangereuses?Les restrictions au dessus du procédé sont-ils dangereux?A-t-il assez de dégagements?Espace sécuritaire d'entrepôt pour les matériels brutes et les produits finis?Plate-formes adéquates pour les opérations de maintenance?Monte-charges et élévateurs correctement disposés

BuildingLes échelles, escaliers et sorties d'urgence sont-ils adéquats?Porte contre le feu requis?Les obstructions pour la tête sont-elles bien inscrites?Ventilation adéquate?Besoin que les échelles et les escaliers soient recouverts?Les endroits ou l'utilisation de lunettes de sécurité sont nécessaires sont bien affichés?A-t-on besoin de structure d'acier à l'épreuve du feu?

ProcédéLes conséquences de l'exposition du procédé adjacent sont-elles considérées?Hotte pour fumée et poussières requises?Matériel instable correctement entreposé?Le laboratoire du procédé est vérifié pour les conditions d'explosive?Disposition pour la protection en cas d'explosion?Réaction dangereuse possible en cas d'erreur de contamination?Chimie du procédé complètement compris et revue?Disposition rapide des réactants en cas d'urgence?Bris de l'équipement mécanique possible cause t-il du danger?Danger possible causé par un blocage dans les tuyaux ou les équipements?Disposition faite pour le matériel toxique?Danger potentiel dans le matériel du système d'égout?Feuilles des informations de sécurité disponibles pour tous les produits chimiques? Danger possible venant de la perte d'un ou plusieurs utilités?Facteur de sécurité modifié par la révision du design?

Conséquences du pire accident ou d'une série d'accident, revue?

TuyauterieDouches et bain pour yeux disponibles?Systèmes de sprinkler requis?Disposition pour une expansion thermique?Tout les lignes de débordement sont dirigées vers un endroit sécuritaire?Les lignes de ventilations sont dirigées dans un lieu sécuritaire?Les spécifications de la tuyauterie est suivies?A-t-on besoin de "hoses"?

Spécimen

Layout : Procédé à base de maïs


PP-A001

JT-A001

Parc destockage

C onc as s eurC C -A001

TA-A001

Tamis

MX-A001

RX-A001

PP-A007

TK-A002

PP-A006

PP-A002

SI-A001SILO

SI-A001SILO

SI-A001SILO

SI-A001SILO

SI-A001SILO

SI-A001SILO

SI-A001SILO

SI-A001SILO

RX-A001

RX-A001

RX-A001

RX-A001

RX-A001

EV-A001DR-A001

PP-A009

CU-A001

PP-A004

PP-A005

CV-A001

RT-A001

AIRE DESTATIONNEMENT

AIRE DE CHARGEMENTDDGS

AIRE DE CHARGEMENT DES GRAINSPAR TRAIN

CHEMIN DE FER

ENTRÉE CAMIONSCITERNE

ENTRÉE CAMIONS DDGS

ENTRÉESTATIONNEMENT

EMPLOYÉS

RX-A002

AIRE DE CHARGEMENT DEL'ÉTHANOL PAR TRAIN ET PAR

CAMION

TK-A014RÉSERVOIR D'ÉTHANOL

TU-A001

TK-A001

CT-A001

MEMBRANES

HX-A002

HX-A003

HX-A001

RX-A002

RX-A002 RX-A002

RX-A002 RX-A002

RX-A002 RX-A002

RX-A002 RX-A002

RX-A002 RX-A002

RX-A003 RX-A003 RX-A003 RX-A003

RX-A003 RX-A003 RX-A003 RX-A003

RX-A003 RX-A003 RX-A003 RX-A003

RX-A003 RX-A003 RX-A003 RX-A003

RX-A003 RX-A003 RX-A003 RX-A003

RX-A003 RX-A003 RX-A003 RX-A003

RT-A002

RT-A003

RT-A004

RT-A005

TK-A014RÉSERVOIR D'ÉTHANOL

ÉQUIPEMENTS TRÈS HAUTDÉPASSANT LE BÂTIMENT

MAINTENANCE

SALLE D'OPÉRATION

BUREAUX

LÉGENDE:

1 MÈTRE CARRÉ

HAUTEUR DU PLAFOND = 9 MÈTRES

USINE D'ÉTHANOL À PARTIR DU MAÏS

Usine

PartiehumidePartie sèche

Silos

Réservoirs d ’éthanolParc de stockage


Sécurité et Layout : Procédé à base d’éthylène

RX-B01

TK-B12d = 12m

h = 17.7m

TK-B13d = 12mh = 9.4m

CU-B01

CU-B02

TK-B14d = 12m

h = 18.6m

CU-B03

TK-B08Oxyde dediéthylène

TK-B15d = 11 m

h = 17.9 m

HX-B03

ME-B01MEMBRANES DE PERVAPORATION

HX-B01

HX-B02

UTE-B01USINE DE TRAITEMENT DES EAUX

DM-B01d = 7m

h = 10mCU-

B04

TK-B10Éthanold = 9m

h = 16.5m

TK-B09d = 12m

h = 17.7meau impure

TK-B16d = 11m

h = 16.3m

TK-B17d = 7.3mh = 10m

TK-B02H2SO4

TK-B03Éthylèned= 12m

h= 17.7m

TK-B01eau pureD= 6m

H= 14.1m

TK-B11Réservoir d'eau de refroidissement

d= 18mh= 29.5m

TK-B07

PP-B43-44

STATIONNEMENT

BUREAUX

SALLED'OPÉRATION

CAFÉTÉRIA

MAINTENANCE


Production de 1 000 000 L/jour d'éthanol à 99,5% vol. à partir d'éthylène

SIZE FSCM NO DWG NOREV

0

SCALE Par : Équipe D SHEET 1 OF 1

ENTRÉE ET SORTIE POUR CAMIOND'ÉTHANOL ET OXYDE DIÉTHYLÈNE

Tour derefroidiss

ement

Tour derefroidiss

ement

Tour derefroidiss

ement

TK-B03Éthylèned= 12m

h= 17.7m TK-B08Oxyde dediéthylène

TK-B08Oxyde dediéthylène

TK-B10Éthanold = 9m

h = 16.5m

TK-B12d = 12m

h = 17.7m

TK-B13d = 12mh = 9.4m

TK-B13d = 12mh = 9.4m

TK-B17d = 7.3mh = 10m

TK-B17d = 7.3mh = 10m

TK-B17d = 7.3mh = 10m

TK-B16d = 11m

h = 16.3m

ENTRÉE ET SORTIE POUR CAMIOND'ÉTHYLÈNE ET H2SO4

CH

EM

IN D

EF

ER

CH

EM

IN D

EF

ER

PP-B65-66

PP-B57-58

PP-B61-62

PP-B59-60

PP-B63-64

PP

-B69-7

0

PP-B41-42PP-B39-40

PP

-B71-7

2P

P-B

73-7

4

PP

-B67-6

8

PP-B29-30

TK-B06

PP-B49-50PP-B15-16PP-B47-48

PP-B17-18

PP-B31-32PP-B51-52

PP

-B01-

02

PP-B13-14

PP-B53-54PP-B09-10PP-B45-46

PP-B21-22PP-B03-04

PP-B05-06

PP-B33-34PP-B37-38

PP-B55-56PP-B25-26

STATIONNEMENT

CAFÉTÉRIA

LE PLAN DE L'USINE

MAINTENANCE

SALLED'OPÉRATION

BUREAUX

LÉGENDE:

PARC DESRÉSERVOIRS

SALLE DES POMPES

RÉACTIFS OU PRODUITS

RÉSERVOIRSTAMPONS

SALLED'OPÉRATI

ON

CV-B01

Traitement des eaux

UsineSalle des pompes

Parc de réservoirs

Choix du site et étude d ’impact: Procédé à base de maïs


BARRIE (ONTARIO)

Attraits majeurs du siteAttraits majeurs du site

la proximité des producteurs de maïsla proximité des producteurs de maïs

les moyens de transports disponibles (ferroviaires et les moyens de transports disponibles (ferroviaires et routiers) routiers)

les considérables ressources en eaux douces disponible les considérables ressources en eaux douces disponible par le biais du Lac Simcoepar le biais du Lac Simcoe

les infrastructures industrielles et la proximité de Toronto les infrastructures industrielles et la proximité de Toronto pour la main d'œuvre spécialiséepour la main d'œuvre spécialisée

le positionnement géographique de Barrie assurant une le positionnement géographique de Barrie assurant une proximité du marché américainproximité du marché américain

AIRRejet émis dans l ’air par l ’usine• CO2 (non réglementé)• Matières particulaires

EAUEau de procédéFonctionne en circuit fermé

Choix du site et étude d ’impact: Procédé à base d ’éthylène


ST-ROMUALD (QUÉBEC)

Attraits majeurs du siteAttraits majeurs du site

les moyens de transports disponibles (ferroviaires, les moyens de transports disponibles (ferroviaires, maritimes et routiers) maritimes et routiers)

les infrastructures industrielles et la proximité de Québec les infrastructures industrielles et la proximité de Québec pour la main d'œuvre spécialiséepour la main d'œuvre spécialisée

AIRAUCUN REJET DE L ’USINE DANS L ’AIR AUCUN REJET DE L ’USINE DANS L ’AIR À L ’EXCEPTION DE LA VAPEUR D ’EAUÀ L ’EXCEPTION DE LA VAPEUR D ’EAU

EAU Eaux neutralisées provenant de l ’UTE [pH [email protected], Tmax=25°C, 10 ppm sel]

RESPECTE LARGEMENT LES NORMES!RESPECTE LARGEMENT LES NORMES!

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

Analyse économique


Échelonnée sur 20 ans

Conversion des dollars 0.69$US/$CAN

Revenus

Procédé AÉthanol (325 $CAN/m3)DDGS (270 $CAN/m3)

Taux d ’imposition

Procédé A : - 30 % (Ontario) Procédé B : - 34 % (Québec)

Manuel référence pour l ’analyse économique

Plant Design and Economics for Chemical EngineersPour les deux procédés

ConsommationProduction direct 60% du coût de fabricationFrais fixe 20% du coût de fabricationPlants 60%(supervision, main d'oeuvre, maintenance)

main d'œuvre ---------supervision 15% main d'œuvre

maintenance 8% du capital fixe

Général 10% du coût de fabricationSomme = Coût de fabrication

Facteurs de dépensesCoût d ’opération

Coût de fabrication + Dépenses générales

Facteurs de dépensesAmortissement

30 % (classe 43 CCA)

EmpruntÀ 8 % d’ intérêt sur 10ansProcédé B

Éthanol (325 $CAN/m3)Oxyde de diéthyle [ether] (750 $CAN/m3)

Procédé éthylène Procédé maïsConsommation Prix/m3 Consommation Prix/m3

Éthylène 300 Maïs* 72Eau 0.23 Eau 0.44

Vapeur 0.00227 Vapeur 0.0037H2SO4 135 Enzymes 0.8NaOH 700

Facteurs de dépenses Matières premières

Procédé A : - Maïs, H2O Procédé B : - Éthylène, H2O, H2SO4, NaOH

Analyse de sensibilité : Procédé à base de maïs

y = -4.5071x - 106.15

y = 5.2176x - 106.88

y = -2.0973x - 106.15

-500 $

-400 $

-300 $

-200 $

-100 $

0 $

100 $

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

Variation en %

Va

leu

r p

rés

en

te e

n m

illio

ns

Prix éthanol $CAN/MJ

Prix matières premières

Coût de fabrication


Prix éthanol ($CAN/MJ)

Matières premières

Analyse économique : Procédé à base de maïs


Facteurs déterminantsFacteurs déterminants

1er Prix éthanol

2e Coût de fabrication

3e Matières premières

Investissement: 207 600 500$CAN

Prix de vente de l ’éthanol: 325$CAN/M3

Valeur présente nette: (-106 151 000) $CAN

TRI 6.29%

Analyse de sensibilité : Procédé à base d'éthylène

y = -2.7217x - 367.34

y = 4.2373x - 367.52

y = -7.5701x - 366.93

-900 $

-800 $

-700 $

-600 $

-500 $

-400 $

-300 $

-200 $

-100 $

0 $

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

Variation en %

Va

leu

r p

rés

en

te e

n m

illi

on

s

Prix éthanol $CAN/MJ

Prix matières premières



Prix éthanol ($CAN/MJ)

Matières premières

Facteurs déterminantsFacteurs déterminants

1er Prix matière premières

2e Prix éthanol

3e Coût de fabrication


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

Étude comparative et recommandations


Production d'éthanol $CAN/m3 $CAN/gal $CAN/MJ Coût relatif àl'essence sur unebase énergétique

Cellulose(Chemical engineering)

547 2.07 0.0231 169 %

Maïs(Chemical engineering)

420 1.59 0.0177 129 %

Maïs(Design :TRI 15%)

393 1.49 0.01658 121 %

Éthylène(Design :TRI 15%)

608 2.30 0.02565 187 %

Prix de l'essence conventionnelle 345 1.30 0.01369 100 %

Augmentation du prix du pétrole• Augmentation direct du prix de l’éthylène• Rend le prix de l ’éthanol produit à partir du maïs concurrentiel

Quantité de maïs nécessaire• La recherche sur les OGM pour la maïs contribuera à la pérennité de la ressource

Utilisation potentiel et exportation• À prix équivalent, les consommateurspréféreront un carburant propre

Le procédé à base de maïs est le plus avantageux !!Le procédé à base de maïs est le plus avantageux !!

Questions ??


Documents

Étude comparative de procédés de production d éthanol vGeneviève Beauvais vMarie-Josée Brisson vNiki Élias vValérie Léveillé vSébastien Maurice vDominic