Karine Bélanger Pierre-Luc Girard Nathalie Camiré Dragana Hann Philippe Chouinard Daniel Laflamme Jean-Philippe D

1. ÉTUDE D’INGÉNIERIE PRÉLIMINAIRE Karine Bélanger Pierre-Luc Girard Nathalie Camiré Dragana Hann Philippe Chouinard Daniel Laflamme Jean-Philippe De Serres François Laflamme Nicole Desnoyers Odile Lamarche Catherine Dubreuil Julie Tremblay Maxim Duchesne

2. Plan de l’exposé -Capacité de l’usine -Procédé -Choix et dimensionnement des équipements -Bilan de matière et d’énergie -Analyse de risques -Services -Choix du site -Impacts environnementaux -Analyse économique

3. Capacité de l’usine • BIODIESEL • Potentiel du marché canadien est de 100 000 TM /an • L’ordre de grandeur de la production des usines américaines est entre 7 000 et 40 000 TM/an • L’usine a une capacité de30 000 TM/an • GLYCÉRINE RAFFINÉE  3 000 TM/an • L’ordre de grandeur de la production des usines américaines est entre 15 000 et 75 000 TM/an • ENGRAIS K3PO4 400 TM/an • Production canadienne d’engrais 4.5 millions TM/an

4. Description du procédé • CHOIX DES RÉACTIFS • Alcool • MeOHvs EtOH dû au coût de production moins élevé • Huile • Soyavs Canola dû au coût moins élevé et plus stable • Catalyseur • KOHvs NaOH pour former l’engrais K3PO4 • Acide • H3PO4pour former l’engrais K3PO4

5. CH2OH CHOH CH2OH R1COOCH3 R2COOCH3 R3COOCH3 + + 3 CH3OH Catalyseur Alcool Glycérine BIODIESEL Description du procédé RÉACTION : Transestérification CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2OCOR3 Huile ou graisse

6. Description du procédé RÉACTIONS INTERMÉDIAIRES CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2OCOR3 Huile ou graisse CH2OH CHOCOR2 CH2OCOR3 1 R1COOCH3 + CH3OH + Catalyseur Alcool Diglycérine BIODIESEL CH2OH CHOCOR2 CH2OCOR3 CH2OH CHOH CH2OCOR3 2 R2COOCH3 + CH3OH + Catalyseur Diglycérine Alcool Monoglycérine BIODIESEL CH2OH CHOH CH2OCOR3 CH2OH CHOH CH2OH 3 R3COOCH3 + CH3OH + Catalyseur Monoglycérine AlcoolGlycérine BIODIESEL

7. Description du procédé retenu - résidus d’huile résidus d’eauBIODIESEL Huile de soya MeOH KOH H3PO4 - - PROCÉDÉ Section 3 de la purification du biodiesel MeOH Eau Section 2 de la séparation Eau Section 1 de la réaction Section 4 de la purification de la glycérine Eau FERTILISANT K3PO4 GLYCÉRINErésidus d’eau

8. Description du procédé retenu - résidus d’huile résidus d’eauBIODIESEL Huile de soya MeOH KOH H3PO4 - - Section 3 de la purification du biodiesel MeOH Eau Section 2 de la séparation Eau Section 1 de la réaction Section 4 de la purification de la glycérine Eau GLYCÉRINErésidus d’eau FERTILISANT K3PO4

9. Réaction CSTR Huile KOH Méthanol Méthanol CSTR Mélangeur Section Réaction

10. Séparation Purification biodiesel Eau H3PO4 Méthanol Mélangeur Décanteur Colonne àdistiller CSTR Eau Purification glycérine Section Neutralisation

11. Eau BIODIESEL Purification glycérine Filtres Eau Colonne de lavage Neutralisation Section Purification Purification du biodiesel

12. Purification biodiesel Eau Eau Neutralisation Colonne à distiller K3PO4 Séchoir Glycérine Centrifugeuse Section Glycérine Purification de la glycérine

13. Choix et dimensionnement des équipements • Recherche de données dans la littérature • Choix des procédés sectoriels • Simulation • Optimisation des procédés • Dimensionnement des équipements

14. Choix et dimensionnement des équipements • Simulation et optimisation selon la concentration de glycérine dans le biodiesel • Dimensionnement avec les résultats de la simulation

15. Bilans de masse et d’énergie 3.81 TM/h 1.2 MJ/h 131.3 MJ/h 4.2 TM/h 97.7 MJ/h 335 MJ/h 0.022 TM/h 4333 MJ/h 4662 MJ/h Section 3 de la purification du biodiesel Section 2 de la séparation Section 1 de la réaction Section 4 de la purification de la glycérine Débit massique intrants Énergie à fournirpar section Énergie dégagée par section 0.42 TM/h 561 MJ/h 531 MJ/h Intrants: 4231 kg/h Extrants: 4228 kg/h

16. Analyse de risques • Dessiner le diagramme détaillé (P&ID) de chaque section • Identifier les risques associés aux produits et aux équipements du procédé • Apporter les corrections nécessaires au procédé • Établir le positionnement normale et sécuritaire des valves contenues dans le procédé • Établir les vitesses de réponses critiques des contrôleurs • Évaluer les interactions entre les différentes sections du procédé • Rédiger les procédures de démarrage et d’arrêt des sections • Rédiger les procédures de maintenance préventive des équipements

17. Analyse de risques • Produits dangereux • MeOH et H3PO4 • Tout équipement en contact avec le MeOH doit posséder un système anti-explosif • H3PO4très corrosif • Sections les plus à risque Réaction Séparation & Neutralisation

18. Services • Générateur d’azote • Torchère • Génératrice de secours (1750 kW) • 2 Tours de refroidissement (44 m3/h) • Réservoir d’eau de ville (10 m3) • Traitement des effluents (Rejet non-suffisant)

19. Choix du site

20. Choix du site

21. Impacts environnementaux Caractéristiques du secteur • Situé entre les lacs Érié et Huron • Moins de 15% des terres de la région sont boisées • L’usine est située dans le secteur industriel très développé Effets de l’implantation de l’usine • Peu d’émissions gazeuses • Faible effluent (± 2 m3/h) • Peu de déchets solides Matière dangereuses • Méthanol • Acide phosphorique

22. Analyse économique Bases et hypothèses 1.Les quantités annuelles vendues et produites de biodiesel et de glycérine pure sont stables. 2. Le coût des matières premières et le coût des différents services sont constants. 3.Les valeurs des pourcentages choisies afin de calculer les différents coûts à partir du coût total des équipements représentent bien le procédé étudié. 4. Les revenus d’intérêts des liquidités ne sont pas tenus en compte dans l’analyse.

23. Analyse économique • Coût d’investissement • Prix des équipements • Selon le livre de Peter, Timmerhaus and West • Confirmation par les fournisseurs • Coût total en équipement de 3,17 M$ CAN • Coût direct % installation selon type équipement

24. Analyse économique • Coût d’investissement • Coût direct • Indices additionnels utilisés • % reliés aux infrastructures

25. Équipements Coûts directs Installation des équipements Isolation des équipements 1% 7% Instrumentation et 16% 2% contrôles (installé) 8% Tuyauterie (installée) 7% 1% Système électrique 4% (installé) Coût total des 10% équipements (tout inclus) 42% 2% Bâtiment (incluant les services) Aménagement du site Coûts directs totaux: (chantier) 12.3 M$ CAN Services (installés) Site Analyse économique

26. Analyse économique • Coût d’investissement • Coûts indirects

27. Coûts indirects Ingénierie et supervision 17% 20% Dépenses de construction Dépenses légales 17% Contracteurs Démarrage 30% 5% 11% Contingence Coûts indirects totaux: 16 632 800$ Analyse économique • Coût d’investissement • Coûts indirects • Capital fixe total = 16,6 M$ CAN • Coût investissement global = 24 M$ CAN

28. Analyse économique • Coût de production • Coût de fabrication • Frais fixes et les frais généraux indirects • Total de 29.9 M$ CAN • Dépenses générales • Total de 2,9 M$ CAN • Coût de production total annuel • Coût de fabrication + dépenses générales – amortissement 32,4 M$ CAN = 1091 $ CAN / tonne biodiesel 0.97 $ CAN / Litre biodiesel

29. Analyse économique • Prix de vente des produits Revenus totaux = 45.9 M$ CAN/année

30. Analyse économique • Valeur actualisée (PE) • Profit actualisé sur 10 ans • Si PE positive projet accepté • TRAM 25 % • PE = 4.3 M$ CAN • Rendement interne (TRI) • Intérêt réel sur l’investissement • Si TRI > TRAM projet accepté • TRI = 32 % • •Remboursement du prêt • –10 ans à 5 % d’intérêt • –40 % de l’investissement • – Prêt = 9.6 M$ CAN • Rentabilité du projet

31. Analyse de sensibilité Facteur influençant le TRI Rentabilité en fonction de la pureté de la glycérine

32. Analyse de sensibilité Prix de vente du diesel en fonction du taux de taxation canadien moyen Prix de vente du mélange B20 en fonction du prix de vente • Détaxation de 23 % • Rothsay Laurenco est de l’ordre de 24 %.

33. Sommaire • Usine d’une capacité de 30 000 TM/an située à Windsor, ON • Procédé de transestérification de l’huile de soya par le MeOH et KOH • Coût d’investissement total de 24 M$ CAN • Taux de rendement interne de 32 % • Détaxation de 23 %