Le calendrier de maintenance caché
Les échangeurs de chaleur en acier inoxydable utilisés dans le traitement chimique nécessitent une passivation périodique pour maintenir la résistance à la corrosion. Le film passif d'oxyde de chrome qui protège l'acier se dégrade avec le temps, notamment dans des environnements réducteurs ou après un nettoyage mécanique. La passivation restaure ce film à l'aide de traitements à l'acide nitrique ou à l'acide citrique.
Le décapage est une procédure plus agressive requise lorsque la surface de l'acier développe du tartre, une contamination par le fer ou des produits de corrosion. Le décapage utilise des mélanges d'acide nitrique-fluorhydrique pour dissoudre les contaminants de surface et une fine couche de métal de base, exposant ainsi l'alliage frais pour la repassivation.
Chaque procédure consomme des produits chimiques, de la main d’œuvre et du temps de production. Chacun génère des déchets dangereux nécessitant une élimination autorisée. Chacune est répétée annuellement ou semestriellement-pendant toute la durée de vie de l'équipement. Sur une durée de vie de 10 ans, ces procédures de maintenance accumulent des coûts importants, invisibles dans la décision initiale d'achat de l'équipement.
Un échangeur de chaleur en PTFE ne nécessite ni passivation ni décapage. Le matériau est intrinsèquement résistant à la corrosion-. Il n’y a pas de film passif à entretenir. L'élimination de ces procédures de routine génère des économies d'OPEX annuelles mesurables.
Les éléments de coût de la passivation et du décapage
Une procédure de passivation typique pour un grand échangeur de chaleur en acier inoxydable implique la vidange du côté procédé, le rinçage, la circulation d'une solution d'acide nitrique chauffée pendant 30 à 60 minutes, la vidange et la neutralisation de l'acide, le rinçage à un pH neutre et la remise en service. La procédure consomme 6 à 8 heures d’arrêt de production.
Les coûts chimiques pour une seule passivation comprennent l'acide, les produits chimiques de neutralisation et le traitement de l'eau de rinçage. Les coûts de main-d'œuvre incluent le temps du technicien pour la configuration, l'exécution, la surveillance et la documentation. Les coûts d'élimination des déchets comprennent le transport et le traitement de la solution acide usée.
Le décapage est plus cher. Le mélange acide agressif nécessite des précautions de sécurité supplémentaires. Les produits chimiques sont plus chers. Les déchets sont plus dangereux. La procédure peut nécessiter des entrepreneurs spécialisés plutôt que du personnel de maintenance interne-.
Tableau 1 : Économies annuelles d'OPEX grâce à l'élimination de la passivation et du décapage (grand échangeur de chaleur unique)
| Élément de coût | Passivation (Annuel) | Décapage (biennal, annualisé) | Coût annuel total (acier inoxydable) | Équivalent PTFE |
|---|---|---|---|---|
| Produits chimiques (acide, neutralisants, rinçages) | $1,200 | $900 | $2,100 | $0 |
| Main d'œuvre de maintenance (en-interne) | $1,600 | $1,000 | $2,600 | $0 |
| Services contractuels (si externalisés) | $0 | $800 | $800 | $0 |
| Temps d'arrêt de production (8 heures par événement) | $4,800 | $2,400 | $7,200 | $0 |
| Élimination des déchets (acide usé, eau de rinçage) | $900 | $1,500 | $2,400 | $0 |
| Équipements de sécurité et surveillance | $300 | $400 | $700 | $0 |
| Consommation et traitement de l'eau | $200 | $300 | $500 | $0 |
| Total par échangeur de chaleur par an | $9,000 | $7,300 | $16,300 | $0 |
Coûts d'un échangeur thermique à coque unique-et-à tube ou à grand immersion dans le service de traitement chimique. Temps d'arrêt évalué à 600 $/heure sur la base de la contribution aux revenus typique d'une usine chimique.
Économies supplémentaires au-delà de l'entretien de routine
La suppression de la passivation et du décapage génère des économies secondaires. Les produits chimiques agressifs utilisés dans ces procédures attaquent progressivement les joints, les sièges de vannes et les instruments en contact avec les solutions de traitement. Ces composants nécessitent un remplacement plus fréquent sur les systèmes soumis à un entretien chimique régulier. Un échangeur en PTFE élimine cette exposition chimique collatérale.
La réduction des risques pour la sécurité est réelle mais difficile à quantifier. L'acide nitrique chaud et les solutions de décapage contenant du HF- présentent des risques d'exposition du personnel. Chaque procédure nécessite des permis, des équipements de protection individuelle et une préparation aux interventions d'urgence. L'élimination de ces procédures élimine les risques de sécurité associés.
Réduction des coûts de conformité environnementale
Les acides de passivation et de décapage usés sont des flux de déchets réglementés. Les coûts d’élimination augmentent avec le temps à mesure que les réglementations se durcissent et que la capacité d’élimination diminue. La tendance sur 10 ans des coûts d’élimination des déchets dangereux dans la plupart des juridictions est à la hausse. L'échangeur PTFE élimine cette exposition aux coûts croissants.
Les usines de traitement des eaux usées peuvent facturer des suppléments pour les flux de déchets à faible-pH ou à haute-nitrates générés lors du nettoyage à l'acide. Ces suppléments s'ajoutent au coût total de chaque événement de maintenance.
Résumé
L'élimination de la passivation et du décapage de routine en passant à un échangeur de chaleur en PTFE permet d'économiser environ 16 000 $ par an par grand échangeur en coûts directs et indirects, sur la base des structures de coûts typiques des usines de traitement chimique. Sur une durée de vie de l'équipement de 10 ans, cette économie de coûts d'exploitation à elle seule peut dépasser 160 000 $, soit souvent plus que le coût d'achat de l'échangeur PTFE lui-même.
Les économies comprennent les produits chimiques, la main d’œuvre, les temps d’arrêt, l’élimination des déchets et les dommages collatéraux aux équipements. Parmi les autres avantages non quantifiés figurent la réduction des risques pour la sécurité et l'élimination des coûts croissants d'élimination des déchets dangereux.
L'analyse technique des économies d'exploitation des échangeurs thermiques en PTFE dans des conditions spécifiques de l'usine est disponible sur présentation des procédures de passivation et de décapage actuelles, des fréquences, des coûts de produits chimiques et de main d'œuvre, de la valeur des temps d'arrêt et de l'historique des dépenses d'élimination des déchets.
