Il calendario nascosto della manutenzione
Gli scambiatori di calore in acciaio inossidabile nei processi chimici richiedono una passivazione periodica per mantenere la resistenza alla corrosione. La pellicola passiva di ossido di cromo che protegge l'acciaio si degrada nel tempo, in particolare in ambienti riducenti o dopo la pulizia meccanica. La passivazione ripristina questo film mediante trattamenti con acido nitrico o acido citrico.
Il decapaggio è una procedura più aggressiva richiesta quando la superficie dell'acciaio sviluppa incrostazioni, contaminazione del ferro o prodotti di corrosione. Il decapaggio utilizza miscele di acido fluoridrico-nitrico per dissolvere i contaminanti superficiali e un sottile strato di metallo di base, esponendo la lega fresca per la ripassivazione.
Ogni procedura consuma prodotti chimici, manodopera e tempo di produzione. Ciascuno genera rifiuti pericolosi che richiedono uno smaltimento autorizzato. Ciascuno viene ripetuto annualmente o semestralmente-per tutta la durata dell'apparecchiatura. Nel corso di una durata di servizio di 10 anni, queste procedure di manutenzione accumulano costi sostanziali che sono invisibili nella decisione iniziale di acquisto dell'attrezzatura.
Uno scambiatore di calore in PTFE non richiede passivazione né decapaggio. Il materiale è intrinsecamente resistente alla corrosione-. Non esiste una pellicola passiva da mantenere. L'eliminazione di queste procedure di routine genera risparmi OPEX annuali misurabili.
Le componenti di costo della passivazione e del decapaggio
Una tipica procedura di passivazione per uno scambiatore di calore in acciaio inossidabile di grandi dimensioni prevede lo scarico del lato processo, il risciacquo, la circolazione della soluzione di acido nitrico riscaldata per 30-60 minuti, lo scarico e la neutralizzazione dell'acido, il risciacquo a pH neutro e la rimessa in servizio. La procedura consuma 6-8 ore di fermo produzione.
I costi chimici per una singola passivazione comprendono l'acido, i prodotti chimici di neutralizzazione e il trattamento dell'acqua di risciacquo. I costi di manodopera includono il tempo impiegato dal tecnico per la configurazione, l'esecuzione, il monitoraggio e la documentazione. I costi di smaltimento dei rifiuti comprendono il trasporto e il trattamento della soluzione acida esaurita.
Il decapaggio è più costoso. La miscela acida aggressiva richiede ulteriori precauzioni di sicurezza. I prodotti chimici sono più costosi. I rifiuti sono più pericolosi. La procedura potrebbe richiedere appaltatori specializzati invece che-personale di manutenzione interno.
Tabella 1: Risparmi OPEX annuali derivanti dall'eliminazione della passivazione e del decapaggio (singolo scambiatore di calore di grandi dimensioni)
| Componente di costo | Passivazione (annuale) | Decapaggio (biennale, annualizzato) | Costo annuo totale (acciaio inossidabile) | Equivalente al PTFE |
|---|---|---|---|---|
| Prodotti chimici (acidi, neutralizzanti, risciacqui) | $1,200 | $900 | $2,100 | $0 |
| Manodopera di manutenzione (interna-interna) | $1,600 | $1,000 | $2,600 | $0 |
| Servizi a contratto (se esternalizzati) | $0 | $800 | $800 | $0 |
| Fermi della produzione (8 ore per evento) | $4,800 | $2,400 | $7,200 | $0 |
| Smaltimento dei rifiuti (acido esausto, acqua di risciacquo) | $900 | $1,500 | $2,400 | $0 |
| Attrezzature di sicurezza e monitoraggio | $300 | $400 | $700 | $0 |
| Consumo e trattamento dell'acqua | $200 | $300 | $500 | $0 |
| Totale per scambiatore di calore all'anno | $9,000 | $7,300 | $16,300 | $0 |
Costi per uno scambiatore di calore a guscio singolo-e-a tubo o a immersione di grandi dimensioni nel servizio di trattamento chimico. Tempi di inattività valutati a $ 600/ora in base al contributo alle entrate tipiche di un impianto chimico.
Ulteriori risparmi oltre alla manutenzione ordinaria
L'eliminazione della passivazione e del decapaggio genera un risparmio secondario. Le sostanze chimiche aggressive utilizzate in queste procedure attaccano gradualmente le guarnizioni, le sedi delle valvole e la strumentazione a contatto con le soluzioni di trattamento. Questi componenti richiedono sostituzioni più frequenti sui sistemi sottoposti a regolare manutenzione chimica. Uno scambiatore in PTFE elimina questa esposizione chimica collaterale.
La riduzione del rischio per la sicurezza è reale ma difficile da quantificare. Le soluzioni di decapaggio contenenti acido nitrico caldo e HF-presentano rischi di esposizione del personale. Ogni procedura richiede permessi, dispositivi di protezione individuale e preparazione alla risposta alle emergenze. L'eliminazione di queste procedure elimina i rischi per la sicurezza associati.
Riduzione dei costi di conformità ambientale
La passivazione esaurita e gli acidi di decapaggio sono flussi di rifiuti regolamentati. I costi di smaltimento aumentano nel tempo man mano che le normative si inaspriscono e la capacità di smaltimento si riduce. La tendenza decennale dei costi di smaltimento dei rifiuti pericolosi nella maggior parte delle giurisdizioni è in aumento. Lo scambiatore in PTFE elimina questa crescente esposizione ai costi.
Gli impianti di trattamento delle acque reflue potrebbero addebitare supplementi per flussi di rifiuti a basso-pH o ad alto-nitrato generati durante la pulizia con acido. Questi supplementi si aggiungono al costo totale di ciascun evento di manutenzione.
Riepilogo
L'eliminazione della passivazione e del decapaggio di routine mediante la conversione a uno scambiatore di calore in PTFE consente di risparmiare circa 16.000 dollari all'anno per scambiatore di grandi dimensioni in costi diretti e indiretti, in base alle strutture di costo tipiche degli impianti di trattamento chimico. Nel corso di una durata di vita dell'apparecchiatura di 10 anni, questa riduzione dei costi operativi da sola può superare i 160.000 dollari, spesso superiori al costo di acquisto dello scambiatore in PTFE stesso.
I risparmi comprendono prodotti chimici, manodopera, tempi di inattività, smaltimento dei rifiuti e danni collaterali alle apparecchiature. Ulteriori vantaggi non quantificati includono la riduzione del rischio per la sicurezza e l’eliminazione dei crescenti costi di smaltimento dei rifiuti pericolosi.
L'analisi ingegneristica per il risparmio OPEX dello scambiatore di calore in PTFE in condizioni specifiche dell'impianto è disponibile previa presentazione delle attuali procedure di passivazione e decapaggio, frequenze, costi chimici e di manodopera, valore dei tempi di inattività e cronologia delle spese di smaltimento dei rifiuti.
