Une usine d'hydrogène canadienne élimine les dépôts de calcium dans l'échangeur de chaleur sans arrêt de production grâce à Ferroquest*

Challenge

Une usine d'hydrogène située dans l'Alberta, au Canada, risquait de perdre sa capacité de production en raison de soupçons d'entartrage au carbonate de calcium dans les échangeurs de chaleur du compresseur à piston de l'unité d'hydrogène. Cet entartrage réduisait le débit d’eau de refroidissement vers les compresseurs d’hydrogène, entraînant une perte de capacité.

Les unités de compression d'hydrogène augmentent la pression de l'hydrogène produit par l'usine, nécessaire pour alimenter les unités d'hydrotraitement du naphta et du gasoil (processus d'élimination de l'azote et du soufre). L'approvisionnement en hydrogène étant limité, ces procédés ne pouvaient pas fonctionner à plein régime, ce qui avait un impact sur la production globale du site. Le client envisageait un arrêt du compresseur pour nettoyer les échangeurs et rétablir des niveaux de production normaux, mais cela aurait représenté un coût important ainsi qu'une planification complexe.

Solution

L’ingénieur technique des procédés s’est tourné vers Veolia pour l’aider à analyser et à confirmer la cause de la réduction d’efficacité des échangeurs, et pour recommander une solution.

Veolia a passé en revue les conditions d'exploitation de l'usine d'hydrogène, la température et la composition chimique de l'eau de refroidissement. Sur la base de ces résultats, il a été soupçonné que les dépôts se composaient principalement de carbonate de calcium avec des co-dépôts de phosphate de calcium et de silicate de magnésium en raison du débit insuffisant de l'eau de refroidissement fournie à cette unité.

Le dépôt de carbonate de calcium est le type de tartre le plus courant dans les systèmes de refroidissement présentant des niveaux élevés de calcium et d’alcalinité, en particulier dans les zones du système soumises à des conditions difficiles telles que des températures élevées, un pH élevé et un faible débit.

À partir de cette analyse, Veolia a recommandé un nettoyage en ligne à l'aide de Ferroquest LP7200. Ferroquest est un mélange spécialisé d'acides organiques qui fonctionnent à un pH neutre, ce qui permet de l'appliquer sans que le système ne soit mis à l'arrêt et en réduisant le risque de corrosion du système ainsi que la sécurité des travailleurs par rapport aux nettoyages à l'acide conventionnels.

En collaboration avec les équipes techniques et opérationnelles du client, une procédure a été établie pour nettoyer et éliminer les dépôts dans l'eau de refroidissement, afin de rétablir les performances des unités d'hydrogène sans entraîner d'arrêt de production.

Ferroquest a été retenu comme la meilleure solution, car il s’agit d’une solution de nettoyage chimique simple en ligne permettant d’atténuer la perte d’approvisionnement en hydrogène tout en maintenant une capacité optimale de l’échangeur.

Résultat

Le traitement en ligne Ferroquest a permis d’éliminer le tartre des surfaces de l’échangeur de chaleur, tout en évitant les temps d’arrêt du compresseur et l’usure excessive des faisceaux de l’échangeur. La figure 1 montre que le débit de l'échangeur de chaleur a augmenté jusqu'à un point critique, conduisant au nettoyage. Quelques jours après le nettoyage en ligne de Ferroquest, la température de sortie de l'échangeur de chaleur est retombée dans la plage normale à mesure que le dépôt était éliminé, sans aucun impact sur la productivité pendant le nettoyage. Ces améliorations ont été maintenues au cours des mois suivants et aucun signe d'usure de l'unité n'a été observé à la suite du nettoyage.

Le nettoyage avec Ferroquest ayant été effectué à un pH neutre et en ligne, il n'a pas été nécessaire de tenir compte de problèmes particuliers liés à l'élimination de produits chimiques dangereux, contrairement à ce qui se passe lors de nettoyages à l'acide. Cela a également permis de réduire les coûts et d’éliminer les risques pour la sécurité.

Veolia a conservé un partenariat privilégié avec l'équipe d'exploitation de l'unité d'hydrogène car l'application de Ferroquest s'est avérée concluante, rétablissant les performances des échangeurs, éliminant la nécessité d'un arrêt pour nettoyer mécaniquement ou chimiquement les échangeurs, et permettant à l'unité d'hydrogène de fonctionner avec une capacité de production maximale. L'économie financière réalisée par le client grâce à cette application a été estimée à 300 000 $ en perte de production évitée.