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Études de cas

30 mois de vie, et ce n’est pas fini

GKD : Les mailles reps spéciales ont convaincu ESIM Chemicals pour la production d’acide fumarique

Abaisser les coûts de maintenance, augmenter la stabilité des process : pour atteindre ces objectifs, ESIM Chemicals a effectué une analyse approfondie des filtres Funda utilisés depuis de nombreuses années dans la production industrielle d’acide fumarique. Il a donc modifié les réglages de l’appareil et entièrement revu la conception des plaques filtrantes, à savoir le type de maille, le matériau et la finition. Pour cela, ESIM Chemicals a fait confiance au savoir-faire de GKD – GEBR. KUFFERATH AG, spécialiste des systèmes de filtration réputé dans le monde entier et fabricant d’éléments filtrants en maille métallique ultra-performante, entre autres pour l’industrie chimique. Ces changements ont nettement allongé la durée de vie du filtre, qui était auparavant de quatre à six mois. Les nouvelles plaques filtrantes sont en service continu depuis 30 mois, et elles ne sont pas près d’atteindre la fin de leur durée de vie. Par ailleurs, la stabilité des process a augmenté de manière significative et les dépenses de maintenance ont nettement diminué.

Le siège de l’entreprise autrichienne ESIM Chemicals est situé dans le complexe chimique de Linz, une grande zone industrielle sur le Danube. ESIM Chemicals compte deux divisions, l’une étant spécialisée dans la fabrication de produits chimiques pour l’agriculture (produits de synthèse sélectionnés) et l’autre dans la production d’intermédiaires, en particulier d’intermédiaires de base. Ces intermédiaires de base sont, entre autres, des produits fabriqués à partir d’anhydride maléique (MSA). L’acide maléique nécessaire est obtenu à partir de n-butane. La fabrication d’acide fumarique fait partie intégrante de la production d’anhydride maléique. L’anhydride maléique comme l’acide fumarique sont des matières premières servant à la fabrication d’intermédiaires chimiques de qualité utilisés dans de nombreuses applications. Par exemple, les applications de l’acide fumarique dans l’industrie chimique sont nombreuses. Il est utilisé comme intermédiaire pour la composition de peintures et de vernis, ou encore comme acidifiant dans l’industrie alimentaire. Il est également couramment utilisé dans l’alimentation animale, en particulier comme additif pour l’élevage et l’engraissement.

La disponibilité des process, un défi  
Chez ESIM Chemicals, la fabrication d’acide maléique et d’acide fumarique est un processus continu. Une défaillance du filtre a des répercussions sur l’ensemble de l’installation. Ce n’est pas sans raison que les filtres sont considérés comme des goulets d’étranglement classiques dans l’ensemble d’un process. Depuis toujours, ESIM Chemicals utilise pour la fabrication d’acide maléique et d’acide fumarique un filtre Funda. Il s’agit d’un système composé de 28 disques filtrants d’un mètre de diamètre chacun. Soucieux de maîtriser ses coûts, ESIM Chemicals avait cependant constaté il y a longtemps déjà que ce filtre Funda était un facteur de coût important. La stabilité insatisfaisante des process, mais aussi des coûts de maintenance élevés, ont conduit au fil des ans à réaliser diverses mesures d’optimisation. L’appareil extérieur entier a été remplacé, le joint d’étanchéité inférieur de l’arbre a été rectifié et la cuve a été optimisée. En même temps cependant, la production d’acide fumarique augmentait sans discontinuer. Alors que la durée de vie habituelle du filtre était de trois à quatre mois depuis des années, elle ne cessait de diminuer pour atteindre le niveau record, négatif, de trois semaines. Parfois, des résidus de charbon actif étaient détectés à l’étape suivante du process lors du contrôle de qualité. Un échantillon était prélevé sur le filtre afin de contrôler le bon fonctionnement du procédé. Un mauvais résultat obligeait à démonter le filtre et à remplacer le système complet. Ce qui impliquait plusieurs heures d’arrêt de la production et des coûts supplémentaires pour la main-d’œuvre et le matériel. Étant donné que l’espace disponible était très limité, il n’était pas possible de remplacer le filtre Funda par un autre appareil, et encore moins d’installer un second filtre.

La combinaison idéale du génie chimique et des éléments filtrants en maille métallique
Les ingénieurs responsables ont donc choisi une solution combinée. Outre le support pour l’ingénierie d’un spécialiste des filtres Funda recommandé par le fabricant de filtres MAVAG, ils ont fait confiance à GKD pour optimiser le système. Le procédé de filtration a été entièrement reconsidéré. Des questions telles que la vitesse d’ouverture et de fermeture des vannes, les circuits de chauffage et de refroidissement, la vitesse de rotation des disques, le mode de lavage de l’arbre ou le joint d’étanchéité de l’arbre creux ont été examinées avec les spécialistes de MAVAG et de GKD. Après un examen attentif par les différents spécialistes, toutes les idées avancées ont été analysées et un plan d’action a été établi. De nombreuses modifications ont été apportées aux réglages techniques. Par exemple, les temps de lavage ont été modifiés et les commutateurs de pression pour la commutation des vannes ont été démontés. Les experts de GKD ont recherché la cause des ruptures de plus en plus fréquentes vers la fin des toiles en inox utilisées à l’aide d’une description détaillée du processus de filtration communiquée par ESIM Chemicals. La solution d’acide fumarique mélangée à du charbon actif est filtrée à la température d’ébullition, à raison d’environ 6000 litres par heure. Le filtre fonctionnant en discontinu, l’acide de pH 3 séjourne donc régulièrement un certain temps dans le filtre. Avant la centrifugation, le gâteau de filtre est séché à une température d’environ 150 °C à la vapeur de process, qui est acheminée à travers l’enveloppe du filtre à une pression de sept bars. Tout cela mettait à rude épreuve les mailles en reps croisé en inox standard utilisées pour la garniture des plaques filtrantes. GKD a donc recommandé une maille reps croisé inversé (KPZ-Microdur) plus résistante, réalisée dans un matériau spécial avec des pores de 60 µm, selon un nouveau type de tissage et de confection. Le montage de cette toile sur les plaques filtrantes nécessitant un savoir-faire particulier, le technicien compétent d’ESIM Chemicals a suivi une formation intensive au siège de GKD à Düren. Il a appris les techniques de pose à chaud et d’installation de disques filtrants en maille métallique – ce qui lui rend de précieux services dans le cadre de son travail quotidien à Linz. Compte tenu des outils dont il disposait, ESIM Chemicals a finalement opté pour le montage à froid avec rebord extérieur rabattu. Au lieu de pièces découpées plates, ESIM Chemicals reçoit maintenant des disques en maille KPZ-Microdur à rebords, qu’il suffit de poser et de replier sur la plaque filtrante. Parallèlement à l’optimisation technique du filtre Funda par l’expert désigné par MAVAG, les 28 plaques filtrantes ont été remplacées. La toile de support a également été remplacée par GKD. Le montage des premières plaques a été effectué par le technicien chez GKD sous la conduite des experts en optimisation des processus de filtration. Pour la pose des autres plaques, le technicien a pu mettre en pratique le savoir-faire acquis à Düren. Le projet d’optimisation a été réalisé en cinq mois, de la prise de contact jusqu’à la mise en service du filtre. Le résultat atteste de manière impressionnante de son efficacité. Le système est en service depuis plus de 30 mois maintenant. Les avantages de la nouvelle toile en acier inoxydable de qualité supérieure sont convaincants : stabilité des performances du filtre, efficacité du nettoyage et une longévité sans doute record, compte tenu des conditions de mise en œuvre. Inutile de dire qu’ESIM Chemicals est satisfait du partenariat avec GKD. La compétence de l’entreprise de Düren dans la conception des éléments filtrants pour la production d’acide impliquant des sollicitations importantes sur le plan chimique, physique et thermique, a très largement contribué à la réussite du projet. Allié à l’accompagnement et au support qualifiés, ce projet est la confirmation concluante de longues années de collaboration fructueuse.

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