処分費用の盲点
熱交換器の調達では、購入価格、設置費用、メンテナンス費用を評価します。廃棄費用が計算に入ることはほとんどありません。撤去と処分は軽微で、分析に値しない付随的費用であることが前提となっています。
化学サービスにおける金属製熱交換器の場合、この仮定は正しくありません。酸メッキまたは酸洗い槽から除去された腐食したステンレス鋼またはチタンのコイルは金属スクラップではありません。有害廃棄物です。表面に-重金属、酸残留物、有毒な金属塩-が汚染されているため、規制上の分類が行われ、専門施設での許可を受けた廃棄が必要となります。
PTFE 熱交換器は耐用年数が終了しても化学的に不活性です。フルオロポリマー表面には、水ですすぐことができない吸収された汚染物質は付着しません。簡単な除染洗浄を行った後、その物質は非有害産業廃棄物として分類されます。-一部の管轄区域では、リサイクル可能なプラスチックとして分類されます。
廃棄コストの差はかなり大きく、複数の交換サイクルにわたって繰り返し発生します。これをライフサイクルコスト分析に含めると、経済比較はさらに PTFE にシフトします。
有害廃棄物分類のトリガー
工業用化学サービスにおける金属製熱交換器は、腐食によって汚染が蓄積します。腐食生成物-金属酸化物、塩化物、硫酸塩-には、プロセス浴からの成分が取り込まれます。ニッケルメッキラインからのステンレス鋼コイルはニッケル塩を運びます。クロムめっき浴からのチタンコイルにはクロム化合物が含まれています。酸洗によるハステロイ交換器にはモリブデンと鉄の残留物が含まれています。
有害廃棄物の分類に関する規制基準は低いです。毒性特性浸出手順試験では、廃棄物が規制対象金属を許容濃度を超えて浸出するかどうかを判定します。浸出水中のニッケルが 5 mg/L を超える、クロムが 5 mg/L を超える、または鉛が 5 mg/L を超える場合、ほとんどの管轄区域で廃棄物は危険物として分類されます。
表面が汚染された腐食した熱交換器は通常、これらのしきい値を超えます。ユニット全体が-金属と汚染物-を合わせて有害廃棄物となり、明示、認可された輸送、および許可された施設での処理が必要になります。
表 1: 耐用年数終了時の廃棄コストの比較（50 kW 熱交換器、5 年のサービスサイクル）--
| 廃棄コスト要素 | 金属コイル (危険) | PTFE コイル (無危険) |
|---|---|---|
| 廃棄物の分類 | 危険物（金属-で汚染されている） | 非危険産業廃棄物- |
| 廃棄前の除染 | 必須（酸リンスにより追加の廃棄物が発生します） | オプション（水洗いで十分） |
| 除染労働と化学薬品 | $400-800 | $100-200 |
| 有害廃棄物の顕在化 | $150-300 | 不要 |
| 認可された有害廃棄物輸送 | $500-1,000 | 不要（標準運賃） |
| 処理・処分施設使用料 | $800-1,500 | $100-300 (埋め立てまたはリサイクル) |
| 1台当たりの総処分費用 | $1,850-3,600 | $200-500 |
| 15年以上の交換 | 3～5台 | 0～1単位 |
| 15年間の総処分費用 | $5,550-18,000 | $200-500 |
除染の要件
金属コイルは廃棄する前に、有害廃棄物の分類を減らすための除染が必要です。{0}}ただし、まれに除外されることはほとんどありません{1}}。除染には、表面の堆積物を除去するための化学洗浄が含まれます。洗浄プロセス自体でも、処理が必要な廃酸やすすぎ水が発生します。
皮肉なことに、より積極的な除染を行うと、腐食した表面からより多くの金属が溶解し、洗浄廃棄物中の金属含有量が増加するため、廃棄物のプロファイルが悪化する可能性があります。このプロセスは、コイル上の汚染を軽減すると同時に、廃棄を必要とする二次廃液流を生成します。
PTFE コイルの汚染除去は最小限で済みます。 -非粘着性の表面により、水ですすぐか優しく拭くと付着物が取り除かれます。化学洗浄は必要ありません。二次廃棄物は発生しません。 PTFE は溶解しないため、すすぎ水にはゆるく付着したプロセス残留物のみが含まれ、溶解した PTFE は含まれません。
リサイクルの可能性
金属製熱交換器は、きれいであればスクラップとしての価値があります。ただし、スクラップの受け入れ基準を達成するための汚染除去のコストは、通常、スクラップの価値を超えます。スクラップ業者は化学的に汚染された金属を拒否するか、大幅に値引きします。除染コストを考慮すると、正味回収価値はマイナスになることがよくあります。
PTFE は技術的にはリサイクル可能ですが、フッ素ポリマーのリサイクルインフラは限られています。この材料は粉砕して充填剤として使用したり、専門施設で化学的にリサイクルしたりすることができます。実際には、使用済みの PTFE のほとんどは、非有害廃棄物として低コストで埋め立てられます。--不活性フッ素ポリマーの埋め立てによる環境への影響は、重金属-で汚染された廃棄物の埋め立てよりも低いです。
まとめ
腐食した金属熱交換器の廃棄物処理および廃棄コストは、機器のライフサイクル全体にわたって不活性 PTFE ユニットのコストを大幅に上回ります。腐食した表面の金属汚染によって引き起こされる有害廃棄物の分類には、認可された輸送、処理、およびマニフェストが必要であり、処分ごとに 1,850 ～ 3,600 ドルが追加されます。
金属製コイルを複数回交換すると、15 年間で廃棄費用の差額が 15,000 ドルを超える場合があります。{3}} PTFE は化学的に不活性であるため、寿命を迎えた後の処理が水洗と無危険廃棄まで簡略化され、コストと規制上の負担が軽減されます。--
特定の規制管轄区域におけるライフサイクル廃棄物処理コスト比較のための工学分析は、プロセス化学物質、現在の廃棄物分類の決定、処理ベンダーのコスト、および交換頻度データの提出により利用可能になります。
