Approche de l'intégration des procédés

Qu’est-ce que l’intégration des procédés ?

CanmetÉNERGIE préconise l’utilisation de l’intégration des procédés pour améliorer l’efficacité énergétique dans les procédés industriels. Il s’agit d’une approche globale qui analyse l’utilisation de l’énergie dans un procédé ou une usine dans son ensemble, plutôt que de considérer chaque équipement ou système énergétique indépendamment. Elle peut être utilisée pour améliorer l’efficacité énergétique d’une usine et réduire les coûts d’énergie, mais aussi pour minimiser les émissions de gaz à effet de serre ou la quantité d’eau qu’elle utilise.

L'une des caractéristiques essentielles de l’intégration des procédés est qu'elle repose sur des techniques d'analyse systématiques et rigoureuses basées sur des principes thermodynamiques qui ne font pas uniquement appel au bon jugement et à l'expérience. Ces techniques permettent de structurer la démarche qu'utilisent les ingénieurs pour identifier les inefficacités énergétiques d’un procédé et dresser un portrait complet des possibilités d'amélioration. Cette démarche comprend généralement 7 étapes depuis l’acquisition de données sur le procédé jusqu’à l’établissement d’un plan d’action pour l’implantation des mesures.

Pourquoi utiliser l’intégration des procédés ?

L'intégration des procédés est reconnue comme l’une des meilleures approches pour optimiser l’utilisation de l’énergie et des ressources dans les installations industrielles. Elle peut être utilisée aussi bien lors de la rénovation ou de l’agrandissement d'une installation existante qu'au cours de la conception d'une nouvelle unité de production. En général, des économies d’énergie de 10 à 30 % peuvent typiquement être obtenues par une meilleure intégration des systèmes énergétiques. L’approche se révèle ainsi particulièrement adaptée pour traiter des problématiques industrielles aussi variées que :

  • réduire la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre
  • maximiser la récupération de chaleur et le potentiel de cogénération
  • augmenter la rentabilité de l’usine par une réduction des coûts liés à l’énergie
  • réduire la consommation d'eau et la production d'effluents
  • accroître la capacité de production tout en minimisant les investissements requis
  • définir une stratégie d'investissement pour les projets d’énergie à court, moyen et long terme

Les différentes techniques d’intégration des procédés

Parmi les techniques d'intégration des procédés à avoir vu le jour, l'analyse Pinch est certainement la plus fréquemment utilisée. Cela est dû à la simplicité des concepts sur lesquels elle repose et les informations pratiques qu'elle fournit à l’ingénieur pour définir des projets d’économie d’énergie. Mais cela est surtout dû aux résultats spectaculaires obtenus dans de nombreux projets d’intégration énergétique pour une grande variété de procédés à travers le monde. L'analyse Pinch est surtout utilisée pour l’optimisation de réseaux d'échangeurs de chaleur, mais elle peut aussi être utilisée pour l’optimisation des réseaux d'eau et d'hydrogène dans l’industrie du raffinage du pétrole.

D’autres techniques telles que l’analyse exergétique et les méthodes de programmation mathématique sont également utilisées, mais bien plus rarement que l’analyse Pinch.

Qui peut bénéficier de l’intégration des procédés ?

L’intégration des procédés peut être utilisée dans les installations industrielles qui disposent de systèmes énergétiques complexes et qui consomme plus de 100 000 gigajoules en énergie thermique par année, soit l’équivalent d’une consommation de gaz naturel supérieure à 2 500 000 m3 par an.

La complexité d’un procédé se caractérise par la présence de plusieurs des éléments suivants :

  • nombreux échangeurs de chaleur de procédé
  • grande consommation de vapeur ou de combustible
  • équipements de procédé énergivores (p. ex. : fours, colonnes à distiller, séchoirs, évaporateurs, chaudières, réacteurs, etc.)
  • chauffage de bâtiment et unités d’entrée d’air
  • grande consommation d’eau chaude, et/ou d’huile thermique
  • réseau d’air comprimé
  • grande utilisation de refroidissement
Parmi les installations pouvant bénéficier d’une approche par intégration des procédés, notons :
  • usines de pâte et papier
  • raffineries de pétrole
  • sites métallurgiques
  • usines chimiques et pétrochimiques
  • usines agroalimentaires

D’autres procédés industriels peuvent être de bons candidats à une analyse d’intégration des procédés et doivent être évalués au cas par cas. Si vous souhaitez savoir si votre usine peut bénéficier d’une analyse d’intégration des procédés, contactez-nous.

Pour en apprendre davantage au sujet de l'intégration des procédés, consultez :