Pitajte grupu procesnih inženjera koja industrija koristi najviše metalnih filtera i dobićete nekoliko različitih odgovora. Hemijski inžinjer kaže obnavljanje katalizatora. Inženjer poluprovodnika ukazuje na čistoću gasa. Farmaceutski inženjer govori o sterilnoj filtraciji i ekstraktima. Svaki inženjer ima poentu, samo gledajući isti hardver iz drugog ugla.
Ovi filteri se pojavljuju u različitim industrijama, ali razlozi za njihovu instalaciju se uvelike razlikuju. Za neke operacije je potreban hardver koji preživljava visoke temperature i ekstremne pritiske. Drugi zahtijevaju kontrolu kontaminacije u ultra-čistim okruženjima. A neki samo žele da izbegnu kupovinu kertridža za jednokratnu upotrebu svaki drugi dan – očistite ih, vratite ih, ponovo pokrenite.
Sam materijal – titanijum naspram nerđajućeg čelika – svodi se na ono što teče kroz sistem, na kojoj temperaturi radi i kako se filter mora očistiti. Ovaj članak prolazi kroz glavne industrije koje koriste metalne filtere i razmatra šta pokreće izbor materijala u svakoj od njih.
Hemikalije i petrohemije
Ako pogledate ukupnu tonažu i broj jedinica, hemikalije i petrohemije su ispred svih drugih sektora. Nema pravog takmičenja.
Potoci koji se kreću kroz ove biljke su često vrući, pod pritiskom i napunjeni agresivnim tečnostima – kiselinama, kausticima, rastvaračima, stvarima koje u kratkom roku proždiru organske medije. Sinterovani metal izdržava uslove koji bi uništili filtere na bazi polimera-za nekoliko sati.
Titanijum se decenijama koristi u hloridnim okruženjima. Drži se tamo gdje većina drugih metala brzo korodira. To ga čini zadanim za hlorovodoničnu kiselinu, vlažni hlor i razrijeđenu sumpornu kiselinu. Alkalni tokovi, organska materija i vrući ugljovodonici zahtevaju nešto manje egzotično – 316L ili 304 nerđajući materijal pokriva one bez mnogo problema. Inconel i Hastelloy se povremeno određuju za visoke-pH i jako nagrizajuće usluge. Međutim, inženjeri obično iscrpe sve druge mogućnosti prije nego što potpišu tu narudžbu – te legure nisu jeftine.
Oporavak katalizatora je još jedan važan faktor u hemijskom sektoru. Postrojenja za hidropreradu i petrohemijska postrojenja rade na skupim plemenitim metalima – platini, paladijumu, niklu, kobaltu. Ako se te čestice katalizatora prenose u nizvodnu opremu, gubici se brzo zbrajaju. Sinterovani metalni filterski elementi hvataju te čvrste materije i vraćaju ih u reaktor. Dobro{4}}osmišljen sistem oporavka obično pokriva sopstvene troškove u roku od dvanaest do osamnaest mjeseci.
Vrijedi spomenuti FCC servis ulja kao mjerilo. Ulazna čvrsta materija često dostiže 12.000 ppm. Temperature se kreću oko 350 stepeni. Izlazne specifikacije zahtijevaju krute tvari ispod 50 ppm. Organski mediji ne prežive na tim temperaturama. Keramika toleriše toplotu, ali ima tendenciju pucanja pri ponovljenom povratnom pranju. Sinterovani nerđajući materijal – obično 316L ili 304 – nema nijedan problem.
Poluprovodnici
Proizvodnja poluprovodnika pristupa filtraciji iz drugog ugla. Ne radi se o otpornosti na koroziju. Radi se o čistoći na skali o kojoj većina inženjera nikada ne mora razmišljati.
Tekućine koje se filtriraju su plinovi ultra{0}}visoke-čistoće i određene procesne hemikalije. Sam filtar mora ostati čist – bez osipanja čestica, bez ispuštanja plinova, bez unošenja kontaminanata u tragovima. Organske membrane se uglavnom ne koriste jer mogu osloboditi vlakna ili hlapljive tvari. Sinterovani metal nema tih problema. To je kruto. Ne linja. Može se peći na visokim temperaturama kako bi se uklonila zaostala kontaminacija.
Izbor materijala je jednostavan: nerđajući čelik 316L. Ima adekvatnu otpornost na koroziju za struje poluvodiča i blage hemikalije, ali što je još važnije, njegovo ponašanje raspadanja čestica je dobro okarakterisano. Njegov integritet zavara je predvidljiv. Ne unosi zabrinutost zbog unakrsne-zagađenja koju titanijum ponekad izaziva u određenim procesnim koracima.
Uobičajene primjene uključuju panele za distribuciju plina visoke{0}}čistoće, CMP filtraciju muljne smjese i filtere na mjestu{1}}upotrebe-na alatima za graviranje i taloženje. Ocjene filtracije se često spuštaju na 0,1 µm apsolutno. To je strožija specifikacija od većine hemijskih fabrika i stavlja naglasak na integritet filtera i kontrolu kvaliteta.
Pharmaceuticals
Farma je opet druga životinja. Temperature i pritisci procesa su obično skromni. Pravi pokretač je usklađenost sa propisima.
Regulatori se posljednjih godina zalažu za strožije standarde za sterilnu filtraciju, ekstrakte i sredstva za ispiranje. Filterski mediji moraju pokazati nisku sposobnost izluživanja, dosljedno zadržavanje bakterija i validirane protokole čišćenja. Metalni elementi zadovoljavaju te standarde i nude jednu jasnu prednost u odnosu na jednokratnu upotrebu – mogu se čistiti na mjestu i sterilizirati parom. Filteri za jednokratnu upotrebu se bacaju nakon jedne upotrebe. Sinterovani metalni element vraća se u petlju.
Farmaceutska filtracija radi gotovo isključivo na 316L. Bez problema rukuje medijima{2}}na bazi vode, puferima i uobičajenim rastvaračima za lijekove. Takođe izdržava cikluse pare i CIP rutine bez degradacije. Titan se rijetko pojavljuje u farmaciji jer ne postoji regulatorni presedan za njega u većini primjena, a validacija je već dovoljno teška s materijalima koji imaju dugu evidenciju.
Važna je i praktična strana. Farmaceutske linije rade kontinuirano. Zamjena za jednokratnu upotrebu znači zastoje, provjeru valjanosti i papirologiju. Metalni element koji se može očistiti i ponovo koristiti više puta značajno smanjuje taj gornji dio.
Hrana i piće
U hrani i pićima, metalni filteri se pojavljuju u linijama vrućeg sirupa, posvjetljivanju piva i koracima redukcije mikroba. Mogućnost čišćenja i ponovne upotrebe elemenata čini ih isplativim-u kontinuiranim proizvodnim okruženjima.
304 nerđajući materijal je ovdje radni konj. Pristupačan je, jednostavan za održavanje čistim i podnosi CIP hemikalije koje prehrambene biljke prolaze kroz svoje linije. Neke operacije koje rade sa kiselim voćnim sokovima ili rastvorima slane vode idu do 316L. Titan se rijetko viđa u restoranima – preskup je i nema mnogo regulatornog presedana za njega. Postoje posebni izuzeci u preradi sokova u kojima se hloridi i povišene temperature preklapaju, ali ih je malo.
Proizvodnja energije i vazduhoplovstvo
Proizvodnja električne energije koristi metalne filtere u sistemima ulja za turbinsko podmazivanje, pred{0}}filtere za nuklearnu vodu i poliranje napojne vode. Pouzdanost i dugi servisni intervali obično su odlučujući faktori.
Nehrđajući čelik 304 i 316L pokrivaju većinu ovih aplikacija. Korozija je rijetko glavna briga u primjenama električne energije. Ciklična opterećenja i vijek trajanja imaju veću težinu. Nuklearne elektrane povremeno zahtijevaju nadograđene materijale, a titanijum dolazi u igru za sisteme hlađene morskom vodom-u kojima je poznat rizik pucanje hlorida.
Titanijum se više koristi u vazduhoplovstvu nego u većini drugih industrija izvan hemijske obrade. Zračni okviri i hidraulične linije imaju koristi od smanjenja težine koje nudi titanijum. Otpornost na koroziju pomaže, ali ušteda kilograma sa okvira aviona je obično veći faktor. Nerđajući materijal se još uvek koristi tamo gde je masa manje zabrinjavajuća ili kada komponenta nije montirana na strukturu aviona.
Dakle, koja industrija zauzima prvo mjesto? U ukupnom obimu, hemikalije i petrohemije potpuno pobeđuju. Prema zahtjevima procesa, poluprovodnici postavljaju najvišu traku. Prema regulatornom opterećenju, farmaceutski proizvodi se suočavaju s najstrmijim usponom.
Dodajte sve i 316L nerđajući materijal dolazi na vrh u ogromnoj zapremini. Pojavljuje se svuda. Titan je više specijalizovan – -za hlorovodoničnu kiselinu, mokri hlor i određene poslove u vazduhoplovstvu, ali se rijetko nalazi u poluvodičima, farmaceutskim proizvodima ili prehrambenim postrojenjima. 304 i obavlja manje zahtjevne poslove gdje hloridi nisu faktor.
Ono što sve ovo povezuje je jednostavno. Proces je previše agresivan, preosetljiv ili preskup da bi rizikovao kvar filtera. Organski sastojci ne mogu obaviti posao. Trošak neplaniranog prekida rada ili incidenta kontaminacije gotovo uvijek premašuje početno ulaganje u sinterirani metal.
To je niša koju ovi filteri zauzimaju. Ne zato što su nove ili uzbudljive. Zato što se nose sa uslovima koji ostavljaju druge medije iza sebe.
