Vprašajte skupino procesnih inženirjev, katera industrija uporablja največ kovinskih filtrov, in dobili boste nekaj različnih odgovorov. Kemijski inženir pravi rekuperacijo katalizatorja. Inženir polprevodnikov opozarja na čistost plina. Farmacevtski inženir govori o sterilni filtraciji in ekstraktih. Vsak inženir ima svoje, samo gleda na isto strojno opremo z drugega zornega kota.
Ti filtri se pojavljajo v različnih panogah, vendar se razlogi za njihovo namestitev zelo razlikujejo. Nekatere operacije zahtevajo strojno opremo, ki preživi visoke temperature in ekstremne pritiske. Drugi zahtevajo nadzor nad onesnaženostjo v ultra-čistih okoljih. In nekateri se preprosto želijo izogniti nakupu kartuš za enkratno uporabo vsak drugi dan – očistite jih, vstavite nazaj in znova zaženite.
Sam material – titan v primerjavi z nerjavnim jeklom – je odvisen od tega, kaj teče skozi sistem, pri kateri temperaturi deluje in kako je treba filter očistiti. Ta članek obravnava glavne industrije, ki uporabljajo kovinske filtre, in obravnava, kaj poganja izbiro materiala v vsaki od njih.
Kemikalije in petrokemikalije
Če pogledate skupno tonažo in število enot, so kemikalije in petrokemikalije pred vsemi drugimi sektorji. Pravega tekmovanja ni.
Tokovi, ki tečejo skozi te obrate, so pogosto vroči, pod pritiskom in napolnjeni z agresivnimi tekočinami – kislinami, jedkimi snovmi, topili, snovmi, ki v kratkem času požrejo organske medije. Sintrana kovina je odporna na pogoje, ki bi uničili filtre-na osnovi polimerov v nekaj urah.
Titan se že desetletja uporablja v kloridnih okoljih. Zdrži tam, kjer večina drugih kovin hitro korodira. Zaradi tega je privzeta za klorovodikovo kislino, mokri klor in razredčeno žveplovo kislino. Alkalni tokovi, organski materiali in vroči ogljikovodiki zahtevajo nekaj manj eksotičnega – nerjaveče jeklo 316L ali 304 jih pokrije brez večjih težav. Inconel in Hastelloy sta občasno določena za visoko-pH in močno jedko. Kljub temu inženirji običajno izčrpajo vse druge možnosti, preden podpišejo to naročilnico – te zlitine niso poceni.
Rekuperacija katalizatorja je še en pomemben dejavnik v kemičnem sektorju. Hidroprocesne enote in petrokemične tovarne uporabljajo drage plemenite kovine - platino, paladij, nikelj, kobalt. Če se ti delci katalizatorja prenesejo v nadaljnjo opremo, se izgube hitro povečajo. Sintrani kovinski filtrirni elementi zajamejo te trdne snovi in jih vrnejo v reaktor. Dobro-zasnovan obnovitveni sistem običajno pokrije lastne stroške v dvanajstih do osemnajstih mesecih.
Storitev FCC za gnojevko je vredno omeniti kot merilo. Vhodne trdne snovi pogosto dosežejo 12.000 ppm. Temperature se gibljejo okoli 350 stopinj. Specifikacije na izhodu zahtevajo trdne snovi pod 50 ppm. Organski mediji pri teh temperaturah ne preživijo. Keramika prenaša vročino, vendar ponavadi poči pri ponavljajočih se ciklih povratnega pranja. Sintrano nerjavno jeklo – običajno 316L ali 304 – nima nobenega problema.
Polprevodniki
Proizvodnja polprevodnikov se filtracije loteva z drugega zornega kota. Ne gre za odpornost proti koroziji. Gre za čistost v obsegu, o katerem večini inženirjev nikoli ni treba razmišljati.
Tekočine, ki se filtrirajo, so plini ultra-visoke-čistosti in nekatere procesne kemikalije. Sam filter mora ostati čist – brez izločanja delcev, brez izpuščanja plinov, brez vnosa sledov onesnaževalcev. Organske membrane na splošno niso na mizi, ker lahko sproščajo vlakna ali hlapne snovi. Sintrana kovina nima teh težav. Togo je. Ne pušča. Pečemo ga lahko pri visokih temperaturah, da odstranimo ostanke umazanije.
Izbira materiala je enostavna: nerjaveče jeklo 316L. Ima ustrezno odpornost proti koroziji za polprevodniške plinske tokove in blage kemikalije, še pomembneje pa je, da je njegovo obnašanje pri izločanju delcev dobro opredeljeno. Celovitost zvara je predvidljiva. Ne uvaja pomislekov glede navzkrižne-kontaminacije, ki jih titan včasih povzroči v določenih procesnih korakih.
Običajne aplikacije vključujejo distribucijske plošče visoke-čistosti, filtracijo gnojevke CMP in filtre-{2}}točke uporabe na orodjih za jedkanje in nanašanje. Ocene filtracije se pogosto znižajo na 0,1 µm absolutno. To je strožja specifikacija, kot jo uporablja večina kemičnih tovarn, in daje prednost celovitosti filtra in nadzoru kakovosti.
Farmacevtski izdelki
Farmacija je spet druga žival. Procesne temperature in tlaki so običajno skromni. Pravo gonilo je skladnost s predpisi.
Regulatorji si v zadnjih letih prizadevajo za strožje standarde o sterilni filtraciji, ekstrakcijskih in izlužnih sredstvih. Filtrirni mediji morajo pokazati nizko izpiranje, dosledno zadrževanje bakterij in potrjene protokole čiščenja. Kovinski elementi izpolnjujejo te standarde in nudijo eno jasno prednost pred izdelki za enkratno uporabo – očistiti jih je mogoče na mestu in sterilizirati s paro. Filtre za enkratno uporabo zavržemo po enkratni uporabi. Sintran kovinski element gre nazaj v zanko.
Farmacevtska filtracija deluje skoraj izključno na 316L. Brez težav deluje z mediji-na osnovi vode, pufri in običajnimi topili za zdravila. Prav tako vzdrži parne cikle in CIP rutine brez poslabšanja. Titan se le redko pojavi v farmaciji, ker zanj v večini aplikacij ni regulativnega precedensa, validacija pa je že dovolj težka pri materialih, ki imajo dolgo zgodovino.
Pomembna je tudi praktična stran. Farmacevtske linije delujejo neprekinjeno. Zamenjava potrošnega materiala za enkratno uporabo pomeni izpade, ponovno potrjevanje in papirologijo. Kovinski element, ki ga je mogoče večkrat očistiti in ponovno uporabiti, znatno zmanjša stroške.
Hrana in pijača
V hrani in pijači se kovinski filtri pojavljajo v linijah za vroče sirupe, posvetljevanju piva in stopnjah zmanjševanja mikrobov. Zaradi možnosti čiščenja in ponovne uporabe elementov so ti-stroškovno učinkoviti v neprekinjenih proizvodnih okoljih.
304 iz nerjavečega jekla je tu delovni konj. Je cenovno ugoden, enostaven za vzdrževanje čistega in zdrži CIP kemikalije, ki jih rastline za prehrano uporabljajo po svojih linijah. Nekateri postopki, ki obravnavajo kisle sadne sokove ali raztopine slanice, povečajo prostornino do 316 L. Titan se le redko pojavlja v gostinskih storitvah – predrag je in zanj ni veliko regulativnega precedensa. Pri predelavi sokov obstajajo nišne izjeme, kjer se kloridi in povišane temperature prekrivajo, vendar jih je malo.
Proizvodnja električne energije in letalstvo
Proizvodnja električne energije uporablja kovinske filtre v sistemih mazalnega olja za turbine, pred-filtre za jedrsko servisno vodo in poliranje napajalne vode. Zanesljivost in dolgi servisni intervali so ponavadi odločilni dejavniki.
Nerjaveče jeklo 304 in 316L pokriva večino teh aplikacij. Korozija je redko glavna skrb pri električnih aplikacijah. Večjo težo imajo ciklične obremenitve in utrujenost. Jedrske elektrarne občasno zahtevajo izboljšane materiale, titan pa pride v poštev za sisteme,-hlajene z morsko vodo, kjer je znano tveganje razpok zaradi klorida.
Titan se bolj uporablja v letalstvu kot v večini drugih industrij zunaj kemične predelave. Ogrodje letal in hidravlični vodi imajo koristi od zmanjšanja teže, ki ga ponuja titan. Odpornost proti koroziji pomaga, vendar je prihranek kilogramov pri ogrodju običajno večji dejavnik. Nerjavno jeklo se še vedno uporablja tam, kjer je masa manj pomembna ali kjer komponenta ni nameščena na strukturo letala.
Katera industrija je torej na prvem mestu? Po skupnem obsegu naravnost zmagujejo kemikalije in petrokemikalije. Glede na procesne zahteve so polprevodniki postavili najvišjo letvico. Z regulativnim bremenom se najbolj strmo vzpenja farmacija.
Seštejte vse in nerjaveče jeklo 316L bo na vrhu v samem obsegu. Pojavlja se povsod. Titan je bolj specializiran – uporablja se-za klorovodikovo kislino, mokri klor in nekatera dela v vesolju, vendar ga redko najdemo v polprevodnikih, farmacevtskih izdelkih ali prehrambenih obratih. 304 za manj zahtevna dela, kjer kloridi niso dejavnik.
Vse to povezuje preprosto. Postopek je preagresiven, preobčutljiv ali predrag, da bi tvegali okvaro filtra. Organska sredstva ne morejo opraviti svojega dela. Stroški nenačrtovanega izpada ali incidenta kontaminacije skoraj vedno presegajo začetno naložbo v sintrano kovino.
To je niša, ki jo ti filtri zasedajo. Ne zato, ker so novi ali razburljivi. Ker obvladujejo pogoje, ki zaostajajo za drugimi mediji.
