Opýtajte sa skupiny procesných inžinierov, ktoré odvetvie používa najviac kovových filtrov a dostanete niekoľko rôznych odpovedí. Chemický inžinier hovorí, že regenerácia katalyzátora. Polovodičový inžinier poukazuje na čistotu plynu. Farmaceutický inžinier hovorí o sterilnej filtrácii a extrahovateľných látkach. Každý inžinier má svoj názor, len sa pozerá na ten istý hardvér z iného uhla.
Tieto filtre sa vyskytujú v rôznych odvetviach, ale dôvody ich inštalácie sa značne líšia. Niektoré operácie vyžadujú hardvér, ktorý prežije vysoké teploty a extrémne tlaky. Iné vyžadujú kontrolu kontaminácie v ultra-čistom prostredí. A niektorí sa jednoducho chcú vyhnúť kupovaniu jednorazových kaziet každý druhý deň – vyčistite ich, vložte späť a znova spustite.
Samotný materiál – titán verzus nerez – závisí od toho, čo prúdi systémom, pri akej teplote beží a ako sa musí filter čistiť. Tento článok prechádza hlavnými priemyselnými odvetviami, ktoré používajú kovové filtre, a zaoberá sa tým, čo riadi výber materiálov v každom z nich.
Chemikálie a petrochémie
Ak sa pozriete na celkovú tonáž a počet jednotiek, chemikálie a petrochemické výrobky sú pred všetkými ostatnými sektormi. Neexistuje žiadna skutočná súťaž.
Prúdy prúdiace cez tieto rastliny sú často horúce, pod tlakom a naplnené agresívnymi tekutinami – kyselinami, žieravinami, rozpúšťadlami, látkami, ktoré sa v krátkom čase prežierajú cez organické médiá. Spekaný kov odolá podmienkam, ktoré by zničili polymérové-filtre za niekoľko hodín.
Titán sa v chloridovom prostredí používa už desaťročia. Udrží sa tam, kde väčšina ostatných kovov rýchlo koroduje. Vďaka tomu je predvolená pre kyselinu chlorovodíkovú, vlhký chlór a zriedenú kyselinu sírovú. Alkalické prúdy, organické látky a horúce uhľovodíky vyžadujú niečo menej exotické – nehrdzavejúca oceľ 316L alebo 304 ich pokryje bez väčších problémov. Inconel a Hastelloy sú občas špecifikované pre vysoké-pH a silne žieravé služby. To znamená, že inžinieri zvyčajne vyčerpajú všetky ostatné možnosti pred podpísaním tejto objednávky – tieto zliatiny nie sú lacné.
Ďalším významným faktorom v chemickom sektore je regenerácia katalyzátora. Hydrospracujúce jednotky a petrochemické závody využívajú drahé drahé kovy – platinu, paládium, nikel, kobalt. Ak sa tieto častice katalyzátora prenesú do následného zariadenia, straty sa rýchlo sčítajú. Spekané kovové filtračné prvky zachytávajú tieto pevné látky a vracajú ich do reaktora. Dobre{4}}navrhnutý systém obnovy zvyčajne pokryje vlastné náklady do dvanástich až osemnástich mesiacov.
Ako meradlo stojí za zmienku služba FCC kalového oleja. Vstupné pevné látky často dosahujú 12 000 ppm. Teploty sa pohybujú okolo 350 stupňov. Špecifikácie výstupov vyžadujú pevné látky pod 50 ppm. Organické médiá pri týchto teplotách neprežijú. Keramika toleruje teplo, ale má tendenciu praskať pri opakovanom preplachovaní. Spekaný nerez – zvyčajne 316L alebo 304 – nemá ani jeden problém.
Polovodiče
Výroba polovodičov pristupuje k filtrácii z iného uhla. Nejde o odolnosť voči korózii. Ide o čistotu v rozsahu, na ktorý väčšina inžinierov nikdy nemusí myslieť.
Kvapaliny, ktoré sa filtrujú, sú plyny mimoriadne{0}}vysokej{1}}čistoty a určité procesné chemikálie. Samotný filter musí zostať čistý – žiadne uvoľňovanie častíc, žiadne odplyňovanie, žiadne vnášanie stopových nečistôt. Organické membrány sú vo všeobecnosti mimo stôl, pretože môžu uvoľňovať vlákna alebo prchavé látky. Spekaný kov nemá tieto problémy. Je tuhý. Nesype sa. Môže sa piecť pri vysokých teplotách, aby sa odstránili zvyšky nečistôt.
Výber materiálu je tu jednoduchý: nehrdzavejúca oceľ 316L. Má primeranú odolnosť proti korózii pre prúdy polovodičových plynov a mierne chemikálie, ale čo je dôležitejšie, jeho správanie pri uvoľňovaní častíc je dobre charakterizované. Jeho integrita zvaru je predvídateľná. Nezavádza obavy z krížovej{4}}kontaminácie, ktoré titán niekedy vyvoláva v určitých krokoch procesu.
Bežné aplikácie zahŕňajú-panely na distribúciu plynu s vysokou čistotou, filtráciu kalov CMP a filtre{1}}na{2}}použitie na leptacích a depozičných nástrojoch. Hodnoty filtrácie často klesajú na absolútne 0,1 µm. To je prísnejšia špecifikácia ako väčšina chemických závodov a kladie dôraz na integritu filtra a kontrolu kvality.
Farmaceutické prípravky
Pharma je opäť iné zviera. Procesné teploty a tlaky sú zvyčajne mierne. Skutočným hnacím motorom je dodržiavanie predpisov.
Regulačné orgány v posledných rokoch presadzujú prísnejšie normy pre sterilnú filtráciu, extrahovateľné a vylúhovateľné látky. Filtračné médiá musia vykazovať nízku vylúhovateľnosť, konzistentné zadržiavanie baktérií a overené čistiace protokoly. Kovové prvky spĺňajú tieto normy a ponúkajú jednu jasnú výhodu oproti jednorazovým – možno ich čistiť na mieste a sterilizovať na mieste parou. Jednorazové filtre sa po jednom použití vyhodia. Spekaný kovový prvok sa vracia späť do slučky.
Farmaceutická filtrácia beží takmer výlučne na 316L. Bez problémov zvláda médiá-na báze vody, pufre a bežné rozpúšťadlá liekov. Tiež vydrží parné cykly a CIP rutiny bez degradácie. Titán sa vo farmácii objavuje len zriedka, pretože vo väčšine aplikácií preň neexistuje žiadny regulačný precedens a validácia je už dosť náročná na materiály, ktoré majú dlhú históriu.
Dôležitá je aj praktická stránka. Farmaceutické linky premávajú nepretržite. Výmena jednorazových vecí znamená prestoje, revalidáciu a papierovanie. Kovový prvok, ktorý sa dá niekoľkokrát vyčistiť a znova použiť, výrazne redukuje hlavu.
Jedlo a nápoje
V potravinách a nápojoch sa kovové filtre objavujú v horúcich sirupových líniách, zjasňovaní piva a krokoch mikrobiálnej redukcie. Vďaka možnosti vyčistiť a znova použiť prvky sú nákladovo{1}}efektívne v prostrediach nepretržitej výroby.
Nerez 304 je tu ťahúňom. Je cenovo dostupný, jednoducho sa udržiava v čistote a znesie chemikálie CIP, ktoré prevádzkujú potravinárske závody. Niektoré prevádzky, ktoré spracovávajú kyslé ovocné šťavy alebo soľné roztoky, dosahujú až 316 l. Titán sa v stravovacích službách vyskytuje len zriedka – je príliš drahý a neexistuje preň veľký regulačný precedens. Pri spracovaní šťavy existujú špecifické výnimky, kde sa chloridy a zvýšené teploty prekrývajú, ale tých je málo.
Výroba energie a letectvo
Pri výrobe energie sa používajú kovové filtre v mazacích olejových systémoch turbín, predfiltroch úžitkovej vody v jadrových elektrárňach-a leštení napájacej vody. Rozhodujúcimi faktormi bývajú spoľahlivosť a dlhé servisné intervaly.
Nerezová oceľ 304 a 316L pokrýva väčšinu týchto aplikácií. Korózia je zriedka hlavným problémom energetických aplikácií. Cyklické zaťaženie a únavová životnosť nesú väčšiu váhu. Jadrové elektrárne si občas vyžadujú vylepšené materiály a titán prichádza do hry pre systémy chladené morskou vodou-, kde je známe riziko praskania chloridmi.
Titán sa viac využíva v letectve ako vo väčšine iných odvetví mimo chemického spracovania. Rámy lietadiel a hydraulické vedenia ťažia zo zníženia hmotnosti, ktoré titán ponúka. Odolnosť proti korózii pomáha, ale úspora kilogramov na draku lietadla je zvyčajne väčším faktorom. Stainless stále nachádza využitie tam, kde je hmotnosť menej dôležitá alebo kde komponent nie je namontovaný na konštrukcii lietadla.
Ktoré odvetvie je teda na prvom mieste? V celkovom objeme jednoznačne vyhrávajú chemikálie a petrochemické produkty. Podľa procesných požiadaviek polovodiče nastavujú najvyššiu latku. Pokiaľ ide o regulačnú záťaž, farmaceutické výrobky čelia najstrmšiemu vzostupu.
Pridajte to všetko a 316L nehrdzavejúca oceľ vyjde na vrchole v čistom objeme. Ukazuje sa to všade. Titán je špecializovanejší – ide-na kyselinu chlorovodíkovú, mokrý chlór a určité letecké a kozmické práce, ale zriedka sa vyskytuje v polovodičoch, farmaceutických alebo potravinárskych závodoch. 304 zvládne menej náročnú prácu, kde chloridy nehrajú úlohu.
To, čo to všetko spája, je jednoduché. Proces je príliš agresívny, príliš citlivý alebo príliš drahý na to, aby riskoval poruchu filtra. Organické látky túto prácu nezvládnu. Náklady na neplánovaný výpadok alebo nehodu s kontamináciou takmer vždy prevyšujú počiatočnú investíciu do spekaného kovu.
To je miesto, ktoré tieto filtre zaberajú. Nie preto, že sú nové alebo vzrušujúce. Pretože zvládajú podmienky, ktoré nechávajú ostatné médiá za sebou.
