Întrebați un grup de ingineri de proces care industrie folosește cele mai multe filtre metalice și veți primi câteva răspunsuri diferite. Inginerul chimist spune că recuperarea catalizatorului. Inginerul de semiconductori indică puritatea gazului. Inginerul farmaceutic vorbește despre filtrarea sterilă și extractibile. Fiecare inginer are un punct, doar privind același hardware dintr-un unghi diferit.
Aceste filtre apar în diferite industrii, dar motivele instalării lor variază foarte mult. Unele operațiuni au nevoie de hardware care să supraviețuiască temperaturilor ridicate și presiunilor extreme. Altele necesită controlul contaminării în medii ultra-curate. Iar unii vor doar să evite să cumpere cartușe de unică folosință o dată la două zile – curățați-l, puneți-l înapoi, rulați-l din nou.
Materialul în sine – titan versus inoxidabil – se reduce la ceea ce curge prin sistem, la ce temperatură rulează și la modul în care trebuie curățat filtrul. Acest articol trece prin industriile majore care folosesc filtre metalice și analizează ceea ce determină alegerea materialelor în fiecare dintre ele.
Produse chimice și petrochimice
Dacă te uiți la tonaj total și la numărul de unități, chimicalele și petrochimia ies înaintea oricărui alt sector. Nu există un concurs adevărat.
Fluxurile care se deplasează prin aceste plante sunt adesea fierbinți, sub presiune și încărcate cu fluide agresive - acizi, caustici, solvenți, chestii care mănâncă prin medii organice în scurt timp. Metalul sinterizat rezistă condițiilor care ar distruge filtrele pe bază de polimeri-în câteva ore.
Titanul a fost folosit în medii cu clorură de zeci de ani. Se ține acolo unde majoritatea celorlalte metale se corodează rapid. Acest lucru îl face implicit pentru acid clorhidric, clor umed și acid sulfuric diluat. Fluxurile alcaline, organicele și hidrocarburile fierbinți necesită ceva mai puțin exotic - 316L sau 304 inoxidabil îi acoperă pe cei fără probleme. Inconel și Hastelloy sunt ocazional specificate pentru servicii cu pH ridicat-și puternic caustice. Acestea fiind spuse, inginerii epuizează de obicei orice altă posibilitate înainte de a semna acea comandă de achiziție – acele aliaje nu sunt ieftine.
Recuperarea catalizatorului este un alt factor major în sectorul chimic. Unitățile de hidroprocesare și fabricile petrochimice funcționează cu metale prețioase scumpe – platină, paladiu, nichel, cobalt. Dacă acele particule de catalizator sunt transferate în echipamentul din aval, pierderile se adună rapid. Elementele de filtrare din metal sinterizat captează acele solide și le returnează în reactor. Un sistem-de recuperare bine conceput își acoperă de obicei propriul cost în termen de douăsprezece până la optsprezece luni.
Serviciul de ulei de șlam FCC merită menționat ca punct de referință. Solidele de intrare ating adesea 12.000 ppm. Temperaturile sunt în jur de 350 de grade. Specificațiile de ieșire necesită solide sub 50 ppm. Mediile organice nu supraviețuiesc la acele temperaturi. Ceramica tolerează căldura, dar tind să se crape la cicluri repetate de spălare în contra. Inoxidabilul sinterizat – de obicei 316L sau 304 – nu are nicio problemă.
Semiconductori
Producția de semiconductori abordează filtrarea dintr-un unghi diferit. Nu este vorba despre rezistența la coroziune. Este vorba despre puritate la o scară la care majoritatea inginerilor nu trebuie să se gândească niciodată.
Fluidele care sunt filtrate sunt gaze de puritate ultra{--și anumite substanțe chimice de proces. Filtrul în sine trebuie să rămână curat – fără scurgere de particule, fără degajare, fără introducere de urme de contaminanți. Membranele organice sunt, în general, în afara mesei, deoarece pot elibera fibre sau substanțe volatile. Metalul sinterizat nu are aceste probleme. Este rigid. Nu se varsă. Poate fi copt la temperaturi ridicate pentru a elimina orice contaminare reziduală.
Alegerea materialului aici este simplă: oțel inoxidabil 316L. Are o rezistență adecvată la coroziune pentru fluxurile de gaze semiconductoare și substanțele chimice ușoare, dar, mai important, comportamentul său de eliminare a particulelor este bine caracterizat. Integritatea sa de sudare este previzibilă. Nu introduce problemele de-contaminare încrucișată pe care titanul le ridică uneori în anumite etape ale procesului.
Aplicațiile obișnuite includ panouri de distribuție a gazului de înaltă puritate-, filtrarea nămolului CMP și filtre de punct-de-utilizare pe instrumentele de gravare și depunere. Valorile de filtrare coboară adesea la 0,1 µm absolut. Aceasta este o specificație mai strictă decât cele mai multe fabrici chimice și pune o primă pe integritatea filtrului și controlul calității.
Produse farmaceutice
Pharma este din nou un animal diferit. Temperaturile și presiunile de proces sunt de obicei modeste. Adevăratul motor este conformitatea cu reglementările.
În ultimii ani, autoritățile de reglementare au făcut eforturi pentru standarde mai stricte privind filtrarea sterilă, extractele și substanțele de filtrare. Mediile de filtrare trebuie să demonstreze conținut scăzut de leșiere, retenție bacteriană consecventă și protocoale de curățare validate. Elementele metalice îndeplinesc aceste standarde și oferă un avantaj clar față de cele de unică folosință - pot fi curățate și sterilizate la locul lor cu abur. Filtrele de unică folosință sunt aruncate după o singură utilizare. Un element metalic sinterizat merge înapoi în buclă.
Filtrarea farmaceutică funcționează aproape exclusiv pe 316L. Se ocupă fără probleme de medii pe bază de apă-, soluții tampon și solvenți obișnuiți pentru medicamente. De asemenea, susține ciclurile de abur și rutinele CIP fără degradare. Titanul apare rar în industria farmaceutică, deoarece nu există un precedent de reglementare pentru el în majoritatea aplicațiilor, iar validarea este deja destul de dificilă cu materialele care au un istoric lung.
Contează și partea practică. Liniile farmaceutice rulează continuu. Schimbarea articolelor de unică folosință înseamnă timp de nefuncționare, revalidare și documente. Un element metalic care poate fi curățat și reutilizat de mai multe ori reduce semnificativ această suprafață.
Alimente și băuturi
În alimente și băuturi, filtrele metalice apar în liniile fierbinți de sirop, strălucirea berii și etapele de reducere a microbilor. Capacitatea de a curăța și de a reutiliza elementele le face rentabile-în mediile de producție continuă.
Inoxidabilul 304 este calul de lucru aici. Este accesibil, simplu de păstrat curat și ține până la substanțele chimice CIP pe care fabricile alimentare le rulează prin liniile lor. Unele operațiuni care manipulează sucuri de fructe acide sau soluții de saramură cresc până la 316L. Titanul este rar întâlnit în serviciile alimentare - prea scump și nu există prea multe precedente de reglementare pentru el. Există excepții de nișă în procesarea sucului, unde clorurile și temperaturile ridicate se suprapun, dar acestea sunt puține și departe.
Generare de energie și aerospațială
Generarea de energie folosește filtre metalice în sistemele de ulei de lubrifiere pentru turbine, pre-filtre de apă pentru serviciul nuclear și lustruirea apei de alimentare. Fiabilitatea și intervalele lungi de service tind să fie factorii decisivi.
Oțelul inoxidabil 304 și 316L acoperă majoritatea acestor aplicații. Coroziunea este rareori principala preocupare în aplicațiile energetice. Sarcinile ciclice și durata de viață la oboseală poartă mai multă greutate. Centralele nucleare necesită ocazional materiale îmbunătățite, iar titanul intră în joc pentru sistemele de răcire cu apă de mare-, unde crăparea clorurii este un risc cunoscut.
Titanul se folosește mai mult în industria aerospațială decât în majoritatea altor industrii în afara procesării chimice. Corpurile de avioane și liniile hidraulice beneficiază de reducerea greutății pe care o oferă titanul. Rezistența la coroziune ajută, dar economisirea de kilograme de pe corpul avionului este de obicei factorul mai important. Inoxidabilul se folosește în continuare acolo unde masa este o problemă mai mică sau acolo unde componenta nu este montată pe structura aeronavei.
Deci, care industrie ocupă primul loc? După volumul total, produsele chimice și petrochimice câștigă definitiv. În funcție de cerințele procesului, semiconductorii stabilesc bara cea mai înaltă. Prin sarcina de reglementare, produsele farmaceutice se confruntă cu cea mai abruptă urcare.
Adaugă totul și 316L inoxidabil iese deasupra în volum absolut. Apare peste tot. Titanul este mai specializat – -acidul clorhidric, clorul umed și anumite lucrări aerospațiale, dar care se găsesc rar în semiconductori, produse farmaceutice sau fabrici alimentare. 304 se ocupă de lucrările mai puțin solicitante în care clorurile nu sunt un factor.
Ceea ce leagă toate acestea împreună este simplu. Procesul este prea agresiv, prea sensibil sau prea scump pentru a risca defectarea filtrului. Produsele organice nu pot face treaba. Costul unei întreruperi neplanificate sau al unui incident de contaminare depășește aproape întotdeauna investiția inițială în metal sinterizat.
Aceasta este nișa pe care o ocupă aceste filtre. Nu pentru că sunt noi sau interesante. Pentru că se ocupă de condiții care lasă în urmă alte media.
