Pitajte grupu procesnih inženjera koja industrija koristi najviše metalnih filtara i dobit ćete nekoliko različitih odgovora. Kemijski inženjer kaže oporavak katalizatora. Inženjer poluvodiča ukazuje na čistoću plina. Farmaceutski inženjer govori o sterilnoj filtraciji i ekstraktima. Svaki inženjer ima pravo, samo gleda na isti hardver iz drugog kuta.
Ti se filtri pojavljuju u različitim industrijama, ali razlozi za njihovu ugradnju uvelike se razlikuju. Neke operacije zahtijevaju hardver koji može izdržati visoke temperature i ekstremne pritiske. Drugi zahtijevaju kontrolu kontaminacije u ultra-čistim okruženjima. A neki samo žele izbjeći kupnju jednokratnih uložaka svaki drugi dan – očistite ih, vratite natrag, ponovno pokrenite.
Sam materijal – titan u odnosu na nehrđajući – svodi se na ono što teče kroz sustav, na kojoj temperaturi radi i kako se filtar mora čistiti. Ovaj članak prolazi kroz glavne industrije koje koriste metalne filtre i razmatra što pokreće izbor materijala u svakoj od njih.
Kemikalije i petrokemije
Ako pogledate ukupnu tonažu i broj jedinica, kemikalije i petrokemija su ispred svih ostalih sektora. Nema pravog natjecanja.
Potoci koji se kreću kroz ova postrojenja često su vrući, pod pritiskom i puni agresivnih tekućina – kiselina, kaustika, otapala, stvari koje u kratkom roku proždiru organske medije. Sinterirani metal podnosi uvjete koji bi uništili-filtre na bazi polimera za nekoliko sati.
Titan se desetljećima koristi u kloridnim sredinama. Izdržava se tamo gdje većina drugih metala brzo korodira. To ga čini zadanim za klorovodičnu kiselinu, mokri klor i razrijeđenu sumpornu kiselinu. Alkalne struje, organske tvari i vrući ugljikovodici zahtijevaju nešto manje egzotično – nehrđajući čelik 316L ili 304 pokriva ih bez puno problema. Inconel i Hastelloy povremeno se specificiraju za visok-pH i jako kaustične usluge. Međutim, inženjeri obično iscrpe sve druge mogućnosti prije nego što potpišu tu narudžbenicu – te legure nisu jeftine.
Oporaba katalizatora još je jedan važan čimbenik u kemijskom sektoru. Hidroprocesne jedinice i petrokemijska postrojenja rade na skupim plemenitim metalima - platini, paladiju, niklu, kobaltu. Ako se te čestice katalizatora prenose u daljnju opremu, gubici se brzo zbrajaju. Sinterirani metalni filtarski elementi hvataju te krutine i vraćaju ih u reaktor. Dobro-projektiran sustav oporavka obično pokriva vlastite troškove u roku od dvanaest do osamnaest mjeseci.
FCC uslugu gnojivog ulja vrijedno je spomenuti kao mjerilo. Ulazne krute tvari često dosežu 12 000 ppm. Temperature se kreću oko 350 stupnjeva. Specifikacije izlaza zahtijevaju krutine ispod 50 ppm. Organski mediji ne preživljavaju na tim temperaturama. Keramika podnosi toplinu, ali ima tendenciju pucanja pod ponovljenim ciklusima ispiranja. Sinterirani nehrđajući čelik – obično 316L ili 304 – nema nijedan problem.
Poluvodiči
Proizvodnja poluvodiča pristupa filtraciji iz drugačijeg kuta. Ne radi se o otpornosti na koroziju. Riječ je o čistoći na razini o kojoj većina inženjera nikada ne mora razmišljati.
Tekućine koje se filtriraju su plinovi ultra-visoke-čistoće i određene procesne kemikalije. Sam filtar mora ostati čist – bez odlijevanja čestica, bez ispuštanja plinova, bez unošenja kontaminanata u tragovima. Organske membrane općenito nisu na stolu jer mogu ispuštati vlakna ili hlapljive tvari. Sinterirani metal nema tih problema. Kruto je. Ne linja se. Može se peći na visokim temperaturama kako bi se uklonila sva zaostala kontaminacija.
Izbor materijala ovdje je jednostavan: nehrđajući čelik 316L. Ima odgovarajuću otpornost na koroziju za struje poluvodičkih plinova i blage kemikalije, ali što je još važnije, njegovo ponašanje odvajanja čestica je dobro opisano. Njegov integritet zavara je predvidljiv. Ne predstavlja zabrinutost unakrsne-kontaminacije koju titan ponekad izaziva u određenim koracima procesa.
Uobičajene primjene uključuju ploče za distribuciju plina visoke-čistoće, CMP filtraciju gnojnice i filtre-{2}}točke upotrebe na alatima za jetkanje i taloženje. Ocjene filtracije često se spuštaju do 0,1 µm apsolutno. To je stroža specifikacija od većine kemijskih tvornica, a daje prednost integritetu filtera i kontroli kvalitete.
Farmaceutika
Farma je opet druga životinja. Procesne temperature i tlakovi obično su skromni. Pravi pokretač je usklađenost s propisima.
Regulatori posljednjih godina potiču strože standarde sterilne filtracije, ekstrahiranja i iscjeđivanja. Filtarski mediji moraju pokazati niske sposobnosti ispiranja, 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 licu mjesta i sterilizirati parom na licu mjesta. Filteri za jednokratnu upotrebu bacaju se nakon jedne upotrebe. Sinterirani metalni element vraća se u petlju.
Farmaceutska filtracija radi gotovo isključivo na 316L. Bez problema radi s-medijima na bazi vode, puferima i uobičajenim otapalima za lijekove. Također podnosi parne cikluse 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 reputaciju.
Važna je i praktična strana. Pharma linije rade kontinuirano. Zamjena potrošnog materijala znači prekid rada, revalidaciju i papirologiju. Metalni element koji se može očistiti i ponovno upotrijebiti više puta značajno smanjuje troškove.
Hrana i piće
U hrani i piću, metalni filtri pojavljuju se u linijama za vrući sirup, posvjetljivanju piva i koracima smanjenja mikroba. Mogućnost čišćenja i ponovne upotrebe elemenata čini ih-isplativim u kontinuiranim proizvodnim okruženjima.
304 nehrđajući inox ovdje je radni konj. Cjenovno je pristupačan, jednostavan za održavanje čistoćom i otporan je na CIP kemikalije koje biljke za hranu prolaze kroz svoje linije. Neki postupci koji obrađuju kisele voćne sokove ili slane otopine povećavaju se do 316L. Titan se rijetko viđa u posluživanju hrane – preskup je i nema puno regulatornih presedana za njega. Postoje iznimke u preradi sokova gdje se kloridi i povišene temperature preklapaju, ali njih je malo.
Proizvodnja električne energije i zrakoplovstvo
Proizvodnja električne energije koristi metalne filtre u sustavima ulja za podmazivanje turbina, pred{0}}filtre nuklearne vode i poliranje napojne vode. Pouzdanost i dugi servisni intervali obično su odlučujući faktori.
Nehrđajući čelik 304 i 316L pokriva većinu ovih primjena. Korozija je rijetko glavna briga u energetskim aplikacijama. Ciklička opterećenja i vijek trajanja od zamora imaju veću težinu. Nuklearne elektrane povremeno zahtijevaju poboljšane materijale, a titan dolazi u obzir za-sustave hlađene morskom vodom gdje je kloridno pucanje poznat rizik.
Titan se više koristi u zrakoplovstvu nego u većini drugih industrija izvan kemijske obrade. Okviri zrakoplova i hidraulični vodovi imaju koristi od smanjenja težine koje nudi titan. Otpornost na koroziju pomaže, ali ušteda funti na konstrukciji zrakoplova obično je veći faktor. Nehrđajući materijal i dalje se koristi tamo gdje je masa manje važna ili gdje komponenta nije montirana na konstrukciju zrakoplova.
Dakle, koja industrija zauzima prvo mjesto? Po ukupnom volumenu, kemikalije i petrokemije u potpunosti pobjeđuju. Po zahtjevima procesa, poluvodiči postavljaju najvišu ljestvicu. Što se tiče regulatornog opterećenja, farmaceutski proizvodi se suočavaju s najstrmijim usponom.
Zbrojite sve i nehrđajući čelik 316L izbija na vrh u samom volumenu. Pojavljuje se posvuda. Titan je specijaliziraniji – koristi se-za klorovodičnu kiselinu, mokri klor i određene poslove u zrakoplovstvu, ali rijetko se nalazi u poluvodičima, farmaceutskim proizvodima ili prehrambenim postrojenjima. 304 za manje zahtjevne poslove u kojima kloridi nisu faktor.
Ono što sve ovo povezuje je jednostavno. Proces je preagresivan, preosjetljiv ili preskup da bi se riskirao kvar filtra. Organski ne mogu obaviti posao. Trošak neplaniranog ispada ili incidenta kontaminacije gotovo uvijek premašuje početno ulaganje u sinterirani metal.
To je niša koju ti filtri zauzimaju. Ne zato što su novi ili uzbudljivi. Zato što se nose s uvjetima koji zaostaju za drugim medijima.
