Попитайте група инженери по процеси коя индустрия използва най-много метални филтри и ще получите няколко различни отговора. Инженерът химик казва възстановяване на катализатора. Инженерът по полупроводници посочва чистотата на газа. Фармацевтичният инженер говори за стерилна филтрация и екстракти. Всеки инженер има право, просто гледа на същия хардуер от различен ъгъл.
Тези филтри се показват в различни индустрии, но причините за инсталирането им се различават значително. Някои операции изискват хардуер, който издържа на високи температури и екстремни налягания. Други изискват контрол на замърсяването в ултра-чиста среда. А някои просто искат да избегнат купуването на касети за еднократна употреба през ден – почистете ги, поставете ги обратно, пуснете ги отново.
Самият материал – титан срещу неръждаема стомана – се свежда до това какво тече през системата, при каква температура работи и как филтърът трябва да се почиства. Тази статия разглежда основните индустрии, които използват метални филтри, и разглежда какво движи избора на материали във всяка от тях.
Химикали и нефтохимикали
Ако погледнете общия тонаж и броя на единиците, химикалите и нефтохимикалите излизат пред всеки друг сектор. Няма истинско състезание.
Потоците, които се движат през тези инсталации, често са горещи, под налягане и натоварени с агресивни течности – киселини, каустики, разтворители, неща, които изяждат органичните среди за кратко време. Спеченият метал издържа на условия, които биха унищожили филтри на основата на полимер-за часове.
Титанът се използва в хлоридни среди от десетилетия. Издържа там, където повечето други метали корозират бързо. Това го прави по подразбиране за солна киселина, мокър хлор и разредена сярна киселина. Алкалните потоци, органичните вещества и горещите въглеводороди изискват нещо по-малко екзотично – 316L или 304 неръждаема стомана ги покрива без много проблеми. Inconel и Hastelloy понякога се определят за високо-pH и силно разяждащи услуги. Въпреки това инженерите обикновено изчерпват всяка друга възможност, преди да подпишат поръчката за покупка – тези сплави не са евтини.
Възстановяването на катализатора е друг основен фактор в химическия сектор. Хидропреработвателните агрегати и нефтохимическите заводи работят със скъпи благородни метали – платина, паладий, никел, кобалт. Ако тези частици на катализатора се пренесат в оборудването надолу по веригата, загубите се натрупват бързо. Спечените метални филтърни елементи улавят тези твърди вещества и ги връщат в реактора. Добре-проектираната система за възстановяване обикновено покрива собствените си разходи в рамките на дванадесет до осемнадесет месеца.
Услугата FCC суспензионно масло си струва да се спомене като еталон. Входящите твърди вещества често достигат 12 000 ppm. Температурите се движат около 350 градуса. Спецификациите на изхода изискват твърди вещества под 50 ppm. Органичните среди не оцеляват при тези температури. Керамиката понася топлината, но е склонна да се напуква при многократни цикли на обратно промиване. Спечената неръждаема стомана – обикновено 316L или 304 – няма нито един проблем.
полупроводници
Производството на полупроводници подхожда към филтрирането от различен ъгъл. Не става въпрос за устойчивост на корозия. Става дума за чистота в мащаб, за който повечето инженери никога не трябва да мислят.
Течностите, които се филтрират, са газове с ултра-висока-чистота и определени химикали от процеса. Самият филтър трябва да остане чист – без отделяне на частици, без отделяне на газове, без въвеждане на следи от замърсители. Органичните мембрани обикновено не се използват, защото могат да отделят влакна или летливи вещества. Спеченият метал няма тези проблеми. Тя е твърда. Не линее. Може да се пече на високи температури, за да се отстранят всички остатъчни замърсявания.
Изборът на материал тук е лесен: неръждаема стомана 316L. Той има подходяща устойчивост на корозия за полупроводникови газови потоци и леки химикали, но по-важното е, че поведението му на отделяне на частици е добре характеризирано. Целостта на заварката му е предсказуема. Той не въвежда опасенията за кръстосано-замърсяване, които титанът понякога предизвиква в определени етапи на процеса.
Обичайните приложения включват-разпределителни панели за газ с висока{0}}чистота, филтриране на суспензия от CMP и филтри-на-използване върху инструменти за ецване и отлагане. Рейтингите на филтриране често падат до 0,1 µm абсолютни. Това е по-строга спецификация, отколкото повечето химически заводи, и дава предимство на целостта на филтъра и контрола на качеството.
Фармацевтични продукти
Фармата отново е друго животно. Процесните температури и налягания обикновено са умерени. Истинският двигател е спазването на нормативните изисквания.
През последните години регулаторите настояват за по-строги стандарти за стерилна филтрация, екстрахируеми и излужвани вещества. Филтърната среда трябва да демонстрира ниски излугвания, постоянно задържане на бактерии и валидирани протоколи за почистване. Металните елементи отговарят на тези стандарти и предлагат едно ясно предимство пред тези за еднократна употреба – те могат да се почистват на място и стерилизират на място с пара. Филтрите за еднократна употреба се изхвърлят след еднократна употреба. Спечен метален елемент се връща обратно в контура.
Фармацевтичната филтрация работи почти изключително с 316L. Той се справя безпроблемно със среди-на водна основа, буфери и обикновени лекарствени разтворители. Той също така издържа на парни цикли и CIP процедури без влошаване. Титанът рядко се появява във фармацевтиката, тъй като няма регулаторен прецедент за него в повечето приложения, а валидирането вече е достатъчно трудно с материали, които имат дълга история.
Практическата страна също има значение. Фармацевтичните линии работят непрекъснато. Смяната на консумативи за еднократна употреба означава престой, презаверяване и документация. Метален елемент, който може да се почиства и използва повторно многократно, намалява значително тези разходи.
Храна и напитки
В храните и напитките металните филтри се появяват в линиите за горещ сироп, избелването на бирата и стъпките за намаляване на микробите. Възможността за почистване и повторна употреба на елементи ги прави-рентабилни в непрекъснати производствени среди.
304 неръждаема стомана е работният кон тук. Той е достъпен, лесен за поддържане чист и издържа на CIP химикалите, които хранителните растения минават през техните линии. Някои операции, които обработват киселинни плодови сокове или разтвори на саламура, достигат до 316L. Титанът рядко се среща в хранително-вкусовата промишленост – твърде скъп и няма много регулаторни прецеденти за него. Има нишови изключения при обработката на сокове, където хлоридите и повишените температури се припокриват, но те са малко и рядко се срещат.
Производство на електроенергия и космонавтика
Производството на електроенергия използва метални филтри в системите за смазочни масла на турбините, предварителни-филтри за ядрена вода и полиране на захранваща вода. Надеждността и дългите сервизни интервали обикновено са решаващи фактори.
Неръждаемата стомана 304 и 316L покрива повечето от тези приложения. Корозията рядко е основната грижа в енергийните приложения. Цикличните натоварвания и издръжливостта на умора носят по-голяма тежест. Ядрените централи понякога изискват модернизирани материали, а титанът влиза в действие за-охлаждани с морска вода системи, където крекингът от хлорид е известен риск.
Титанът се използва повече в космическата индустрия, отколкото в повечето други индустрии извън химическата обработка. Корпусите и хидравличните линии се възползват от намаляването на теглото, което титанът предлага. Устойчивостта на корозия помага, но спестяването на килограми от корпуса обикновено е по-важният фактор. Неръждаемото стъкло все още намира приложение там, където масата е по-малко проблемна или където компонентът не е монтиран на конструкцията на самолета.
И така, коя индустрия заема първото място? По общ обем химикалите и нефтохимикалите печелят категорично. Според изискванията на процеса, полупроводниците поставят най-високата летва. Що се отнася до регулаторната тежест, фармацевтичните продукти са изправени пред най-стръмно изкачване.
Добавете всичко това и неръждаема стомана 316L излиза на върха в чист обем. Показва се навсякъде. Титанът е по-специализиран – използва се-за солна киселина, мокър хлор и някои аерокосмически дейности, но рядко се среща в полупроводници, фармацевтични продукти или хранителни растения. 304 се справя с по-малко натоварващата работа, при която хлоридите не са фактор.
Това, което свързва всичко това, е просто. Процесът е твърде агресивен, твърде чувствителен или твърде скъп, за да има риск от повреда на филтъра. Органичните не могат да свършат работа. Цената на непланирано прекъсване или инцидент със замърсяване почти винаги надвишава първоначалната инвестиция в синтерован метал.
Това е нишата, която заемат тези филтри. Не защото са нови или вълнуващи. Защото те се справят с условия, които изоставят другите медии.
