Kysy ryhmältä prosessiinsinöörejä, millä toimialoilla käytetään eniten metallisuodattimia, niin saat muutamia erilaisia vastauksia. Kemianinsinööri sanoo katalyytin talteenoton. Puolijohdeinsinööri viittaa kaasun puhtauteen. Lääkeinsinööri puhuu steriilistä suodatuksesta ja uutettavista aineista. Jokaisella insinöörillä on pointti, katsomalla samaa laitteistoa eri näkökulmasta.
Nämä suodattimet näkyvät eri toimialoilla, mutta niiden asentamisen syyt vaihtelevat suuresti. Jotkut toiminnot vaativat laitteistoa, joka kestää korkeita lämpötiloja ja äärimmäisiä paineita. Toiset vaativat kontaminaatioiden hallintaa erittäin-puhtaissa ympäristöissä. Ja jotkut haluavat vain välttää kertakäyttöisten patruunoiden ostamista joka toinen päivä – puhdista ne, laita takaisin ja käytä uudelleen.
Itse materiaali – titaani vs. ruostumaton teräs – riippuu siitä, mitä järjestelmän läpi virtaa, missä lämpötilassa se käy ja miten suodatin on puhdistettava. Tämä artikkeli käy läpi tärkeimmät metallisuodattimia käyttävät teollisuudenalat ja tarkastelee, mikä ohjaa materiaalivalinnat kullakin.
Kemikaalit ja petrokemian tuotteet
Jos tarkastellaan kokonaistonnimäärää ja yksikkömäärää, kemikaalit ja petrokemian tuotteet ovat kaikkien muiden alojen edellä. Varsinaista kilpailua ei ole olemassa.
Näiden kasvien läpi kulkevat virrat ovat usein kuumia, paineen alaisia ja täynnä aggressiivisia nesteitä – happoja, emäksisiä aineita, liuottimia, tavaraa, joka syö orgaanisten väliaineiden läpi nopeasti. Sintrattu metalli kestää olosuhteita, jotka tuhoavat polymeeri-pohjaiset suodattimet tunneissa.
Titaania on käytetty kloridiympäristöissä vuosikymmeniä. Se kestää siellä, missä useimmat muut metallit syöpyvät nopeasti. Tämä tekee siitä oletusarvon kloorivetyhapolle, märkälle kloorille ja laimealle rikkihapolle. Alkaliset virrat, orgaaniset aineet ja kuumat hiilivedyt vaativat jotain vähemmän eksoottista – 316L tai 304 ruostumaton peittää ne ilman suurempia ongelmia. Inconel ja Hastelloy määritetään toisinaan korkean-pH:n ja voimakkaasti syövyttävien palveluiden käyttöön. Kuitenkin insinöörit käyttävät yleensä kaikki muut mahdollisuudet ennen ostotilauksen allekirjoittamista – nuo seokset eivät ole halpoja.
Katalyytin talteenotto on toinen tärkeä tekijä kemian alalla. Vedenkäsittelylaitokset ja petrokemian tehtaat käyttävät kalliita jalometalleja – platinaa, palladiumia, nikkeliä, kobolttia. Jos nämä katalyyttihiukkaset siirtyvät loppupään laitteisiin, häviöt kasvavat nopeasti. Sintratut metallisuodatinelementit sieppaavat nämä kiinteät aineet ja palauttavat ne reaktoriin. Hyvin suunniteltu-palautusjärjestelmä kattaa yleensä omat kustannukset 12–18 kuukauden kuluessa.
FCC:n lieteöljypalvelu on mainitsemisen arvoinen vertailukohtana. Sisääntulon kiintoainepitoisuus saavuttaa usein 12 000 ppm. Lämpötilat pyörivät noin 350 astetta. Pistorasian tekniset tiedot edellyttävät kiintoainepitoisuutta alle 50 ppm. Orgaaniset väliaineet eivät selviä näissä lämpötiloissa. Keramiikka kestää lämpöä, mutta taipumus halkeilla toistuvan vastapesun aikana. Sintratussa ruostumattomassa teräksessä – yleensä 316L tai 304 – ei ole kumpaakaan ongelmaa.
Puolijohteet
Puolijohteiden valmistus lähestyy suodatusta eri näkökulmasta. Kyse ei ole korroosion vastustamisesta. Kyse on puhtaudesta sellaisessa mittakaavassa, jota useimpien insinöörien ei tarvitse koskaan ajatella.
Suodatettavat nesteet ovat erittäin{0}}korkean-puhtausasteita ja tiettyjä prosessikemikaaleja. Itse suodattimen on pysyttävä puhtaana – ei hiukkasten irtoamista, kaasujen poistumista, ei epäpuhtauksien jäämiä. Orgaaniset kalvot ovat yleensä pois pöydältä, koska ne voivat vapauttaa kuituja tai haihtuvia aineita. Sintratulla metallilla ei ole näitä ongelmia. Se on jäykkä. Se ei vuoda. Se voidaan paistaa korkeissa lämpötiloissa mahdollisen epäpuhtauden poistamiseksi.
Materiaalin valinta tässä on yksinkertainen: 316L ruostumaton teräs. Sillä on riittävä korroosionkestävyys puolijohdekaasuvirroille ja miedoille kemikaaleille, mutta mikä tärkeintä, sen hiukkasten irtoamiskäyttäytyminen on hyvin karakterisoitu. Sen hitsin eheys on ennakoitavissa. Se ei aiheuta ristikontaminaatioongelmia, joita titaani joskus aiheuttaa tietyissä prosessivaiheissa.
Yleisiä sovelluksia ovat erittäin{0}}puhtaat kaasunjakelupaneelit, CMP-lietesuodatus ja etsaus- ja saostustyökalujen-käyttöpisteen-käyttöpistesuodattimet. Suodatusarvot laskevat usein 0,1 µm:iin absoluuttisesti. Se on tiukempi tekninen vaatimus kuin useimmat kemiantehtaat, ja se asettaa suodattimen eheyden ja laadunvalvonnan etusijalle.
Farmaseuttiset tuotteet
Pharma on taas eri eläin. Prosessin lämpötilat ja paineet ovat yleensä vaatimattomia. Todellinen ajuri on säännösten noudattaminen.
Sääntelyviranomaiset ovat viime vuosina vaatineet tiukempia standardeja steriilille suodatukselle, uuttoaineille ja liuotettaville aineille. Suodatinmateriaalin on osoitettava alhainen liukenevuus, johdonmukainen bakteeriretentio ja validoidut puhdistusprotokollat. Metallielementit täyttävät nämä standardit ja tarjoavat yhden selvän edun kertakäyttöisiin verrattuna – ne voidaan puhdistaa paikoillaan ja steriloida paikoilleen höyryllä. Kertakäyttöiset suodattimet heitetään pois yhden käytön jälkeen. Sintrattu metallielementti menee takaisin silmukkaan.
Farmaseuttinen suodatus toimii lähes yksinomaan 316 litralla. Se käsittelee vesi-pohjaisia materiaaleja, puskureita ja yleisiä lääkeliuottimia ilman ongelmia. Se kestää myös höyryjaksot ja CIP-rutiinit ilman heikkenemistä. Titaania esiintyy harvoin lääketeollisuudessa, koska sille ei ole säännöksiä useimmissa sovelluksissa, ja validointi on jo tarpeeksi vaikeaa materiaaleilla, joilla on pitkä historia.
Käytännön puoli on myös tärkeä. Pharma-linjat toimivat jatkuvasti. Kertakäyttötavaroiden vaihtaminen tarkoittaa seisokkeja, voimassaolon jatkamista ja paperityötä. Metallielementti, joka voidaan puhdistaa ja käyttää uudelleen useita kertoja, leikkaa sitä huomattavasti.
Ruoka ja juoma
Ruoassa ja juomassa metallisuodattimet näkyvät kuumissa siirappilinjoissa, oluen kirkastuksessa ja mikrobien vähentämisvaiheissa. Elementtien puhdistaminen ja uudelleenkäyttö tekee niistä kustannustehokkaita{1}}jatkuvassa tuotantoympäristössä.
304 ruostumaton on työhevonen täällä. Se on edullinen, helppo pitää puhtaana ja kestää CIP-kemikaalit, joita elintarvikekasvit kulkevat linjojensa läpi. Jotkut toiminnot, jotka käsittelevät happamia hedelmämehuja tai suolaliuoksia, nostavat 316 litraan. Titaania nähdään harvoin ravintoloissa – liian kallista, eikä sille ole juurikaan olemassa ennakkotapauksia. Mehujen käsittelyssä on kapeita poikkeuksia, joissa kloridit ja korkeat lämpötilat menevät päällekkäin, mutta niitä on vain vähän.
Sähköntuotanto ja ilmailu
Sähkön tuotannossa käytetään metallisuodattimia turbiinien voiteluöljyjärjestelmissä, ydinvoimalaitoksen veden esi-suodattimia ja syöttöveden kiillotuksessa. Luotettavuus ja pitkät huoltovälit ovat yleensä ratkaisevia tekijöitä.
304 ja 316L ruostumaton teräs kattavat useimmat näistä sovelluksista. Korroosio on harvoin päähuolena voimasovelluksissa. Sykliset kuormat ja väsymys kestävät enemmän painoa. Ydinvoimalat vaativat toisinaan uusittuja materiaaleja, ja titaani tulee esille merivesijäähdytteisissä{5}}järjestelmissä, joissa kloridihalkeilu on tunnettu riski.
Titaania käytetään ilmailuteollisuudessa enemmän kuin useimmilla muilla kemianteollisuuden ulkopuolella. Lentokoneen rungot ja hydraulilinjat hyötyvät titaanin tarjoamasta painonkevennyksestä. Korroosionkestävyys auttaa, mutta punnan säästäminen lentokoneen rungosta on yleensä suurempi tekijä. Ruostumatonta terästä käytetään edelleen siellä, missä massa on vähemmän tärkeä tai kun komponenttia ei ole asennettu lentokoneen rakenteeseen.
Joten mikä toimiala ottaa kärkipaikan? Kokonaismäärällä kemikaalit ja petrokemian aineet voittavat suoraan. Prosessivaatimusten mukaan puolijohteet asettavat korkeimman palkin. Sääntelytaakan vuoksi lääkkeet kohtaavat jyrkimmän nousun.
Lisää kaikki, niin 316 litran ruostumaton teräs on huipulla valtavan tilavuuden vuoksi. Se näkyy kaikkialla. Titaani on erikoistunutta – kloorivetyhappoa, märkää klooria ja tiettyjä ilmailutöitä, mutta harvoin puolijohteissa, lääkkeissä tai elintarviketehtaissa . 304 tavataan vähemmän vaativissa töissä, joissa kloridit eivät ole tekijä.
Se, mikä yhdistää nämä kaikki, on yksinkertaista. Prosessi on liian aggressiivinen, liian herkkä tai liian kallis riskiäkseen suodattimen epäonnistumisen. Orgaaniset eivät voi tehdä työtä. Odottamattoman käyttökatkon tai saastumistapahtuman kustannukset ylittävät lähes aina sintratun metallin alkuinvestoinnin.
Tämä on markkinarako, jonka nämä suodattimet käyttävät. Ei siksi, että ne olisivat uusia tai jännittäviä. Koska he käsittelevät olosuhteita, jotka jättävät muut tiedotusvälineet taakse.
