Kérdezze meg a folyamatmérnökök egy csoportját, hogy melyik iparág használja a legtöbb fémszűrőt, és néhány különböző választ fog kapni. A vegyészmérnök szerint a katalizátor visszanyerése. A félvezetőmérnök a gáz tisztaságára mutat rá. A gyógyszerészmérnök a steril szűrésről és az extrahálható anyagokról beszél. Minden mérnöknek van egy pontja, csak más szemszögből nézi ugyanazt a hardvert.
Ezek a szűrők különböző iparágakban jelennek meg, de a telepítésük okai nagyon eltérőek. Egyes műveletekhez olyan hardverre van szükség, amely túléli a magas hőmérsékletet és az extrém nyomásokat. Mások szennyeződés-ellenőrzést igényelnek ultra-tiszta környezetben. Néhányan pedig csak azt akarják elkerülni, hogy minden második nap eldobható patronokat vásároljanak – tisztítsa meg, tegye vissza, futtassa újra.
Maga az anyag – a titán és a rozsdamentes – attól függ, hogy mi folyik át a rendszeren, milyen hőmérsékleten működik, és hogyan kell tisztítani a szűrőt. Ez a cikk áttekinti a fémszűrőket használó főbb iparágakat, és megvizsgálja, hogy mindegyiknél mi vezérli az anyagválasztást.
Vegyi anyagok és Petrolkémia
Ha megnézzük a teljes űrtartalmat és az egységnyi mennyiséget, a vegyi anyagok és a petrolkémiai termékek minden más ágazat előtt állnak. Nincs igazi verseny.
Az ezeken a növényeken áthaladó patakok gyakran forróak, nyomás alatt állnak, és agresszív folyadékokkal – savakkal, lúgokkal, oldószerekkel, olyan anyagokkal, amelyek rövid időn belül megeszik a szerves közeget. A szinterezett fém ellenáll az olyan körülményeknek, amelyek órák alatt tönkreteszik a polimer{1}}alapú szűrőket.
A titánt évtizedek óta használják kloridos környezetben. Ott is megállja a helyét, ahol a legtöbb más fém gyorsan korrodál. Ez teszi a sósav, a nedves klór és a híg kénsav alapértelmezett beállítását. A lúgos patakok, szerves anyagok és forró szénhidrogének valami kevésbé egzotikust igényelnek – a 316L vagy 304 rozsdamentes acél minden gond nélkül lefedi azokat. Az Inconel és a Hastelloy időnként magas-pH-jú és erősen maró hatású szolgáltatásokra is előírják. Ennek ellenére a mérnökök általában minden más lehetőséget kimerítenek, mielőtt aláírják a beszerzési rendelést – ezek az ötvözetek nem olcsók.
A katalizátor visszanyerése egy másik fontos tényező a vegyiparban. A hidrofeldolgozó egységek és a petrolkémiai üzemek drága nemesfémekkel – platina, palládium, nikkel, kobalt – működnek. Ha ezek a katalizátor részecskék átkerülnek a későbbi berendezésekbe, a veszteségek gyorsan összeadódnak. A szinterezett fém szűrőelemek felfogják ezeket a szilárd anyagokat, és visszajuttatják a reaktorba. Egy jól-megtervezett helyreállítási rendszer általában tizenkét-tizennyolc hónapon belül fedezi a saját költségeit.
Az FCC hígtrágyaolaj-szolgáltatást érdemes megemlíteni referenciaértékként. A bemeneti szilárd anyagok gyakran elérik a 12 000 ppm-et. A hőmérséklet 350 fok körül mozog. A kimeneti specifikációk 50 ppm alatti szilárdanyagot igényelnek. A szerves közegek nem élnek túl ezen a hőmérsékleten. A kerámiák elviselik a hőt, de hajlamosak megrepedni az ismételt visszamosás során. A szinterezett rozsdamentes – általában 316L vagy 304 – nem okoz problémát.
Félvezetők
A félvezetőgyártás más oldalról közelíti meg a szűrést. Nem a korrózióval szembeni ellenállásról van szó. Olyan mértékű tisztaságról van szó, amelyre a legtöbb mérnöknek soha nem kell gondolnia.
A szűrt folyadékok ultra{0}}nagy tisztaságú-gázok és bizonyos technológiai vegyszerek. Magának a szűrőnek tisztának kell maradnia – nincs részecskék kiömlése, gázkibocsátás, nyomokban szennyeződések bejutása. A szerves membránok általában nem használhatók, mert rostokat vagy illékony anyagokat bocsáthatnak ki. A szinterezett fémnél nincsenek ilyen problémák. Ez merev. Nem ontja. Magas hőmérsékleten süthető, hogy eltávolítsuk a maradék szennyeződéseket.
Az anyagválasztás itt egyszerű: 316 literes rozsdamentes acél. Megfelelő korrózióállósággal rendelkezik a félvezető gázáramokhoz és az enyhe vegyszerekhez, de ami még fontosabb, jól jellemzi a szemcseleszedő viselkedését. Hegesztési integritása kiszámítható. Nem vezeti be azokat a kereszt-szennyeződési aggályokat, amelyeket a titán néha felvet bizonyos folyamatlépésekben.
A gyakori alkalmazások közé tartoznak a nagy-tisztaságú gázelosztó panelek, a CMP iszapszűrés, valamint a-felhasználás A szűrési értékek gyakran 0,1 µm abszolút értékre csökkennek. Ez szigorúbb specifikáció, mint a legtöbb vegyi üzem, és kiemelten kezeli a szűrő integritását és minőségellenőrzését.
Gyógyszeripari termékek
A Pharma megint más állat. A folyamat hőmérséklete és nyomása általában szerény. Az igazi hajtóerő a szabályozási megfelelés.
A szabályozó hatóságok az elmúlt években szigorúbb szabványok bevezetését szorgalmazták a steril szűréssel, az extrahálható anyagokkal és a kioldható anyagokkal kapcsolatban. A szűrőközegeknek alacsony kioldódást, következetes baktérium-visszatartást és érvényesített tisztítási protokollokat kell mutatniuk. A fémelemek megfelelnek ezeknek a szabványoknak, és egy egyértelmű előnyt kínálnak az eldobhatóakkal szemben – a helyükön tisztíthatók és gőzzel sterilizálhatók. Az eldobható szűrőket egyszeri használat után kidobják. Egy szinterezett fémelem visszamegy a hurokba.
A gyógyszerészeti szűrés szinte kizárólag 316 literrel működik. Probléma nélkül kezeli a víz-alapú médiát, puffereket és a szokásos gyógyszeroldószereket. A gőzciklusokat és a CIP-rutinokat is kibírja romlás nélkül. A titán ritkán jelenik meg a gyógyszeriparban, mert a legtöbb alkalmazásban nincs rá vonatkozó szabályozási precedens, és a hitelesítés már elég nehéz a hosszú múltra visszatekintő anyagokkal.
A gyakorlati oldal is számít. A Pharma vonalak folyamatosan működnek. Az eldobható cikkek cseréje leállást, újraérvényesítést és papírmunkát jelent. A többszörösen tisztítható és újrafelhasználható fémelem jelentősen csökkenti a költségeket.
Étel és Ital
Az ételekben és italokban a fémszűrők a forró szirupsorokban, a sör fényesítésében és a mikrobiális redukciós lépésekben jelennek meg. Az elemek tisztítása és újrafelhasználása költséghatékonysá teszi őket a folyamatos termelési környezetben.
Itt a 304 rozsdamentes az igásló. Megfizethető, egyszerűen tisztán tartható, és ellenáll a CIP-vegyszereknek, amelyeket az élelmiszer-növények a vonalaikon áthaladnak. Egyes műveletek, amelyek savas gyümölcsleveket vagy sóoldatokat kezelnek, akár 316 litert is elérhetnek. A titánt ritkán látni a vendéglátásban – túl drága, és nincs rá sok szabályozási precedens. Vannak kivételek a gyümölcslé-feldolgozásban, ahol a kloridok és az emelkedett hőmérséklet átfedik egymást, de ez kevés.
Energiatermelés és repülés
Az energiatermelés fémszűrőket használ a turbina-kenőolaj-rendszerekben, a nukleáris víz elő-szűrőit és a tápvíz polírozását. A megbízhatóság és a hosszú szervizintervallumok általában a döntő tényezők.
A 304 és 316 literes rozsdamentes acél a legtöbb ilyen alkalmazást lefedi. A korrózió ritkán a fő probléma az energiaellátó alkalmazásokban. A ciklikus terhelések és a fáradtsági élettartam nagyobb súlyt hordoznak. Az atomerőművek időnként korszerűsített anyagokat igényelnek, a titán pedig a tengervízhűtésű{5}}rendszerekbe kerül, ahol a kloridos repedés ismert kockázatot jelent.
A titánt jobban használják az űrhajózásban, mint a legtöbb más iparágban, a vegyi feldolgozáson kívül. A repülőgépvázak és a hidraulikus vezetékek kihasználják a titán súlycsökkentését. A korrózióállóság segít, de általában a nagyobb tényező az, hogy megtakarítsuk a repülőgépvázat. A rozsdamentes acélt továbbra is ott használják, ahol a tömeg kevésbé számít, vagy ahol az alkatrész nincs a repülőgép szerkezetére szerelve.
Tehát melyik iparág foglalja el az első helyet? A teljes mennyiség alapján a vegyi anyagok és a petrolkémiai termékek nyernek. A folyamatkövetelmények szerint a félvezetők állítják a legmagasabb lécet. A szabályozási terhek miatt a gyógyszeripar szembesül a legmeredekebb emelkedéssel.
Ha mindezt összeadja, a 316 literes rozsdamentes acél űrtartalma felülmúlja. Mindenhol megjelenik. A titán specializáltabb – a sósav, a nedves klór és bizonyos repülőgép-ipari munkák-felhasználása, de a félvezetőkben, a gyógyszeriparban vagy az élelmiszerüzemekben ritkán fordul elő. 304, megbirkózik a kevésbé igényes munkákkal, ahol a kloridok nem számítanak rá.
Az, ami mindezeket összekapcsolja, egyszerű. Az eljárás túl agresszív, túl érzékeny vagy túl drága ahhoz, hogy a szűrő meghibásodását kockáztassa. A szerves anyagok nem tudják ellátni a feladatot. A nem tervezett kimaradás vagy szennyeződés költsége szinte mindig meghaladja a szinterezett fémbe történő kezdeti befektetést.
Ezt a rést foglalják el ezek a szűrők. Nem azért, mert újak vagy izgalmasak. Mert olyan körülményeket kezelnek, amelyek más médiát maguk mögött hagynak.
