Pajautājiet procesa inženieru grupai, kurā nozarē tiek izmantots visvairāk metāla filtru, un jūs saņemsiet dažas dažādas atbildes. Ķīmijas inženieris saka katalizatora atgūšanu. Pusvadītāju inženieris norāda uz gāzes tīrību. Farmācijas inženieris stāsta par sterilu filtrēšanu un ekstrahējamiem materiāliem. Katram inženierim ir sava lieta, tikai aplūkojot to pašu aparatūru no cita leņķa.
Šie filtri tiek rādīti dažādās nozarēs, taču to uzstādīšanas iemesli ir ļoti atšķirīgi. Dažām darbībām ir nepieciešama aparatūra, kas iztur augstu temperatūru un ārkārtēju spiedienu. Citiem ir nepieciešama piesārņojuma kontrole īpaši-tīrā vidē. Un daži vienkārši vēlas izvairīties no vienreizējās lietošanas kasetņu pirkšanas katru otro dienu — notīriet tās, ielieciet atpakaļ un palaidiet vēlreiz.
Pats materiāls – titāns pret nerūsējošo – ir atkarīgs no tā, kas plūst cauri sistēmai, kādā temperatūrā tā darbojas un kā filtrs ir jātīra. Šajā rakstā ir apskatītas galvenās nozares, kurās tiek izmantoti metāla filtri, un aplūkots, kas nosaka materiālu izvēli katrā no tām.
Ķīmiskās vielas un naftas ķīmija
Ja paskatās uz kopējo tonnāžu un vienību skaitu, ķīmiskās vielas un naftas ķīmijas produkti izceļas priekšā visām citām nozarēm. Nav īsta konkursa.
Straumes, kas pārvietojas caur šiem augiem, bieži ir karstas, zem spiediena un ir piesātinātas ar agresīviem šķidrumiem – skābēm, kodīgām vielām, šķīdinātājiem, sīkumiem, kas īsā laikā ēd caur organiskām barotnēm. Saķepināts metāls iztur apstākļus, kas stundu laikā iznīcinātu polimēru{1}}filtrus.
Titāns ir izmantots hlorīdu vidē gadu desmitiem. Tas turas vietās, kur vairums citu metālu ātri korozējas. Tas padara to par noklusējuma vērtību sālsskābei, mitram hloram un atšķaidītai sērskābei. Sārmu straumes, organiskās vielas un karstie ogļūdeņraži prasa kaut ko mazāk eksotisku – 316L vai 304 nerūsējošā tērauda pārklāj tos bez īpašām problēmām. Reizēm Inconel un Hastelloy tiek norādīti augsta-pH un spēcīgi kodīgi pakalpojumi. Tomēr inženieri parasti izmanto visas pārējās iespējas pirms pirkuma pasūtījuma parakstīšanas — šie sakausējumi nav lēti.
Katalizatoru atgūšana ir vēl viens svarīgs faktors ķīmiskajā nozarē. Hidroapstrādes iekārtas un naftas ķīmijas rūpnīcas strādā ar dārgiem dārgmetāliem – platīnu, palādiju, niķeli, kobaltu. Ja šīs katalizatora daļiņas tiek pārnestas uz pakārtotajām iekārtām, zudumi ātri palielinās. Saķepinātie metāla filtra elementi uztver šīs cietās vielas un atdod tās reaktorā. Labi-izstrādāta atkopšanas sistēma parasti sedz pašas izmaksas divpadsmit līdz astoņpadsmit mēnešu laikā.
FCC suspensijas eļļas pakalpojumu ir vērts pieminēt kā etalonu. Ieplūdes cietās daļiņas bieži sasniedz 12 000 ppm. Temperatūra svārstās ap 350 grādiem. Izejas specifikācijas prasa cietvielu daudzumu, kas mazāks par 50 ppm. Organiskās barotnes šādā temperatūrā neizdzīvo. Keramika pacieš karstumu, bet mēdz saplaisāt, veicot atkārtotu mazgāšanas ciklu. Saķepinātajam nerūsējošajam tēraudam – parasti 316L vai 304 – nav nevienas problēmas.
Pusvadītāji
Pusvadītāju ražošana filtrēšanai pieiet no cita leņķa. Tas nav par izturību pret koroziju. Runa ir par tīrību tādā mērogā, par kuru lielākajai daļai inženieru nekad nav jādomā.
Filtrējamie šķidrumi ir īpaši-augstas-tīrības gāzes un noteiktas tehnoloģiskās ķīmiskās vielas. Filtram pašam ir jāpaliek tīram – nenotiek daļiņu izdalīšanās, gāzu izdalīšanās, piesārņojuma pēdu ievadīšana. Organiskās membrānas parasti nav pieejamas, jo tās var izdalīt šķiedras vai gaistošas vielas. Saķepinātam metālam šādas problēmas nav. Tas ir stingrs. Tas neizlej. To var cept augstā temperatūrā, lai noņemtu atlikušo piesārņojumu.
Materiāla izvēle šeit ir vienkārša: 316L nerūsējošais tērauds. Tam ir atbilstoša korozijas izturība pret pusvadītāju gāzu plūsmām un vieglām ķīmiskām vielām, bet vēl svarīgāk ir tas, ka tā daļiņu izdalīšanās uzvedība ir labi raksturota. Tā metināšanas integritāte ir paredzama. Tas nerada bažas par savstarpēju-piesārņojumu, ko titāns dažkārt rada noteiktos procesa posmos.
Izplatītākie lietojumi ietver augstas{0}}tīrības pakāpes gāzes sadales paneļus, CMP vircas filtrēšanu un-lietošanas-filtrus kodināšanas un nogulsnēšanas rīkos. Filtrācijas rādītāji bieži samazinās līdz 0,1 µm absolūtajam. Tā ir stingrāka specifikācija nekā vairums ķīmisko rūpnīcu, un tā nodrošina filtra integritāti un kvalitātes kontroli.
Farmaceitiskie izstrādājumi
Pharma atkal ir cits dzīvnieks. Procesa temperatūra un spiediens parasti ir pieticīgi. Īstais virzītājspēks ir atbilstība normatīvajiem aktiem.
Regulatori pēdējos gados ir uzstājuši uz stingrākiem standartiem sterilai filtrēšanai, ekstrahējamiem materiāliem un izskalojamiem materiāliem. Filtra materiālam ir jābūt zemam izskalojumam, pastāvīgai baktēriju aizturei un apstiprinātiem tīrīšanas protokoliem. Metāla elementi atbilst šiem standartiem un piedāvā vienu nepārprotamu priekšrocību salīdzinājumā ar vienreizlietojamiem – tos var tīrīt vietā un sterilizēt vietā ar tvaiku. Vienreizlietojamie filtri tiek izmesti pēc vienas lietošanas reizes. Saķepināts metāla elements nonāk atpakaļ cilpā.
Farmaceitiskā filtrēšana darbojas gandrīz tikai ar 316 l. Tas bez problēmām tiek apstrādāts ar ūdens-bāzes materiāliem, buferiem un parastajiem zāļu šķīdinātājiem. Tas iztur arī tvaika ciklus un CIP rutīnas bez degradācijas. Titāns reti tiek parādīts farmācijā, jo lielākajā daļā lietojumu tam nav reglamentējoša precedenta, un validācija jau ir pietiekami sarežģīta ar materiāliem, kuriem ir sena pieredze.
Svarīga ir arī praktiskā puse. Farmācijas līnijas darbojas nepārtraukti. Vienreizlietojamo preču nomaiņa nozīmē dīkstāvi, atkārtotu derīguma termiņu un dokumentu kārtošanu. Metāla elements, ko var tīrīt un atkārtoti izmantot vairākas reizes, ievērojami samazina to.
Pārtika un dzērieni
Pārtikā un dzērienos metāla filtri parādās karstā sīrupa līnijās, alus balināšanas un mikrobu samazināšanas posmos. Iespēja tīrīt un atkārtoti izmantot elementus padara tos rentablus-nepārtrauktās ražošanas vidēs.
304 nerūsējošais materiāls šeit ir darba zirgs. Tas ir par pieņemamu cenu, to ir vienkārši uzturēt tīru, un tas atbilst CIP ķīmiskajām vielām, ko pārtikas augi laiž cauri savām līnijām. Dažas darbības, kurās tiek apstrādātas skābās augļu sulas vai sālsūdens šķīdumi, palielinās līdz 316 l. Titāns ir reti sastopams ēdināšanas jomā - pārāk dārgs, un tam nav daudz reglamentējošu precedentu. Sulu apstrādē ir nišas izņēmumi, kur hlorīdi un paaugstināta temperatūra pārklājas, taču tie ir maz.
Enerģijas ražošana un aviācija
Enerģijas ražošanā tiek izmantoti metāla filtri turbīnu smēreļļu sistēmās, kodolenerģijas pakalpojumu ūdens priekšfiltri un barošanas ūdens pulēšana. Uzticamība un ilgi apkopes intervāli mēdz būt noteicošie faktori.
304 un 316L nerūsējošais tērauds aptver lielāko daļu šo lietojumu. Korozija reti ir galvenā problēma enerģijas lietojumos. Cikliskas slodzes un noguruma ilgums rada lielāku svaru. Atomelektrostacijas laiku pa laikam pieprasa modernizētus materiālus, un titāns tiek izmantots jūras ūdens{5}}dzesēšanas sistēmās, kur zināms risks ir plaisāšana ar hlorīdu.
Titānu aviācijā izmanto vairāk nekā lielākajā daļā citu nozaru ārpus ķīmiskās apstrādes. Lidmašīnu korpusi un hidrauliskās līnijas gūst labumu no titāna piedāvātā svara samazināšanas. Izturība pret koroziju palīdz, taču parasti lielākais faktors ir ietaupīt mārciņas no lidmašīnas korpusa. Stainless joprojām tiek izmantots vietās, kur masa nav tik svarīga vai ja sastāvdaļa nav uzstādīta uz gaisa kuģa konstrukcijas.
Tātad, kura nozare ieņem augstāko vietu? Pēc kopējā apjoma uzvar ķīmiskās vielas un naftas ķīmijas produkti. Pēc procesa prasībām pusvadītāji uzstāda augstāko latiņu. Regulējošā sloga dēļ farmaceitiskie izstrādājumi saskaras ar straujāko kāpumu.
Pievienojiet to visu, un 316 l nerūsējošā tērauda iznāks milzīgajā tilpumā. Tas parādās visur. Titāns ir vairāk specializēts — sālsskābe, mitrais hlors un noteikti kosmosa darbi, taču tas reti sastopams pusvadītājos, farmācijā vai pārtikas rūpnīcās. 304 tiek galā ar mazāk prasīgiem darbiem, kur hlorīdus nevar izmantot.
Tas, kas tos visus saista, ir vienkāršs. Process ir pārāk agresīvs, pārāk jutīgs vai pārāk dārgs, lai riskētu ar filtra atteici. Organiskās vielas nevar veikt šo darbu. Neplānota pārtraukuma vai piesārņojuma negadījuma izmaksas gandrīz vienmēr pārsniedz sākotnējos ieguldījumus saķepinātā metālā.
Tā ir niša, ko šie filtri ieņem. Ne tāpēc, ka tie būtu jauni vai aizraujoši. Jo viņi izturas pret apstākļiem, kas atstāj aiz sevis citus medijus.
