Запитайте групу інженерів-технологів, яка галузь використовує найбільше металевих фільтрів, і ви отримаєте кілька різних відповідей. Інженер-хімік каже відновлення каталізатора. Інженер-напівпровідник вказує на чистоту газу. Фармацевтичний інженер розповідає про стерильну фільтрацію та екстракти. Кожен інженер має свою точку зору, просто дивлячись на те саме обладнання під іншим кутом.
Ці фільтри з’являються в різних галузях, але причини їх встановлення дуже різні. Деякі операції потребують обладнання, яке витримує високі температури та екстремальний тиск. Інші потребують контролю забруднення в ультра-чистому середовищі. А деякі просто не хочуть купувати одноразові картриджі через день – почистіть їх, поставте назад і запустіть знову.
Сам матеріал – титан проти нержавіючої сталі – залежить від того, що протікає через систему, при якій температурі вона працює та як фільтр потрібно очищати. У цій статті розглядаються основні галузі промисловості, які використовують металеві фільтри, і розглядається, що обумовлює вибір матеріалів у кожній з них.
Хімічна та нафтохімічна промисловість
Якщо поглянути на загальний тоннаж і кількість одиниць, хімічна та нафтохімічна промисловість випередить усі інші галузі. Справжнього конкурсу немає.
Потоки, що проходять через ці заводи, часто гарячі, під тиском і наповнені агресивними рідинами – кислотами, їдкими речовинами, розчинниками, речовинами, які швидко поглинають органічні середовища. Спечений метал витримує умови, які руйнують полімерні-фільтри за лічені години.
Титан десятиліттями використовується в хлоридних середовищах. Він тримається там, де більшість інших металів швидко кородує. Це робить його типовим для соляної кислоти, вологого хлору та розбавленої сірчаної кислоти. Лужні потоки, органічні речовини та гарячі вуглеводні вимагають чогось менш екзотичного – нержавіюча сталь 316L або 304 покриває їх без особливих проблем. Inconel і Hastelloy іноді вказуються для високого-pH і сильної їдкості. Тим не менш, інженери зазвичай вичерпують усі інші можливості, перш ніж підписати замовлення на закупівлю – ці сплави коштують недешево.
Відновлення каталізатора є ще одним важливим фактором у хімічному секторі. Гідропереробні установки та нафтохімічні заводи працюють на дорогих дорогоцінних металах – платині, паладії, нікелі, кобальті. Якщо ці частинки каталізатора переносяться в наступне обладнання, втрати швидко збільшуються. Спечені металеві фільтрувальні елементи вловлюють ці тверді речовини та повертають їх у реактор. Добре-продумана система відновлення зазвичай покриває власні витрати протягом дванадцяти-вісімнадцяти місяців.
Обслуговування шламової нафти FCC варто згадати як еталон. Тверді речовини на вході часто досягають 12 000 частин на мільйон. Температура становить близько 350 градусів. Специфікації розетки вимагають вміст твердих речовин нижче 50 ppm. Органічні середовища не виживають при таких температурах. Кераміка стійка до високої температури, але має тенденцію тріскатися під час повторних циклів зворотного промивання. Спечена нержавіюча сталь – зазвичай 316L або 304 – не має жодної проблеми.
Напівпровідники
Виробництво напівпровідників підходить до фільтрації з іншого боку. Мова не йде про опір корозії. Йдеться про чистоту в такому масштабі, про який більшості інженерів ніколи не доводиться думати.
Рідини, які фільтруються, — це гази над-високої-чистоти та певні технологічні хімікати. Сам фільтр має залишатися чистим – без осипання частинок, виділення газів, забруднень. Органічні мембрани, як правило, не застосовуються, оскільки вони можуть виділяти волокна або леткі речовини. Спечений метал не має таких проблем. Він жорсткий. Не линяє. Його можна випікати при високих температурах, щоб видалити будь-які залишки забруднення.
Вибір матеріалу тут простий: нержавіюча сталь 316L. Він має адекватну корозійну стійкість для потоків напівпровідникових газів і м’яких хімічних речовин, але, що більш важливо, його поведінка щодо відриву частинок добре охарактеризована. Його цілісність зварного шва передбачувана. Це не викликає перехресного-забруднення, яке інколи викликає титан на певних етапах процесу.
До поширених застосувань належать високо{0}}розподільні панелі газу високої чистоти, фільтрація суспензії CMP і фільтри--точок використання на інструментах для травлення та осадження. Показники фільтрації часто опускаються до 0,1 мкм абсолютного. Це суворіші характеристики, ніж на більшості хімічних заводів, і це надає перевагу цілісності фільтрів і контролю якості.
Фармацевтика
Фарма знову стала іншою твариною. Температура і тиск процесу зазвичай помірні. Справжнім рушієм є дотримання нормативних вимог.
Останніми роками регулятори наполягають на суворіших стандартах стерильної фільтрації, екстрагованих і вилуговуваних речовин. Фільтрувальні матеріали повинні демонструвати низьку здатність до вимивання, постійне утримання бактерій і перевірені протоколи очищення. Металеві елементи відповідають цим стандартам і мають одну очевидну перевагу перед одноразовими – їх можна очищати на місці та стерилізувати парою. Одноразові фільтри викидаються після одноразового використання. Спечений металевий елемент повертається в петлю.
Фармацевтична фільтрація працює майже виключно на 316L. Він без проблем працює із середовищами на водній-основі, буферами та звичайними розчинниками ліків. Він також витримує парові цикли та процедури CIP без погіршення якості. Титан рідко з’являється у фармацевтиці, тому що в більшості застосувань для нього немає регуляторних прецедентів, а валідація вже досить складна для матеріалів, які мають тривалий досвід.
Практична сторона також має значення. Аптечні лінії працюють безперервно. Заміна одноразових матеріалів означає час простою, повторну перевірку та документи. Металевий елемент, який можна очистити та повторно використовувати кілька разів, значно скорочує витрати.
Їжа та напої
У харчових продуктах і напоях металеві фільтри з’являються в лініях гарячого сиропу, освітлення пива та етапах зменшення кількості мікробів. Можливість очищення та повторного використання елементів робить їх-рентабельними в безперервних виробничих середовищах.
Нержавіюча сталь 304 тут є робочою конячкою. Він доступний, його легко підтримувати в чистоті та витримує хімічні речовини CIP, які харчові заводи пропускають через свої лінії. Деякі операції, які обробляють кислі фруктові соки або розсоли, підвищують до 316 л. Титан рідко можна побачити в громадському харчуванні – це занадто дорого, і для нього немає багато нормативних прецедентів. Існують спеціальні винятки у виробництві соку, де хлориди та підвищені температури перетинаються, але їх небагато.
Енергетика та аерокосмічна промисловість
Виробництво електроенергії використовує металеві фільтри в системах мастила для турбін, попередніх{0}}фільтрах води для обслуговування атомних станцій і поліруванні живильної води. Вирішальними факторами, як правило, є надійність і тривалі міжсервісні інтервали.
Нержавіюча сталь 304 і 316L покриває більшість із цих застосувань. Корозія рідко є основною проблемою в енергетиці. Більшу вагу мають циклічні навантаження та довговічність у втомі. Атомні станції іноді вимагають оновлених матеріалів, і титан використовується для систем з-охолодженням морською водою, де розтріскування хлоридів є відомим ризиком.
Титан ширше використовується в аерокосмічній галузі, ніж у більшості інших галузей промисловості, крім хімічної. Планери та гідравлічні лінії виграють від зменшення ваги, яке пропонує титан. Стійкість до корозії допомагає, але економія фунтів на планері зазвичай є більш важливим фактором. Нержавіюча сталь все ще використовується там, де маса менш важлива або де компонент не встановлено на конструкції літака.
Отже, яка галузь займає перше місце? За загальним обсягом хімічна та нафтохімічна промисловість перемагають. За вимогами процесу напівпровідники встановлюють найвищу планку. Що стосується регуляторного тягаря, то фармацевтика стикається з найкрутішим підйомом.
Додайте все це, і нержавіюча сталь 316L вийде на перше місце у величезному обсязі. Це видно всюди. Титан є більш спеціалізованим — використовується-для соляної кислоти, вологого хлору та певних аерокосмічних робіт, але рідко зустрічається в напівпровідниках, фармацевтичних або харчових заводах. 304 для менш вимогливих робіт, де хлориди не є фактором.
Усе це поєднує просто. Процес занадто агресивний, занадто чутливий або занадто дорогий, щоб ризикувати виходом фільтра з ладу. Органіка не може виконати цю роботу. Вартість незапланованого відключення або інциденту забруднення майже завжди перевищує початкові інвестиції в спечений метал.
Саме цю нішу займають ці фільтри. Не тому, що вони нові чи захоплюючі. Тому що вони справляються з умовами, які залишають позаду інші медіа.
