Bir grup proses mühendisine hangi endüstrinin en çok metal filtreleri kullandığını sorun, birkaç farklı yanıt alacaksınız. Kimya mühendisi katalizörün geri kazanıldığını söylüyor. Yarı iletken mühendisi gaz saflığına işaret ediyor. İlaç mühendisi steril filtreleme ve ekstrakte edilebilir maddelerden bahsediyor. Her mühendisin, aynı donanıma farklı bir açıdan bakmakta haklı olduğu bir nokta vardır.
Bu filtreler farklı sektörlerde karşımıza çıkıyor ancak bunların kurulma nedenleri büyük farklılıklar gösteriyor. Bazı operasyonlar, yüksek sıcaklıklara ve aşırı basınçlara dayanabilen donanıma ihtiyaç duyar. Diğerleri ise ultra-temiz ortamlarda kirlilik kontrolü gerektirir. Bazıları ise günaşırı tek kullanımlık kartuş satın almaktan kaçınmak istiyor; temizleyin, geri koyun ve yeniden çalıştırın.
Malzemenin kendisi (titanyum ve paslanmaz) sistemden ne aktığına, hangi sıcaklıkta çalıştığına ve filtrenin nasıl temizlenmesi gerektiğine bağlıdır. Bu makale, metal filtreler kullanan başlıca endüstrileri ele alıyor ve her birinde malzeme seçimini neyin yönlendirdiğine bakıyor.
Kimyasallar ve Petrokimya
Toplam tonaj ve adet sayısına baktığınızda kimya ve petrokimya sektörlerinin önüne geçiyor. Gerçek bir yarışma yok.
Bu tesislerden geçen akıntılar genellikle sıcaktır, basınç altındadır ve organik ortamı kısa sürede tüketen asitler, kostikler, çözücüler gibi agresif sıvılarla yüklüdür. Sinterlenmiş metal, polimer-bazlı filtreleri saatler içinde yok edebilecek koşullara dayanır.
Titanyum klorür ortamlarında onlarca yıldır kullanılmaktadır. Diğer metallerin çoğunun hızlı bir şekilde paslandığı yerlerde dayanır. Bu, onu hidroklorik asit, ıslak klor ve seyreltik sülfürik asit için varsayılan yapar. Alkali akıntılar, organik maddeler ve sıcak hidrokarbonlar daha az egzotik bir şey gerektirir; 316L veya 304 paslanmaz, fazla sorun yaşamayanları kapsar. Inconel ve Hastelloy zaman zaman yüksek-pH'li ve aşırı yakıcı hizmetler için belirtilir. Bununla birlikte, mühendisler genellikle satın alma siparişini imzalamadan önce diğer tüm olasılıkları tüketirler; bu alaşımlar ucuza gelmez.
Katalizör geri kazanımı kimya sektöründeki bir diğer önemli faktördür. Hidroişlem üniteleri ve petrokimya tesisleri platin, paladyum, nikel, kobalt gibi pahalı değerli metallerle çalışır. Bu katalizör parçacıkları akış yönündeki ekipmana taşınırsa kayıplar hızla artar. Sinterlenmiş metal filtre elemanları bu katıları yakalar ve reaktöre geri gönderir. İyi-tasarlanmış bir kurtarma sistemi genellikle on iki ila on sekiz ay içinde kendi maliyetini karşılar.
FCC bulamaç yağı hizmeti bir referans noktası olarak anılmaya değerdir. Giriş katıları genellikle 12.000 ppm'e ulaşır. Sıcaklıklar 350 derece civarında seyrediyor. Çıkış spesifikasyonları katıların 50 ppm'nin altında olmasını gerektirir. Organik ortam bu sıcaklıklarda hayatta kalamaz. Seramikler ısıyı tolere eder ancak tekrarlanan geri yıkama döngüsünde çatlama eğilimi gösterir. Sinterlenmiş paslanmazların (genellikle 316L veya 304) her ikisinde de sorun yoktur.
Yarı iletkenler
Yarı iletken üretimi filtrelemeye farklı bir açıdan yaklaşır. Korozyona direnmekle ilgili değil. Bu, çoğu mühendisin asla düşünmek zorunda kalmayacağı bir ölçekte saflıkla ilgilidir.
Filtrelenen sıvılar, ultra-yüksek-saflıkta gazlar ve belirli proses kimyasallarıdır. Filtrenin kendisi temiz kalmalıdır; parçacık dökülmesi yok, gaz çıkışı yok, eser miktarda kirletici madde girişi yok. Organik membranlar genellikle lifleri veya uçucu maddeleri serbest bırakabildikleri için kullanımdan kaldırılmıştır. Sinterlenmiş metalde bu sorunlar yoktur. Katıdır. Dökülmez. Artık kirlenmeyi gidermek için yüksek sıcaklıklarda pişirilebilir.
Burada malzeme seçimi basittir: 316L paslanmaz çelik. Yarı iletken gaz akışları ve hafif kimyasallar için yeterli korozyon direncine sahiptir ancak daha da önemlisi, parçacık saçılma davranışı iyi karakterize edilmiştir. Kaynak bütünlüğü öngörülebilir. Titanyumun bazen belirli işlem adımlarında ortaya çıkardığı çapraz-kontaminasyon endişelerini ortaya çıkarmaz.
Yaygın uygulamalar arasında yüksek-saflıkta gaz dağıtım panelleri, CMP bulamaç filtrelemesi ve dağlama ve biriktirme araçlarındaki-kullanım noktası-filtreleri yer alır. Filtrasyon değerleri sıklıkla 0,1 µm mutlak değerine düşer. Bu, çoğu kimya tesisinin çalıştırdığından daha sıkı bir spesifikasyondur ve filtre bütünlüğüne ve kalite kontrolüne çok önem verir.
İlaçlar
İlaç yine farklı bir hayvandır. Proses sıcaklıkları ve basınçları genellikle makul düzeydedir. Gerçek itici güç mevzuata uygunluktur.
Düzenleyiciler son yıllarda steril filtreleme, ekstrakte edilebilir maddeler ve süzülebilir maddelere ilişkin daha katı standartlar için baskı yapıyor. Filtre ortamının düşük sızabilirlik, tutarlı bakteri tutma ve onaylanmış temizleme protokolleri göstermesi gerekir. Metal elemanlar bu standartları karşılıyor ve tek kullanımlık malzemelere göre açık bir avantaj sunuyor; yerinde temizlenebiliyor ve buharla sterilize edilebiliyorlar. Tek kullanımlık filtreler tek kullanımdan sonra atılır. Sinterlenmiş bir metal eleman döngüye geri döner.
Farmasötik filtreleme neredeyse yalnızca 316L'de çalışır. Su-bazlı ortamları, tamponları ve yaygın ilaç çözücülerini sorunsuz bir şekilde işler. Aynı zamanda buhar döngülerine ve CIP rutinlerine bozulma olmadan dayanır. Titanyum ilaç sektöründe nadiren karşımıza çıkıyor çünkü çoğu uygulamada bunun için herhangi bir düzenleyici emsal bulunmuyor ve doğrulama zaten uzun bir geçmişe sahip malzemeler için yeterince zor.
Pratik tarafı da önemli. İlaç hatları sürekli olarak çalışmaktadır. Tek kullanımlık malzemeleri değiştirmek, aksama süresi, yeniden doğrulama ve evrak işi anlamına gelir. Birden çok kez temizlenebilen ve yeniden kullanılabilen bir metal eleman, bu yükü önemli ölçüde azaltır.
Yiyecek ve İçecek
Yiyecek ve içeceklerde metal filtreler sıcak şurup hatlarında, biranın parlatılmasında ve mikrobiyal indirgeme adımlarında karşımıza çıkıyor. Öğelerin temizlenip yeniden kullanılabilmesi, bunların sürekli üretim ortamlarında -maliyet açısından verimli olmasını sağlar.
304 paslanmaz buradaki iş gücüdür. Uygun maliyetlidir, temiz tutulması kolaydır ve gıda tesislerinin hatlarından geçirdiği CIP kimyasallarına dayanıklıdır. Asitli meyve suları veya tuzlu su çözeltilerini işleyen bazı operasyonlar 316L'ye kadar çıkmaktadır. Titanyum yemek hizmetlerinde nadiren görülür; çok pahalıdır ve bununla ilgili çok fazla düzenleyici emsal yoktur. Meyve suyu işlemede klorürlerin ve yüksek sıcaklıkların örtüştüğü niş istisnalar vardır, ancak bunlar çok azdır.
Enerji Üretimi ve Havacılık
Enerji üretiminde türbin yağlama yağı sistemlerinde metal filtreler, nükleer servis suyu ön-filtreleri ve besleme suyu temizlemede kullanılır. Güvenilirlik ve uzun servis aralıkları karar verici faktörler olma eğilimindedir.
304 ve 316L paslanmaz çelik bu uygulamaların çoğunu kapsamaktadır. Korozyon, güç uygulamalarında nadiren ana endişe kaynağıdır. Döngüsel yükler ve yorulma ömrü daha fazla ağırlık taşır. Nükleer santraller zaman zaman iyileştirilmiş malzemeler gerektirir ve klorür çatlamasının bilinen bir risk olduğu deniz suyu-soğutma sistemleri için titanyum devreye girer.
Titanyum, havacılıkta, kimyasal işleme dışındaki diğer endüstrilerin çoğundan daha fazla kullanılmaktadır. Uçak gövdeleri ve hidrolik hatları titanyumun sunduğu ağırlık azaltımından yararlanır. Korozyon direnci yardımcı olur, ancak uçak gövdesinden tasarruf etmek genellikle daha büyük faktördür. Paslanmaz, kütlenin daha az endişe verici olduğu veya bileşenin uçak yapısına monte edilmediği durumlarda hala kullanılmaktadır.
Peki hangi sektör zirvede yer alıyor? Toplam hacim açısından kimyasallar ve petrokimya ürünleri açık ara kazanıyor. Proses gereksinimlerine göre yarı iletkenler en yüksek çıtayı belirliyor. Düzenleme yükü nedeniyle ilaçlar en dik tırmanışla karşı karşıya.
Hepsini topladığınızda, 316L paslanmaz malzeme büyük bir hacimle ortaya çıkıyor. Her yerde karşımıza çıkıyor. Titanyum daha uzmanlaşmıştır; hidroklorik asit, ıslak klor ve bazı havacılık ve uzay işlerinde tercih edilir, ancak yarı iletkenlerde, farmasötik ürünlerde veya gıda fabrikalarında nadiren bulunur. 304, klorürlerin bir faktör olmadığı daha az zorlu işleri gerçekleştirir.
Bütün bunları birbirine bağlayan şey basittir. İşlem, filtre arızası riskini göze alamayacak kadar agresif, çok hassas veya çok pahalıdır. Organikler bu işi yapamaz. Planlanmamış bir kesintinin veya kirlenme olayının maliyeti neredeyse her zaman sinterlenmiş metale yapılan ilk yatırımı aşar.
Bu filtrelerin işgal ettiği niş budur. Yeni veya heyecan verici oldukları için değil. Çünkü diğer medyaları geride bırakan koşulları ele alıyorlar.
