Pregunteu a un grup d'enginyers de processos quina indústria utilitza més filtres metàl·lics i obtindreu algunes respostes diferents. L'enginyer químic diu que la recuperació del catalitzador. L'enginyer de semiconductors apunta a la puresa del gas. L'enginyer farmacèutic parla de filtració estèril i extraïbles. Cada enginyer té un punt, només mirant el mateix maquinari des d'un angle diferent.
Aquests filtres apareixen en diferents indústries, però els motius per instal·lar-los varien molt. Algunes operacions necessiten maquinari que sobrevisqui a altes temperatures i pressions extremes. Altres requereixen un control de la contaminació en entorns ultra-nets. I alguns només volen evitar comprar cartutxos d'un sol ús cada dos dies: netejar-lo, tornar-lo a posar i tornar-lo a executar.
El material en si, el titani versus l'acer inoxidable, es redueix al que flueix pel sistema, a quina temperatura funciona i com s'ha de netejar el filtre. Aquest article recorre les principals indústries que utilitzen filtres metàl·lics i analitza el que impulsa les opcions de materials en cadascuna.
Química i petroquímica
Si observeu el tonatge total i el recompte d'unitats, els productes químics i petroquímics surten per davant de tots els altres sectors. No hi ha un veritable concurs.
Els corrents que es mouen per aquestes plantes sovint són calents, sota pressió i carregats de fluids agressius: àcids, càustics, dissolvents, coses que s'alimenten a través de mitjans orgànics en poc temps. El metall sinteritzat suporta condicions que destruirien els filtres basats en polímers-en hores.
El titani s'ha utilitzat en ambients de clorur durant dècades. Es manté on la majoria dels altres metalls es corroeixen ràpidament. Això fa que sigui el valor predeterminat per a l'àcid clorhídric, el clor humit i l'àcid sulfúric diluït. Els corrents alcalins, els orgànics i els hidrocarburs calents demanen quelcom menys exòtic: l'acer inoxidable 316L o 304 cobreix aquells que no tenen gaire problema. De tant en tant, Inconel i Hastelloy s'especifiquen per a serveis de pH alt-i molt càustics. Dit això, els enginyers solen esgotar totes les altres possibilitats abans de signar aquesta comanda de compra: aquests aliatges no són barats.
La recuperació del catalitzador és un altre factor important en el sector químic. Les unitats d'hidroprocessament i les plantes petroquímiques funcionen amb metalls preciosos cars: platí, pal·ladi, níquel, cobalt. Si aquestes partícules de catalitzador es traslladen a l'equip aigües avall, les pèrdues s'acumulen ràpidament. Els elements filtrants de metall sinteritzat capturen aquests sòlids i els retornen al reactor. Un sistema de recuperació-ben dissenyat normalment cobreix el seu propi cost en un termini de dotze a divuit mesos.
El servei d'oli de purins de FCC val la pena esmentar com a referència. Els sòlids d'entrada sovint arriben a 12.000 ppm. Les temperatures ronden els 350 graus. Les especificacions de sortida exigeixen sòlids per sota de 50 ppm. Els medis orgànics no sobreviuen a aquestes temperatures. Les ceràmiques toleren la calor, però tendeixen a trencar-se amb cicles de rentat repetits. L'acer inoxidable sinteritzat, normalment 316L o 304, no té cap problema.
Semiconductors
La fabricació de semiconductors aborda la filtració des d'un angle diferent. No es tracta de resistir la corrosió. Es tracta de puresa a una escala que la majoria dels enginyers mai han de pensar.
Els fluids que es filtren són gasos de puresa ultra{--i determinats productes químics de procés. El filtre en si ha de mantenir-se net: sense vessament de partícules, sense desgasificació, sense introducció de traces contaminants. Les membranes orgàniques generalment estan fora de la taula perquè poden alliberar fibres o volàtils. El metall sinteritzat no té aquests problemes. És rígid. No s'aboca. Es pot coure a altes temperatures per eliminar qualsevol contaminació residual.
L'elecció del material aquí és senzilla: acer inoxidable 316L. Té una resistència a la corrosió adequada per a corrents de gas semiconductors i productes químics suaus, però el que és més important, el seu comportament de vessament de partícules està ben caracteritzat. La seva integritat de soldadura és previsible. No introdueix la preocupació de-contaminació creuada que el titani planteja de vegades en determinades etapes del procés.
Les aplicacions habituals inclouen panells de distribució de gas d'alta -puresa, filtració de purins CMP i filtres de punt--ús en eines de gravat i deposició. Les classificacions de filtració sovint baixen a 0,1 µm absoluts. Aquesta és una especificació més estricta que la de la majoria de les plantes químiques, i posa un avantatge en la integritat del filtre i el control de qualitat.
Farmacèutics
La farmàcia torna a ser un animal diferent. Les temperatures i pressions del procés solen ser modestes. El veritable motor és el compliment de la normativa.
Els reguladors han estat pressionant per estàndards més estrictes sobre filtració estèril, extraïbles i lixiviables en els últims anys. Els mitjans de filtre han de demostrar un baix nivell de lixiviació, una retenció bacteriana consistent i protocols de neteja validats. Els elements metàl·lics compleixen aquests estàndards i ofereixen un clar avantatge respecte als articles d'un sol ús: es poden netejar al seu lloc i esterilitzar al seu lloc amb vapor. Els filtres d'un sol ús es llencen després d'un sol ús. Un element metàl·lic sinteritzat torna a entrar al bucle.
La filtració farmacèutica funciona gairebé exclusivament amb 316L. Gestiona sense problemes els suports-aigua, els tampons i els dissolvents de medicaments habituals. També suporta els cicles de vapor i les rutines CIP sense degradació. El titani rarament apareix a la indústria farmacèutica perquè no hi ha precedents normatius per a la majoria d'aplicacions, i la validació ja és prou difícil amb materials que tenen una llarga trajectòria.
La part pràctica també importa. Les línies farmacèutiques funcionen contínuament. Canviar els articles d'un sol ús significa temps d'inactivitat, revàlides i tràmits. Un element metàl·lic que es pot netejar i reutilitzar diverses vegades talla aquesta sobrecàrrega de manera significativa.
Aliments i begudes
En aliments i begudes, els filtres metàl·lics apareixen a les línies de xarop calent, el brillantor de la cervesa i els passos de reducció microbiana. Poder netejar i reutilitzar els elements fa que siguin rendibles-en entorns de producció contínua.
304 inoxidable és el cavall de batalla aquí. És assequible, fàcil de mantenir net i suporta els productes químics CIP que les plantes alimentàries passen a través de les seves línies. Algunes operacions que tracten sucs de fruites àcides o solucions de salmorra arriben a 316L. El titani rarament es veu al servei d'aliments, massa car i no hi ha gaire precedent regulador. Hi ha excepcions de nínxol en el processament de sucs on els clorurs i les temperatures elevades es superposen, però són poques i distants.
Generació d'energia i aeroespacial
La generació d'energia utilitza filtres metàl·lics en sistemes d'oli lubricant de turbines, pre-filtres d'aigua de servei nuclear i poliment d'aigua d'alimentació. La fiabilitat i els llargs intervals de servei solen ser els factors decisius.
L'acer inoxidable 304 i 316L cobreix la majoria d'aquestes aplicacions. La corrosió rarament és la principal preocupació en aplicacions d'energia. Les càrregues cícliques i la vida a la fatiga tenen més pes. De tant en tant, les centrals nuclears demanen materials millorats, i el titani entra en joc per als sistemes refrigerats per aigua de mar-en què l'esquerdament del clorur és un risc conegut.
El titani s'utilitza més en l'aeroespacial que en la majoria d'altres indústries fora del processament químic. Els fusells i les línies hidràuliques es beneficien de la reducció de pes que ofereix el titani. La resistència a la corrosió ajuda, però l'estalvi de lliures de la cèl·lula sol ser el factor més important. L'acer inoxidable encara s'utilitza quan la massa és menys preocupant o on el component no està muntat a l'estructura de l'aeronau.
Aleshores, quina indústria ocupa el primer lloc? Per volum total, els productes químics i petroquímics guanyen directament. Segons els requisits del procés, els semiconductors estableixen la barra més alta. Per càrrega normativa, els productes farmacèutics s'enfronten a la pujada més pronunciada.
Afegiu-ho tot i l'acer inoxidable 316L surt a la part superior en gran volum. Apareix a tot arreu. El titani és més especialitzat: l'-opció per a l'àcid clorhídric, el clor humit i certs treballs aeroespacials, però rarament es troba a les plantes semiconductors, farmacèutiques o alimentàries. 304 gestiona el treball menys exigent on els clorurs no són un factor.
El que uneix tot això és senzill. El procés és massa agressiu, massa sensible o massa car per arriscar-se a fallar el filtre. Els orgànics no poden fer la feina. El cost d'una interrupció no planificada o d'un incident de contaminació gairebé sempre supera la inversió inicial en metall sinteritzat.
Aquest és el nínxol que ocupen aquests filtres. No perquè siguin nous o emocionants. Perquè gestionen condicions que deixen enrere altres mitjans.
