Tanyakan kepada sekelompok insinyur proses industri mana yang paling banyak menggunakan filter logam dan Anda akan mendapatkan beberapa jawaban berbeda. Insinyur kimia mengatakan pemulihan katalis. Insinyur semikonduktor menunjukkan kemurnian gas. Insinyur farmasi berbicara tentang filtrasi steril dan ekstrak. Setiap insinyur ada benarnya, hanya melihat perangkat keras yang sama dari sudut yang berbeda.
Filter ini muncul di berbagai industri, namun alasan pemasangannya sangat bervariasi. Beberapa pengoperasian memerlukan perangkat keras yang tahan terhadap suhu tinggi dan tekanan ekstrem. Lainnya memerlukan pengendalian kontaminasi di lingkungan yang sangat-bersih. Dan beberapa orang hanya ingin menghindari pembelian kartrid sekali pakai setiap dua hari sekali – bersihkan, pasang kembali, jalankan kembali.
Bahannya sendiri – titanium versus stainless – bergantung pada apa yang mengalir melalui sistem, pada suhu berapa sistem bekerja, dan bagaimana filter harus dibersihkan. Artikel ini membahas industri besar yang menggunakan filter logam dan membahas apa yang mendorong pilihan material di masing-masing industri.
Bahan Kimia dan Petrokimia
Jika Anda melihat total tonase dan jumlah unit, bahan kimia dan petrokimia berada di urutan teratas dibandingkan sektor lainnya. Tidak ada kontes nyata.
Aliran yang mengalir melalui tanaman ini seringkali panas, bertekanan, dan sarat dengan cairan agresif – asam, kaustik, pelarut, bahan-bahan yang memakan media organik dalam waktu singkat. Logam yang disinter tahan terhadap kondisi yang akan menghancurkan filter berbasis polimer-dalam hitungan jam.
Titanium telah digunakan dalam lingkungan klorida selama beberapa dekade. Ini bertahan di tempat sebagian besar logam lainnya terkorosi dengan cepat. Hal ini menjadikannya standar untuk asam klorida, klorin basah, dan asam sulfat encer. Aliran alkali, organik, dan hidrokarbon panas membutuhkan sesuatu yang tidak terlalu eksotis – baja tahan karat 316L atau 304 dapat menutupi semuanya tanpa banyak kesulitan. Inconel dan Hastelloy terkadang ditentukan untuk layanan-pH tinggi dan sangat pedas. Oleh karena itu, para insinyur biasanya menghabiskan semua kemungkinan sebelum menandatangani pesanan pembelian – harga paduan tersebut tidak murah.
Pemulihan katalis merupakan faktor utama lainnya dalam sektor kimia. Unit pengolahan hidro dan pabrik petrokimia menggunakan logam mulia yang mahal – platinum, paladium, nikel, kobalt. Jika partikel katalis tersebut terbawa ke peralatan hilir, kerugiannya akan bertambah dengan cepat. Elemen filter logam yang disinter menangkap padatan tersebut dan mengembalikannya ke reaktor. Sistem pemulihan-yang dirancang dengan baik biasanya menanggung biayanya sendiri dalam waktu dua belas hingga delapan belas bulan.
Layanan minyak bubur FCC layak disebut sebagai patokan. Padatan masuk sering kali mencapai 12.000 ppm. Suhu berkisar sekitar 350 derajat. Spesifikasi outlet memerlukan padatan di bawah 50 ppm. Media organik tidak dapat bertahan pada suhu tersebut. Keramik tahan terhadap panas tetapi cenderung retak akibat siklus backwash yang berulang. Baja tahan karat sinter – biasanya 316L atau 304 – tidak memiliki masalah apa pun.
Semikonduktor
Manufaktur semikonduktor mendekati filtrasi dari sudut yang berbeda. Ini bukan tentang melawan korosi. Ini tentang kemurnian pada skala yang tidak pernah terpikirkan oleh sebagian besar insinyur.
Cairan yang disaring adalah gas dengan kemurnian sangat-tinggi-dan bahan kimia proses tertentu. Filternya sendiri harus tetap bersih – tidak ada pelepasan partikel, tidak ada pelepasan gas, tidak ada jejak kontaminan yang masuk. Membran organik umumnya tidak digunakan karena dapat melepaskan serat atau zat yang mudah menguap. Logam yang disinter tidak memiliki masalah tersebut. Itu kaku. Itu tidak hilang. Itu dapat dipanggang pada suhu tinggi untuk menghilangkan sisa kontaminasi.
Pilihan material di sini sangat mudah: baja tahan karat 316L. Ia mempunyai ketahanan korosi yang memadai untuk aliran gas semikonduktor dan bahan kimia ringan, namun yang lebih penting, perilaku pelepasan partikelnya ditandai dengan baik. Integritas lasnya dapat diprediksi. Hal ini tidak menimbulkan masalah-kontaminasi silang yang terkadang ditimbulkan oleh titanium dalam langkah-langkah proses tertentu.
Aplikasi umum mencakup-panel distribusi gas dengan kemurnian tinggi, filtrasi bubur CMP, dan filter-titik-penggunaan pada alat pengetsa dan pengendapan. Peringkat filtrasi sering kali turun hingga absolut 0,1 µm. Ini adalah spesifikasi yang lebih ketat daripada kebanyakan pabrik kimia, dan mengutamakan integritas filter dan kontrol kualitas.
Farmasi
Pharma adalah binatang yang berbeda lagi. Suhu dan tekanan proses biasanya rendah. Faktor pendorong sebenarnya adalah kepatuhan terhadap peraturan.
Regulator telah mendorong standar yang lebih ketat pada filtrasi steril, bahan yang dapat diekstraksi, dan bahan yang dapat larut dalam beberapa tahun terakhir. Media filter harus menunjukkan tingkat pelindian yang rendah, retensi bakteri yang konsisten, dan protokol pembersihan yang tervalidasi. Elemen logam memenuhi standar tersebut dan menawarkan satu keunggulan dibandingkan elemen sekali pakai – elemen tersebut dapat dibersihkan di tempat dan disterilkan di tempat dengan uap. Filter sekali pakai dibuang setelah sekali pakai. Elemen logam yang disinter dimasukkan kembali ke dalam loop.
Filtrasi farmasi dijalankan hampir secara eksklusif pada 316L. Ini menangani media-berbasis air, buffer, dan pelarut obat umum tanpa masalah. Ini juga tahan terhadap siklus uap dan rutinitas CIP tanpa degradasi. Titanium jarang muncul di bidang farmasi karena tidak ada peraturan yang mengaturnya di sebagian besar aplikasi, dan validasinya sudah cukup sulit dengan bahan yang memiliki rekam jejak yang panjang.
Sisi praktisnya juga penting. Jalur farmasi berjalan terus menerus. Mengganti barang sekali pakai berarti waktu henti, validasi ulang, dan pengurusan dokumen. Elemen logam yang dapat dibersihkan dan digunakan kembali berkali-kali akan mengurangi biaya overhead secara signifikan.
Makanan dan Minuman
Dalam makanan dan minuman, filter logam muncul dalam lini sirup panas, pencerah bir, dan langkah pengurangan mikroba. Kemampuan membersihkan dan menggunakan kembali elemen menjadikannya-hemat biaya dalam lingkungan produksi berkelanjutan.
304 stainless adalah pekerja keras di sini. Harganya terjangkau, mudah dibersihkan, dan tahan terhadap bahan kimia CIP yang digunakan oleh tanaman pangan. Beberapa operasi yang menangani jus buah asam atau larutan air garam mencapai 316L. Titanium jarang ditemukan dalam layanan makanan – terlalu mahal, dan tidak banyak peraturan yang mengaturnya. Ada beberapa pengecualian dalam pengolahan jus dimana klorida dan suhu tinggi saling tumpang tindih, namun hal tersebut jarang terjadi.
Pembangkit Listrik dan Dirgantara
Pembangkit listrik menggunakan filter logam dalam sistem oli pelumas turbin, pra-filter air layanan nuklir, dan pemolesan air umpan. Keandalan dan interval servis yang lama cenderung menjadi faktor penentu.
Baja tahan karat 304 dan 316L mencakup sebagian besar aplikasi ini. Korosi jarang menjadi perhatian utama dalam aplikasi tenaga listrik. Beban siklik dan umur kelelahan membawa beban lebih besar. Pembangkit listrik tenaga nuklir terkadang membutuhkan material yang ditingkatkan, dan titanium berperan dalam sistem pendingin air laut-yang mana risiko retak klorida merupakan risiko yang diketahui.
Titanium lebih banyak digunakan di bidang kedirgantaraan dibandingkan sebagian besar industri lain di luar pemrosesan kimia. Badan pesawat dan saluran hidraulik mendapat manfaat dari pengurangan bobot yang ditawarkan titanium. Ketahanan terhadap korosi memang membantu, namun menghemat berat badan pesawat biasanya merupakan faktor yang lebih besar. Stainless masih digunakan di tempat yang tidak terlalu mempermasalahkan massa atau di mana komponen tidak dipasang pada struktur pesawat.
Jadi industri mana yang menempati posisi teratas? Berdasarkan total volume, industri kimia dan petrokimia sama-sama unggul. Berdasarkan persyaratan proses, semikonduktor menetapkan standar tertinggi. Berdasarkan beban regulasi, sektor farmasi menghadapi kenaikan paling tajam.
Tambahkan semuanya dan baja tahan karat 316L menjadi yang teratas dalam volume yang tipis. Itu muncul dimana-mana. Titanium lebih terspesialisasi – digunakan untuk asam klorida, klorin basah, dan pekerjaan luar angkasa tertentu, namun jarang ditemukan di semikonduktor, obat-obatan, atau pabrik makanan. 304 menangani pekerjaan yang tidak terlalu menuntut di mana klorida tidak menjadi faktornya.
Yang menyatukan semua ini adalah sederhana. Prosesnya terlalu agresif, terlalu sensitif, atau terlalu mahal sehingga menimbulkan risiko kegagalan filter. Bahan organik tidak dapat melakukan pekerjaan itu. Biaya pemadaman listrik yang tidak direncanakan atau insiden kontaminasi hampir selalu melebihi investasi awal pada logam sinter.
Itulah ceruk yang ditempati oleh filter-filter ini. Bukan karena itu baru atau menarik. Sebab mereka menangani kondisi yang meninggalkan media lain.
