เหตุใดการเลือกใช้วัสดุแผ่นกดตัวกรองจึงมีความสำคัญต่อการทนทานต่อสารเคมี

ในโลกของการกรองทางอุตสาหกรรม แผ่นกรองกด ทำหน้าที่เป็นแกนหลักทางกายภาพของกระบวนการแยกทั้งหมด แม้ว่ามักจะให้ความสนใจอย่างมากกับแรงดันของปั๊มป้อนหรือระดับไมครอนของผ้ากรอง แต่วัสดุของเพลตเองมักจะเป็นตัวกำหนดความสำเร็จหรือความล้มเหลวของการทำงานในระยะยาว

ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงทางเคมี ตั้งแต่สารละลายในเหมืองที่เป็นกรดไปจนถึงตัวกลางทางเภสัชกรรมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน การเลือกวัสดุที่ไม่ถูกต้องไม่ได้เป็นเพียงการควบคุมดูแลเล็กน้อยเท่านั้น มันเป็นตัวเร่งให้เกิดความล้มเหลวของอุปกรณ์ที่เป็นภัยพิบัติ การปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์ และต้นทุนการหยุดทำงานที่มหาศาล

1. กลไกทางเคมีของการกัดกร่อน: รากลึกของความล้มเหลวของเพลต

สารละลายทางอุตสาหกรรมไม่ค่อยมีความเป็นกลาง โดยมักจะอยู่ที่ปลายสุดของระดับ pH และมักมีการกัดกร่อนสูงหรือความผันผวนของความร้อนร่วมด้วย เมื่อวัสดุแผ่นกดตัวกรองเข้ากันไม่ได้กับสารละลาย จะเกิดกระบวนการย่อยสลายทางเคมีกายภาพที่ซับซ้อนขึ้น โดยทำลายแผ่นจากภายในสู่ภายนอก

• การชะล้างและการแตกตัวของสารเคมี:ภายใต้อิทธิพลของตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีความเข้มข้นสูงหรือสารออกซิแดนท์อย่างแรง พลาสติไซเซอร์หรือสารเพิ่มความคงตัวภายในแผ่นโพลีเมอร์ (เช่น โพรพิลีน) ก็สามารถชะล้างออกมาได้ สิ่งนี้นำไปสู่การแตกหักของสายโซ่โมเลกุล เปลี่ยนแผ่นที่ครั้งหนึ่งเคยแข็งให้กลายเป็นสถานะที่เปราะเหมือนแก้ว ภายใต้แรงจับยึดแบบไฮดรอลิกที่สูงถึง 15–20 บาร์ แผ่นที่เกิดการเปราะจะไวต่อการแตกร้าวจากความเครียดหรือความล้มเหลวจากการระเบิดกะทันหันในระหว่างรอบแรงดัน
• ออกซิเดชันและการเกิดรูพรุน: สำหรับแผ่นโลหะ กรดแก่หรือสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์สูงจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าเฉพาะที่ ซึ่งส่งผลให้เกิด "รูพรุน" ซึ่งเป็นรูเล็กๆ ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวซีล ช่องว่างขนาดเล็กเหล่านี้ขยายตัวอย่างรวดเร็ว ทำลายความเรียบของขอบแผ่น เมื่อพื้นผิวการซีลเสียหาย สารละลายจะ “ระเบิด” ภายใต้ความกดดัน ส่งผลให้สูญเสียวัสดุและกัดกร่อนเฟรมหลักของเครื่องกรอง
• การทำให้อ่อนลงด้วยความร้อนและการย่อยสลายแบบเสริมฤทธิ์กัน: การกัดกร่อนของสารเคมีหลายชนิดจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น วัสดุที่ทำงานได้ดีอาจสูญเสียความเสถียรของโมเลกุล การคืบคลาน หรือการบิดงอในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เมื่อแผ่นเปลี่ยนรูป พื้นผิวซีลจะไม่สามารถปิดได้สนิทอีกต่อไป ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลด้านข้างอย่างรุนแรง

การเลือกวัสดุที่มีความเฉื่อยทางเคมีสูงช่วยให้มั่นใจได้ว่าเพลตยังคงมีมิติที่มีความเสถียรและมีโครงสร้างเสียงภายใต้สภาวะที่รุนแรง โดยรักษาการปิดผนึกที่แน่นหนาซึ่งจำเป็นสำหรับการกรองแรงดันสูง

2. การเปรียบเทียบวัสดุหลัก: PP, พีวีดีเอฟ และสแตนเลส

อุตสาหกรรมที่แตกต่างกันต้องการการป้องกันสารเคมีในระดับที่แตกต่างกัน การเลือกวัสดุที่ "ดีที่สุด" ขึ้นอยู่กับโปรไฟล์ทางเคมีของกระบวนการของคุณทั้งหมด รวมถึงระดับ pH อุณหภูมิ ความเข้มข้นของตัวทำละลาย และการมีอยู่ของอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

• โพรพิลีนเสริมแรง (PP):นี่คือมาตรฐานอุตสาหกรรมในปัจจุบัน PP มีความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อกรด ด่าง และเกลืออนินทรีย์ส่วนใหญ่ มันมีน้ำหนักเบา คุ้มราคา และสามารถเสริมด้วยใยแก้วหรือตัวเติมแร่เพื่อเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลได้ อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดอยู่ที่ความต้านทานต่ำต่อตัวออกซิไดเซอร์ที่แรง (เช่น กรดไนตริกเข้มข้น) และตัวทำละลายอินทรีย์จำเพาะ เช่น เบนซินหรือโทลูอีน
• PVDF (โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์): “มาตรฐานทองคำ” สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง PVDF แทบไม่เฉื่อยต่อกรดแก่ สารออกซิแดนท์ ฮาโลเจน และตัวทำละลายอินทรีย์เกือบทั้งหมด ในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูง (สูงถึง ) และการรุกรานทางเคมีที่รุนแรง PVDF มักจะเป็นวิธีการแก้ปัญหาระยะยาวเพียงอย่างเดียวที่ใช้งานได้ แม้จะมีต้นทุนเริ่มต้นที่สูง แต่ความเสถียรที่เหนือกว่าส่งผลให้ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ลดลงในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย
• สแตนเลสและโลหะผสมพิเศษ: แม้ว่าสแตนเลสจะไวต่อการเกิดรูพรุนจากคลอไรด์ แต่ก็เหมาะสำหรับการใช้งานเกรดอาหารและการกรองตัวทำละลายอินทรีย์ที่อุณหภูมิสูง ในสถานการณ์เหล่านี้ โพลีเมอร์อาจละลายหรือชะล้างสิ่งปนเปื้อน 316L ให้ความต้านทานต่อกรดได้ดี ในขณะที่ตัวเลือกระดับสูงเช่น Hastelloy สามารถรับมือกับสภาพแวดล้อมที่มีกรดแร่ที่รุนแรงได้

3. ตารางเปรียบเทียบทางเทคนิค: วัสดุแผ่นและความเข้ากันได้ทางเคมี

เพื่อช่วยวิศวกรในการตัดสินใจอย่างรวดเร็ว ตารางด้านล่างสรุปขอบเขตทางเทคนิคของวัสดุกระแสหลัก:

4. ผลกระทบทางเศรษฐกิจจาก “การเลือกวัสดุที่ไม่ถูกต้อง”

การเลือกวัสดุเกรดต่ำกว่าเพื่อประหยัดรายจ่ายฝ่ายทุน (CAPEX) ในระหว่างขั้นตอนการจัดซื้อมักจะส่งผลให้รายจ่ายในการดำเนินงาน (OPEX) พุ่งสูงขึ้นในภายหลัง ค่าใช้จ่ายนี้มักแสดงออกมาในสามวิธี:

1. ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์และความเสี่ยงในการปนเปื้อน: หากวัสดุแผ่นเสื่อมสภาพทางเคมี ไมโครพลาสติกหรือไอออนของโลหะสามารถชะเข้าไปในเค้กกรองหรือกรองได้ ในสารเคมีชั้นดี ยา หรืออุตสาหกรรมอาหาร การปนเปื้อนดังกล่าวหมายถึงการสูญเสียผลิตภัณฑ์ทั้งหมด ซึ่งอาจมีมูลค่าความเสียหายสูงถึงหลายล้านดอลลาร์
2. ความถี่ในการเปลี่ยนและเวลาหยุดทำงานสูง:ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เข้ากัน เพลต PP อาจมีอายุการใช้งานเพียงไม่กี่เดือนแทนที่จะเป็นปี ค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนชุดเพลตจำนวน 50–100 แผ่นนั้นไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับอะไหล่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวันที่สูญเสียการผลิตและค่าแรงราคาแพงสำหรับการจัดการแบบแมนนวลด้วย
3. ความรับผิดด้านความปลอดภัยและความเสี่ยงทางกฎหมาย: แผ่นเพลทที่อ่อนตัวลงจากการกัดกร่อนของสารเคมีจะทำหน้าที่เหมือนระเบิดเวลาภายใต้แรงดัน 15 บาร์ แผ่นที่ระเบิดสามารถพ่นสารเคมีอันตรายลงบนผู้ปฏิบัติงาน ทำให้เกิดการบาดเจ็บจากการกัดกร่อนอย่างรุนแรง ผลการตรวจสอบด้านความปลอดภัยและค่าใช้จ่ายทางกฎหมายมีมากกว่าค่าเบี้ยประกันภัยที่จ่ายสำหรับเพลตคุณภาพสูงมาก

5. วิศวกรรมการกรอง: การป้องกันที่เหนือกว่าวัตถุดิบ

การทนต่อสารเคมีไม่ได้เกี่ยวกับเรซินดิบเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับวิศวกรรมพื้นผิวและโซลูชันระบบแบบรวมด้วย

• ประสิทธิภาพการตกแต่งพื้นผิวและการปล่อย: สำหรับเค้กเคมีเหนียว "การเคลือบกระจก" บนพื้นผิวจานจะช่วยลดแรงยึดเกาะทางเคมีระหว่างวัสดุและจาน ช่วยให้เค้กหล่นได้ง่ายขึ้น ลดความเสียหายทางกายภาพต่อพื้นผิวซีลที่เกิดจากการขูดด้วยมือ
• การบีบเมมเบรนและประสิทธิภาพการล้าง:ในกระบวนการที่ต้องการการล้างเค้ก แผ่นเมมเบรนช่วยให้สามารถล้างการเคลื่อนที่ได้ละเอียดยิ่งขึ้น หากสุราแม่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง การกำจัดออกอย่างมีประสิทธิภาพผ่านการบีบเมมเบรนจะช่วยป้องกันท่อและถังท้ายน้ำจากการกัดกร่อนในระยะยาว
• การออกแบบปะเก็น (CGR): สำหรับสารเคมีระเหยหรือเป็นพิษ การใช้เพลตที่มีการออกแบบ "อุดรูรั่ว ปะเก็น และปิดภาคเรียน" (CGR) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสภาพแวดล้อม "ไม่มีการรั่วไหล" สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้ไอที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหลุดออกไปสู่ชั้นบรรยากาศ ปกป้องส่วนประกอบภายนอก และสร้างสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยสำหรับบุคลากร

คำถามที่พบบ่อย: คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: ฉันจะทราบได้อย่างไรว่าสารละลายของฉันเข้ากันได้กับโพลีโพรพีลีน (PP) หรือไม่
ตอบ: เราขอแนะนำอย่างยิ่งให้ทำการทดสอบความเข้ากันได้ทางเคมี จุ่มตัวอย่างของวัสดุแผ่นลงในสารละลายจริงของคุณที่อุณหภูมิใช้งานเป็นเวลา 7-30 วัน สังเกตน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น การบวม หรือการสูญเสียความแข็ง หากน้ำหนักเพิ่มขึ้นเกิน 2% หรือความแข็งลดลงมากกว่า 10% ควรพิจารณาใช้วัสดุเกรดสูงกว่า

คำถามที่ 2: ฉันสามารถผสมแผ่นวัสดุที่แตกต่างกันในเครื่องกรองเดียวกันได้หรือไม่
ตอบ: โดยทั่วไปแล้ว ไม่แนะนำให้ทำเช่นนี้ วัสดุที่แตกต่างกัน (เช่น PP กับไนลอน) มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนและโมดูลัสการบีบอัดที่แตกต่างกัน ในระหว่างรอบการให้ความร้อนหรือแรงดัน ความแตกต่างเหล่านี้ทำให้เกิดความเครียดที่ไม่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดการรั่วไหลหรือแผ่นหัก

คำถามที่ 3: สีของเพลต PP ส่งผลต่อความทนทานต่อสารเคมีหรือไม่
ตอบ: โดยปกติแล้ว ไม่ใช่ โดยทั่วไปสี (สีขาว สีดำ หรือสีน้ำเงิน) จะเป็นสารเติมแต่งเม็ดสี อย่างไรก็ตาม แผ่นสีดำมักจะมีคาร์บอนแบล็ค ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรของรังสี UV (เหมาะสำหรับการติดตั้งกลางแจ้ง) และสามารถเสริมแรงได้เล็กน้อยในสภาพแวดล้อมอินทรีย์ที่เฉพาะเจาะจง

การอ้างอิงและการอ่านเพิ่มเติม

1. การสำรวจข้อมูลการกัดกร่อน:มาตรฐานหลักเกี่ยวกับความเสถียรของโพลีเมอร์อุตสาหกรรมในสารเคมีต่างๆ
2. ISO 19901-3:อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ - การเลือกใช้วัสดุและการควบคุมการกัดกร่อน
3. ความก้าวหน้าทางวิศวกรรมเคมี (CEP):การวิจัยเกี่ยวกับวงจรชีวิตของส่วนประกอบเทอร์โมพลาสติกในอุปกรณ์กรองแรงดัน