Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Raport: Technologie filtracji cieczy

-- poniedziałek, 18 grudzień 2017

W ofercie producentów i dostawców działających na polskim rynku znajduje się obecnie wiele rodzajów filtrów i systemów filtrowania cieczy stosowanych w procesach produkcyjnych. Odpowiedni ich dobór przekłada się na dokładność filtracji i osiąganie wielu dodatkowych korzyści.

Na rynku dostępnych jest wiele technologii filtracji cieczy przeznaczonych do wykorzystania w procesach produkcyjnych. Jednak wszystkie one mają jeden cel, jakim jest optymalne przeprowadzenie filtracji – procesu polegającego na oddzieleniu ciał stałych od ciekłych przy użyciu przegród porowatych przepuszczających tylko fazę ciekłą, a zatrzymujących fazę stałą. By przepływ cieczy przez przegrodę filtracyjną mógł być możliwy, musi wystąpić różnica ciśnień po obu stronach przegrody.

Od wody do chemikaliów

Na naszym rynku działa wiele firm oferujących różnego rodzaju rozwiązania służące do filtracji cieczy stosowanych w procesach produkcyjnych – począwszy od wkładów filtracyjnych jednorazowego użytku aż po zautomatyzowane systemy filtracji. Większość producentów i dystrybutorów tych rozwiązań oferuje swoim klientom kompleksową obsługę w zakresie doboru technologii filtracyjnej, na którą składają się: doradztwo techniczne, dobór urządzeń, próby technologiczne, montaż i uruchomienia urządzeń oraz serwis gwarancyjny i pogwarancyjny.

Rozwiązania te z powodzeniem są stosowane m.in. w przemyśle papierniczym, chemicznym, tworzyw sztucznych, a także w branży spożywczej oraz przy produkcji napojów. Oprócz wody zabrudzonej podczas procesu produkcji filtracji podlegają np.: roztwory przędzalnicze, produkty komponentów chemicznych (lakiery, kleje, żywice, produkty petrochemiczne), chemikalia (kwasy, ługi itp.), żywność i napoje (soki, piwo, wino itd.), wody wodociągowe i obiegowe, a także oleje (np. mineralny, syntetyczny i hydrauliczny oraz ropa naftowa). 

Jeśli chodzi o oleje, to – jak wynika z badania redakcyjnego – są one filtrowane w zakładach 73% respondentów. Wśród innych płynów filtrowanych w zakładach ankietowanych znalazły się: woda (41%), chłodziwa (36%) oraz chemikalia (14%) – rys. 1.

Filtracja cieczy to konieczność

Jak wyjaśnia Ewa Kamińska z firmy Pro-mill, w procesach produkcyjnych można poddać filtracji m.in. wodę pitną – w celu jej uzdatnienia – a także wodę technologiczną, aby przygotować ją do wytworzenia konkretnego wyrobu. Filtrowane są również ścieki, aby przed spuszczeniem ich do kanalizacji pozbyć się zanieczyszczeń biologicznych, chemicznych czy stałych. Filtrację stosuje się także w przypadku różnego rodzaju olejów, szczególnie tych stosowanych do silników. Zapobiega to dostaniu się do nich drobin, które mogłyby je uszkodzić. W przemyśle spożywczym, farmaceutycznym czy kosmetycznym ważnym aspektem jest sterylność. Ciecze, które są tam stosowane, często poddawane są temu procesowi, który jest realizowany w filtrach świecowych. Filtracja pozwala także na odzysk metali lub innych substancji – zarówno stałych, jak i ciekłych – ze strumienia cieczy. 

Ciecze stosowane w procesach produkcyjnych bezwzględnie należy poddać filtracji. Nie można pominąć tej czynności z uwagi na niekorzystne skutki, które mogłyby się pojawić w wyniku zaniedbań w tym obszarze. Cząsteczki ciał stałych różnej wielkości mogą dostać się do wnętrza zaworu, pompy, dyszy lub innego rodzaju armatury i spowodować jej zapchanie, uszkodzenie lub zbieranie się kolejnych zanieczyszczeń, np. biologicznych. Może to w konsekwencji doprowadzić do niepożądanych reakcji chemicznych lub skażenia układu. W sytuacji, gdy nie uzdatni się wody lub innej cieczy, może dojść do przedostania się niebezpiecznych związków lub bakterii do organizmów żywych. Podobnie gdy nie oczyści się ścieków lub innych cieczy stanowiących odpad z danej fabryki, istnieje możliwość skażenia środowiska. 

Podsumowując, zastosowanie w zakładzie urządzeń filtrujących ma bardzo duży wpływ na ochronę środowiska oraz pozwala znacząco zredukować zanieczyszczenia, skutecznie zapobiegając wystąpieniu przedwczesnych awarii. Jeśli chodzi o urządzenia smarne i hydrauliczne, to okazuje się, że większość awarii jest spowodowanych obecnością w oleju zanieczyszczeń i wody. Przyczyną problemów może też być występowanie w oleju hydraulicznym cieczy chłodzących czy skroplonej wody. Dzięki zastosowaniu urządzeń filtracyjnych można w znacznym stopniu zminimalizować ryzyko wystąpienia awarii oraz powtórnie wykorzystać oczyszczony olej czy chłodziwo. Skutkiem tych działań jest redukcja kosztów związanych z produkcją, naprawami i zakupem nowych materiałów eksploatacyjnych. 

Warto w tym miejscu nadmienić, że w zakładach 68% respondentów preferowana jest filtracja ciągła (rys. 2). W pozostałych przypadkach stosowana jest filtracja okresowa.

Cel filtracji

Jak wynika z przeprowadzonego sondażu, nadrzędnymi zadaniami stawianymi urządzeniom filtracyjnym stosowanym w zakładach naszych respondentów są przede wszystkim: usuwanie zanieczyszczeń magnetycznych, takich jak opiłki metali (55%); usuwanie zanieczyszczeń typu piasek, żwir, pyłki (45%); usuwanie zanieczyszczeń chemicznych, w tym np. groźnych substancji chemicznych (32%); usuwanie zanieczyszczeń biologicznych, np. bakterii (23%). 

Warto dodać, że w zakładach, w których pracują uczestnicy badania redakcyjnego, produktem filtracji jest najczęściej oczyszczony płyn – filtrat (78%) lub „zanieczyszczenia” wydobyte z płynu poddanego filtracji (22%).

Na uwagę zasługuje również fakt, że w przedsiębiorstwach 10% ankietowanych filtrację stosuje się jako metodę sterylizacji płynów.

Filtracja membranowa

Obecnie w procesach technologicznych wielu gałęzi przemysłu stosowane są techniki filtracji membranowej, które – mimo że nadal są dosyć kosztowne – często są porównywalne, a nawet tańsze w eksploatacji niż konwencjonalne techniki separacji. Ogólnie można powiedzieć, że filtracja membranowa to zaawansowany technologicznie proces, w którym przy użyciu specjalistycznych membran o odpowiedniej porowatości dochodzi do rozdzielenia frakcji. W przypadku niektórych aplikacji zastosowanie technik membranowych staje się wręcz koniecznością, na co mają wpływ rosnące wymagania ze strony klientów co do jakości produktu finalnego. Techniki separacji membranowej umożliwiają też uzyskanie idealnie przygotowanych mediów, co jest konieczne w przypadku zastosowania coraz nowocześniejszych urządzeń produkcyjnych. 

Z przeprowadzonego sondażu wynika, że filtracja membranowa wykorzystywana jest w ok. 40% zakładów. Z odpowiedzi ankietowanych wynika, że najczęściej stosowaną techniką separacji membranowej jest mikrofiltracja. Dużo mniejszym zainteresowaniem cieszy się ultrafiltracja (pory membrany mają zazwyczaj wielkość od kilku do kilkudziesięciu nanometrów, zatem są zbliżone do rozmiarów pojedynczych cząsteczek) oraz nanofiltracja, służąca do zatrzymywania związków organicznych o masie cząsteczkowej powyżej 200300 Da (jednostka masy atomowej), a także jonów dwu- i więcej wartościowych. Nanofiltracja wykorzystywana jest m.in. do sterylizacji i zmiękczania wód technologicznych oraz do odzysku wody ze ścieków.

Jeśli zaś chodzi o mikrofiltrację, wśród obszarów jej zastosowań na szczególną uwagę zasługują: klarowanie soków, wina i piwa; filtracja sterylna mleka i solanki; produkcja piwa niepasteryzowanego; wydzielanie biomasy; sterylizacja pożywek; filtracja wstępna wody przed procesem odwróconej osmozy oraz oczyszczanie ścieków. 

Warto podkreślić, że mikrofiltracja jest jedną z metod usuwania wody oraz zanieczyszczeń stałych z oleju. Polega ona na usuwaniu zawiesin przy użyciu membran porowatych o różnych wielkościach otworów. Z uwagi na to, że pory w membranach są względnie duże (0,210 µm), już przy niewielkim ciśnieniu (0,10,3 MPa) przepływ jest duży i wynosi od kilku do kilkunastu m3/h. Otwory są jednak takie, że nie przechodzą przez nie koloidy czy zawiesiny, które mogłyby uszkodzić układy sterujące maszyn i urządzeń. Ponadto zabieg oczyszczania w żaden sposób nie wpływa na zmianę właściwości fizykochemicznych oleju, a więc liczba kwasowa TAN i zasadowa TBN pozostają niezmienione. Przy tego rodzaju filtracji przepuszczane są substancje rozpuszczone – jony i związki niejonowe (dodatki). Usunięcie największych cząstek stałych znacznie zwiększa jakość oleju i wydłuża jego żywotność. Mikrofiltracja z powodzeniem jest stosowana do oczyszczania olejów hydraulicznych, przekładniowych, turbinowych, chłodziw i emulsji oraz olejów obróbczych. 

Od filtrów workowych do świecowych

W opinii ekspertów z firmy INDASOL Industrial Solutions jest kilka istotnych parametrów w przypadku doboru najlepszego rozwiązania w zakresie filtracji cieczy. Najczęściej brane pod uwagę są: rodzaj filtrowanego medium, wydajność/przepływ filtra, oczko filtracji, ilość/rodzaj zanieczyszczeń, temperatura filtracji. Mając takie dane, można przystąpić do wyboru sposobu filtracji, odpowiednich filtrów oraz maszyn spełniających wymagania aplikacji.

Jak wyjaśnia Ewa Kamińska z firmy Pro-mill, filtracja polega na odseparowaniu zanieczyszczeń od filtrowanego strumienia medium za pomocą przegrody, na której osadzają się cząstki. Przykładem są np. filtry workowe, koszowe czy świecowe. Każdy z nich wyposażony jest we wkład zatrzymujący na sobie różnego rodzaju cząsteczki. Gdy spadek ciśnienia na filtrze osiągnie zadaną wartość, wystarczy wymienić wkład lub go oczyścić. Niewątpliwą zaletą tych filtrów jest ich prosta budowa. Są one dzięki temu łatwe w obsłudze i praktycznie bezawaryjne. Ze względu na niewielkie gabaryty i dużą przepustowość są powszechnie stosowane w przemyśle. To także bardzo ekonomiczny sposób rozdzielania zawiesin. 

Jeśli chodzi o preferencje ankietowanych użytkowników, na co dzień wykorzystują oni w swoich zakładach filtrację mechaniczną (100% wskazań). Jak wynika z badania, najczęściej używane są filtry workowe (64% wskazań), które są powszechnie stosowane w przemyśle głównie ze względu na niewielkie gabaryty i dużą przepustowość. Filtr workowy do cieczy stanowi bardzo ekonomiczny sposób separacji zawiesin, dzięki czemu używany jest w wielu gałęziach przemysłu. Szczególnie często stosuje się go przy doczyszczaniu farb, lakierów, żywic, a także lepkich cieczy, takich jak oleje jadalne i przemysłowe. Filtracja workowa cieczy znajduje zastosowanie m.in. w przemyśle petrochemicznym i chemicznym, kosmetycznym i biotechnologicznym, a także w procesach uzdatniania i oczyszczania wody w przemyśle spożywczym, motoryzacyjnym, elektronicznym oraz w elektrowniach, elektrociepłowniach i ochronie środowiska.

Filtry workowe są chętnie używane przede wszystkim z uwagi na wysoką skuteczność procesu filtracji, niskie koszty inwestycyjno-eksploatacyjne, zwłaszcza w przypadku zawiesin nieznacznie zanieczyszczonych. Na uwagę zasługuje fakt, że ich dobór w zasadzie ogranicza się do wybrania odpowiedniej powierzchni filtracji, rodzaju materiału filtrującego i wielkości oczka. 

Popularnym rozwiązaniem są także filtry magnetyczne, które znajdują zastosowanie w ok. 40% zakładów naszych respondentów. Tego rodzaju filtry są powszechnie wykorzystywane m.in. w branży spożywczej i kosmetycznej w celu usunięcia cząstek metalicznych. Filtry te zapewniają czystość materiału przez usuwanie drobnych zanieczyszczeń – osiąga się w ten sposób ochronę magnetyczną dla płynnych linii i urządzeń przetwórczych. Warto dodać, że filtry magnetyczne cieczowe mogą z powodzeniem pracować na układach o bardzo wysokiej lepkości. 

Dużym zainteresowaniem cieszą się również filtry świecowe, które są stosowane w przedsiębiorstwie co trzeciego respondenta. Służą one do oczyszczania zarówno gazów (powietrza, azotu, pary itd.), jak i cieczy. Ze względu na wysoką skuteczność i szeroką dostępność cieszą się dużą popularnością w branży farmaceutycznej, kosmetycznej i spożywczej. Filtry świecowe składają się z obudowy filtracyjnej oraz wymiennych wkładów. Mechanizm działania najczęściej polega na przepływie cieczy lub gazu od zewnątrz do wewnątrz świecy filtracyjnej, a wyłapane przez filtr zanieczyszczenia osiadają na jej zewnętrznej powierzchni.

Filtry samoczyszczące 

Doskonałą alternatywą dla klasycznych rozwiązań obsługowych są filtry samoczyszczące, które są używane w przedsiębiorstwie co dziesiątej ankietowanej osoby. Tego rodzaju filtry znajdują zastosowanie w filtracji takich mediów, jak: chłodziwa, smary, farby czy środki chemiczne. 

Według przedstawicieli z firmy INDASOL Industrial Solutions dzięki uniktowej technologii czyszczącej wkład filtrujący filtry te zapewniają stały przepływ oraz przeciwdziałają zapychaniu się wkładów. Filtr samoczyszczący z odpowiednim systemem samoczyszczącym, który powinien być dobrany indywidualnie do poszczególnych aplikacji, zwiększa bezpieczeństwo produkcji w wyniku eliminacji zanieczyszczeń. Filtry samoczyszczące bardzo skutecznie oczyszczą finalny produkt, a także chronią park maszynowy, np. przez ochronę urządzeń wyposażonych w dysze.

Jak wyjaśnia Andrzej Baciński z firmy POMPY i SYSTEMY, istnieją dwie technologie czyszczenia sit filtracyjnych – tłok (czyli czyszczenie liniowe) i zgarniacze obrotowe (czyli czyszczenie rotacyjne).
– Znakomita większość (szacuję, że ponad 80%) filtrów to zgarniacze liniowe. Jeżeli ciecz jest bardzo trudna do uszczelnienia (np. kleje, akryl), wówczas warto zdecydować się na system rotacyjny, gdyż uszczelnienie jest prostsze – dodaje ekspert.

Zdaniem uczestników badania samoczyszczące filtry automatyczne są dobrym rozwiązaniem przede wszystkim ze względu na oszczędność czasu wynikającą z ich obsługi ograniczonej do minimum, a także z uwagi na niższe koszty eksploatacji.

W opinii Andrzeja Bacińskiego z pewnością warto inwestować w filtry samoczyszczące. Jeżeli uczciwie policzy się realne koszty filtracji, to okazuje się, że niewątpliwie jest ona opłacalna, a patrząc długofalowo – im mniej wymagająca obsługi, tym tańsza i po prostu lepsza. 

Warto dodać, że według respondentów dobrym rozwiązaniem są także mobilne urządzenia filtracyjne. Tego zdania jest 73% ankietowanych osób.

Najważniejsza jest dokładność filtracji

Przy wyborze konkretnego rozwiązania służącego do filtrowania cieczy stosowanych w procesach przemysłowych klienci zwracają uwagę na różnorakie aspekty. Zdaniem Ewy Kamińskiej ważna jest nie tylko odpowiednia cena, ale także jakość wykonanego produktu – to, czy będzie działał bezproblemowo, z jakiego materiału zostanie wykonany, a także czy będzie skuteczny. Klienci kierują się też doświadczeniem danej firmy w projektowaniu tego typu urządzeń. Zdaniem eksperta z firmy Pro-mill podstawowymi parametrami branymi pod uwagę przy projektowaniu filtra są właściwości cieczy filtrowanej: lepkość, pH, maksymalne ciśnienie robocze i temperatura. Przy doborze urządzenia filtrującego należy także pamiętać, aby zastosować odpowiedni materiał wypełnienia, worka czy obudowy, który będzie odporny na filtrowane medium. Trzeba rozważyć, jakiej wielkości cząstki mają być usunięte, ile jest ich w układzie oraz jakiego są kształtu. Możliwy jest podział odseparowanych cząstek na frakcje przy zastosowaniu filtracji wielostopniowej. Jest to szczególnie ważne, gdy cenne są „zanieczyszczenia” danej cieczy, a nie sama ciecz. Aspektem, który nie powinien zostać pominięty, jest wielkość powierzchni filtracyjnej. Wiąże się to z rozmiarami aparatu, a także z ilością dostępnego miejsca na umieszczenie urządzenia na hali produkcyjnej.

Zdaniem wszystkich ankietowanych osób najważniejszym parametrem technicznym decydującym o wyborze filtrów jest dokładność filtracji, czyli zdolność filtra do separowania cząstek o określonej wielkości. Dokładność filtracji wyrażana jest w mikrometrach określających próg wielkości cząstek, od którego filtr zaczyna wyłapywać zanieczyszczenia. 

Jak pokazuje rys. 3, innymi istotnymi parametrami filtrów, na które zwracają uwagę respondenci, są: uzyskiwana klasa czystości (73%), zastosowane materiały konstrukcyjne i wykonanie wkładu (36%), rodzaj materiału filtracyjnego (32%), dopuszczalna temperatura pracy (27%) oraz materiał uszczelnień (14%).

Jeśli chodzi o główne kryteria brane pod uwagę przy wyborze dostawców filtrów, okazuje się, że dla ankietowanych użytkowników liczą się na równi cena oraz jakość oferowanych produktów (82% wskazań). Nie bez znaczenia są także: termin dostawy (45%), marka oferowanych produktów (20%) oraz opinie o dostawcy (18%) – rys. 4.

Jak wynika z badania, bardzo istotne dla respondentów jest wsparcie techniczne i doradztwo ze strony dostawców rozwiązań służących do filtrowania cieczy, które oceniane jest jako zadowalające (64%) bądź niedostateczne (32%). Jedynie 4% ankietowanych uważa, że w ich przypadku nie ma mowy o jakimkolwiek wsparciu ze strony dostawców.

Raport powstał na podstawie danych z ankiety, na którą odpowiedzieli Czytelnicy magazynu Inżynieria i Utrzymanie Ruchu. Oprócz tego przy tworzeniu raportu bazowano na informacjach pochodzących od dostawców filtrów/systemów filtrowania cieczy. Raport nie odzwierciedla pełnego obrazu rynku.

Agata Abramczyk jest dziennikarką, publicystką, autorką tekstów, pasjonatką nowoczesnych technologii; od wielu lat związaną z branżą wydawniczą. 

Tekst pochodzi z nr 6/2017 magazynu "Inżynieria i Utrzymanie Ruchu". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.


Przeczytaj także

Rozwiązania AGV i AIV we współczesnych zakładach produkcyjnych
Dzisiejsza fabryka to środowisko pełne wyzwań dla działów utrzymania ruchu. Jednym z nich jest zwiększanie tempa pracy wraz z doskonaleniem przebiegu procesów produkcyjnych. Cele te... więcej »
Maszyny elektryczne wzbudzane magnesami trwałymi
Prezentowana publikacja przedstawia teorię, budowę  i sposoby projektowania  różnego rodzaju maszyn elektrycznych wzbudzanych magnesami trwałymi. Maszyny elektryczne z magnesami trwałymi... więcej »
Efektywność energetyczna systemu hydraulicznego, czyli dlaczego układ hydrauliczny się nagrzewa
Niezawodność i wysoka wydajność systemu hydraulicznego zależą od wielu czynników – również poprawnego projektu instalacji oraz jej właściwej konserwacji eksploatacyjnej. Taki układ nie... więcej »
Nowość od FUCHS – automatyczne urządzenie smarujące
RENOLIT Autoluber to kompaktowa smarownica jednopunktowa automatycznie dozująca smary niezależnie od zewnętrznego źródła energii. RENOLIT Autoluber ma pojemność 120 ml i może dozować zawartość w... więcej »
Znamy Mistrzów Polski w lutowaniu wyłonionych podczas RENEX Soldering Championship
III Edycja Mistrzostw Polski w lutowaniu, zorganizowana przez firmę RENEX we Włocławku w Browarze B, właśnie się zakończyła. Tym razem, w dniu, w którym rywalizowali przedstawiciele firmy, doszło do... więcej »
GT85 Polska z pokazami myjni TARRA Compact 100 podczas Automotive Production Support
Już 24 kwietnia we Wrocławiu odbędzie się kolejna edycja Automotive Production Support (APS), spotkania branżowego dedykowanego kadrze zarządzającej firm oraz grona specjalistów z branży Automotive.... więcej »
 
Aktualne wydanie

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

Hannover Messe
2018-04-23 - 2018-04-27
Miejsce: Niemcy
EXPOPOWER - Międzynarodowe Targi Energetyki
2018-04-23 - 2018-04-26
Miejsce: Poznań
Polskie Forum Hartownicze
2018-04-25 - 2018-04-26
Miejsce: Wrocław
Polskie Forum Hartownicze
2018-04-25 - 2018-04-26
Miejsce: Wrocław
Konferencja zakupowa - PROCON Manufacturing 2018
2018-05-24 - 2018-05-25
Miejsce: Wrocław

Katalog

NACHI EUROPE GmbH
NACHI EUROPE GmbH
Bischofstrasse 99
D-47809 Krefeld, Niemcy
tel. +48-502 49 52 89

zobacz wszystkie




SONDA

Czy inwestycje na rzecz energooszczędności się opłacają?

Oddanych głosów: 16

50% 50 %
tak 8 głos(ów)

31.3% 31.3 %
nie 5 głos(ów)

18.8% 18.8 %
nie potrafię wyliczyć 3 głos(ów)


Wydania specjalne

O wydawnictwie   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Darmowa prenumerata   |   RSS   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2018 Trade Media International
zobacz nasze pozostałe strony
Trade Media International Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Control Engineering Polska MSI Polska Inteligentny Budynek Design News Polska Almanach Produkcji w Polsce