Aggressive medier i procesindustrien: Sådan vælger du den rette slange

Industrislangen har kørt uden problemer i månedsvis. Så kommer en standardnat med CIP-rengøring, og dagen efter står produktionen stille med en lækage, ingen havde set komme. Eller tag kemilinjen, hvor opløsningsmidlet dag for dag gør slangen en anelse blødere, indtil den en morgen giver efter lige ved koblingen.

Aggressive medier udgør én af de klassiske farer i et procesmiljø på linje med varme overflader og eksplosive atmosfærer. De påvirker på forskellig vis slangen i det skjulte og nedbryder den indefra, længe før skaden når overfladen. 

Denne gang dykker vi ned i de aggressive mediers univers og kigger på den praktiske udfordring, som vi ofte støder på ude hos vores kunder: Hvordan man matcher kemien til den rette industrislange. Men lad os starte med at se på, hvad "aggressivt" egentlig betyder.

Aggressivitet er en kombination af kemisk reaktivitet, koncentration og temperatur. Jo flere af de tre faktorer, der er høje, jo kraftigere belastning på slangen. En syre, der er ufarlig ved 10 % og stuetemperatur, kan opføre sig helt anderledes ved 65 % og 80 °C.

Fire ting forstærker belastningen:

• Koncentrationen – 10 % syre opfører sig anderledes end 65 %.
• Temperaturen – en slange, der tåler syren ved 20 °C, kan svigte ved 80 °C.
• Eksponeringstiden – konstant kontakt belaster hårdere end korte eksponeringer.
• Mediets type – syrer, baser, opløsningsmidler og alkoholer belaster forskelligt.

Pointen er, at “mildt” og “aggressivt” ikke er absolutte kategorier. Det samme medie kan være begge dele, afhængigt af koncentration og driftstemperatur. Det er netop derfor, det er værd at se nærmere på, hvilke familier af medier, I møder i jeres procesmiljø.

I procesindustrien, som dækker produktionen af fødevarer, medicin og kemi, findes der et utal af medier, som indgår i vidt forskellige typer af processer og applikationer. Når det kommer til mere krævende medier, deler vi dem generelt set op i tre overordnede kategorier.

Lette væsker og brændbare medier

Olie- og petrokemiske medier, benzin, gasser og andre kulbrinter. Dem finder du i raffinaderier, petrokemi og brændstofsektoren. Den kemiske belastning er oftest moderat, mens brandfaren og den statiske elektricitet kan være betydelig. Dét hører hjemme i hele diskussionen om eksplosive atmosfærer.

Koncentrerede syrer og baser

Svovlsyre, salpetersyre, saltsyre, natriumhydroxid og kaliumhydroxid. Typisk til stede i kemisk procesindustri, overfladebehandling og metalindustri, men finder også anvendelse i rengøringsprocesser inden for produktion af fødevarer og medicin. Her er den egentlige kemiske belastning størst, og materialevalget mest kritisk.

Alkoholer og alkoholholdige medier

Alt fra ethanol og isopropanol til øl, vin og stærk spiritus. Alkohol er ikke voldsomt aggressivt ved lave koncentrationer, og øl selv er en mildt sur, lavalkoholisk væske uden store krav til slangen. Men bryggerier og destillerier er alligevel krævende miljøer: CIP-rengøringen bruger koncentrerede syrer og baser, og højere alkoholprocenter senere i proceskæden kan ændre belastningen markant. Slanger til øl-, vin- og spiritusproduktion spænder derfor over et bredt felt, fra alsidige løsninger til lavalkoholiske medier til UPE-liner-slanger, der klarer op til 98 % spiritus.

De tre familier stiller forskellige krav, og det er materialet i industrislangen, der afgør, om kravene kan indfries.

Materialevalget er svaret på den kemiske modstandsdygtighed. Fem grupper dækker det meste af procesindustriens behov, fra lette CIP-opgaver til transport af de hårdeste koncentrerede medier.

• PTFE (polytetrafluorethylen), FEP (fluoreret ethylenpropylen) og PFA (perfluoralkoxy) er de kemisk mest resistente materialer og tåler både aggressive medier og brede temperaturspænd. PTFE klarer de højeste temperaturer, FEP er mere fleksibel og typisk transparent, og PFA kombinerer PTFE’s kemiske og termiske styrke med en fleksibilitet, der ligger tættere på FEP. De praktiske forskelle mellem FEP, PTFE og silikone er værd at kende for den, der skal vælge mellem dem.
• UPE (ultrahøjmolekylær polyethylen) kommer med god slidstyrke og er resistent over for mange syrer og baser. Det bruges derfor ofte som indvendig liner i kemislanger.
• EPDM (ethylen-propylen-dien-gummi) er modstandsdygtigt over for syrer, baser og alkoholer. Anvendes ofte i industrislanger, som bruges til CIP-rengøring samt transport af øl og drikkevarer. Modsat NBR er materialet ikke egnet til olie og fedt.
• NBR (nitrilgummi) har sin styrke i olie- og fedtbestandighed, ikke i syreresistens. Hører primært hjemme i transport af olie- og fedtholdige medier samt tørre pulvertyper med høj friktion.
• Silikone har god fleksibilitet, bred temperaturtolerance og er førstevalg i mange hygiejniske miljøer, især inden for pharma. Modstår mildere kemi fint, men ikke stærke opløsningsmidler eller olie- og fedtholdige medier.

Et samlet overblik over materialerne og medierne ser sådan ud:

Markeringerne i skemaet er et startpunkt, ikke en facitliste. Koncentrationen, temperaturen og driftscyklussen kan sagtens rykke på kompatibiliteten for materialet. Står I med et konkret match-spørgsmål, kigger vi på det sammen med jer.

Et klassisk problem i procesindustrien er industrislangen, der klarer transporten af det daglige medie fint, men svigter alt for tidligt på grund af den regelmæssige rengøringscyklus. Inden for produktion af fødevarer og pharma er det især to metoder, der belaster slangen på hver sin måde.

CIP (Clean-in-Place) udsætter slangen for aggressiv kemi. Tag et mejeri eller et bryggeri som eksempel. Det daglige medie – mælk eller øl – er mildt, men under CIP cirkulerer varm lud (natriumhydroxid) og syre, typisk salpeter- eller fosforsyre, gennem systemet for at nedbryde fedt, protein og mineralske aflejringer, ofte ved 80 °C eller mere. Den samlede belastning er tit større end selve procesmediet, og materialer, der tåler det daglige flow fint, kan mørne eller miste trykstyrken over tid.

SIP (Sterilize-in-Place) belaster på en anden måde. Her er det ikke kemien, men dampen og varmen, der presser slangen, typisk mættet damp ved godt over 100 °C. Det stiller egne krav til temperatur- og trykklasse – men det er en varmeudfordring, ikke en kemisk. Nogle steder erstatter mange i dag SIP med hedtvandsrengøring via pladevarmevekslere, mens dampbaseret SIP fortsat er udbredt på mange europæiske markeder. Uanset metode er det den samme pointe: Slangen skal kunne tåle den varme, rengøringen tilfører.

Pointen er at tage højde for rengøringsregimet fra start, når slangen skal specificeres. Både det daglige medie og rengøringskemien skal matches, hvis slangen skal holde cyklus efter cyklus.

Jo mere præcist I kan beskrive miljøet, jo bedre rammer vi den rette slange første gang. Fem oplysninger gør det meste af arbejdet:

1. Hvilket medie – eller medier – skal slangen transportere? Materialevalget starter her, for det er mediet, der afgør, om slangen skal modstå syre, base, opløsningsmiddel eller en kombination. Husk også rengøringskemien: en slange, der kun er valgt til det daglige medie, kan svigte første gang CIP-anlægget kører lud og syre igennem.
2. Hvor høj er koncentrationen? Den samme syre opfører sig vidt forskelligt ved 10 % og 65 %. Et materiale, der uden problemer håndterer en fortyndet opløsning, kan mørne hurtigt ved høj koncentration. Uden koncentrationen er en materialeanbefaling reelt et gæt.
3. Hvilken temperatur – i drift og under rengøring? Temperaturen flytter grænsen for, hvad et materiale kan holde til. En slange, der tåler mediet ved 20 °C, kan svigte ved 80 °C, og det er ofte under CIP og SIP, at temperaturen topper. Oplys derfor både den normale drift og de højeste peaks, slangen møder.
4. Hvilket tryk, og er det konstant eller varierende? Trykket afgør slangens konstruktion og armering, ikke kun dens materiale. En konstant sugeopgave belaster anderledes end et pulserende flow, hvor slangen gentagne gange udvider og trækker sig sammen. Den mekaniske belastning spiller sammen med den kemiske og kan fremskynde nedbrydningen.
5. Hvor ofte køres rengøringscyklussen, og med hvilken kemi? En slange, der renses dagligt med aggressiv kemi, slides hurtigere end en, der køres ugentligt. Og der er stor forskel på, om slangen efterlades fyldt med kemi mellem kørslerne, eller om den skylles igennem med vand bagefter. En slange, der står med koncentreret kemi i timevis, belastes langt hårdere end en, der tømmes og skylles. Fortæl os, hvordan I håndterer slangen mellem kørslerne – det ændrer ofte anbefalingen.
6. Hvor ofte køres rengøringscyklussen, og med hvilken kemi? En slange, der renses dagligt med aggressiv kemi, slides hurtigere end en, der køres ugentligt. Hyppigheden afgør, hvor meget den samlede kemiske belastning vejer over tid. Sammen med rengøringskemien giver den et realistisk billede af slangens faktiske levetid.

Med de seks svar på bordet er valget sjældent svært. Uden dem risikerer I en slange, der passer på papiret, men ikke i virkeligheden.

Materialegrupperne gør sig gældende i flere industrislanger. Tre arketyper fra vores sortiment dækker spændet fra lette CIP-opgaver til de hårdeste koncentrerede kemikalier:

• ChemForce ATEX er en korrugeret PTFE-slange med rustfrit stålflet og god modstandsdygtighed overfor, tryk, temperatur og kemi. Desuden er den antistatisk og ATEX-godkendt. Et oplagt førstevalg, når kemien er hård og miljøet samtidig eksplosionsfarligt.
• Prochim SPL/10-UPE er en slidstærk kemislange med indvendig UPE-liner og EPDM-yderlag. Dækker både suge- og trykopgaver med skiftende kemikalier og er antistatisk og ATEX-godkendt.
• Alichem/SPL er en kemislange med EPDM-inderside og indbygget stålspiral. Velegnet til lette kemiske væsker og CIP-rengøring, men ikke til stærkt koncentrerede syrer.

Valget mellem dem bygger på de seks spørgsmål fra forrige afsnit. Rækker standardprogrammet ikke, kan vores montageværksted skræddersy en specialløsning, så matchet bliver præcis.

Aggressive medier arbejder usynligt, men valget af industrislange behøver ikke være en gætteleg. De tre medie-familier, de fem materialegrupper og de seks oplysninger giver tilsammen et solidt grundlag for den rette beslutning, uden at man behøver være kemiker for at nå dertil.

Er I i tvivl om, hvad jeres kemi kalder på? Vores salgsteam rådgiver dagligt om netop den slags valg. Ring til os på +45 7020 0422 eller send en mail til foresporgsel@alfotech.dk, så kigger vi på jeres linje sammen.