实时粒度分析的好处

AZoM与Malvern Panalytical的部门全球客户经理Rob Norris谈论了在工艺环境中使用激光衍射进行实时粒度分析以及相关的好处。

您能简要介绍一下Malvern Panalytical过程团队，以及他们是如何开始的吗?

Malvern Panalytical的过程团队侧重于在过程环境中安装分析仪。我们的意思是在制造工厂本身。因此，我们通常会处理连续测量，或在线。粒度分析是我们的主要焦点，最特别用的激光衍射技术，但我们也有其他技术。频繁测量，到实时监控，通常是目标，通常是自动化过程控制的终点。

1996年，Malvern截止地购买了一家名为Inteit的技术的权利，他制造了用于工艺使用的激光衍射粒子Sizer - 这就是过程团队开始的方式。Malvern Panalytical在激光衍射粒度分析中具有长长而明显的历史，但在1996年之前我们仅售实验室系统。其中一些进入了一些相当肮脏的环境，以支持制造，但它们并没有以Inteit Systems的方式与过程设备进行物理整合。2020欧洲杯下注官网

Insitec系统是从一开始作为过程分析仪开发的，无意使用实验室。这使得我们已建立的举办的大师实验室系统完美的补充。购买Insitec使我们能够为客户提供完整的“实验室到线”解决方案，支持在实验室中开发的规格转移到R＆D，进入商业制造以控制该过程。

Insitec干粒度分析仪。图像信用：Malvern截止日期

您倾向于使用哪些类型的行业？

一些明显的趋势有助于在过去十年左右左右的市场定义我们的市场，我们的两个最重要的客户群体可以作为散装商品，高吨位制造商或专业，高价值的生产商，具有特定的生产问题来解决。

就在15年前，大宗矿物加工者和水泥制造商还主要依靠手工方法来进行粒度测定，并定期进行测量。其中包括筛分和Blaine测量，这是一种渗透率技术，其结果可能取决于操作者。这些行业具有产量大、能耗高的特点。对全球供应和客户需求的竞争，以及对一致的全球产品规格的需求，以及不断上涨的能源价格，导致了对效率和可变成本的持续关注，创造了对能够帮助的分析方法和系统的胃口。在这些行业中，我们的技术有助于降低成本，将能源使用量降至绝对最低，同时提供直接输出一致性。

自动化的在线系统可以非常有帮助的另一个区域是因为由于相关的健康，安全和环境风险，那些不想依赖手动分析的人。例如，在特种化学品生产中，例如，这些制造颜料，活性型根本成分（API）和炸药，需要测量毒性或爆炸材料。欧洲杯足球竞彩在这里，我们提供的自动化消除了对危险材料手动接触的需求。欧洲杯足球竞彩

您是否在该领域拥有机器，或者它们主要用于加工厂？

作为一家公司，我们确实提供现场使用的分析仪器。用于石油钻井平台钻井泥浆分析的粒度分析仪就是一个很好的例子。然而，我们的Insitec系统通常安装在加工厂。

Inteitec用于监测的过程类型的示例包括：铣削;混合/均质化;喷雾干燥;肉芽;乳化;沉淀和过滤。通常可以在这些特定操作的输出 - 从磨机或沉淀罐的溢流上找到我们的物料流上的仪器。欧洲杯足球竞彩然后，收集的数据可以用于了解过程动态以及如何手动或自动控制工厂以优化该过程。

具有垂直辊磨机的铣削电路的示意图，用于生产大理石粉末。图像信用：Malvern截止日期

您是否可以在流程的动态以及福利是什么？

当我们讨论过程动态时，我们实际上是在讨论过程的变化有多快。例如，某些工序，即物料在单个设备中仅停留几分钟的工序，可以迅速而频繁地改变。2020欧洲杯下注官网另一些人从一种状态转移到另一种状态要慢得多，这是由于系统的固有滞后。

当涉及监视过程时，将测量频率与过程动态相匹配至关重要。如果过程每分钟改变，则每半小时测量每小时都要小于理想。另一方面，如果过程只会缓慢变化，那么频繁的测量较少可以是务实的选择，特别是如果有助于减少分析支出。

也就是说，重要的不仅仅是过程动态。即使流程变化相对较慢，立即检测流程中断和异常发生的能力也是至关重要的，而且只有通过实时测量才能得到这一点。我们曾与一家全球领先的矿业和金属公司合作过一个项目，他们的铁矿石加工厂完美地说明了这一点。在这里，他们的水力旋流分离器从杂质中分离出有价值的矿石，这一问题的影响是如此重大，以至于实时粒度测定的成本可以通过预防一次事故而得到补偿。这是一个不能用手工测量有效解决的问题，也是一个应用程序的例子，在这个应用程序中，实时测量真正发挥了作用。

实时分析的主要经济效益是什么？

过程分析投资产生的具体经济效益对每个应用程序都是独特的。一般来说，财务回报来源于:能源消耗的节约;减少浪费和返工;以及增加工厂产量。更重要的是，在某些行业，如果没有实时监控，就不可能在产品质量方面进行竞争。

美国罗克韦尔行业的水泥工业案例研究提供了可以实现的问题的强大示例。这里，在成品水泥研磨电路上的开关到线上粒子尺寸，组合实施自动控制的实施，能耗降低了15％。这种规模的好处迅速偿还了新设备的初始投资。2020欧洲杯下注官网Insitec分析仪的投资回收率通常非常短 - 不到一年。

那么你认为切换到实时分析对环境有什么好处吗?

当然，节约能源是改善环境的一个主要方面，但也有其他潜在的好处。例如，在矿物处理中实时分析从最终浓缩机或沉淀过程中溢出的水，用于清理水返回环境，提供对水质的持续监测。通过密切控制溢流中的颗粒水平，确保任何问题都能立即检测到，实时分析可以实现安全的水回收。这在水资源稀缺的国家尤为重要。

此外，实时测量所支持的严密控制可以全面减少环境影响。再次谈到矿物处理，我们的一个客户发现，由于无效的过程控制，他们把高品位的矿石放入废物处理区。更严格的控制使工厂得以运作，从每吨矿石中提取更有价值的材料，为长期可持续性提供了重要的总体收益。

你能谈谈健康和安全方面的问题吗?

当涉及到HSE方面的好处时，这些好处可以通过多种方式体现出来。例如，一个良好控制的研磨过程可能会产生更少的粉尘，从而降低员工接触粉尘的风险。然而，我们能够提供的最重要的HSE好处之一是，在取样和分析中完全不需要人工输入。

我们刚开始工作的一个地区，在线Zeta潜力，一个相对较新的在线技术，是在水处理行业。在这里，在大多数饮用水工厂中有一个无人驾驶，自动化原位监测和遥测到中央控制系统。水厂的采样点可能是棘手的进入，并且存在暴露于氯的大量风险。因此，搬到无人驾驶的操作是有吸引力的，并且经济上有益，但它需要开发和应用合适的技术。

我们正在研究在线ζ电位测量的应用，以帮助控制化学品的用量，以确保污染物的絮凝和沉淀。该技术为自动化监控和最终的自动化控制提供了相当大的范围。在美国进行的试验非常有前景，在线测量结果显示，维持水质所需的添加剂数量减少了15%，并减少了人工分析的需要。

钻井公司也在寻找远程监控的选项，比如钻井泥浆。这些泥浆保持了油井的安全性和有效性，颗粒尺寸测量是确保泥浆适用的措施之一。我们一直在研究一个系统，该系统可以让一个人远程监控5-10个不同地点的泥浆质量，避免了钻机上需要专门的人员，这是一个主要优点。

在监管方面，过去几年也变得更严格了吗?是否需要更具体的粒子分布?

如果我先回答这个问题的第二部分，那么答案肯定是肯定的。对粒径分布数据的需求日益增长。然而，当谈到产品时，我想强调的是对质量的需求，而不是新的监管，这是推动这一趋势的因素。许多产品的客户，例如碳粉和水泥，越来越挑剔，越来越需要相关分析数据提供的质量保证。

考虑建造摩天大楼的建筑公司。显然，水泥需要满足建筑要求，并迅速发展力量以支持随后的楼层。在某些地点，使用水泥，同时它仍然从制造过程中温暖，因此具有明确定义的规范，提供所需的强度，一致地检查产品符合本规范，这是必不可少的。当你是三层楼的时候，越来越多的建筑物并不有用！

然而，在一些领域，法规、标准和专家指导正在影响使用。钻井泥浆就是这种趋势的例证。在这里，API正在制定激光衍射应用的标准，以确保质量控制的一致性，因为这可能会对钻井安全产生潜在影响。

您的粒度分析仪是否在更高端应用程序中使用？

是的，但不是唯一的。我们的分析仪可用于任何地方，从食物分析到冷却牛棚!后者是来自美国的一个伟大的应用，Insitec正在被用来控制水滴的雾化，以维持一个最优的环境对奶牛健康。

我们的应用程序非常多样化。我们从克到吨的批量和连续流程都可以对流进行取样和测量。我们这样做的行业包括那些处理最便宜的材料的行业，例如，活性成分每公斤价值数千美元的制药行业。欧洲杯足球竞彩

目前还有其他你想特别强调的案例吗?

使用Insitec系统已经成功解决了许多不同的应用，每种应用都提供了不同的好处。我认为这些成功项目的共同点是，客户已经有了，或者在我们的帮助下，对如何高效地使用分析器产生的数据有了一个非常清晰的想法。

可能是购买系统以理解和改进过程，或作为自动控制的基础，或者只是在线移动QC并删除实验室测试的需要。这些都是切换到或在线分析的有效理由，但它们确实为安装创建了不同的要求。建立意图和可交付成果是非常重要的，以确保对任何投资的健康经济评估，并创造一个将实现的内容的实际观点。

您目前如何参与制药业？

制药行业目前是我们的第二大工业市场。由于流程分析技术（PAT）倡议，我们肯定会看到对实时测量的兴趣增加，该倡议旨在促进进程监测和控制的创新方法。然而，在商业规模的完全集成的自动化过程控制方面还有一些方法可以进入制药行业。我们的系统主要仍然在试验阶段使用，在那里他们真正有助于加速信息收集和流程优化。

在这一领域，我们还与GEA Pharma和Glatt等公司合作开发连续生产工艺。制药行业对连续而不是批处理的动力增加了，重点放在了原位分析仪。在这里，Insitec的使用有助于优化和控制，例如，连续铣削/压片工艺。此外，我们还有另一种高效的技术- Parsum探针-用于在高剪切或流化床造粒机中测量颗粒大小。造粒是制药行业的一个重要过程，通过Insitec和Parsum，我们可以处理所有相关应用。

Parsum IPP 70-SE粒径探测器。图像信用：Malvern截止日期

机器有多敏感，有什么限制？

术语敏感性有许多因素隐含。一个方面是重复性，一个区域的一般差异非常高。在大多数激光衍射应用中，采样现在是误差的主要来源，这可以随着在线测量大大减少。作为任何项目的一部分，过程界面需要一些仔细的想法，以确保长期的可重复采样。激光衍射粒度标准ISO13320中指示的测量精度是预期的最低，许多项目将超过这些目标，经常在DV50上的大部分应用程序频繁比+/- 2％更好

然而，当涉及到流程分析时，敏感性还意味着分析人员检测问题的速度和容易程度。在一个大型的矿物加工厂，Insitec可能每四分之一秒收集一次数据，但这些结果在5或10分钟的时间范围内滚动平均用于控制。使用滚动平均可以克服抽样统计或小波动，从而提供更平稳的控制。这种方法提供了实时跟踪坡度或设定值变化的灵敏度，同样重要的是，它几乎可以即时检测过程的中断。

最后，你如何看待这一领域的发展?你认为它会在更多样化的应用程序中实现吗?或者你认为它会在你已经涉足的领域中得到更多扩展吗?

传统上，Malvern Panalytical公司已经开发并销售了完全集成的Insitec分析仪。这通常包括过程接口——将分析仪安装到管线或容器中的硬件——以及控制所需的软件和硬件。其结果是一种交钥匙解决方案，并配有相应的价格标签。

这种方法有合理的推理，这是为了响应客户想要完全设计的解决方案来降低与之相关的风险，相对较新的技术的响应。然而，交钥匙方法使技术对某些应用程序进行了相对较大的投资。

例如，如果您是粉末涂料公司，例如，您可能有一个实验室为8或10种不同的生产线进行QC，每个都制作不同的彩色产品。如果存在污染的风险，在这种情况下，颜色污染，那么通过单个光学设置采样不同的线，单个分析仪是不可建议的。在分析横跨线路时，地理布局也可能是有问题的。然而，认为8到10个完全集成的在线系统将购买以替换单个实验室系统是不现实的，特别是如果每​​个都是完全集成的系统。

既然技术更成熟，我们发现客户对其应用具有更大的信心，并且他们愿意在内部提供更多方面的过程分析项目。这不仅仅是在线粒子尺寸的趋势。过程分析和自动化通常正在变得越来越普遍，并在现有的控制系统内积分新传感器现在是一个相对常规的任务。

因此，我们现在只开始销售传感器，尽管交钥匙解决方案仍然适用于需要它们的人。仅购买传感器更可访问，因此我们期望在未来几年内看到使用Insitec技术传播，远离创新者和早期采用者成为主要溪流。

另一个继续挑战是帮助人们了解如何优化他们对连续数据的使用。Insitec每隔几分钟提供新信息，而每四个小时或每四个小时每隔几分钟。人们喜欢数据和评论它有多好，但并不总是那么清楚如何使用它！这是伙伴关系方法可以真正有帮助的地方。我们知道在线粒子尺寸可以做些什么，但我们的客户可以获得最佳流程。我们需要汇集我们的知识来创造价值，并最大限度地提高那些选择投资这种强大技术的公司的经济回报。

关于抢劫诺里斯

Rob Norris于1994年加入Malvern截至英国商业经理，负责销售和客户支持功能。在此期间，他在发展全球重点账户计划的目的中，旨在确保在他们的组织中对其投资的最大效益，并在整个组织中得到支持。

目前，他是Malvern Panalytical高级管理团队的成员，并直接负责全球流程系统业务的开发。

他负责专门的流程工程团队，提供专业的应用程序支持，以保护和部署各种行业的最佳流程解决方案，并确保全面优化项目可交付成果。