利用在线图像分析控制肥料生产过程

合成肥料的主要成分包括各种含氮(N)、钾(K)、磷(P)和钾(K)的化合物，其中含有这三种成分的粒状肥料被鉴定为NPK。这些肥料为世界上一半的食物消费提供营养。

许多合成肥料的例子包括氯化钾(KCl)和磷酸二铵(DAP)。虽然大多数化肥生产过程产生2至4毫米或1至6毫米范围内的固体“圆形”颗粒，但该过程的主要原料是液态的，称为“熔体”。图1展示了一个常用的鼓式造粒过程。

这个过程

转鼓造粒

熔体通过旋转的滚筒造粒机前端进入，在滚筒内侧的升降机的帮助下，随着颗粒的增大，熔体轻轻地抛出颗粒。出口流的颗粒大小从0.1毫米到10毫米不等。对流中4mm的颗粒进行监测，+ 4mm的颗粒被送到一个大的筒仓，从筒仓通过辊式破碎机，然后返回到滚筒造粒机。

-4毫米的流被监测颗粒在2毫米，与-2毫米的流送至一个尺寸不足的筒仓，然后返回到滚筒造粒机。随后的产品是4 × 2毫米的流，在任何特定时间占整个流程流的大约1/3。

图1所示。典型的鼓式造粒肥料生产流程图。可选采样点，将样品带到在线PartAn测量颗粒大小和形状显示。这种合成复肥的基本工艺有几个变化。一些描述如下:移动到下面的主要文本。

盘式造粒机将盘式(碟形)造粒机换成滚筒造粒机。

造粒提出了一个液体混合器，在返回造粒过程之前，小尺寸的筒仓流溶解，在这种情况下是一个造粒塔。造粒塔是高的垂直的，通过一个有孔的旋转漏斗形容器向其输送颗粒。然后漏斗被注入熔体和小尺寸的溶解流。一柱空气通过造粒塔，导致熔化和流下降到底部接近干燥的颗粒，之后他们被送过4毫米筛。+4毫米的流直接到辊式破碎机，然后到过细筒仓。

+4毫米和-2毫米的流回收使用喷嘴喷洒到混合器溶解在油中。这些溶解的水流，连同熔化的液体，被送到靠近高塔顶部的几组喷嘴中。这些喷嘴将联合进料流喷向向上的方向，然后液滴通过空气柱下降，空气柱通过类似于造粒过程的塔向上供应。

在流化床处理中，流化床单元操作用于代替转鼓造粒机制造颗粒，然后进行筛选。

较少使用的过程是结晶，球化和挤压磨，这也可以替代鼓式造粒机，并创造一个狭窄的“圆形”颗粒流。

这个问题

这些颗粒被一层薄蜡覆盖，这是所有这些过程中非常关键的最后一步，因为这控制了肥料施用到农田后的浸出率。因为这个原因，颗粒必须是一个狭窄的大小分布，并尽可能的圆形和一致的光滑。形欧洲杯猜球平台状不均匀的颗粒更像熔融的球状而不是圆形颗粒;它们可能会在较窄的点断裂，暴露没有涂层的表面，并且很难均匀地覆盖整个表面。

解决方案

图像分析是一种粒子特征分析方法，它提供了额外的信息，正逐渐取代其他传统方法。通常，只测量单个粒径，或者是粒子体积分布，如电感测区(ESZ)，或者等效球形直径(ESD)分布，如筛析、激光衍射和沉降。另一方面，图像分析提供多达24个不同大小和形状的形态参数的每个粒子测量。该技术可以提供与产品相关的尺寸、圆度和表面粗糙度数据，使所有这些特性都可以通过一个分析仪进行测量和控制，用于改善肥料生产的控制。

在线分析

自1988年首次安装以来，在线图像分析仪已经在世界各地的化肥厂中使用。的黄道蟹分析仪,它提供了一个无故障的扩展操作，如下图所示。

图2。一个化肥厂的在线图像分析仪，自1995年以来一直工作，没有服务

图2 a。PartAn的在线版本正在安装2011年12月

下面的图表(图3)显示了工艺在线控制与实验室控制的优势。顶部的图表说明了在使用实验室控制时，从取样到分析所花费的时间很长。单个过程波动需要2小时，具体取决于之前分析数据中某些控制设定点(平均值)的变化。这里，设定值指定为80%。在一次施肥过程中，2.5 ~ 3.5 mm范围内的产品百分比可以设为一个设定值，即分布越窄越好。另一方面，一个设定点也可能是产品的“圆度”系数大于0.88(1.0是一个完美的球体)，或凹凸度值(表面粗糙度(1.0是完美的光滑)大于0.92。

取样和测量几乎是在线自动控制的。这意味着网上流程变量,这可能改变来控制它,(移动回到设定值),比在实验室控制,更频繁地调整和设置点可以获得更多的产品在规格内,在本例中是90和80%,从而提高了肥料在田间的性能。在肥料生产过程中，将新的在线控制信号自动传送回过程的周转时间实际上大约是5分钟。

1. PartAn在线采样频率识别波动
2. 实验室每两小时采样一次，检测不出波动

图3。工艺波动图说明了在线控制优于实验室控制的优点。

图4。PartAn趋势(随时间变化的波动)演示的示例。用户可以在PartAn软件中选择表示的参数。这些参数的结果可以通过操作员在必要时做出适当的过程调整过程的严格控制,也可以由计算机自动配备PID和可编程逻辑控制算法调整流程变量反馈回路。

大的波动可以通过工艺设备来控制。2020欧洲杯下注官网由于熔体进料速率是一个可修改的过程变量，因此产量的提高可以减少波动;操作频率越高，控制响应越快，波动越小，产量也就越高。^（1)

使用PartAn可以减少过程中的意外停机时间(更长的正常运行时间)，因为在线控制将使过程从启动到稳态运行比实验室控制快得多。^(2）

根据这些增产带来的收入增加，可以计算设备投资的回收期2020欧洲杯下注官网^(3）．

研究和开发

PartAn也可作为研发用的实验室仪器。随着新化合物和/或新工艺的新改良肥料的发展，生产同样数量的产品信息的能力是有意义的，因为它可以稍后进行在线控制。在开发期间，测量的不同形态参数将在产品性能的历史中报告，与这些参数有关。然后，这些信息可以被指导采取控制步骤，就像在线分析过程中指出的那样。

这项技术

图像分析是用于粒子表征的最新技术之一。这种方法有逻辑，简单，容易;与传统粒度分析仪相比，提供大约24个更多的形态(大小和形状)参数。它由光学、频闪灯和记录运动粒子图像的数码相机组成。欧洲杯猜球平台如果已知像素的大小，并根据相对位置和像素的数量，所有的参数都可以很容易地测量。测量的一些尺寸参数是几个等效直径，长度和宽度，以及最小和最大距离。

纵横比、表面粗糙度和圆度因子是形状参数的一部分。每个参数可用的一些数据形式是汇总数据和数量和体积分布。下面是测量到的所有粒子的图像文件，所有选择的粒子的欧洲杯猜球平台3D和2D参数都列在右上角。与其他图像分析仪相比，只有PartAn可以基于专利的粒子跟踪方法计算完整的3D结果。

图5。粒子图像。每行包含一个粒子的不同方向，这允许进行3D计算。

散点图(下面用蓝色表示)提供了每个粒子相对于红色图中的两个分布参数的位置视图。在这种情况下，顶部图形中的直径(尺寸)和圆形(形状)——肥料的两个最重要的特征——被绘制在散点图的右侧。

图6。散点图给出每个颗粒的大小和圆度的相对位置，以及这些参数的分布以及它们的汇总数据。24个参数中的任意两个都可以画在这里。

特征分布图和表格数据可以在一次分析中显示多达6个不同参数的叠加，或在6个不同的历史样本中显示相同的参数，如下图所示。

图7。覆盖六个不同的参数，并作为微分和累积分布的一个样本。

结论

通过肥料的大小、形状等关键参数可以确定肥料的质量。圆形、光滑的颗粒和狭窄的粒径分欧洲杯猜球平台布对作物养分的均匀淋滤率至关重要。这两个参数可以很容易地通过图像分析仪测量。

自1988年以来，在线图像分析仪已在全球肥料工厂中使用，以提供严格和快速的自动控制这些参数。对于新的和改进的肥料，实验室图像分析仪可以提供历史大小和形状的数据通过发展过程。这些数据可以用来计划创新产品的生产控制安排。由于在线安装的回收期短，意外停机时间可以很容易地最小化。唯一提供全面的三维尺寸和形状信息的图像分析仪是黄道蟹。

图8。PartAn，实验室版本。

脚注

1.效益:产量增加-如果一个50吨/小时的生产设备的产量可以增加1%，并且在这个过程中的正常运行时间是90%，那么产量的增加是0.5吨/小时* 24 * 365 * 0.9 = 3942吨/年，或1971,000美元/年。

2.好处:增加生产时间(正常运行时间)——假设保守地增加1%，每年将增加大约90小时的生产时间。以50吨/小时计算，将得到50吨/小时* 90小时* 500美元/吨= 2,250,000美元/年。在线分析的这两个好处结合起来，可以使产量和收入增加2%。

3.PartAn在线安装的回收期:以2%的增量收益为基础，如果PartAn带采样器在线安装的价格为15万美元，1吨化肥的价格为500美元，则回收期约为14天。

这些信息已经从Microtrac MRB提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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