CONTROL SYSTEMS FOR DEHYDRATION AND GRANULATION PROCESSES IN A FLUIDIZED BED
DOI:
https://doi.org/10.32689/maup.it.2023.1.7Keywords:
fluidized bed, control system, granulation, mineral fertilizersAbstract
The main approaches to control fluidization regimes during the processes of coating and granulation in a fluidized bed are considered. The development of granulation control systems in a fluidized bed should ensure operation in a stable fluidization mode, which enhances heat and mass exchange, as well as the specified quality of the finished product (granulometric composition, low moisture content and good flowability). Analysis of the pressure fluctuation signal is used to control fluidization modes. The methods of near-infrared spectroscopy and measurement of the reflection of a focused beam are used to control the particle size composition. The methods of acoustic emission, microwave resonance and electrocapacitive tomography are considered to control the moisture content of granules. Based on the control of the temperature of the coolant and the temperature of the granules, a control system for the fluidized bed granulation process has been created.
References
Lipsanen T., Närvänen T., Räikkönen H., Antikainen O., Yliruusi J. Particle size, moisture, and fluidization variations described by indirect in-line physical measurements of fluid bed granulation. AAPS PharmSciTech. 2008. №9. P. 1070- 1077.
Maronga S. On the optimization of the fluidized bed particulate coating process. Ph.D. Thesis – Department of Chemical Engineering and Technology – Royal Institute of Technology. 1998. 78 p.
Johnsson F., Zijerveld R.C., Schouten J.C., van der Beek C.M., Leckner B. Characterization of fluidization regimes by time-series analysis of pressure fluctuations. International Journal of Multiphase Flow. 2000. №26. P. 663-715.
Halstensen M., de Bakker P., Esbensen K.H. Acoustic chemometric monitoring an industrial granulation production process – a PAT feasibility study. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. 2006. №84. P. 88-97.
Naelapää K., Veski P., Pedersen J.G., Anov D., Jørgensen P., Kristensen H.G., Bertelsen P. Acoustic monitoring of a fluidized bed coating process. International Journal of Pharmaceutics. 2007. №332. P. 90-97.
Shouten J.C., van den Bleek C.M.,Monitoring the quality of fluidization using the short-term predictability of pressure fluctuations. AIChE Journal. 1998. №44. P. 48-60.
Silva C.A.M., Parise M.R., Silva F.V., Taranto O.P. Control of fluidized bed coating particles using Gaussian spectral pressure distribution. Powder Technology. 2011. №212. P. 445-458.
el Mafadi S., Hayert M., Poncelet D. Fluidization control in Wuster coating process. Hemijska Industrija. 2003. № 57. P. 641-644.
Terashita K., Watano S., Miyanami K. Determination of end-point by frequency analysis of power consumption in agitation granulation. Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 1990. №38. P. 3120-3123.
Watano S., Terashita K., Miyanami K. Analysis of granulation process and determination of operational end point in a tumbling fluidized bed granulation. Bulletin of University of Osaka prefecture. Series A. 1993. №4. P. 47-56.
Talu I., Tardos G.I., van Ommen J.R. Use of stress fluctuations to monitor wet granulation of powders. Powder Technology. 2001. №117. P. 149-162.
Moris V.A.S., Visnadi C.B., Cunha R.L.G., Rocha S.C.S., Taranto O.P. Monitoring of fluidized bed coating process of microcrystalline cellulose. XXXII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados. Maringá. Paraná. Brazil. 2006.
Parise M.R., Taranto O.P., Kurka P.R.G., Benetti L.B. Detection of the minimum gas velocity region using Gaussian spectral pressure distribution in a gas-solid fluidized bed. Powder Technology. 2008. №182. P. 453-458.
Silva C.A.M. Application of the Gaussian spectral analysis methodology to monitor and control the defluidization in the particles coating process. School of Chemical Engineering, University State of Campinas. Campinas. 2009. 145 p.
Parise M.R., Silva C.A.M., Ramazini M.J., Taranto O.P. Identification of defluidization in fluidized bed coating using the Gaussian spectral pressure distribution. Powder Technology. 2011. №206. P. 149-153.
de Martín L., van den Dries K., van Ommen J.R. Comparison of three different methodologies of pressure signal processing to monitor fluidized-bed dryers/ granulators. Chemical Engineering Journal. 2011. №172. P. 487-499.
Nieuwmeyer F.J.S., Damen M., Gerich A., Rusmini F., van der K., Maarschalk V., Vromans H. Granule characterization during fluid bed drying by development of a near infrared method to determine water content and median granule size. Pharmaceutical Research. 2007. №24. P. 1854-1861.
Watano S., Takashima H., Miyanami K. Scale-up of agitation fluidized bed granulation by neural network. Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 1997. №45. P. 1193-1197.
Scheibli D. The use of FBRM for on-line particle size analysis in a fluid bed granulator. Master’s Theses. 2007. № 3576.
Hu X., Cunningham J.C., Winstead D. Study growth kinetics in fluidized bed granulation with at-line FBRM. International Journal of Pharmaceutics. 2008. № 347. P. 54-61.
Tok A., Goh X.P., Ng W., Tan R. Monitoring granulation rate processes using three PAT tools in a pilot-scale fluidized bed. AAPS PharmSciTech. 2008. №9. P. 1083-1091.
Burggraeve A., van den Kerkhof T., Hellings M., Remon J.P., Vervaet C., de Beer T. Evaluation of in-line spatial filter velocimetry as PAT monitoring tool for particle growth during fluid bed granulation. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2010. №76. P. 138-146.
Huang J., Goolcharran C., Utz J., Hernandez-abad P., Ghosh K., Nagi A. A PAT Approach to enhance process understanding of fluid bed granulation using inline particle size characterization and multivariate analysis. Journal Pharmaceutical Innovation. 2010. №5. P. 58-68.
Kinsler L.E., Frey A.R., Coppens A.B., Sanders J.V. Fundamentals of Acoustics // forth ed., John Wiley & Sons. New York. 2000.
Boyd J.W.R., Varley J. The uses of passive measurement of acoustic emissions from chemical engineering processes. Chemical Engineering Science. 2001. № 56. P. 1749-1767.
Tsujimoto H., Yokoyama T., Huang C.C., Sekiguchi I. Monitoring particle fluidization in a fluidized bed granulator with an acoustic emission sensor. Powder Technology. 2000. № 113. P. 88-96.
Book G., Albion K., Briens L., Briens C., Berruti F. On-line detection of bed fluidity in gas–solid fluidized beds with liquid injection by passive acoustic and vibrometric methods. Powder Technology. 2011. № 205. P. 126-136.
Buschmüller C., Wiedey W., Döscher C., Dressler J., Breitkreutz J. In-line monitoring of granule moisture in fluidized-bed dryers using microwave resonance technology. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2008. №69. P. 380-387.
Dyakowski T., Jeanmeure L.F.C., Jaworski A.J. Applications of electrical capacitance tomography for gas-solids and liquid-solids flows - a review. Powder Technology. 2000. № 112. P. 174-192.
Wang H.G., Senior P.R., Mann R., Yang W.Q. Online measurement and control of solids moisture in fluidized bed dryers. Chemical Engineering Science. 2009. № 64. P. 2893-2902.
Корнієнко Б.Я. Інформаційні технології оптимального управління виробництвом мінеральних добрив. Київ. 2014. 288 с.
Korniyenko B.Y. The two phase model of formation of mineral fertilizers in the fluidized–bed granulator. The Advanced Science Journal. 2013. № 4. P. 41-44.
Корнієнко Б.Я. Двохфазна модель процесу зневоднення та гранулювання у псевдозрідженому шарі. Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут», Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». 2012. № 2(10). С. 31-35.
Корнієнко Б.Я. Математичне моделювання динаміки процесів переносу при зневодненні та гранулюванні у псевдозрідженому шарі. Науковий журнал «Вісник Національного авіаційного університету». 2012. № 4(53). С. 84-90.
Korniyenko B.Y. Modeling of transport processes in disperse systems. The Advanced Science Journal. 2013. № 1. P. 7-10.
Корнієнко Б.Я. Мінеральні добрива. Двохфазна модель утворення в грануляторі із псевдозрідженим шаром. Хімічна промисловість України. 2013. № 1. С. 39-43.
Корнієнко Б.Я., Ладієва Л.Р., Снігур О.В. Гранулювання у псевдозрідженому шарі. Дослідження детермінованого хаосу процесу. Хімічна промисловість України. 2013. № 2. С. 20-23.
Korniyenko B.Y. Research modes of a fluidized bed granulator. The Advanced Science Journal. 2013. № 5. P. 12-15.
Корнієнко Б.Я. Ідентифікація процесу гранулювання мінеральних добрив у апараті з псевдозрідженим шаром. Наукоємні технології. 2013. № 3(19). С. 280-284.
Korniyenko B.Y., Osipa L. Identification of the granulation process in the fluidized bed. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. № 13(14). P. 4365-4370.
Korniyenko B., Ladieva L. Mathematical Modeling Dynamics of the Process Dehydration and Granulation in the Fluidized Bed. Advances in Intelligent Systems and Computing. 1247 AISC. 2021. P. 18-30.
Korniyenko B., Ladieva L., Galata L. Control system for the production of mineral fertilizers in a granulator with a fluidized bed. 2020 2nd IEEE International Conference on Advanced Trends in Information Theory. 2020. №9349344. P. 307-310.
Korniyenko B.Y., Borzenkova S.V., Ladieva L.R. Research of three-phase mathematical model of dehydration and granulation process in the fluidized bed. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2019. № 14(12). P. 2329-2332.
Korniyenko B.Y., Ladieva L.R. Mathematical modeling dynamics of the process dehydration and granulation in the fluidized bed. Інтелектуальні системи прийняття рішень і проблеми обчислювального інтелекту. Херсон. 2019. P. 86-88.
Корнієнко Б.Я. Мінеральні добрива. Оптимізація процесу зневоднення та гранулювання у псевдозрідженому шарі. Хімічна промисловість України. 2013. № 4. С. 69-73.
Korniyenko B.Y. Static and dynamic characteristics of transport processes in disperse systems. Наукоємні технології. 2013. № 2(18). P. 166-170.
Корнієнко Б.Я. Мінеральні добрива. Статична оптимізація процесу гранулювання у псевдозрідженому шарі. Хімічна промисловість України. 2013. № 5. С. 36-40.
Корнієнко Б.Я. Ідентифікація процесу гранулювання мінеральних добрив у апараті з псевдозрідженим шаром. Наукоємні технології. 2013. № 3(19). С. 280-284.
Корнієнко Б.Я. Задачі оптимізації зневоднення та гранулювання мінеральних добрив у псевдозрідженому шарі. Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут», Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». 2014. № 1(12). С. 28-31.
Kornienko Y.M., Liubeka A.M., Sachok R.V., Korniyenko B.Y. Modeling of heat exchangement in fluidized bed with mechanical liquid distribution. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2019. № 14(12). P. 2203-2210.
Korniyenko B., Galata L., Ladieva L. Security Estimation of the Simulation Polygon for the Protection of Critical Information Resources. CEUR Workshop Proceedings, Selected Papers of the XVIII International Scientific and Practical Conference "Information Technologies and Security" (ITS 2018). Kyiv. Ukraine. 2018. № 2318. P. 176-187.
Корнієнко Б.Я. Дослідження моделі взаємодії відкритих систем з погляду інформаційної безпеки. Наукоємні технології. 2012. № 3(15). С. 83-89.
Korniyenko B., Yudin O., Novizkij E. Open systems interconnection model investigation from the viewpoint of information security. The Advanced Science Journal. 2013. № 8. P. 53-56.
Zhulynskyi A.A., Ladieva L.R., Korniyenko B.Y. Parametric identification of the process of contact membrane distillation. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences Volume 14. 2019. № 17. P. 3108-3112.
Bieliatynskyi A., Osipa L., Kornienko B. Water-saving processes control of an airport. Paper presented at the MATEC Web of Conferences. 2018. № 239.
