Tilbake til søkeresultatene

BIA-Brukerstyrt innovasjonsarena

Exploiting multi scale simulation and control in developing high efficiency fertilizer technologies

Alternativ tittel: Multiskala simulering og regulering for utvikling av høyeffektive mineralgjødsel teknology

Tildelt: kr 5,0 mill.

Prosjektnummer:

269507

Prosjektperiode:

2017 - 2021

Midlene er mottatt fra:

Geografi:

Mineralgjødsel er en nødvendighet for å produsere nok mat til alle mennesker på jorden, men med begrensede ressurser har det blitt viktig å produsere produktene med minst mulig ressurs, spesielt med lavere karbonavtrykk. Prosjektet fokuserer på 'partikulering' som er den siste delen av gjødselproduksjonen der granulatene blir produsert, ettersom denne over 50 år gamle teknologien ikke er optimalisert eller forbedret med de nyeste digitale teknologiene. Årsaken til dette er at hans del av prosessen ikke er triviell og består av komplekse fysiske og kjemiske prosesser. Prosjektet takler forbedringen ved hjelp av to matematiske metoder. Den første tilnærmingen er å utvikle en matematisk modell av "partikkelen" som vil forbedre kontrollstrategien til slutt stabilisere prosessen for å øke produksjonen ved lavere energiinngang. Den andre tilnærmingen er å modellere oppførselen til fast / væske / gass-interaksjon gjennom masse og varmeoverføring. Den utviklede modellen vil bli brukt til å praktisk talt simulere eksisterende produksjon og teste eventuelle foreslåtte modifikasjoner uten å måtte endre eller stoppe den eksisterende produksjonen. Det endelige målet er å implementere den nye kunnskapen for å forbedre driften av produksjonsprosessene. I tillegg til modelleringen har det vært besøk på Yaras anlegg for kompetanseutveksling. En metode for forbedret drift er utviklet. Resultatene basert på simuleringer ser lovende ut, og arbeidet med å teste dette i et anlegg pågår. I tillegg er det utviklet modeller som kan simulere detaljert strømningsatferd i partikkelprosessen. De nye kontrollstrategiene er utviklet. En unik granuleringsmodell som inkluderer varme- og masseoverføring med partikkelpopulasjonsbalanse er utviklet. Validering av den granulære dynamikken i modellen blir validert med eksperimentelle resultater fra forsknigs data.

The overall idea is to enable cost effective production and deliver consistent product quality for granulated fertilizers. Granulation is the last part of fertilizer production where a slurry or melted fertilizer is pelletized into the final product. The most economical granulation technologies require a large recycle stream that has two major implications: 1) The utilization of the granulation unit is relatively low since a significant part of the outflow from the granulator is not meeting product specifications and needs to be recycled. 2)Granulation loops (granulator unit plus separating granules into different sizes, crushing and recycling) are difficult to operate. The recycling will in some cases lead to an oscillating behavior. Both of these points lead to a reduction in production capacity. In Yara, we see a significant potential for improvement of fertilizer production if we could 1) reduce the particle size distribution out of the granulator (when designing new or by modifications) and/or 2) remove/reduce oscillations in existing granulation plants. The development of granulation technology has previously been done mainly by practical experience from previous plants. The project will utilize recent developments within CFD modelling to extend state of the art within simulation of the granulation process including the fundamental mechanisms. Results from this research will be used to improve the design of granulators. In addition, modern control theory and dynamic simulations will be used to improve operation of existing plants. This work is partly building on a recent innovation in Yara for improved control of granulation plants that demonstrates a significant potential for improvement. The results will be implemented in Yara's plants and will also be published in scientific journals.

Aktivitet:

BIA-Brukerstyrt innovasjonsarena