Polymerkjemi

Bruk av surfaktanter i produksjon av plastbundne sprengstoff

Faglærer: Preben C. Mørk

Dyno nobel ASA, Forsvarsprodukter produserer forskjellige typer av høyeksplosiver ved sitt fabrikkanlegg i Sætre på Hurumlandet ca. 45 km syd for Oslo. Plastbundne sprengsoffkomposisjoner som består av høyeksplosivene HMX (1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7,-tetraazyklooktan) eller RDX (1,3,5-trinitro-1,3,5-triazaskloheksan) bundet sammen av polymere materialer er en del av vårt produktgrunnlag. Prosessen foregår i en vann slurry prosess hvor en løsning av bindemiddelet blir tilsatt til en vannsuspensjon av sprengstoff krystaller. Bindemiddelet belegger da sprengstoffet og produktet kommer ut i form av granulater.

I mange tilfeller benytter man hjelpestoffer i form av surfaktanter for at beleggingen skal gå tilfredsstillende. Det vil være interessant å kunne prøve ut forskjellig typer av surfaktanter for å kunne se hva som fungerer best. En annen faktor som har stor betydninger valg av løsningsmiddel for å løse polymeren. Dette er selvfølgelig ofte begrenset av løseligheten av polymeren. Mengden av løsningsmiddel har også vist seg å ha stor betydning for partikkelfordelingen og formen på granulatene. Derfor vil det også være interessant å gjøre forsøk ved å variere løsningsmiddelparametere.

Responsfaktorer på produktet vil være partikkelfordeling, bulkvekt, pulverflytegenskaper og utseende som vil bli karakterisert ved hjelp av mikroskopbilder. En annen viktig faktor for sprengstoffkomposisjoner er følsomhet mot slag, friksjon og sjokkbølger. Dette vil derfor også være interessante responsfaktorer.

Oppgaven vil i sin helhet måtte bli utført ved Dynos fabrikkanlegg. Forsøk vil bli utført i vårt velutstyrte pilot anlegg i skala fra 10 liter til 150 liter. Kandidaten vil få god hjelp til karakterisering av produktene samt at vi kan tilby god assistanse både med tanke på faglig veiledning og utstyrsproblematikk. Diplomkandidaten vil få dekket reiseutgifter for nødvendige besøk til NTNU-Trondheim i løpet av den fastsatte arbeidsperioden.

For ytterligere opplysninger om oppgaven kan dere gjerne ta kontakt med Dr.Scient Kjell-Tore Smith på telefon 32 27 86 31 eller E-post: kjelltore.smith@eu.dynobel.com

Diplomoppgave innen polymervitenskap/metallocenkatalyse

Eten-Heksen kopolymerisasjon.

Tidseffekt av massetransport gjennom polymerpartikkelen på komonomerinkorporering.

Ved institutt for kjemisk prosessteknologi tilbys diplomoppgave innenfor fagområdet polymervitenskap/metallocenkatalyse. Dette er et fagfelt med stor internasjonal aktivitet både innen grunn- og anvendt forskning.

Oppgaven vil være fokusert på eten/heksen kopolymerisasjon med heterogeniserte metallocen katalysatorer. Den er en videreføring av et diplomarbeide høsten 2001 hvor det ble funnet nye tidsavhengige effekter som det er ønskelig å karakterisere nærmere. Ved å sammenligne polymerisasjonshastighet og mengde komonomer inkorporert for ulike prosessparametere og katalysatorpartikler med ulik størrelse, vil det være mulig å lage en modell for reaksjonen. Aktuelle teknikker for karakterisering av polymerene er SEM, GPC, DSC og FTIR. Det vil bli benyttet kommersielle katalysatortyper fra Borealis, ev. egenproduserte i gruppen. Arbeidet skal utføres på NTNU, men i nært samarbeide med Borealis.

Faglærer: Erling Rytter
Veiledere: Arild Follestad (Borealis)
Hanne Wigum eller Ingvild Bruaseth

Diplomoppgave innen polymervitenskap/metallocenkatalyse

(med mulighet for sommerjobb i etterkant)

Olefin homo- og kopolymerisasjon med nye usymmetriske metallocenkatalysatorer

Ved institutt for kjemisk prosessteknologi tilbys diplomoppgave innenfor fagområdet polymervitenskap/metallocenkatalyse. Dette er et fagfelt med stor internasjonal aktivitet både innen grunn og anvendt forskning. Etter avtale vil det kunne være mulighet for sommerjobb i etterkant av diplomen.

Oppgaven vil omfatte polymerisering av eten og propen ved hjelp av nye usymmetriske metallocenkatalysatorer. Det skal undersøkes hvorvidt disse katalysatorene gir opphav til nye og uventete polymeregenskaper. Hovedfokus vil bli på polymerisasjonsforsøk med tilsats av komonomer og tilhørende karakterisering av polymerstrukturene. Sentralt er molekylvekt, molekylvekts-fordeling og inkorporert mengde komonomer. Aktuelle teknikker for karakterisering av polymerene er GPC, DSC, FTIR og ev. NMR.

Faglærer : Erling Rytter

Veileder: Ingvild Bruaseth

Eventuell søknad om sommerjobb sendes E. Rytter innen 1.12.

NAFTENSYREKJEMI

Betegnelsen "naftensyre" brukes ofte om alle karboksylsyrene som er tilstedeværende i råoljer. Naftensyrer er klassifisert som RCOOH hvor R er syklopentan- og sykloheksanderivater. Naftensyrene er polydisperse med hensyn på struktur og størrelse.

Interessen for naftensyrer har sin bakgrunn i et stadig økende produksjon av sure råoljer. Det er flere produksjonsproblemer som er knyttet til sure oljer. Naftensyrene medfører korrosjonsproblemer under prosessering. Siden naftensyrer og metallnaftenater er grenseflateaktive, vil de akkumulere i o/w-grensesjiktet og kunne føre til stabilisering av emulsjoner og dermed separasjonsproblemer. Under gitte betingelser vil naftensyrene reagere med kalsiumioner i vannet og danne uløselige kalsiumnaftenater som akkumuleres i grensesjiktet i olje-vann-separatorene. Dette medfører kostbar nedstengning og rengjøring av separatorer. Siden naftensyrene er mer hydrofile enn andre komponenter i råoljen, vil de minste naftensyrene partisjonere over i vannfasen. Dette skaper miljøproblemer for utslippsvannet.

Oppgavene utføres ved forskningssenteret til Statoil på Rotvoll.

Oppgave 1:

Oppgaven går ut på å kartlegge naftensyrenes kjemi i et olje-vann-system. Syrene vil distribuere seg mellom oljefasen og vannfasen. Denne distribueringen vil påvirkes av at syrene dissosierer i vannfasen dimeriserer i oljefasen. Dessuten vil dannelse av miceller og flytende krystaller kunne påvirke systemet.

Målet med oppgaven er å kartlegge hvordan ulike naftensyrer distribueres mellom olje og vann som funksjon av pH, temperatur, konsentrasjon, oljefase etc. Det er en krevende og interessant kjemioppgave som krever både teoretisk og praktisk engasjement.

Faglærer: Professor Johan Sjöblom

Veileder: Dr.ing Jens Emil Vindstad, Statoil ASA.

Oppgave 2.

Målet med oppgaven er å kartelegge effekt av naftensyrer og andre organiske syrer på separasjonsegenskaper for olje/vann-systemer. Viktige variabler vil være pH, ionestyrke, volumforholdet mellom olje og vann og temperatur.

Faglærer: Professor Johan Sjöblom

Veileder: Dr.ing-stipendiat Trond Havre

Deteksjon av organiske silisiumholdige forbindelser i raffineristrømmer

Johan Deteksjon av organiske silisiumholdige forbindelser i raffineristrømmer

Silisium og dets oksider er et mye brukt bærermaterial i raffinerikatalysatorer.

Hvis silisium foreligger i organisk form og med 2-5 Si atomer i molekylet kan

denne typen forbindelse være flyktig ved de vanlige prosessbetingelsene på

raffineriet. I dette tilfellet er silisium en potensiell katalysatorgift! Det

er derfor ønskelig å finne en egnet analysemetodikk for å kunne detektere disse

forbindelsene og fastslå deres nøyaktige struktur.

Forskningssenteret har flere analyseinstrument, blant annet GCMS og LCMS. Disse

skal benyttes for å utvikle metodikk for direkte analyse av disse forbindelsene

i raffineristrømmer. Oppgaven går ut på å teste ut instrumenteringen ved hjelp

av modellforbindelser. Videre vil prøveopparbeidelse bli en viktig del i

sammenheng med analyse av reelle prøver fra raffineriet.

Trykksatt titrering av hydrokarbonfluider

Bakgrunn

Statoil har i 2002 et prosjekt som tar for seg produksjonsproblemer relatert til de tyngste fraksjonene av hydrokarbonfluider. Felles for mange av disse komponentene er at de kan felles ut ved komposisjonsendringer i oljestrømmen fra reservoaret til produksjonsenheten. De siste årene har felter med høyt trykk og høy temperatur i reservoarene blitt mer og mer aktuelle for utvinning. Prosjektet vil i hovedsak ta for seg fluider fra slike felt, og den generelle målsetningen er å skaffe Statoil kunnskap om hvilke typer fluider som gir denne typen produksjonsproblem.

Oppgave

Trykksatt titrering av hydrokarbon fluider for å avdekke potensialet for utfelling av fraksjoner med høy molekylvekt, samt karakterisering av utfelt materiale. Trykksatte fluider skal titreres med normal alkan komponenter som propan, butan og pentan. Utfellingen detekteres med nærinfrarød spektroskopi, og det utfelte materialet karakteriseres ved hjelp av blant annet infrarød spektroskopi, molekylvektsbestemmelse, elementanalyse og væskekromatografi. Oppgaven omfatter karakterisering av fluider, samt videreutvikling av den trykksatte titreringsmetoden.

Veileder: Dr. Harald Kallevik, Senioringeniør ved Statoils forskningssenter

Faglærer: Professor Johan Sjöblom, Kjemisk Prosessteknologi, NTNU

Sted: Statoils forskningssenter, Rotvoll, Trondheim

Stabilization mechanisms of model w/o-emulsions at high pressures.

An experimental approach.

Background: At normal 1 bar conditions there are four fundamental stabilization mechanisms for emulsion stability, i.e. electrostatic repulsion, particle stabilization, steric stabilization and multilayer formation. These mechanisms are well documented at 1 bar. However, when considering the behaviour of emulsions at high pressures, only a restricted amount of studies exist and in most cases only on technical systems.

Experimental study: The experimental study will comprise experiments in a high-pressure emulsion rig at Statoil R&D Centre. Model systems consisting of water, hydrocarbon and stabilizers will be investigated for various amounts of water, oil and stabilizer. The nature of the stabilizer will be changed from ionic surfactant to non-ionic surfactants and polymers. Monodisperse SiO₂ particles (with various hydrophilic/hydrophobic properties) will be used to enforce particle stabilization.

References:

Veileder: Dr. stip. Inge Harald Auflem, NTNU

Fagveileder: Professor Johan Sjöblom, NTNU

Arbeidet utføres ved Institutt for Kjemisk Prosessteknologi (NTNU) og Statoils forskningssenter, Rotvoll.