Separasjons- og renseteknikk
Forslag til diplomoppgaver, veileder Dick Malthe-Sørensen og Gunnar Thorsen
Tre diplomoppgaver innen Krystallisasjon av finkjemikalier
Lindesnes fabrikker, Amersham health benytter krystallisasjon som en kjemiteknisk enhetsoperasjon til separasjon og rensing av kontrastmiddelprodukter. En ønsker en bedre grunnleggende forståelse av disse prosessene og som kan gi en resultatforbedring av prosessene.
Tema for oppgavene:
Optimalisering av krystallisasjonsprosesser ved Lindesnes fabrikker, bestemmelse av kjernedannelse og veksthastighet for kyrstalliseringsprosessene i laboratorieforsøk. Studere og avklare virkningen av forskjellige parametre på krystallisasjonsprosessene og separasjonsprosessene
Prosessene:
Beskrivelse av oppgavene.
Prosess og krystallisasjonsparametre varieres ut i fra følgende målsetninger:
Oppgavene gir gode muligheter til å bli kjent med krystallisasjon som en enhetsoperasjon i den kjemiske industri.
Forberedelser og gjennomføring av oppgaven:
Det kan være aktuelt å ha en feriejobb ved fabrikken for å lære det aktuelle prosesstrinn å kjenne og få bedre innsikt i den aktuelle problemstilling.
Oppgavene gjennomføres ved krystallisasjonlaboratoriet ved Institutt for kjemisk prosessteknologi i samarbeid med kontaktpersoner i bedriften.
For mer informasjon:
Forslag til diplomoppgaver, veileder Norvald Nesse
De reserverte oppgavene er enten fortsettelser av høstprosjekter eller avtalt i samarbeid mellom student, veileder og bedrift.
NoN-1 Konsentrering av bjørkesevje.
Reservert : Lars Kåre Andreassen
NoN-2 Membranfiltrering av produsert vann.
Reservert: Thomas Johansen
NoN-3 Gjenvinning av hydrogen fra fyrgass-strømmer.
Oppgaven er reservert for Nelly Beate Terum og skal utføres i samarbeid med Statoil Mongstad.
NoN-4 Kapasitetsøkning for vannrenseanlegg.
Oppgaven er reserver for Marita Kringstad, og skal utføres i samarbeid med Statoil Mongstad.
NoN-5 Nanofiltrering av saltløsninger.
Nanofiltreringsmembraner har vanligvis ladede molekylgrupper i overflaten. Dette gir membranene en ekstra virkning idet det ikke bare er porestørrelsen som bestemmer separasjonsevnen, men også ladningene på membranen og ionestyrken i løsningen. Ved nanofiltrering kan man f.eks skille to-verdige og enverdige ioner, positive eller negative, avhengig av ladningene på membranen. Separasjonsevnen er også avhengig av pH og av trykket over membranen.
I denne oppgaven ønsker vi å gå videre med undersøkelser som tidligere er arbeidet med i dr.-arbeidet til Edvard Sivertsen og i høstprosjektet til Trond Haldorsen.
Apparaturen er klar til bruk. Analysemetodene er etablerte.
NoN-6 Osmotisk fluks gjennom membraner i saltløsninger.
Oppgaven har relevans for utvikling av "saltkraftverk", som baseres på osmotisk transport av vann gjennom membraner som skiller ferskvann og sjøvann. Studien vil i hovedsak gå ut på å kartlegge hvor mye vann man kan transportere gjennom passende membraner under ulike betingelser. I denne oppgaven ligger det en utfordring i å utvikle en passende forsøksapparatur, men vi har i utgangspunktet gode idéer om hvordan dette kan gjøres. Komponentene i apparaturen er relativt enkle og bør være lette å sette sammen. Fluksen kan enkelt bestemmes ved veiing.
Oppgaven utføres i samarbeid med en prosjektgruppe ved SINTEF som arbeider med utvikling av teknologi for "saltkraftverk"
NoN-7 Simulering av fraksjoneringstårn i termisk cracker.
På basis av tekniske data samt data fra prosessen (karakterisering etc. av prosesstrømmer) skal det bygges opp en simuleringsmodell av fraksjoneringstårnet i den termiske crackeren på Slagentangen. Modellen skal bygges i simuleringsprogrammet ProVision.
Destillasjonstårnet er opprinnelig et råoljetårn med to rundpumpinger og to sideuttak i tillegg til topp- og bunnproduktet. Fødingen kommer inn nær bunnen og vil høy temperaturen for en stor del fordampe ved trykkavlastningen i innløpet. De fleste av platene er enkle hullplater.
Med bakgrunn i operasjonelle problemer i det eksisterende tårnet skal grensen for flooding i øvre del av tårnet sjekkes, optimalisering av overflash i tårnet utføres samt muligheten for å bruke et lettere materiale til kjøling undersøkes. En del av disse simuleringene må verifiseres mot testkjøring i anlegget.
Det er en fordel at studenten kjenner ProVisison f ra før, men ikke nødvendig. Diplomen utføres hos Esso Norge A.S på Slagentangen ved Tønsberg. Bedriften er svært interessert i at denne oppgaven velges. ( De har antydet at den som velger oppgaven skal få komme inn i kolonnen og se hvordan det ser ut der. Etter stans av produksjonen, selvsagt---!)
NoN-8 Sterilisering av ballastvann.
Tankbåter som skal gå tomme til et raffineri for å hente oljeprodukter stabiliseres ved å pumpe en del vann inn i tankene. Ved ankomst til raffineriet blir dette vannet pumpet over i tanker på land for senere å passere et eget renseanlegg for å fjerne forurensninger, i første rekke olje, før det ledes ut i sjøen.
I den senere tiden har det oppstått en økende uro for at dette vannet, som gjerne kommer fra tropiske områder, skal inneholde alger eller andre mikroorganismer som kan passere renseanlegget og være skadelige for fiskeoppdrettsanlegg i nærheten eller kunne skade miljøet i sjøen omkring oljehavna. Man ønsker derfor å kartlegge hvordan dette vannet kan steriliseres på rimeligste måte før det slippes ut.
Oppgaven utføres i samarbeid med Statoil Mongstad.
NoN-9 Nøytralisering av en sur avfallsstrøm med sjøvann.
En stor, sur avfallsstrøm med pH på omlag 2 skal slippes ut i sjøen, men pga trange farvann og fare for at det sure vannet skal angripe betongkonstruksjoner i sjøen (brygger etc) ønsker man å nøytralisere vannet ved hjelp av sjøvann før det slippes ut. Det er karbonatinnholdet i sjøvannet som nøytraliserer syra. Derved utvikles CO2, men da CO2-reaksjonene med vann er trege vil det ta litt tid før reaksjonen er i likevekt. For å spare pumpe- og tankkapasitet er det derfor ønskelig å strippe av CO2 nær blandepunktet for å derved å aksellerere nøytraliseringen og redusere oppholdstiden.
Oppgaven vil gå ut på å studere nøytraliserings kinetikken under ulike forsøksbetingelser og foreslå egnet prosessutstyr.
Forslag til diplomoppgaver, veileder May-Britt Hägg (MBH)
MBH-1) Utvikling av forslag til prosess for gjenvinning av VOC ved lasting av olje; både
fra oljetanker og terminal.
Der ble høsten 2001 gjennomført en studie (fordypningsemne) mht. status og potensiale for gjenvinning av VOC ved lasting og frakt av olje med forskjellige prosesser. Basert på det som der fremkommer skal studenten i samråd med veileder og representant fra Statoil se nærmere på membranløsningen med tilknyttede systemer, sette opp et anbefalt forslag til prosess og diskutere dette i detalj. Prosessen skal baseres på reelle case gitt av Statoil."
Faglærer: May-Britt Hägg Reservert: Joakim Thoresen
MBH-2) Studier av FSC-membraner for CO2-separasjon (forbeholdt Per Ivar Hansen)
Innen klimaproblematikken er CO2-separasjon fra gass-strømmer sterkt i fokus. Denne separasjonen kan også gjøres ved hjelp av membraner, men membranmaterialets permeabilitet for CO2 ogselektivitet i forhold til andre gasskomponenter tilstede (eksempelvis N2, CH4) vil være bestemmende for hvorvidt ren membranseparasjon kan konkurrere med mer tradisjonelle enhetsoperasjoner. Materialets stabilitet over tid er også viktig.
Fixed-Site-Carrier (FSC)-membraner er viet stor oppmerksomhet innen membranforskning da disse selektivt skal kunne fjerne CO2 fra en gasstrøm. I forskningsgruppa MEMFO er der allerede gjort en del arbeid på denne type materiale, og det er ønskelig å videreføre dette i hovedoppgaven.
Utførelse av oppgaven:
FSC-membranen skal syntetiseres og tillages som komosittmembran etter gitt oppskrift.
Delkomponenter til apparaturen kan greitt fremskaffes, men studenten må sette det sammen.
Permeabilitetsmålinger skal gjøres for rene gasser (CO2, CH4, N2) og gassblandinger. Membranens stabilitet over tid skal vurderes og diskuteres.
MBH-3) Separasjon av alkan-alken med karbonmembraner (forbeholdt Kristin Vennes)
Separasjon av alkan-alken er ofte nødvendig innen petrokjemiske prosesser. Dette kan gjøres med tradisjonelle enhetsoperasjoner som destillasjon og absorpsjon; noe som krever store energikrevende kolonner med tilknyttet utstyr. Innen membranteknologien har separasjon av disse komponentene etterhvert fått stor oppmerksomhet, og en av de mest lovende metoder ser ut til å være separasjon ved hjelp av karbonmembraner. Karbonmembranene for en slik separasjon vil da ha en skreddersydd porestørrelse slik at alkenet permeerer og alkanet holdes tilbake. Det er dessuten viktig med regenerering av membranen for å opprettholde fluks.
Utførelse av oppgaven:
Det skal kjøres forsøk med gitte karbonmembraner av varierende porestørrelse. Sammenheng mellom porestørrelse og transport skal studeres. Regenerering av membranen ved varierende betingelser likeså. Fluks og selektivitet for utvalgte gasser skal studeres ved varierende temperatur og trykk, og optimale separasjonbetingelser anbefales.
MBH-4) Absorpsjon av gasser i membranmaterialer (forbeholdt Tone Borge)
I tette polymere membranmaterialer er permeasjonen sterkt avhengig av gassens løselighet i materialet (P=DxS). For å prediktere materialets evne til separasjon av forskjellige gasser i blanding, er det derfor viktig å kjenne til de enkelte gassers løselighet i materialet. Eventuelle endringer i fluks og selektivitet for en gassblanding og vil derigjennom lettere kunne forstås. En sterkt løselig gass vil kunne svelle en tett polymer membran, mens en uorganisk membran (glass, zeolit, karbon) vil kunne tettes pga. kondensasjon i porer eller sterk adsorpsjon til materialet.
Utførelse av oppgaven:
Det skal kjøres absorpsjonsforsøk med gitte gasser (ideelle, ikke-ideelle) i utvalgte membraner (glass, karbon, polymer). Løselighet skal bestemmes s.f.a. trykk og temperatur. Mulige interaksjoner gass-membran skal vurderes, eventuelle endringer i materialet bestemmes f.eks. vha. FT-IR og mikroskopi.
MBH-5) Gamle bildekk som ressurs (spesielt for ind.øk. student)
Gamle bildekk er idag et økende forurensingsproblem etterhvert som våre krav til sikkerhet og komfort øker med biltettheten og stadig oftere utskifting av dekk.. I tillegg til hovedkomponenten gummi av forskjellig kvalitet, inneholder dekket også stål ("corden") samt en del svovel fra vulkaniseringen. Dekkene kan brennes (f.eks. energikilde i sementproduksjon ), men kan også dekomponeres gjennom pyrolyse til verdifulle oljeprodukter og hydrogengass; H2S kan da være et sterkt uønsket biprodukt.
Utførelse av oppgaven:
Det er i oppgaven aktuelt å foreta en analyse av det forurensningproblem gamle bildekk representerer, og hvor stor andel som idag utnyttes som ressurs og resirkuleres på forskjellig vis. Alternative metoder for å sikre et lukket livsløp skal foreslås basert på innhentet dokumentasjon av hvordan problemet håndteres i verden forøvrig og studenten skal gi egne forslag og vurderinger utfra norske forhold. Økonomiske analyser gjøres.
Forslag til diplomoppgaver, veileder Jørgen Løvland
JL1. Korrelering av damptrykk
Vi har tidligere utarbeidet korrelasjoner for damptrykk av n-alkaner, 1-alkener og 1-alkanoler. Det som gjenstår er å bearbeide dette for publisering, og den som velger oppgaven blir selvfølgelig medforfatter. Samtidg må en gjennomgå det tidligere arbeidet noe, og sjekke om der er nye data som bør inn. Selve regneprogrammene finnes og trenger ikke endres.
Faglærer: Jørgen Løvland
JL2. Water content of natural gas components
Oppgaven er reservert for tysk student Sven Fichtner som kommer 1. februar