Chemical Engineering Commons^™

Data Driven Bayesian Network To Predict Critical Alarm, Joseph Mietkiewicz, Anders Madsen

Articles

Modern industrial plants rely on alarm systems to ensure their safe and effective functioning. Alarms give the operator knowledge about the current state of the industrial plants. Trip alarms indicating a trip event indicate the shutdown of systems. Trip events in power plants can be costly and critical for the running of the operation.This paper demonstrates how trips events based on an alarm log from an offshore gas production can be reliably predicted using a Bayesian network. If a trip event is reliably predicted and the main cause of it is identified, it will allow the operator to prevent it. …

Effect Of Açai Berry Extract Application On The Bond Strength To The Bleached Enamel Using An Experimental Etch-And-Rinse Adhesive, Lamiaa M. Moharam, Haidy N. Salem, Shahinaz N. Hassan

Chemical and Biochemical Engineering Faculty Research & Creative Works

Background: To evaluate the bleached enamel shear bond strength (SBS) after antioxidants application using an experimental adhesive. Material and Methods: Sixty sound human molars had their roots removed then cut into buccal and lingual halves and mounted in acrylic blocks. Enamel bleaching was done using an in-office chemical bleaching agent. Specimens were arbitrarily allocated into 12 groups (n=10) regarding the three experimental levels of the study: two antioxidant agents [10% açai berry extract, 10% sodium ascorbate prepared gels (applied for 15-min) and the control group (no antioxidant application)], two adhesive materials [commercial etch-and-rinse (ER) adhesive and an experimental ER adhesive] …

Sustainable Polylactic Acid Foam Development Through Solid-State Processing, Philip Onffroy

Honors Theses

Plastics play a vital role in global materials industries, but they contribute to environmental and ecological toxicity effects that accelerate climate change. One important category of plastic material is polymer foams, which have widespread applications in insulation, packaging, and storage. Current bio-based plastic foams that originate from natural, non-petroleum feedstocks are potential solutions but do not yet have adequate properties to supplant petrochemical-based plastic foams. This project aims to generate, test, and analyze bio-based polylactic acid (PLA) polymer foams developed through methods involving solid-state processing such as solid-state shear pulverization (SSSP) and cryogenic milling. SSSP has previously been shown to …

ฝาแฝดดิจิทัลของหม้อไอน้ำแบบเผาร่วมชีวมวลและถ่านหินโดยการจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ, ธนากรณ์ วาระเพียง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาการใช้เชื้อเพลิงชีวมวลผสมกับถ่านหินในหม้อไอน้ำฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียนซึ่งเป็นเรื่องที่น่าสนใจท่ามกลางการเพิ่มขึ้นของความต้องการพลังงาน ลักษณะการเผาไหม้ร่วมของชีวมวลและถ่านหินในหม้อไอน้ำจะได้รับการตรวจสอบโดยใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) เชื้อเพลิงที่ศึกษาในงานวิจัยนี้ ได้แก่ ถ่านหิน ไม้สับ และเปลือกไม้ กำหนดสัดส่วนของเชื้อเพลิงเพื่อศึกษาผลกระทบต่อการเผาไหม้ด้วยการออกแบบการทดลองแบบผสมซิมเพล็กซ์เซนทรอยด์ การจำลอง CFD ประกอบด้วยแบบจำลองการไหลของความหนืด k-epsilon แบบจำลองการไหลของของไหลหลายเฟสของออยเลอร์ และแบบจำลองการเผาไหม้เชื้อเพลิงแข็ง ผลการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าข้อมูลแบบจำลองมีความสอดคล้องกับข้อมูลจริงของโรงไฟฟ้าซึ่งอาจเป็นฝาแฝดดิจิทัลของหม้อไอน้ำที่ศึกษา โดยแบบจำลองจะทำนายผลที่เกิดขึ้นในห้องเผาไหม้ ได้แก่ อุณหภูมิ ฟลักซ์ความร้อน เถ้า และแก๊สมลพิษ ได้แก่ คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ไนตริกออกไซด์ (NO) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และก๊าซคลอรีน (Cl2) ผลการจำลองพบว่าการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงจะให้อุณหภูมิและฟลักซ์ความร้อนสูงสุด รองลงมาคือ ไม้สับและเปลือกไม้ ในทางตรงข้ามการใช้ชีวมวลจะปล่อยแก๊สมลพิษออกมาน้อยกว่าถ่านหิน ในการทดลองนี้ได้ศึกษาอิทธิพลของอัตราการป้อนเชื้อเพลิง พบว่าอัตราการป้อนเชื้อเพลิงสูงจะทำให้ตัวแปรตามสูงกว่าอัตราการป้อนเชื้อเพลิงต่ำ จากการวิเคราะห์ข้อมูลแบบจำลองพบว่าชีวมวลเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประหยัดต้นทุนการผลิตมากกว่าถ่านหิน แบบจำลอง CFD สามารถสร้างแบบทำนายเพื่อกำหนดชนิดและสัดส่วนของเชื้อเพลิงได้อย่างง่ายดายโดยใช้สองวิธี คือ สมการและกราฟคอนทัวร์ ซึ่งสามารถเปรียบเสมือนฝาแฝดดิจิทัลของหม้อไอน้ำ

การแยกปรอทออกจากน้ำทิ้งสังเคราะห์ด้วยน้ำมันพืชผ่านวิธีการสกัดและนำกลับด้วยระบบเยื่อแผ่นเหลวที่พยุงด้วยเส้นใยกลวง, กัญญาณัฐ ดวงจันทร์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาการสกัดและนำกลับปรอทออกจากน้ำทิ้งสังเคราะห์ด้วยน้ำมันพืชซึ่งเป็นสารที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วยเยื่อแผ่นเหลวที่พยุงด้วยเส้นใยกลวง เป็นไปตามหลักการและพื้นฐานของวิธีการสกัดด้วยตัวทำละลาย ผลการศึกษาพบว่าน้ำมันข้าวโพดมีประสิทธิภาพในการสกัดปรอทสูงที่สุด และยังสามารถเลือกสกัดปรอทออกจากไอออนโลหะอื่นที่ปนในน้ำทิ้งสังเคราะห์ได้ดี จากการศึกษาอิทธิพลของปัจจัยที่ส่งผลต่อร้อยละการสกัดและนำกลับปรอทด้วยการออกแบบการทดลองแบบบ็อกซ์-เบห์นเคน พบว่า อุณหภูมิ ค่าความเป็นกรด-เบสของน้ำทิ้งสังเคราะห์ และความเข้มข้นของสารนำกลับ ส่งผลต่อร้อยละการสกัดและการนำกลับปรอทอย่างมีนัยสำคัญ สภาวะที่เหมาะสมในการสกัดและนำกลับปรอท ได้แก่ อุณหภูมิ 323.15 เคลวิน ค่าความเป็นกรด-เบสของน้ำทิ้งสังเคราะห์เป็น 3 ความเข้มข้นของกรดไฮโดรคลอริกเป็น 1.2 โมลต่อลิตร และอัตราการไหลของสารละลายป้อนและสารนำกลับที่ 100 มิลลิลิตรต่อนาที ได้ค่าร้อยละการสกัดและนำกลับปรอท 96.14 และ 40.13 ตามลำดับ กลไกการสกัดปรอทเกิดจากการจับกันด้วยพันธะฮาโลเจนของปรอทและกรดไขมันที่ตำแหน่งหมู่คาร์บอกซิลิก สนับสนุนด้วยการวิเคราะห์ทางสเปกโตรสโคปีร่วมกับทฤษฎีฟังก์ชันนอลความหนาแน่น คำนวณค่าพลังงานเอนทาลปีและพลังงานของกิบส์ได้ -23.71 และ 24.38 กิโลจูลต่อโมล ตามลำดับ นอกจากนี้การคำนวณหาค่าอันดับปฏิกิริยาและค่าคงที่ของปฏิกิริยาการสกัดและนำกลับปรอทด้วยวิธีอินทิเกรต ซึ่งได้ค่าอันดับปฏิกิริยาเท่ากับ 1 และ 0 ได้ค่าคงที่ปฏิกิริยาเท่ากับ 0.0262 นาที-1 และ 0.0011 มิลลิกรัมต่อลิตรต่อนาที ตามลำดับ อีกทั้งวิธีการสกัดปรอทด้วยน้ำมันข้าวโพดโดยใช้เยื่อแผ่นเหลวที่พยุงด้วยเส้นใยกลวงประสบความสำเร็จในการลดค่าความเข้มข้นของปรอทให้อยู่ภายใต้ค่ามาตรฐานน้ำทิ้งของประเทศไทย

Effect Of Silica Size In Ticl4/Mgcl2-Sio2 Catalysts On Ethylene Polymerization Behaviors, Nattawat Manomaiwajee

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

At present, the production of polyethylene has a high production volume. The commonly used catalyst for the synthesis of polyethylene is Ziegler-Natta. The development of polymer morphology and efficiency of ethylene polymerization in the petrochemical industry was developed by the addition of silica supports. However, the specific properties of silica have not been widely researched with the Ziegler-Natta catalyst. Therefore, the effect of silica size on the Ziegler-Natta catalyst was studied in this thesis. The study focused on the polymerization of ethylene and the copolymerization of ethylene/1-hexene in slurry process. The silica sizes used as bisupport were varied including 8 …

Thermochemical Water-Splitting Using Novel High-Entropy Perovskite Oxides, Hector Alexis De Santiago Hernandez

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

In this project, we designed, synthesized, and tested the transformative (La_0.8Sr_0.2)(Mn_[1-x]/3Fe_[1-x]/3Co_xAl_[1-x]/3)O₃ (0 ≤ x ≤ 1.0) high-entropy perovskite oxides (HEPOs) as redox active oxygen carriers for thermochemical hydrogen production with improved stability, kinetics, and H₂ yield. The developed HEPOs form an R3c (hexagonal) phase and were successfully synthesized using both the Pechini and solid-state reactions with the latter synthesis being the primary source for testing. These innovative perovskites demonstrated an improved kinetics with oxygen surface exchange coefficient, k, greater than 7.5 x 10^-4 cm/s, …

Hydrocarbon Pay Zone Prediction Using Ai Neural Network Modeling., Darren D. Guedon

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

This paper captures the ability of AI neural network technology to analyze petrophysical datasets for pattern recognition and accurate prediction of the pay zone of a vertical well from the Santa Fe field in Kansas.

During this project, data from 10 completed wells in the Santa Fe field were gathered, resulting in a dataset with 25,580 records, ten predictors (logs data), and a single binary output (Yes or No) to identify the availability of Hydrocarbon over a half feet depth segment in the well. Several models composed of different predictors combinations were also tested to determine how impactful some logs …

Design And Control Of Intensified Membrane Reactor Systems Through Module-Based Design Approach, Brent Bishop

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

As interest in the modularization and intensification of chemical processes continues to grow, more research must be directed towards the modeling and analysis of intensified process units. Intensified process units such as membrane reactors pose unique challenges pertaining to design and operation that have not been fully addressed in the reported literature. This work aims to address the design and control challenges caused by the integration of phenomena and the loss of degrees of freedom (DOF) that occur in the intensification of modular membrane reactor units.

First, a novel first-principles approach for modeling membrane reactors is developed using the AVEVA …

Advanced Process Modeling And Optimization Of Amine-Based Carbon Capture Process, Paul Jide Terhemba Akula

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

With the rise of carbondioxide (CO2) concentration in the atmosphere to more than 400 parts per million (ppm), research efforts have been focused on achieving net-zero carbon emission technologies. Post-combustion CO2 capture (PCC) is a key strategy in reducing CO2 emissions. Amine-based CO2 capture is the baseline technology for retrofitting existing power stations. However, the integration of amine-based PCC technology with power plants to reduce greenhouse gas emissions incurs a high energy penalty, decreasing a powerplant’s efficiency by about 23 percentage points. Understanding the capture plant dynamics plays an important role in its technical and economic performance. Rigorous models are …

A Workflow For Unconventional Reservoirs Optimization Using Supervised Machine Learning In Conjunction With Orthorhombic Elasticity Modeling, Aymen Ab Ali Alhemdi

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Due to the anisotropy and heterogeneous nature of unconventional reservoirs like shale, a comprehensive parametric study to optimize hydraulic fracture treatment for such reservoirs is a tough challenge, especially when natural fractures are present. Most of the current frac simulators do not consider the anisotropy of rock elasticity in the shales. Besides, using the fracture simulation linked with reservoir simulation for the parametric study to understand the impact of multiple different design parameters on fracture propagation and production is time expensive and low efficient. The study proposes a workflow including a new orthorhombic (OB) rock algorithm to interpret geomechanical properties …

Microwave-Assisted Carbon Nanotube Growth From Methane On Surface Catalyst Exsolving Perovskite Oxide, Angela M. Deibel

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The novel method of using a perovskite exsolution catalyst, strontium titanium nickel oxide (STNO), proved capable of simultaneously producing carbon nanotubes (CNTs) and CO_x-free hydrogen during methane decomposition under microwave irradiation. An optimization of common perovskite materials was conducted for microwave-responsiveness with the results reported in this study. Out of the materials screened, strontium titanium nickel oxide (STNO) was the best candidate to achieve an acceptable methane conversion rate as well as a decent responsiveness to microwave. STNO was further optimized through Ni content, reduction dwell time, and reduction temperature to produce the best methane conversion and CNT …

Nano-, Encapsulated Manganese Oxide (Nemo) Particles For Mri Enhancement In Microfluidic Tumor Models, Kasey Alexis Freshwater

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Breast cancer is among the deadliest cancers in women, with approximately 2.3 million new cases and 685,000 deaths reported globally in 2020 alone. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is commonly used to diagnose, stage, and develop treatment plans for patients predisposed to breast cancer. However, current MRI-based screening of breast cancer has high false-positive rates up to 25%, leading to unnecessary invasive follow-up screening and testing. The gold-standard intravenous gadolinium (Gd)-based contrast agents (GBCAs) account for false-positive rates because they are always “ON”, providing a constant MRI signal that highlights both benign and malignant tumors. The work detailed in this thesis …

Prototype Development For Fabric Sodium Sensor, Mary Nicodemus, Dunia Jaffal, Shelby Daniels

Williams Honors College, Honors Research Projects

This project is designed to refine a process for developing sodium-selective nylon fabric sensors to be used for reading sodium concentrations in sweat from the human body through a series of quality control and on-body testing experiments. The intention is to have a refined process to make reproducible sensors that are turned into consistently working prototypes for future mass production. There are three essential steps in developing a working prototype: sensor synthesis, sensor testing, and sensor validation. Once all three steps are completed, consistent methods will be defined for turning nylon into sensors and then into prototypes, calibrating the prototypes, …

Austenitic, Duplex, And Lean Duplex Stainless Steel Critical Pitting Temperature In Simulated Concrete Environment, Bobby Giebel

Williams Honors College, Honors Research Projects

In this work, the critical pitting temperature (CPT) will be observed for a selection of austenitic (316LN and 24100) and duplex (2205), and lean duplex (2304, 2001) stainless steels in simulated concrete pore solution. To study the influence of temperature on the pitting stability of the stainless steels, three temperatures were tested: 25oC, 45oC, and 65oC for cyclic potentiodynamic polarization (CPP) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Electrochemical properties of the interfaces we studied via EIS analysis. Kinetics were studied via CPP testing. To reveal the critical pitting temperature of the stainless steels, cyclic thermammetry was used. Characterization of the pits …

Comparing Galvanic Corrosion Rates Predicted From Polarization Curves With Empirical Data From A Carbon Steel And Monel Couple For A Various Geometries, Michael Hinnebusch

Williams Honors College, Honors Research Projects

The objective of this investigation was to compare the galvanic corrosion rate of carbon steel C1018 and Monel K-500 alloy in a bolt and plate geometry to that derived using Tafel plots. This was achieved using carbon steels sheets of steel with a pair of with varying the number of Monel bolts and varying spacing. It was found that the carbon steel plates do not corrode uniformly. This can create issues when using Polarization curves to assume galvanic corrosion rate of a carbon steel and Monel system. The geometry of the bolts can further affect this corrosion rate and make …

Scale-Up Of Flow-Electrode Capacitive Deionization Method For Hard Water Softening, Noah Henry

Williams Honors College, Honors Research Projects

This study’s purpose is to further document a capacitive deionization design that could be capable of purifying H₂O at a household scale where clean water is otherwise unobtainable in applicable regions of the world. The hypothesis behind this study was continuously larger scaled electrochemical cell-units would increase their water softening capabilities in sustainable fashion. The trend at which performance will scale is currently unknown. The units studied were constructed using graphite plates, anion exchange membranes, cation exchange membranes, and Teflon channels. Three streams, two being CaCl₂ solutions in DI H₂O (one being concentrated with CaCl …

Wetting Transition On 3d-Printed Surfaces, Isabelle Moryan

Williams Honors College, Honors Research Projects

Taking the previous research conducted, this project aims to further the study and research of the wettability of surfaces. Surface features and types are important factors to their wettability. The geometric properties of a surface can make it more hydrophobic and hydrophilic. Extreme cases of hydrophobic and hydrophilic surfaces lead to water repulsion or water absorption, even under extreme conditions. The goal of this project is to gain further insight on how fabricated 3D-printed featured surfaces and examine the wetting transition on these surfaces. In particular, cylindrical pillars will be studied with varied pillar spacing, height and diameter. In addition, …

Enzymatic Treatment, Gluten Reduction, And Production Of Celiac Safe Gluten Removed Beer, Alyssa Baumann, Calvin Baumann, Noah Alfman

Williams Honors College, Honors Research Projects

Celiac Disease affects many people across the world with the only solution being a life-long abstinence from gluten intake. Although beers may be considered “gluten-free”, some still contain remains of gluten which can be harmful to those with Celiac Disease. There exists a large market for high-quality, celiac-safe beer. The primary approach for producing gluten-free beer is enzymatic treatment. The first objective of the project is to measure the natural gluten reduction in the beer brewing process versus the gluten reduction within enzymatic treated beer. The second objective of the project is to create celiac-safe beer through experimentation of the …

Amine-Functionalized Interpenetrating Polymer Networks For Co2 Capture, James Wills

Williams Honors College, Honors Research Projects

The research performed looked to advance the studies of vacuum swing absorption of Carbon Dioxide to help combat global climate change issues. The focus of the project was to create an anime-polymer sorbent that will weakly absorb and desorb CO2. The sorbent must be durable and be able to withstand multiple uses. The creation of a porous polymer matrix aided in the amines' ability to absorb CO2. Created samples underwent several qualitative and quantitative tests to determine their usefulness as an industrial sorbent. Infrared spectroscopy was used to study the effectiveness of the amine sorbents. Studying the changes in the …