Browsing by Author "Hurme, Markku"

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 20 of 181
  • Acetone-butanol-ethanol fermentation with different clostridia strains using starch as feedstock
    (2009) Teräsvuori, Anna-Lydia
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    The goals of this work were to study different Clostridia strains (C. butyricum, C. acetobutylicum, C. beijerinckii, C. saccharobutylicum, and C. saccharoperbutylacetonicum) and media for the production of acetone, butanol and ethanol through fermentation. The principal objective was to evaluate the economic feasibility of the fermentation process based on the experimental results. In studies where different monosugars were present in the growth medium, the bacterial species demonstrated preference towards glucose, meaning that the other sugars consumption was inhibited by the presence of glucose. Corn starch proved to be the best feedstock with which the highest butanol concentrations were obtained. When using starch as feedstock for ABE fermentation, the bacterial cells were able to breakdown enzymatically the glucose subunits and utilize the sugar for growth and solvent production. All strains tested proved to be able to ferment starch, but the amounts of solvents produced varied. The highest solvent production was achieved using C. acetobutylicum B 5313 with corn starch as feedstock. The obtained solvents yield from corn starch was 39.6 %, achieving a solvent concentration of 20.98 g/l from which butanol represented 11.89 g/l. With this information the fermentation process was up-scaled in order to produce 100 000 tons of solvents annually, and the product recovery process was simulated using a liquid-liquid extraction unit, 4 distillation units and a phase separation unit to remove the azeotrope formed by the water-butanol mixture. The fermentation production cost of 100 000 tons of solvents annually is 1461 euros/ton while the selling price of the solvents is 655 euros/ton. With this result the fermentation process is economically unfeasible, principally due to the high starch cost which represented 91.46 % of the annual operating costs. In order to achieve an economically feasible fermentation process using starch the solvent selling prices must increase and the starch prices fall, or substitute starch for cheap biomass. Once the high feedstock costs are eliminated the fermentation process should be developed by using cell immobilization techniques which reduces the volume required of the bioreactors.
  • Eräiden lisäaineiden vaikutus mäntyöljyn erottumiseen
    (1998) Ahlgren, Saija
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Africa Energy - A Tip of the Iceberg Overview
    (2017) Chandrasekhar, Sreenivasan
     School of Chemical Engineering | Licentiate thesis
    The status of energy supply and potential for exploitation of energy flows on the African continent in states between the ‘Maghreb’ in the north and borders of Republic of South Africa is charted out. To facilitate the analysis of the energy situation, the continent is divided into 6 sections and the energy sectors of each country are sub-divided as well: Hydroelectric power, Oil & Gas, Mining, Agriculture, and Renewable energy resources. The first part contains the land facts pertaining to a particular country’s energy situation. The analytical part of the work draws upon data in Land facts section plus some fresh references to trace out the energy belts of the continent and facilitate drawing of the energy maps. Calculations follow to estimate the densities of installed power and power potential vis-à-vis each country’s total area. A comparison of the power densities results in the scale-up factor, the bridge between present and future degrees of industrialization, whose magnitude is indicative of the land’s project engineering potential. The sheer magnitudes point to the scope for engineering activity – hydel in the central mass (where insolation stays diminished due to dense forest cover restricting water vapor’s evaporation and causing cloudiness), oil and gas offshore sites on the continent’s coastal sides, the grand coal patches, geothermal resources in the south and east and wind energy in the Horn of Africa and Sub-Sahara. Bioenergy potential from its myriad forms that straddle the continent from west to east and in pockets in the south.
  • Tulipaloriskien analysointi ja riskeihin varautuminen öljynjalostuksessa
    (2004) Harju, Jouni
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Työn tarkoituksena oli kehittää suunnitteluketjun osana toimiva tulipaloriskien analysointiin soveltuva riskianalyysimenetelmä. Menetelmiin avulla tulipaloriskit voidaan tunnistaa ajoissa ja niihin osataan varautua oikein. Tässä työssä tulipaloriskeillä tarkoitetaan öljynjalostamolla erilaisista vuodoista mahdollisesti aiheutuvia tulipaloja ja räjähdyksiä. Tulipalot ja räjähdykset muodostavat yleisimmän merkittävän riskin öljynjalostuksessa. Huolellisella palontorjunnalla voidaan nämä riskit saada hallittua. Työn kirjallisuusosassa etsittiin kirjallisuudesta tulipaloriskien analysointiin soveltuvia menetelmiä sekä ohjeita ja erilaisia varautumiskeinoja tulipaloihin. Lisäksi kerättiin tietoa erilaisista tulipalotyypeistä. Kirjallisuusosassa havaittiin, että haluttuun käyttötarkoitukseen soveltuvia riskianalyysimenetelmiä ei kirjallisuudesta löydy. Kehitystyössä ideoita tosin lainattiin muista riskianalyysimenetelmistä. Menetelmä perustuu kuitenkin kehitystyössä sekä testauksessa mukana olleiden henkilöiden asiantuntemukseen ja kokemukseen. Kehitetty menetelmä koostuu kolmesta osasta. Ensimmäisessä osassa kerätään analyysiin tarvittavat lähtötiedot ja toisessa osassa suoritetaan riskien tunnistaminen sekä skenaarioiden luominen. Kolmannessa osassa tunnistetut riskit arvioidaan sekä mietitään varautumiskeinoja niihin. Menetelmää testattiin suunnitteluasteella olevaan jalostamoyksikköön. Työssä esitetään myös ehdotus kirjallisuustiedon soveltamisesta. Testauksen jälkeen kehitetyn menetelmän todettiin vastaavan sille asetettuja tavoitteita. Tulipaloriskien analyysimenetelmän sekä kerätyn lähdetiedon avulla voidaan suunnittelutyö tehdä palontorjunnan osalta helpommin ja systemaattisemmin. Kirjallisuudesta ja riskianalyysistä saadaan lähtötietoja ja apua monen varautumiskeinon käyttötarpeen määrittelyyn ja mitoitukseen. Näin suunnittelutyöhön saadaan selvät ohjeet, jolloin suunnittelukäytännöt eivät tapauskohtaisesti vaihtele ilman hyviä ja dokumentoituja perusteita. Suunnittelussa tehdyt ratkaisut perustuvat systemaattiseen analyysiin sekä kirjallisiin lähteisiin, jotka voidaan tarvittaessa esittää esim. viranomaisille. Kehitetyn riskianalyysin avulla voidaan varmasti saada aikaan kustannussäästöjä varautumiskeinojen osalta ja raha osataan kohdentaa turvallisuuden kannalta paremmin.
  • Nanosuodatuksen soveltaminen hiilihydraattien väkevöinnissä
    (2005) Pietari, Antti
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Diplomityön tavoitteena oli kehittää nanosuodatusprosessin simulointimalli, jota voidaan soveltaa hiilihydraattien väkevöinnissä. Työn kirjallisen osan tavoitteena oli perehtyä nanosuodatuksen periaatteisiin, erotusmekanismeihin, mallintamiseen, laiteratkaisuihin ja hiilihydraattisovelluksiin. Työssä on lisäksi tutustuttu nanosuodatusprosessien prosessisuunnitteluun, simulointiin ja optimointiin. Työn soveltavassa osassa kehitettiin simulointimalli, jota käytettiin monivaiheisen nanosuodatusprosessin simulointiin ja optimointiin. Simulointimallia voidaan käyttää kyseisen prosessin esi- ja perussuunnittelun työkaluna. Mallin kehittämiseen käytettiin kirjallisen osan laajaa materiaalia. Simulointimallissa nanosuodatuksen aineensiirtoa ja kalvojen likaantumista mallinnetaan empiirisillä polynomikorrelaatioilla, jotka ovat määritetty kokeellisista mittaustuloksista. Simulointimallilla optimoidaan simuloitava prosessi, jolloin lähtötietojen mukaisesti minimoidaan prosessin vuosittaiset investointi- ja käyttökustannukset. Malli ratkaisee prosessin jokaiselle vaiheelle virtausten määrät, kuiva-ainepitoisuudet ja sokeripuhtaudet, tilavuuskonsentroimiskertoimen (VCF), diasuodatusvesisuhteen (DWF) ja rinnakkaisten moduulien lukumäärän. Ylläkuvattu simulointimalli sisällytettiin tässä työssä rakennettuun Excel-pohjaiseen simulointiohjelmaan, jossa hyödynnetään Visual Basic for Applications - ohjelmointia. Optimointi perustuu Excel-ohjelmaan sisältyviin optimointityökaluihin. Ohjelmaa käytettiin prosessin optimointiin ja pääkustannusmuuttujien etsimiseen.
  • Monitavoiteoptimoinnin soveltaminen teollisuuslaitosinvestointien vertailussa
    (2009) Määttä, Ossi
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Production plant investment decisions are typically based on multiple criteria. These criteria include profitability, technological performance, occupational health, safety and environmental responsibility. Finding a composite measure for all the criteria is often a difficult task. Multiobjective optimization is a discipline that studies optimal choices between often conflicting criteria. Applying multiobjective optimization to process investment comparison is examined in this master's thesis. The literature part deals first with indicators developed to estimate the abovementioned criteria. These indicators are often index-based. The next section examines matters to be taken into account in multiple criteria decision making. These include for example strategic basis for investment criteria, goal levels, correlation of criteria, decision-making biases and statistical uncertainty. In the next section a wide variety of suitable multiobjective optimization methods is presented. In the applied part of the thesis a systemic framework for multiobjective production plant investment evaluation has been developed. The core of the method is to evaluate Aspen Plus modelled processes with index-based indicators. Index values are optimized by changing simulation parameters with a multiple objective genetic algorithm. The developed method was first tested by optimizing reboiler duty and sidedraw separation efficiency in a fractionating column. After this the method was applied to study a biomass pyrolysis process investment.
  • Biokaasutusprosessi
    (2010) Haverinen, Henna
     Kemian ja materiaalitieteiden tiedekunta | Bachelor's thesis
  • Biomassan lähteet ja saatavuus
    (2010) Tiitinen, Maija
     Kemian ja materiaalitieteiden tiedekunta | Bachelor's thesis
  • Biometanoli
    (2010) Tenitz, Simo
     Kemian ja materiaalitieteiden tiedekunta | Bachelor's thesis
  • Bioperäisen synteesikaasun epäpuhtaudet ja puhdistus
    (2010) Ketomäki, Mika
     Kemian ja materiaalitieteiden tiedekunta | Bachelor's thesis
  • Biopolttoaineiden valmistuksen talouskysymyksiä
    (2008) Korhonen, Juha
     Kemian ja materiaalitieteiden tiedekunta | Bachelor's thesis
  • Bioraaka-aineen saatavuus ja kysyntä Suomessa
    (2010) Andtsjö, Janne
     Kemian ja materiaalitieteiden tiedekunta | Bachelor's thesis
  • BP:n onnettomuuksien analyysi
    (2010) Ostonen, Alexandr
     Kemian ja materiaalitieteiden tiedekunta | Bachelor's thesis
  • Jätevedenpuhdistamon kemikaaliannostelun kehittäminen
    (2008) Sundell, Laura Emilia
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Diplomityössä tutkittiin Helsingin Veden Viikinmäen jätevedenpuhdistamon kemikaaliannostelun kehittämismahdollisuuksia. Paremmalla prosessikemikaalien annostelun ohjausmenetelmällä voidaan säästää kemikalointikustannuksissa ja päästä tasaisempaan ja mahdollisesti myös parempaan puhdistustulokseen. Prosessikemikaalien annostelun kehittämismahdollisuuksia tutkittiin kirjallisuudessa hyviksi todettujen annosteluohjausmenetelmien avulla. Tutkitut prosessikemikaalit olivat ferrosulfaatti, metanoli ja polyelektrolyytti. Ferrosulfaatin tasamääräannostelu korvattiin säätimellä, joka ohjaa ferrosulfaatin annostelua tulovirtaaman mukaan siten, että säädössä otetaan huomioon viimeisen 24 tunnin keskimääräinen virtaama ja annostusta korjataan mekaanisen veden fosfaattipitoisuuden mukaan joko ferrosulfaatin annostusta muuttamalla. Virtaamaperusteisella annostelunohjauksella voidaan lyhyen koeajon perusteella laskettuna saavuttaa jopa 15 %:n säästöt ferrosulfaatin kustannuksissa tasamääräannosteluun verrattuna, mikä tarkoittaa noin 70.000 euron vuotuisia säästöjä vuoden 2006 kustannuksilla. Metanolin annosteluun jälkidenitrifikaatiosuodattimille otettiin käyttöön olemassa olevaa massatasesäätöä parempi suodatinkohtaisesti mitatun lähtevän nitraattitypen perusteella ohjattu säätö. Säätöjärjestelmä laskee suodattimille tulevan nitraattikuorman perusteella tarvittavan metanoliannostuksen, jota korjataan suodattimilta lähtevän nitraattityppipitoisuuden avulla. Metanolin käytön tehokkuus ei entiseen annostelujärjestelmään verrattuna kasvanut, mutta uuden annostelujärjestelmän myötä puhdistamolta poistuva nitraattityppi pysyy asetusarvossaan. Uusi lähtevän nitraattitypen perusteella ohjattu säätö mahdollistaa myös alhaisempaan nitraattitypen tasoon pääsemisen. Lietteen linkokuivauksessa sekä lietteen että polyelektrolyytin syöttö muutettiin kiintoainekuormaperusteiseksi. Lietettä syötetään linkoon vakio kiintoainekuormalla ja polyelektrolyytin syöttöä ohjataan kiintoainekuorman perusteella, jolloin saavutetaan lietteen kuivauksessa sekä paremmat erotusasteet että kustannustehokkaampi polyelektrolyytin käyttö. Polyelektrolyytin käyttöä on mahdollista vähentää noin 17 % tasamääräannosteluun verrattuna, mikä vuositasolla tarkoittaa jopa 70.000 euron säästöjä.
  • Chemical concentration estimation due to fugitive emissions
    (2008) Lopez Perez, Alberto
     Helsinki University of Technology |
  • Saostumaongelma eräässä happamassa paperinvalmistusprosessissa
    (1998) Patinen, Petteri
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Diplomityön tavoitteena oli selvittää Lohjan Paperin PK l:llä esiintyvän saostumaongelman alkuperä, sekä ratkaisut, joilla saostumaongelma voidaan poistaa. Lisäksi työssä selvitettiin märän pään mittauslaitteiston hankintaa. Työ painotettiin selkeästi saostumien poistamisen ratkaisuiden hakemiseen. Paperikoneella esiintyi ajoittain saostumaongelma, joka aiheutti katkoja, hylkyä ja tuotannonmenetyksiä. Saostumat ilmenivät sinisinä täplinä paperissa. Saostumista tehtyjen analyysien perusteella saostumien oli todettu sisältävän kaikkia paperinvalmistuksessa käytettäviä raaka-aineita, joka on erittäin tyypillistä. Suurimmaksi osaksi saostumat kuitenkin sisälsivät alumiiniresinaattia, hartsihappoja sekä hienoainetta. Saostumien esiintyminen oli täysin epäloogista eikä se ollut sidoksissa mihinkään tiettyyn laatuun. Kirjallisuudesta haetusta tiedosta voitiin päätellä ongelman syynä olevan liian suuret alunan ja liiman annostelut. Liian suuren alunan annostelun haittapuolena on, että happamana kemikaalina aluna laskee prosessin pH:n liian alas. Alhaisessa pH:ssa alunan sisältämä alumiini esiintyy liukoisessa Al[3+]-muodossa. Koska alumiini ei ole reaktiivisessa muodossa, se ei retentoidu kuituihin, vaan kulkeutuu viiravesien mukana vesikiertoihin. Tällöin systeemin vapaan alumiinin pitoisuus nousee vaarallisen korkeaksi ja metallisaippuoiden muodostumisen riski kasvaa. Alumiinin ollessa reaktiivisessa Al_(8)(0H)_(20)[4+]-muodossa, joka esiintyy pH:n ollessa 4,8-5,5, alumiini flokkaa liimapartikkelit tehokkaasti sulpusta ja retentoi ne kuituihin kiinni. Alumiinin ollessa liukoisessa muodossa, liimapartikkelit eivät retentoidu kuituihin, vaan kulkeutuvat vesikiertoihin viiraveden mukana. Tällaisessa tilanteessa 0-veden pH:n noustessa, muuttuu alumiini reaktiiviseen muotoon ja se alkaa flokata liimapartikkeleita ja muita häiriöaineita prosessissa aiheuttaen saostumia. Myös leikkausvoimat voivat aiheuttaa vastaavan ilmiön. Lisäksi prosessin hienoaineretentio oli huono. Hienoaine ei itse aiheuta saostumia, mutta suuren ominaispinta-alansa vuoksi siihen adsorboituu helposti häiriöaineita, jotka aiheuttavat saostumat hienoaineen rikastuessa vesikiertoihin. Kokeellisessa osassa keskityttiin pienentämään alunan ja liiman annostelumääriä, nostamaan perälaatikkomassan pH:ta ja parantamaan hienoaineretentiota. Ensimmäisessä koeajossa kokeiltiin kationista hydrofobiliimaa. Tässä koeajossa liiman ja alunan annostelumäärää kyettiin pienentämään oleellisesti. Toisessa koeajossa nostettiin perälaatikkomassan pH 4,5:stä 4,8:an. Tämä johti vapaan alumiinin pitoisuuden merkittävään pienenemiseen viiravedessä, sekä varaustilojen stabiloitumiseen. Kolmannessa koeajossa annosteltiin anioninen hydrofobiliima väkevänä prosessiin. Myös tässä koeajossa päästiin yhtä merkittävään annostelumäärän pienenemiseen kuin ensimmäisessä koeajossa. Viimeisessä eli neljännessä koeajossa otettiin mikropartikkelitekniikkaan perustuva retentioainejärjestelmä käyttöön. Tämän koeajon seurauksena retentio parani hieman. Koeajojen perusteella saostumaongelma saatiin poistettua prosessista. Erittäin puutteellisen mittausjärjestelmän vuoksi epäselväksi kuitenkin jäi, mikä aiheutti saostumareaktion käynnistymisen alunperin.
  • Simulointiohjelman valinta kemian teollisuuden monialayritykselle
    (1997) Hatakka, Minna
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Työn tarkoituksena on selvittää markkinoilla olevien staattisten simulointiohjelmien soveltuvuutta Kemiran tarpeisiin ja simuloinnin merkitystä Kemiralle sekä sen eri toimipisteiden vaatimuksia simulointiohjelmalta. Työn kirjallisuusosassa esitellään markkinoilla olevia yleiskäyttöisiä staattisia simulointiohjelmia sekä Neste Engineeringin kehittämää simulointiohjelmaa FLOWBAT. Lisäksi kirjallisuusosassa vertaillaan yksityiskohtaisemmin Aspen Plus-, PRO/II- ja ChemCAD-simulointiohjelmia. Vertailussa keskitytään fysikaalisten aineominaisuuksien laskentaan, faasitasapainolaskentaan, elektrolyyttisysteemien käsittelyyn, ohjelmien sisältämiin yksikköoperaatiomalleihin, kolonnien mitoitukseen, kierrätysvirtojen käsittelyyn, laskimiin ja omien mallien liittämiseen vertailtaviin ohjelmiin sekä ohjelmien dokumentointiin. Kirjallisuusosassa selvitettiin myös simuloinnin merkitystä Kemiralle haastattelemalla teknisiä johtajia, tutkijoita, suunnittelijoita ja tuotantohenkilökuntaa Kemiran eri toimipisteissä. Työn soveltavassa osassa vertaillaan staattisia simulointiohjelmia, Aspen Plus, PRO/II ja ChemCAD, viiden esimerkkitapauksen perusteella. Esimerkkitapaukset ovat Kemiran eri tytäryhtiöiden tyypillisiä prosesseja ja ne kuvaavat hyvin Kemiran tarpeita simuloinnin osalta. Kemiran tarpeiden ja vertailtavien ohjelmien vastaavuutta tarkasteltiin kappaleessa 6. Sovellusosassa tarkastellaan myös simulointiohjelman vaihtamisesta aiheutuvia kustannuksia Kemiralle. Kustannusarvion tarkasteluajaksi valittiin viisi vuotta. Vertailun perusteella tultiin johtopäätökseen, että Aspen Plus soveltuu parhaiten Kemiran simulointitarpeisiin.
  • Puhdas teknologia prosessiteollisuudessa - ongelmalähtöinen lähestymistapa
    (2001) Hartikainen, Johanna
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Kaasutuskaasun puhdistaminen vesipesurilla
    (2000) Suomalainen, Marjut
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Kiintoainepitoisten jäteöljyvirtojen puhdistus
    (1997) Zitting, Samuli
     Helsinki University of Technology | Master's thesis