Entwicklung massenspektrometrischer Isotopenverdünnungstechniken für die zuverlässige Bestimmung von Elementspuren und Schwefelspezies in Erdölprodukten

Einer der Hauptschwerpunkte der Arbeit lag in der Entwicklung einer spezies-spezifischen und einer spezies-unspezifischen GC-ICP-Q-MSIVA von Schwefelspezies in Petroprodukten. Es wurden hierzu Indikatoren, ausgehend von elementarem 34S-angereichertem Schwefel, im Mikromaßstab synthetisiert. Für die spezies-spezifische GC-ICP-Q-MSIVA wurde die erstmalige Synthese von 34S-markiertem Thiophen, Dibenzothiophen und 4-Methyldibenzothiophen verwirklicht. Als Indikatorsynthese für die spezies-unspezifische GC-ICP-Q-MSIVA erfolgte die erstmalige Darstellung von 34S-angereichertem Dimethyldisulid. Mit Hilfe der synthetisierten Verbindungen wurden spezies-spezifische und spezies-unspezifische massenspektrometrische Isotopenverdünnungsanalysen von Schwefelspezies in Petroprodukten durchgeführt. Vor allen GC-ICP-Q-MSIVA-Analysen erfolgte eine umfangreiche Speziesidentifizierung durch Aufstockexperimente mit kommerziell erhältlichen Standards und mit einem mit der GC gekoppelten Elektronenstoß (EI)-MS. Beide ICP-Q-MS Methoden zeichnen sich durch sehr niedrige Nachweisgrenzen (7 ng S/g) aus, welche auch eine Anwendbarkeit auf tiefentschwefelte Kraftstoffe garantieren. Mit der spezies-unspezifischen GC-ICP-Q-MSIVA ist neben einer Speziesanalyse auch eine Gesamtschwefelanalyse durch Aufsummierung aller in der Probe vorhandenen Spezies möglich. Es wurde im Rahmen dieser Arbeit auch der Einfluss möglicher Empfindlichkeitsänderungen des ICP-Q-MS durch koeluierende Kohlenwasserstoffe überprüft, wobei diese erwartungsgemäß auf das Ergebnis der spezies-spezifischen und spezies-unspezifischen GC-ICP-Q-MSIVA keinerlei Einfluss haben. Der zweite Hauptschwerpunkt der Arbeit lag auf der Ausarbeitung routinefähiger, schneller und zuverlässiger Methoden zur Gesamtelementspurenanalytik von Schwefel und Schwermetallen in Erdölen und Petroprodukten. Für die Gesamtschwefelanalyse wurde eine MSIVA nach thermaler Verdampfung mit 34S-markierten Dibenzothiophen als Indikator entwickelt. Die neu entwickelte Methode erlaubt eine sehr schnelle Bestimmung des Gesamtschwefelgehalts, wobei die eigentliche Messung des Isotopenverhältnisses innerhalb von Sekunden nach der Injektion der Probe erfolgt. Weiterhin zeichnet sich die Methode durch Robustheit und eine niedrige Nachweisgrenze (40 ng S/g) aus. Für die Analyse von Schwermetallen wurden erstmals Möglichkeiten einer direkten MSIVA von Erdölproben ohne zeitraubenden, kontaminationsträchtigen Aufschluss bzw. die schwierige Erzeugung einer Mikroemulsion zwischen hydrophober Probe und wässrigem Indikator entwickelt. Um eine homogene Verteilung des Indikators in der hydrophoben Probe zu ermöglichen, musste ausgehend von den zur Verfügung stehenden wässrigen Indikatorlösungen, eine Überführung des Indikators in ein organisches Lösungsmittel erfolgen. Hierzu wurde der jeweilige Metallindikator unter Komplexierung aus wässrigen Metallindikatorlösungen extrahiert. Für die Analyse der mit diesen Indikatorlösungen in organischer Phase versetzten Proben wurden zwei alternative Methoden ausgearbeitet. Bei der mit der Laserablation (LA) kombinierten ICP-SF-MSIVA wird die isotopenverdünnte Probe aus einer eigens für diesen Zweck entwickelten Probenhalterung ablatiert und so dem ICP-SF-MS zugeführt wird. Bei zeitlich sich verändernden Intensitäten der gemessenen Isotope werden aber reproduzierbare und konstante Isotopenverhältnisse erhalten. Im Falle einer homogenen Verteilung der Metallspuren wurde eine hervorragende Übereinstimmung mit Vergleichsmethoden und einem Referenzmaterial festgestellt. Im Falle einer heterogenen partikulären Verteilung der Metallspuren, wie sie z.B. bei Eisenspuren in den Erdölen vorlag, ist die Anwendbarkeit der LA-ICP-SF-MSIVA aufgrund des kleinen Probenvolumens (20 µL) jedoch begrenzt. Als Alternative zur LA-ICP-SF-MSIVA wurde ein System unter Verwendung der Fließinjektion für die Zuführung der isotopenverdünnten Probe zum ICP-SF-MS ausgearbeitet. Die isotopenverdünnte Probe wird hierbei in einen Eluentenstrom von Toluol injiziert und mit Hilfe einer Total-Consumption-Zerstäuber/Sprühkammer-Einheit vollständig bei einer Flussrate von 10 µL/min in das Plasma eingebracht. Neben einer nochmaligen Verkürzung der Analysenzeit und Vereinfachung der Probenvorbereitung bietet diese Methode zusätzlich stark verbesserte Nachweisgrenzen (z.B. Ni 0,9 ng/g). Leider sind mit diesem Verfahren bis jetzt nur Ni und Mo zuverlässig bestimmbar. Das in dieser Arbeit ausgearbeitete Methodenpaket erlaubt erstmals eine breite Einführung der ICP-MSIVA als zuverlässige Methode in die Routineanalytik der Petroindustrie. Durch die bewiesene Zuverlässigkeit, den geringen Zeitaufwand und die Robustheit der Methoden steht ihrem routinemäßigen Einsatz, außer einer weitergehenderen Automatisierung einzelner Verfahrensteile, prinzipiell nichts entgegen.

Patent Strategies and R&D in Complex Product Industries

The study aims at providing a framework conceptualizing patenting activities under the condition of intellectual property rights fragmentation. Such a framework has to deal with the interrelated problems of technological complexity in the modern patent landscape. In that respect, ex-post licensing agreements have been incorporated into the analysis. More precisely, by consolidating the right to use patents required for commercialization of a product, private market solutions, such as cross-licensing agreements and patent pools help firms to overcome problems triggered by the intellectual property rights fragmentation. Thereby, private bargaining between parties as such cannot be isolated from the legal framework. A result of this analysis is that policies ignoring market solutions and only focusing on static gains can mitigate the dynamic efficiency gains as induced by the patent system. The evidence found in this thesis supports the opinion that legal reforms that aim to decrease the degree of patent protection or to lift it all together can hamper the functioning of the current system.

Progettazione del layout di un nuovo stabilimento produttivo: il caso Fiorini Industries S.r.l.

Progettazione del nuovo layout per un nuovo stabilimento produttivo, in cui il gruppo Fiorini Industries S.r.l., in un'ottica di espansione e miglioramento dei parametri tecnici e dei flussi aziendali, si insedia lasciando la sua storica sede produttiva. Questo bisogno nasce dall'impossibilità di espansione dello stabilimento odierno e dalla necessità di ridurre i costi di movimentazione dei materiali durante il ciclo di produzione. La tesi si colloca in questo contesto di necessità di verificare le prestazioni del lay-out attuale, valutandone le problematiche e le criticità al fine di potere identificare delle valide soluzioni di layout per la nuova sede produttiva dal punto di vista tecnico-economico e ambientale. Il CAPITOLO1 è volto ad inquadrare il problema affrontato nella situazione odierna; mettendo in evidenza la rilevanza del lay-out. Viene poi spiegato in maniera approfondita l'approccio di progettazione seguito. Al CAPITOLO 2 spetta la presentazione dell'azienda, della sua storia, della sua gamma di prodotti e dei suoi reparti di lavorazione. L'inquadramento aziendale è necessario al fine di capire le esigenze aziendali di cui si dovrà tenere conto durante lo svolgimento del lavoro. Nel CAPITOLO 3 si procede con l'analisi della situazione attuale, recuperando i dati di input necessari alla determinazione del mix produttivo offerto al mercato, quindi con l'analisi dei cicli produttivi, dei flussi e delle risorse impiegate per le movimentazioni. Il CAPITOLO 4 illustra il nuovo polo industriale del gruppo e presenta le alternative di lay-out individuate, che vengono analizzate dal punto di vista economico per individuare il possibile saving economico annuo rispetto alla situazione attuale. Per completezza di informazione vengono presentate anche aree che non vengono progettate tramite l'analisi tecnico economica (Blocco 2 e Uffici). Il capitolo termina con la scelta del nuovo layout per la nuova sede, dove vengono studiati i saving annui in base ai mezzi di movimentazioni attuali e quelli implementabili. L'ultima parte dell'elaborato valuta le emissioni di anidride carbonica dovute alle movimentazioni interne e valuta la possibile riduzione di emissioni di CO2 con il nuovo layout.

MATURE FINE TAILINGS (MFTs): A STUDY OF COMPRESSIVE STRENGTH AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF ATHABASCA OIL SANDS PETROLEUM MINING WASTE APPLIED IN CONCRETE MIXTURES

This study investigates the compressive properties of concrete incorporating Mature Fine Tailings (MFTs) waste stream from a tar sands mining operation. The objectives of this study are to investigate material properties of the MFT material itself, as well as establish general feasibility of the utilization of MFT material in concrete mixtures through empirical data and visual observations. Investigations undertaken in this study consist of moisture content, materials finer than No. 200 sieve, Atterburg Limits as well as visual observations performed on MFT material as obtained. Control concrete mixtures as well as MFT replacement mixture designs (% by wt. of water) were guided by properties of the MFT material that were experimentally established. The experimental design consists of compression testing of 4”-diameter concrete cylinders of a control mixture, 30% MFT, 50% MFT and 70% MFT replacement mixtures with air-entrainer additive, as well as a control mixture and 30% MFT replacement mixture with no air-entrainer. A total of 6 mixtures (2 control mixtures, 4 replacement mixtures) moist-cured in lime water after 24 hours initial curing were tested for ultimate compressive strength at 7 days and 28 days in accordance to ASTM C39. The test results of fresh concrete material show that the addition of air-entrainer to the control mixture increases slump from 4” to 5.5”. However, the use of MFT material in concrete mixtures significantly decreases slump as compared to controls. All MFT replacement mixtures (30%, 50%, and 70%) with air-entrainer present slumps of 1”. 30% MFT with no air-entrainer presents a slump of 1.5”. It was found that 7-day ultimate compressive stress was not a good predictor of 28-day ultimate compressive stress. 28-day results indicate that the use of MFT material in concrete with air-entrainer decreases ultimate compressive stress for 30%, 50% and 70% MFT replacement amounts by 14.2%, 17.3% and 25.1% respectively.

History of Petroleum Engineering at Montana Tech

In January, 2010, the Petroleum Engineering department at Montana Tech moved into a new building, the Natural Resources Building, to start a new chapter in the history of the program on campus. Occupying a new building is a positive event, and it coincides with a surge of student enrollment which is prompted by industry needs and world energy demand. This time of new facilities and growing student numbers leads to the question of what the future has in store for the department. It also leads to reflection about where the department has been in the past. This history is a record and a story of that past.

Assimilation of Compliance Software in Highly Regulated Industries: An Empirical Multitheoretical Investigation

In this paper we follow a theory-based approach to study the assimilation of compliance software in highly regulated multinational enterprises. These relatively new software products support the automation of controls which are associated with mandatory compliance requirements. We use institutional and success factor theories to explain the assimilation of compliance software. A framework for analyzing the assimilation of Access Control Systems (ACS), a special type of compliance software, is developed and used to reflect the experiences obtained in four in-depth case studies. One result is that coercive, mimetic, and normative pressures significantly effect ACS assimilation. On the other hand, quality aspects have only a moderate impact at the beginning of the assimilation process, in later phases the impact may increase if performance and improvement objectives become more relevant. In addition, it turns out that position of the enterprises and compatibility heavily influence the assimilation process.

Advanced production scheduling for batch plants in process industries

An Advanced Planning System (APS) offers support at all planning levels along the supply chain while observing limited resources. We consider an APS for process industries (e.g. chemical and pharmaceutical industries) consisting of the modules network design (for long–term decisions), supply network planning (for medium–term decisions), and detailed production scheduling (for short–term decisions). For each module, we outline the decision problem, discuss the specifi cs of process industries, and review state–of–the–art solution approaches. For the module detailed production scheduling, a new solution approach is proposed in the case of batch production, which can solve much larger practical problems than the methods known thus far. The new approach decomposes detailed production scheduling for batch production into batching and batch scheduling. The batching problem converts the primary requirements for products into individual batches, where the work load is to be minimized. We formulate the batching problem as a nonlinear mixed–integer program and transform it into a linear mixed–binary program of moderate size, which can be solved by standard software. The batch scheduling problem allocates the batches to scarce resources such as processing units, workers, and intermediate storage facilities, where some regular objective function like the makespan is to be minimized. The batch scheduling problem is modelled as a resource–constrained project scheduling problem, which can be solved by an efficient truncated branch–and–bound algorithm developed recently. The performance of the new solution procedures for batching and batch scheduling is demonstrated by solving several instances of a case study from process industries.