Modeling and simulation of a batch reactive distillation column with gPROMS
A reactive distillation column allows combining the two operations reaction and separation simultaneously in a single unit. Reactive distillation is potentially attractive whenever conversion is limited by reaction equilibrium. In such a case, the reaction is typically carried out with excess of one reactant to overcome the limitation. However, since the non-converted reactant needs to be separated from the products, this results in large separation and recycle costs. By use of a reactive distillation column, it is possible to operate close to stoichiometric feed conditions, i.e. without excess of one of the reactants, since, by distilling one of the products, the forward reaction can be favored and thus conversion improved.
This project comprises the modeling and simulation of a batch reactive distillation column with gPROMS, which is a process modeling software tool that is well suited for the dynamic modeling, simulation and optimization of chemical processes. A reaction with chemical equilibrium in a quaternary system is considered. A gPROMS model of a standard batch distillation column is available and may be used by the student as a reference to develop the model.
References:
http://www.psenterprise.com/products_gproms.html
Professor: Dominique Bonvin
Type of Project : Semestre
Assistant: Alejandro Marchetti
Student: Andres Collazos
Modelling and Control of a Robotic Catheterization System
The success of many new treatments in endovascular cardiology will depend largely on the tools that will be made available. New tools shall increase speed, precision and repeatability. This project applies to the development of a robotic catheter to ease execution of treatments and diagnostics in the endovascular system. It involves the control of the tip position of the catheter in a 3-D space. The first step consists of the modeling of the catheter system and estimation of the model parameters using the available measured data. In the second step, a control strategy is proposed to precise tip positioning of the catheter. The controller will be applied in simulation on the identified model.
This project is proposed in a collaboration with Endosense SA.
Professor: Roland Longchamp
Type of project: Master
Assistant: Hamid Khatibi and Alireza Karimi
Student: Gorka Galdos
Outil de publication pour la production d’environnements d’expérimentation Web
Le but de ce projet est de développer un outil de publication (Renderer) permettant de générer des environnements d’expérimentation Web. L’outil de publication doit prendre en entrée un document XML dont la grammaire existe déjà. Cette grammaire définit un ensemble de composants multimédias (image, video, audio, texte structuré, etc), leur emplacement spatial ainsi que la communication (échange et partage de données) et la relation de comportement entre composants. Ainsi, durant la phase de « rendering » l’outil doit analyser le document XML afin de restituer son contenu sous forme d’un environnement Web interactif.
Cet outil sera intégré à l’environnement eLearning eMersion pour l’apprentissage flexible en automatique (emersion.epfl.ch). Ce projet est en collaboration entre le laboratoire d’automatique (LA) et le laboratoire d’informatique théorique (LITH).
MER: Denis Gillet
Type of project: Master
Assistant: Karim Zeramdini
Student: Olivier Granges
Control of a cryogenic rectification column
In the Lonza chemical plant at Visp, pure oxygen and nitrogen are furnished to different production units by air separation in a cryogenic double-column rectification process. After compression, dehumidification and partial liquefaction, the air enters a high-pressure column. Pure nitrogen is withdrawn from the top of this column, whereas the bottom product, a nitrogen-oxygen mixture, is expanded and fed to the low-pressure column. Here, pure oxygen is withdrawn from the bottom, and a nitrogen-oxygen mixture is purged from the top. The plant is equipped with a process control system. Instrumentation includes on-line purity measurements of the products, as well as temperature, pressure, differential pressure and flowrate measurements. At present, the plant is operated manually, and the control system is utilized for emergency shutdown and supervision only. The objective of this project is to design a strategy to automatically control the product purities and flowrates subject to changing demands. After analysis and simulation, the control strategy will be implemented in the existing process control
Professor: Dominique Bonvin
Type of project: Master
Assistant: Carsten Welz
Student: Fabian Arnold
Run-to-run Control for Scaling-up Reaction Processes
On étudie une façon itérative d’ajuster en production la conduite d’un système réactionnel développé en laboratoire (problème de scale-up). On considère un réacteur de polymérisation pour lequel on désire assurer en fin de réaction des valeurs données de conversion et de masse moléculaire. Le système réactionnel est soumis à des contraintes de sécurité liées au dégagement de la chaleur produite par la réaction. Le profil de température déterminé en laboratoire doit être modifié en production pour tenir compte des différences d’échelle. On propose d’utiliser une approche itérative de batch en batch basée sur le principe de rétroaction pour ajuster le profil de température de façon à satisfaire les spécifications demandées et les contraintes de sécurité. Ce travail de simulation fait intervenir le logiciel Matlab pour la simulation et la commande.
Références:
G. Francois, B. Srinivasan and D. Bonvin, Run-to-Run Optimization of Batch Emulsion Polymerization, IFAC World Congress, Barcelona (July 2002).
F.J. Doyle III, B. Srinivasan and D. Bonvin, Run-to-Run Control Strategy for Diabetes Management, IEEE Engineering in Medicine and Biology Conference, Istanbul (October 2002).
Professor: Dominique Bonvin
Type du projet: Semestre
Assistant: Alejandro Marchetti
Student: Julien Gfeller
Correction automatique de TP d’Automatique
Le eJournal est utilisé dans les TPs pour les cours d’automatique, mécanique de fluides et de bio-mécanique à l’EPFL. C’est un environnement de travail partagé sur le Web qui permet de collecter des résultats expérimentaux, de les organiser, de les annoter et de les partager avec d’autres utilisateurs (étudiants et/ou assistants). Le eJournal contient des fragments, qui sont en fait des données sauvegardées. Le travail consistera à développer un tuteur virtuel qui pourrait analyser automatiquement une partie des documents soumis par les étudiants. L’idée initiale est basée sur le concept d’un eJournal de référence. Les solutions développées seront intégrées à l’environnement eLearning eMersion d’apprentissage flexible en automatique (Emersion)
MER: Denis Gillet
Type of project: Semester
Assistant: Nguyen Ngoc Anh Vu
Student: Luc Dubouloz
Web Services for the eJournal
Le eJournal est utilisé dans les TPs pour les cours d’automatique, mécanique de fluides et de bio-mécanique à l’EPFL. C’est un environnement de travail partagé sur le Web qui permet de collecter les résultats expérimentaux, de les organiser, de les annoter et de les partager avec d’autres utilisateurs (professeurs, étudiants, assistants). Le eJournal contient des fragments, qui servent comme des artefacts partagés et rendent visible l’activité des groupes. Le but de ce projet est d’étendre et d’enrichir le eJournal pour bien soutenir le travail en équipe des étudiants. Le travail consistera à installer, développer des services basés sur Web Services, qui sont supportés et developés par ( W3C ), dans le eJournal. Le résultat du projet sera peut-être intégré à l’environnement eLearning eMersion d’apprentissage flexible en automatique (Emersion)
MER: Denis Gillet
Type of project: Semester
Assistant: Nguyen Ngoc Anh Vu
Student: Hellena Wittek
Ajustement de régulateurs PID pour un système expérimental
Le système expérimental considéré dans ce projet est un bras flexible entraîné en rotation par son extrémité grâce à un moteur à courant continu. La commande en position de l’extrémité du bras sera traitée ici. La méthode proposée consiste à ajuster de manière itérative les paramètres du régulateur afin de calibrer les valeurs maximales de fonctions de sensibilité, afin d’obtenir un système robuste. Comme le système possède différentes résonances mécaniques, qui rendent l’identification d’un modèle élémentaire difficile, une approche par identification non-paramétrique sera principalement considérée.
Professor: Roland Longchamp
Type of project: Semester
Assistant: Daniel Garcia
Student: Samir Nefil