Il Dipartimento di Ingegneria Chimica della LSU Cain ha recentemente completato un viaggio di diversi anni con l'installazione delle sue nuove colonne di distillazione. L'imponente struttura occupa due piani della Patrick F. Taylor Hall e offre agli studenti l'opportunità di lavorare su un vero analogo commerciale della stessa attrezzatura che dovranno utilizzare quando entreranno nel mondo del lavoro come ingegneri chimici.

"Questo è il sistema di distillazione più grande e avanzato che abbia mai visto in un'università, " disse John Flake, presidente del Dipartimento di Ingegneria Chimica di Caino. "Abbiamo due diametri da 6 pollici, 20 piedi di altezza imballato, colonne in vetro-parete che possono essere disposte in configurazioni avanzate. Gli studenti possono certamente leggere di distillazione in un libro di testo e problemi di lavoro, ma l'esperienza di far funzionare un ribollitore a vapore e separare i prodotti su questa scala è un'esperienza molto più significativa. Le pareti di vetro sono anche molto importanti per visualizzare ciò che sta accadendo all'interno della colonna".

Molti dei precursori dei prodotti comuni provengono dalle colonne di distillazione:imballaggi in plastica, zaini, detersivi, refrigeranti, anche i precursori per realizzare luci a LED, per citare alcuni esempi. Questo perché le reazioni chimiche in genere producono più di un prodotto, che poi deve essere separato o purificato, e la distillazione è il processo di separazione più comune.

Ampiamente parlando, l'unità, che si trova nel Dow Unit Operations Laboratory a Patrick F. Taylor Hall, separa i componenti, acqua e una serie di glicoli, in componenti puri o quasi puri dalle differenze nella loro tensione di vapore. Per esempio, se nell'unità viene immessa una miscela di 50 percento di acqua e 50 percento di glicole, un flusso di acqua "quasi" pura viene prodotto dalla parte superiore della torre e glicole puro dal fondo. Ciò si ottiene riscaldando e vaporizzando il materiale nella parte inferiore della torre e restituendo una parte di esso nella torre dopo che è stato raffreddato e condensato.

"Questa unità non sarebbe fuori posto in un impianto commerciale farmaceutico o chimico specializzato che opera nel mondo commerciale, " disse John Pendergast, professionista in residenza presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica di Caino. "È costruito secondo quelle specifiche e criteri di progettazione. Pochissimi studenti avranno la capacità di apprendere su, operare, e studiare la risposta di un impianto [come quello che abbiamo qui] che è molto vicino all'operazione unitaria di distillazione che domina il panorama della separazione della nostra industria".

Pendergast, che si è unito al college nel 2018 dopo una carriera di oltre 40 anni presso Dow Chemical, è stato il principale progettista delle colonne di distillazione e ha messo i suoi anni di esperienza in Dow in questo progetto. In precedenza ha servito l'azienda come project manager o capo ingegnere di processo su diversi processi e impianti su scala mondiale, e la maggior parte della sua carriera ha coinvolto la ricerca sui metodi di separazione e l'implementazione di separazioni avanzate che riducono il consumo di energia o il consumo di capitale o entrambi.

"Il criterio di progettazione principale per l'unità era/è la sicurezza degli studenti e degli abitanti di PFT, " Pendergast ha detto. "Le caratteristiche avanzate di questa unità sono che può essere utilizzata indipendentemente da due gruppi di laurea allo stesso tempo, eseguendo esperimenti di distillazione realistici che sarebbero visti nell'industria.

"In aggiunta a ciò, questa unità può essere combinata a sequenze di distillazione avanzate che sono più efficienti dal punto di vista energetico. Le unità possono essere utilizzate per la ricerca per studiare metodi che migliorano la nostra comprensione di queste sequenze avanzate e consentono una migliore comprensione e adozione di metodi di distillazione che possono ridurre il consumo di energia nel nostro settore".

Le colonne sono state fabbricate all'estero dalla società francese Pignat, che costruisce attrezzature educative, così come attrezzature su larga scala per aziende come L'Oreal e Michelin. Inizialmente era previsto che arrivassero alla PFT per l'assemblaggio nell'aprile di quest'anno; però, la pandemia di COVID-19 ha contribuito a ritardi durante le diverse fasi del processo. Alla fine, rappresentanti Pignat Regis Rodriguez e Mathias Fragola, insieme al rappresentante statunitense della società Harold Sheppard, sono stati in grado di raggiungere il campus e iniziare il lavoro finale sull'unità.

"Lavorare con un team internazionale ha le sue sfide, soprattutto durante il COVID, " ha detto Thomas Schroeder, che sovrintende al funzionamento delle colonne come specialista di ricerca nel Dow Unit Operations Laboratory. "Spedizione loro attrezzatura (vale a dire, computer, sensori, ecc.) era particolarmente difficile, quando i blocchi [iniziarono] mentre stavamo cercando di ottenere loro l'attrezzatura che abbiamo acquistato per il progetto. Abbiamo dovuto fare il [Factory Acceptance Test] su Zoom invece che di persona, a causa di restrizioni di viaggio. Detto ciò, abbiamo mantenuto la comunicazione e ci siamo assicurati che le colonne fossero realizzate secondo le nostre specifiche."

Andando avanti, Pendergast ha detto che il piano per l'unità è di utilizzare l'attrezzatura nei laboratori universitari questo autunno; sviluppare progetti in grado di supportare il lavoro di ricerca di laurea e laurea; e cercare partner dall'industria, così come altre fonti, raccogliere fondi per la ricerca universitaria che sosterranno la ricerca e le pubblicazioni che promuovono gli studenti a livello universitario e universitario.

Le colonne di distillazione sono state rese possibili, in parte, by the Bert S. Turner Endowment for Excellence in Engineering Education, Valero, and other donors and individuals.