LSU Cain Department of Chemical Engineering avslutade nyligen en resa på flera år med installationen av sina nya destillationskolonner. Den höga strukturen förbrukar två våningar i Patrick F. Taylor Hall och erbjuder studenterna möjlighet att arbeta med en äkta kommersiell analog av samma utrustning som de förväntas använda när de kommer in i arbetskraften som kemiingenjörer.

"Detta är det största och mest avancerade destillationssystem som jag någonsin har sett vid ett universitet, "sa John Flake, ordförande för Cain Department of Chemical Engineering. "Vi har två 6-tums diameter, 20 fot lång packad, glasväggskolumner som kan arrangeras i avancerade konfigurationer. Studenter kan säkert läsa om destillation i en lärobok och arbetsproblem, men erfarenheten av att köra en ångkokare och separera produkter i denna skala är en mycket mer meningsfull upplevelse. Glasväggarna är också mycket viktiga för att visualisera vad som händer inuti kolonnen. "

Många av föregångarna till vanliga produkter kommer genom destillationskolonner - plastförpackningar, ryggsäckar, tvättmedel, köldmedier, även föregångarna att göra LED -lampor, för att nämna några exempel. Detta beror på att kemiska reaktioner normalt producerar mer än en produkt, som sedan måste separeras eller renas, och destillation är den vanligaste separationsprocessen.

I stort sett, enheten - som ligger i Dow Unit Operations Laboratory i Patrick F. Taylor Hall - separerar komponenter, vatten och en serie glykoler, till rena eller nära rena komponenter genom skillnaderna i deras ångtryck. Till exempel, om en blandning av 50 procent vatten och 50 procent glykol matas in i enheten, en ström av "nästan" rent vatten produceras från toppen av tornet och ren glykol från botten. Detta åstadkoms genom uppvärmning och förångning av materialet i tornets botten och tillbaka en del av det tillbaka ner i tornet efter att det har kylts och kondenserats.

"Den här enheten skulle inte vara på sin plats vid en kommersiell läkemedels- eller specialkemisk anläggning som verkar i den kommersiella världen, "sade John Pendergast, proffs-in-residence vid Cain Department of Chemical Engineering. "Det är byggt enligt dessa specifikationer och designkriterier. Mycket få studenter kommer att ha förmågan att lära sig, fungera, och studera svaret på en anläggning [som den vi har här] som ligger mycket nära destillationsenheten som dominerar separationslandskapet för vår industri. "

Pendergast, som gick med på college 2018 efter en 40-årig karriär på Dow Chemical, var huvuddesigner för destillationskolumnerna och lade sina år av expertis på Dow i detta projekt. Han har tidigare tjänstgjort företaget som projektledare eller ledande processingenjör på flera processer och anläggningar i världsskala, och större delen av hans karriär innebar forskning om separationsmetoder och implementering av avancerade separationer som minskar energiförbrukning eller kapitalförbrukning eller båda.

"Det primära designkriteriet för enheten var/är säkerheten för studenterna och invånarna i PFT, "Pendergast sa." De avancerade funktionerna i den här enheten är att den kan användas oberoende av två grundutbildningsgrupper samtidigt, kör realistiska destillationsexperiment som skulle ses i industrin.

"Utöver det, denna enhet kan kombineras till avancerade destillationssekvenser som är mer energieffektiva. Enheterna kan användas för forskning för att studera metoder som förbättrar vår förståelse av dessa avancerade sekvenser och möjliggör en bättre förståelse och användning av destillationsmetoder som kan minska energiförbrukningen i vår bransch. "

Spalterna tillverkades utomlands av det franska företaget Pignat, som bygger utbildningsutrustning, samt större utrustning för företag som L'Oreal och Michelin. De var ursprungligen planerade att anlända till PFT för montering i april i år; dock, covid-19-pandemin bidrog till förseningar under olika skeden av processen. I slutet, Pignat -representanterna Regis Rodriguez och Mathias Fragola, tillsammans med företagets amerikanska representant Harold Sheppard, kunde ta sig till campus och påbörja det sista arbetet med enheten.

"Att arbeta med ett internationellt team har sina utmaningar, särskilt under covid, "sa Thomas Schroeder, som övervakar driften av kolumnerna som forskningsspecialist i Dow Unit Operations Laboratory. "Skicka utrustning till dem (dvs. datorer, sensorer, etc.) var särskilt svårt, när avstängningarna [började] när vi försökte skaffa dem den utrustning vi köpte för projektet. Vi var tvungna att göra [Factory Acceptance Test] över Zoom istället för personligen, på grund av resebegränsningar. Som sagt, vi upprätthöll kommunikationen och såg till att kolumnerna gjordes enligt våra specifikationer. "

Går framåt, Pendergast sa att planen för enheten är att använda utrustningen i grundutbildningslaboratorier i höst; utveckla projekt som kan stödja forskararbete inom forskarutbildning och forskarutbildning; och söka partners från industrin, liksom andra källor, att samla finansiering för forskarforskning som kommer att stödja forskning och publikationer som avancerar studenter på grund- och forskarnivå.

The distillation columns were made possible, in part, by the Bert S. Turner Endowment for Excellence in Engineering Education, Valero, and other donors and individuals.