Le département de génie chimique de LSU Cain a récemment terminé un voyage de plusieurs années avec l'installation de ses nouvelles colonnes de distillation. La structure imposante occupe deux étages du Patrick F. Taylor Hall et offre aux étudiants la possibilité de travailler sur un véritable analogue commercial du même équipement qu'ils devront utiliser lorsqu'ils entreront sur le marché du travail en tant qu'ingénieurs chimistes.

"C'est le système de distillation le plus grand et le plus avancé que j'aie jamais vu dans une université, " dit John Flake, président du département de génie chimique de Cain. "Nous avons deux diamètres de 6 pouces, 20 pieds de haut emballé, colonnes à parois de verre pouvant être disposées dans des configurations avancées. Les étudiants peuvent certainement lire sur la distillation dans un manuel et des problèmes de travail, mais l'expérience de faire fonctionner un rebouilleur à vapeur et de séparer les produits à cette échelle est une expérience beaucoup plus significative. Les parois de verre sont également très importantes pour visualiser ce qui se passe à l'intérieur de la colonne."

De nombreux précurseurs de produits courants passent par des colonnes de distillation :emballages en plastique, sacs à dos, détergents, réfrigérants, même les précurseurs pour faire des lumières LED, pour ne citer que quelques exemples. En effet, les réactions chimiques produisent généralement plus d'un produit, qui doit ensuite être séparé ou purifié, et la distillation est le processus de séparation le plus courant.

D'une manière générale, l'unité, qui est située dans le Dow Unit Operations Laboratory à Patrick F. Taylor Hall, sépare les composants, de l'eau et une série de glycols, en composants purs ou quasi purs par les différences de leur pression de vapeur. Par exemple, si un mélange de 50 pour cent d'eau et de 50 pour cent de glycol est introduit dans l'unité, un courant d'eau "presque" pure est produit par le haut de la tour et de glycol pur par le bas. Ceci est accompli en chauffant et en vaporisant le matériau dans le bas de la tour et en renvoyant une partie de celui-ci dans la tour après qu'il ait été refroidi et condensé.

"Cette unité ne serait pas déplacée dans une installation pharmaceutique commerciale ou chimique de spécialité qui opère dans le monde commercial, " dit John Pendergast, professionnel en résidence au département de génie chimique de Cain. "Il est construit selon ces spécifications et critères de conception. Très peu d'étudiants auront la capacité d'apprendre sur, fonctionner, et étudier la réponse d'une installation [comme celle que nous avons ici] qui est très proche de l'opération unitaire de distillation qui domine le paysage de la séparation de notre industrie."

Pendergast, qui a rejoint le collège en 2018 après une carrière de plus de 40 ans chez Dow Chemical, était le principal concepteur des colonnes de distillation et a mis ses années d'expertise chez Dow dans ce projet. Auparavant, il a servi l'entreprise en tant que chef de projet ou ingénieur de procédés en chef sur plusieurs procédés et usines à l'échelle mondiale, et la majeure partie de sa carrière a impliqué la recherche sur les méthodes de séparation et la mise en œuvre de séparations avancées qui réduisent la consommation d'énergie ou la consommation de capital ou les deux.

"Le principal critère de conception de l'unité était/est la sécurité des étudiants et des habitants de PFT, " a déclaré Pendergast. " Les fonctionnalités avancées de cette unité sont qu'elle peut être utilisée indépendamment par deux groupes de premier cycle en même temps, mener des expériences de distillation réalistes qui seraient vues dans l'industrie.

"En plus de ça, cette unité peut être associée à des séquences de distillation avancées plus économes en énergie. Les unités peuvent être utilisées pour la recherche afin d'étudier des méthodes qui améliorent notre compréhension de ces séquences avancées et permettent une meilleure compréhension et l'adoption de méthodes de distillation qui peuvent réduire la consommation d'énergie dans notre industrie."

Les colonnes ont été fabriquées à l'étranger par la société française Pignat, qui fabrique du matériel pédagogique, ainsi que des équipements à plus grande échelle pour des entreprises comme L'Oréal et Michelin. Ils devaient à l'origine arriver à PFT pour être assemblés en avril de cette année ; cependant, la pandémie de COVID-19 a contribué à des retards au cours des différentes étapes du processus. À la fin, Les représentants de Pignat, Regis Rodriguez et Mathias Fragola, avec le représentant américain de l'entreprise, Harold Sheppard, ont pu se rendre sur le campus et commencer les derniers travaux sur l'unité.

"Travailler avec une équipe internationale a ses défis, surtout pendant le COVID, " a déclaré Thomas Schroeder, qui supervise le fonctionnement des colonnes en tant que spécialiste de la recherche au Dow Unit Operations Laboratory. « Envoyer de l'équipement (c'est-à-dire, des ordinateurs, capteurs, etc.) était particulièrement difficile, alors que les blocages [commençaient] alors que nous essayions de leur procurer l'équipement que nous avons acheté pour le projet. Nous avons dû faire le [Test d'acceptation en usine] sur Zoom plutôt qu'en personne, en raison des restrictions de voyage. Cela dit, nous avons maintenu la communication et nous nous sommes assurés que les colonnes étaient fabriquées selon nos spécifications."

Aller de l'avant, Pendergast a déclaré que le plan pour l'unité est d'utiliser l'équipement dans les laboratoires de premier cycle cet automne; développer des projets qui peuvent soutenir les travaux de recherche de premier cycle et des cycles supérieurs; et rechercher des partenaires de l'industrie, ainsi que d'autres sources, recueillir des fonds pour la recherche aux cycles supérieurs qui soutiendront la recherche et les publications qui font progresser les étudiants du premier cycle et des cycles supérieurs.

Les colonnes de distillation ont été rendues possibles, en partie, by the Bert S. Turner Endowment for Excellence in Engineering Education, Valero, and other donors and individuals.