El Departamento de Ingeniería Química de LSU Cain completó recientemente un viaje de varios años con la instalación de sus nuevas columnas de destilación. La imponente estructura ocupa dos pisos de Patrick F. Taylor Hall y ofrece a los estudiantes la oportunidad de trabajar en un verdadero análogo comercial del mismo equipo que se espera que operen cuando ingresen a la fuerza laboral como ingenieros químicos.

"Este es el sistema de destilación más grande y avanzado que he visto en una universidad, "dijo John Flake, presidente del Departamento de Ingeniería Química de Caín. "Tenemos dos de 6 pulgadas de diámetro, Empacado de 20 pies de altura, Columnas de pared de vidrio que pueden disponerse en configuraciones avanzadas. Los estudiantes ciertamente pueden leer sobre destilación en un libro de texto y problemas de trabajo, pero la experiencia de hacer funcionar un hervidor de vapor y separar productos a esta escala es una experiencia mucho más significativa. Las paredes de vidrio también son muy importantes para visualizar lo que está sucediendo dentro de la columna ".

Muchos de los precursores de productos comunes provienen de columnas de destilación:envases de plástico, mochilas detergentes, refrigerantes, incluso los precursores para hacer luces LED, por nombrar algunos ejemplos. Esto se debe a que las reacciones químicas suelen producir más de un producto, que luego necesita ser separado o purificado, y la destilación es el proceso de separación más común.

Hablando en general, la unidad, que se encuentra en el Laboratorio de Operaciones de la Unidad Dow en Patrick F. Taylor Hall, separa los componentes, agua y una serie de glicoles, en componentes puros o casi puros por las diferencias en su presión de vapor. Por ejemplo, si se introduce una mezcla de 50 por ciento de agua y 50 por ciento de glicol en la unidad, se produce una corriente de agua "casi" pura desde la parte superior de la torre y glicol puro desde la parte inferior. Esto se logra calentando y vaporizando el material en la parte inferior de la torre y devolviendo una parte de él a la torre después de que se enfríe y condense.

"Esta unidad no estaría fuera de lugar en una instalación farmacéutica comercial o química especializada que opera en el mundo comercial, "dijo John Pendergast, profesional residente en el Departamento de Ingeniería Química de Caín. "Está construido según esas especificaciones y criterios de diseño. Muy pocos estudiantes tendrán la capacidad de aprender sobre, funcionar, y estudiar la respuesta de una instalación [como la que tenemos aquí] que está muy cerca de la operación unitaria de destilación que domina el panorama de separación de nuestra industria ".

Pendergast, que se unió a la universidad en 2018 después de una carrera de más de 40 años en Dow Chemical, fue el diseñador principal de las columnas de destilación y puso sus años de experiencia en Dow en este proyecto. Anteriormente se desempeñó en la empresa como gerente de proyectos o ingeniero líder de procesos en varios procesos y plantas a escala mundial, y la mayor parte de su carrera involucró la investigación de métodos de separación y la implementación de separaciones avanzadas que reducen el consumo de energía o de capital o ambos.

"El criterio principal de diseño de la unidad fue / es la seguridad de los estudiantes y los habitantes de PFT, ", Dijo Pendergast." Las características avanzadas de esta unidad son que puede ser utilizada de forma independiente por dos grupos de estudiantes al mismo tiempo, realizar experimentos de destilación realistas que se verían en la industria.

"Además de eso, esta unidad se puede combinar con secuencias de destilación avanzadas que son más eficientes energéticamente. Las unidades se pueden utilizar para la investigación para estudiar métodos que mejoren nuestra comprensión de estas secuencias avanzadas y permitan una mejor comprensión y adopción de métodos de destilación que pueden reducir el consumo de energía en nuestra industria ".

Las columnas fueron fabricadas en el extranjero por la empresa francesa Pignat, que construye equipos educativos, así como equipos de mayor escala para empresas como L'Oreal y Michelin. Originalmente estaban programados para llegar a PFT para su ensamblaje en abril de este año; sin embargo, la pandemia de COVID-19 contribuyó a retrasos durante las diferentes etapas del proceso. En el final, Representantes de Pignat Regis Rodríguez y Mathias Fragola, junto con el representante de la empresa en EE. UU., Harold Sheppard, pudieron llegar al campus y comenzar el trabajo final en la unidad.

"Trabajar con un equipo internacional tiene sus desafíos, especialmente durante COVID, "dijo Thomas Schroeder, quien supervisa el funcionamiento de las columnas como especialista en investigación en el Laboratorio de Operaciones de la Unidad Dow. "Enviarles equipo (es decir, ordenadores, sensores, etc.) fue especialmente difícil, cuando [comenzaron] los cierres mientras estábamos tratando de conseguirles el equipo que compramos para el proyecto. Tuvimos que hacer la [Prueba de aceptación de fábrica] en Zoom en lugar de en persona, debido a restricciones de viaje. Dicho eso mantuvimos la comunicación y nos aseguramos de que las columnas se fabricaran según nuestras especificaciones ".

Avanzando, Pendergast dijo que el plan para la unidad es utilizar el equipo en laboratorios de pregrado este otoño; desarrollar proyectos que puedan apoyar el trabajo de investigación de pregrado y posgrado; y buscar socios de la industria, así como otras fuentes, para reunir fondos para la investigación de posgrado que respaldará la investigación y las publicaciones que promuevan a los estudiantes a nivel de pregrado y posgrado.

Las columnas de destilación fueron posibles, en parte, por Bert S. Turner Endowment for Excellence in Engineering Education, Valero, y otros donantes e individuos.