任务
化学及化学工程系的使命是提供一个安全的工作环境，追求卓越的教育, 化学和化学工程领域的研究和创新.
化学与化工
工业共固化喷涂应用
项目总结
CoCure是由不饱和聚酯树脂组成的四组分树脂体系, 聚氨酯, 异氰酸酯, 甲基乙基酮过氧化物引发剂. 该树脂体系是由Dr. 结构复合材料的Ronnal Reichard和Scott Lewit, 这是两人在墨尔本创立的一家研发公司, FL. 这种树脂系统有能力通过对它所含的三种聚合物之间的比例进行微小的改变来极大地改变其性能. 在光谱的一端, CoCure是一种强大的粘合剂，能够将铝粘合到复合材料上. 这使得金属，如铝，可以很容易地粘合到纤维增强聚合物(frp)上。, 创建金属混合复合材料. 在CoCure使用范围的另一端, 它具有作为凝胶涂层和模具涂层的能力. CoCure提供了比传统凝胶涂层更高的弹性, 导致更好的抗裂性和耐候性. CoCure在其应用中的多功能性已经引起了主导运输行业的公司的兴趣. 沃巴什国家, 北美最大的半挂车生产商, 在其冷藏拖车上采用了CoCure技术. 运输业的另一个巨头, 三一铁路, 北美最大的轨道车辆车队也在使用CoCure技术，因为他们正在向全钢轨道车辆的更轻替代品过渡，并转向复合材料. 这项技术的进一步用途是利用CoCure在船体上增强的抗裂性, 增加胶衣的使用寿命，从小型中控渔船一直到大型和昂贵的游艇. 尽管CoCure在复合材料行业的许多方面都比传统树脂系统具有所有这些优势, 它缺少一个主要方面, 工业应用方法. CoCure在其液态，未固化状态下是非常粘稠的，与空气和水反应. 这使得CoCure很难在现有的工业规模的树脂喷涂系统中使用. 结构复合材料公司的任务是设计和创建一种喷涂系统，该系统能够在不同粘度和化学混合物的CoCure基质上工作，几乎可以连续应用于工业应用. 开始这个过程, 首先需要合成不饱和聚酯树脂, 正式名称为聚(丙二醇马来酸邻苯二甲酸酯)-苯乙烯共聚物. 按质量和体积计算，这种聚合物构成了CoCure的每种组合的大部分. 这是通过丙二醇反应完成的, 顺丁烯二酸酐, 和邻苯二甲酸酐在190摄氏度的酯化反应器中. 水的分离, 未反应的碱成分发生在一串闪蒸容器和一个五段精馏塔中. 剩下99.5%纯不饱和聚酯树脂用于CoCure的最终生产和喷涂. 从合成和分离的过程, 不饱和聚酯树脂与聚氨酯混合，放在氮气毯下. 这样做是因为异氰酸酯与空气的反应性非常强，这是CoCure之前尝试创建喷雾系统时遇到的主要问题之一. 一旦聚氨酯和聚酯树脂混合并且没有空气, 它们与异氰酸酯混合并加热到100华氏度的温度. 这样做是为了解决在开发该喷雾系统的先前迭代时的另一个主要问题, 各组分的粘度随温度的变化而变化. 通过控制过程的温度, 它将允许泵送的每个组件更精确的喷雾喷嘴. 最后, 在系统的喷嘴处, 启动固化过程的引发剂, 过氧化甲乙酮(MEKP925H), 添加. 从那里，CoCure从系统中喷射出来，开始放热反应并开始固化.项目目标
该项目的目标是为四组分树脂喷涂系统设计新的泵送和混合方法，该系统可以处理每种CoCure配置所需的不同粘度和流量.制造设计方法
从以前的CoCure喷雾系统的迭代构建, 看泵送, 混合, 以及每把枪引发的问题, 该项目旨在解决在Little Falls的Wabash制造工厂中发现的CoCure成分问题, 明尼苏达州. 该项目使用Aspen Plus来模拟不饱和聚酯树脂的合成以及最终CoCure系统中每个组分的混合.规范
该喷雾系统应能够24小时不间断运行, 一年350天, 在聚酯树脂的水平之间保持严格的比例, 聚氨酯, 和异氰酸酯, 误差精确到1克以内.分析
对用液压油代替实际树脂的磁耦合伺服电机泵的精度进行了分析. 利用Aspen Plus模拟了喷雾系统的混合方法和不饱和聚酯树脂的合成.未来的工作
未来的团队将继续开发物理喷雾系统, 根据在Aspen Plus模拟过程中获得的发现以及在磁耦合伺服电机泵上运行的测试结果进行构建.制造设计方法
从以前的CoCure喷雾系统的迭代构建, 看泵送, 混合, 以及每把枪引发的问题, 该项目旨在解决在Little Falls的Wabash制造工厂中发现的CoCure成分问题, 明尼苏达州. 该项目使用Aspen Plus来模拟不饱和聚酯树脂的合成以及最终CoCure系统中每个组分的混合.利用邮轮食物垃圾合成甲醇
组长(s)
罗伯特·安德拉团队成员(s)
瑞恩·杜克洛斯和兰登·彭宁顿教师顾问
Johnathan E. 甲沟炎二级教员顾问
Dr. M. T. 雷扎项目总结
游船在这里一直被誉为欢乐的象征. 明亮的颜色, 清脆的笑声在空气中飘荡, 美味的食物和新鲜的空气都是我们与游轮体验联系在一起的东西，但这种形象每天都受到威胁. 我们生活在一个世界安全受到严重威胁的时代, 垃圾在海洋表面自由漂浮，我们的自然燃料资源正在以惊人的速度消耗，如果这一切还不够的话, 这种愉快的游轮体验是以每年倾倒在海洋中的近10亿吨食物垃圾为代价的 那么我们要做什么呢? 我们如何不仅防止废物污染我们的海洋，而且防止人们耗尽我们的自然资源, 同时以一种不会进一步损害我们周围世界的方式进行??! 虽然这听起来很艰巨，但幸运的是，我们有另一种选择. 我们提出了一种将游轮产生的多余食物垃圾转化为甲醇的工艺. 这是一种环保的方式，有几个潜在的应用，如游轮的燃料. 所以对于我们的设计, 我们决定把工厂建在世界上最大的游轮港口, 卡纳维拉尔港, 我们的工厂有一个设计，每天可以舒适地处理5艘游轮的垃圾(点击), 为了增长，过度设计了10%. 通过实现我们的流程, 我们清除了1800万加仑的废物, 我们不仅要清除这些废物, 但我们把它变成了可以帮助推动我们未来的东西.项目目标
从游轮上收集固体食物垃圾, 我们的工艺希望每年从海洋中清除1800万加仑的食物垃圾，同时将这些废物转化为有利可图的甲醇.制造设计方法
我们的设计包含了一个基本的多步骤过程，将固体食物垃圾首先转化为合成气, 然后提炼燃料级甲醇，然后提纯为纯甲醇.制造设计方法
我们的设计包含了一个基本的多步骤过程，将固体食物垃圾首先转化为合成气, 然后提炼燃料级甲醇，然后提纯为纯甲醇.通过微波生产氨
项目总结
氨在能源转型中越来越重要, 特别是作为可再生能源的存储选择. 尽管其主要用途是作为肥料, 微波反应器等新方法为Haber Bosch等传统合成工艺提供了更高效、可扩展的替代方案. 这种方法支持绿色能源趋势，并有望显著提高产量, 目前的产量为10吨/天，预计扩大后将达到100吨/天. Ammonia has a bright future ahead of it; currently, 该行业产生的二氧化碳排放量占全球的2%. 此外, 这个过程将新的和更新的技术应用到一个有100年历史的过程中, 下一代工程师的目标是什么. 与其他实践相比，该过程占用的空间较小, 产出相当数量, 而且在未来可以很容易地扩大规模——新工艺在比我们目前更低的温度和压力下运行.项目目标
该项目旨在了解微波氨反应器在工业规模上的可行性和盈利能力, 减少氨生产过程中的废物用量, 并结合氢和氮的绿色生产.制造设计方法
我们的设计采用创新的工艺，通过可持续的方式彻底改变氨的生产, 足够的, 由绿色能源提供动力. 氢和氮是通过P合成的.E.1台电解槽和1台膜氮发生器. 气体被泵送通过带有Cs-Ru /CeO2催化剂的微波反应器, 实现精确控制和加速氨合成. 合成过程被冷却以将氨从气体中分离出来. 气体通过湿式洗涤器进一步精制，产生液氨. 尽量减少浪费, 剩余的气体被引导回反应器，以最大限度地利用资源，最大限度地减少对环境的影响.制造设计方法
我们的设计采用创新的工艺，通过可持续的方式彻底改变氨的生产, 足够的, 由绿色能源提供动力. 氢和氮是通过P合成的.E.1台电解槽和1台膜氮发生器. 气体被泵送通过带有Cs-Ru /CeO2催化剂的微波反应器, 实现精确控制和加速氨合成. 合成过程被冷却以将氨从气体中分离出来. 气体通过湿式洗涤器进一步精制，产生液氨. 尽量减少浪费, 剩余的气体被引导回反应器，以最大限度地利用资源，最大限度地减少对环境的影响.模式真核生物莱茵衣藻代谢细菌群体感应信号的研究
组长(s)
亚当·巴赫团队成员(s)
亚当·巴赫教师顾问
Dr. 阿兰·布朗二级教员顾问
Dr. 安德鲁·帕尔默项目总结
许多种原核生物调节着共生和致病关系, 表现出基于细胞密度的表型转换, 和其他化学过程(如.e.使用一种称为群体感应(QS)的方法。. 革兰氏阴性菌, QS允许细菌协调特定的行为，通常使用n -酰基l -高丝氨酸内酯(ahl)作为信号. ahl由l -同丝氨酸头基组成, 还有一条长短可变的酰基尾巴，这是由物种决定的. 初步证据表明该模型为单细胞真核生物, 莱茵衣藻可能能够代谢并结合ahl，从而改变革兰氏阴性菌中与QS相关的细胞密度. 结合高效液相色谱法(HPLC), 核磁共振(NMR), 以及同位素富集的ahl，我们将尝试观察这些细菌QS信号在C代谢组中的代谢和特异性结合. reinhardtii. 我们的发现可能会显著影响我们对块状土壤和根际土壤中QS所需的细胞密度的理解.项目目标
群体感应是细菌用来将表型变化与细胞密度偶联的一种通讯方法. 这个过程是由细菌释放的一种化学信号分子控制的. 在这里, 我们想看看模型真核生物莱茵衣藻是否能代谢这些产生的信号.制造设计方法
使用同位素富集的样品, 核磁共振(NMR), 以及高效液相色谱法(HPLC)来测量生物体内的代谢摄取, 以及介质中分子的耗竭.未来的工作
改进目前的高效液相色谱结果. 使用核超载效应光谱(NOESY)来定位代谢摄取的特定部位.制造设计方法
使用同位素富集的样品, 核磁共振(NMR), 以及高效液相色谱法(HPLC)来测量生物体内的代谢摄取, 以及介质中分子的耗竭.改性ZSM-5对二甲苯催化剂
项目总结
对二甲苯是一种重要的化学中间体，用于生产许多在当今社会中发挥重要作用的产品, 如聚酯和塑料. 目前生产对二甲苯的技术使用昂贵的原料，并且由于需要异构分离，是能源密集型的. 然而, 新发现的ZSM-5改性催化剂(Si-Mg-P-La)使对二甲苯对其异构体的选择性提高到99.在甲苯与甲醇的直接甲基化过程中，有7%. 进一步的研究表明，该催化剂可以消除对异构体分离的需要, 将精馏塔的数量从4个减少到2个. 本项目提出了采用ZSM-5改性催化剂对二甲苯生产装置的设计方案，并对其可行性进行了探讨.未来的工作
未来的工作应该研究极端反应堆条件，因为它们被认为可以提高生产率. 除了, 为了更准确地确定其特性和成本，应对真空精馏塔进行更详细的单独建模.氢气生产:甲基环己烷作为储存和运输解决方案
项目总结
采用asppenone V14 Aspen Plus模拟，采用Peng-Robinson属性法, 本研究提出了一种流线型的甲基环己烷-甲苯-氢(MTH)系统，用于高效储氢和可持续甲醇生产. 该创新系统利用甲苯加氢将氢储存为甲基环己烷(MCH)。, 哪些可以安全运输并在次要位置脱氢为甲醇. 整合可再生能源驱动的氢气生产和碳捕获设施附近的战略位置, 双站点设置为传统的氢存储限制提供了解决方案. mth系统承诺提高安全性, 能量密度, 与传统方法相比具有可行性. 初步财务分析, 包括用特顿的方法估算资本成本, 支持甲醇生产的经济可行性. 这种方法通过利用清洁能源投入和促进能源部门的循环经济，与环境目标保持一致.项目目标
发展可持续发展的, 安全, 以及经济上可行的氢储存和运输系统, 优化将氢和甲苯转化为甲基环己烷的化工工艺, 支持绿色能源措施.制造设计方法
该项目利用铂和铑催化剂在可控温度和压力条件下催化化学反应, 采用Aspen Plus version 14 AspenONE软件进行仿真分析. 设计考虑的重点是优化反应器设计和催化剂选择，以最大限度地提高效率和安全性.规范
加氢反应器操作条件: 温度:30°C 压力:0.1 MPa 催化剂:Pt+Rh (200:1) 反应器脱氢操作条件: 温度:380°C 压力:9bar 催化剂:Pt (0.6) /氧化铝 催化剂: 加氢:Pt+Rh (200:1) 脱氢:Pt (0.6)由Al2O3支撑 甲醇合成:CuZnAl催化剂 生产能力: 氢气储存:估计需要125公吨氢气以MCH的形式储存. 甲苯需求:大约需要1917公吨用于储氢. 甲醇产量:预计生产1000公吨甲醇. 甲醇生产条件: 温度:200℃(CO2还原反应和甲醇合成反应) 压力:30bar 反应: CO2 + H2→CO + H2O(逆水气转换) CO + 2H2→CH3OH(甲醇合成) 工艺配置:使用CuZnAl催化剂优化了高转化率的顺序反应装置. 二氧化碳还原和甲醇合成在催化剂环境中进行，以最大限度地提高效率和产品收率. 产量和效率:设计目标是将氢和CO几乎完全转化为甲醇, 利用先进的催化工艺和精确的操作控制，确保高效率和生产力.分析
热力学和动力学模拟: 利用asppenone V14 Aspen Plus软件，结合Peng-Robinson状态方程, 通过对加氢和脱氢过程进行综合模拟，优化反应条件，实现储氢效率最大化. 这些模拟有助于准确预测化学物质在不同压力和温度下的行为, 确保这个过程既安全又有效. 动力学分析的重点是反应速率和催化剂效率, 特别是研究Pt+Rh和Pt(0)的作用.6) /氧化铝催化剂分别在加氢和脱氢步骤. CuZnAl催化剂在甲醇合成反应中的有效性也进行了严格的评估，以确保从CO和CO2到甲醇的最佳转化率. 经济分析: 资本成本估算:基于该项目所需的基础设施和操作设置, 初步资本费用估计约为9 000万美元. 这包括: 5300万美元用于建造一个50兆瓦的太阳能发电厂，为电解装置供电. $8.400万美元用于建造一座10兆瓦的电解厂，用于制氢. $7.500万美元用于建造一个每天能处理50吨甲基甲烷的加氢设施. 2000万美元用于休斯顿附近的甲醇生产厂，设计日生产能力为100吨. 100万美元用于MCH到休斯顿的铁路运输和甲苯返回亚利桑那州的初始设置和物流. 运营成本分析和盈亏平衡分析:运营成本是以原材料为基础计算的, 能源成本, 和维护. 这些与预计的甲醇销售并列，以确定财务可行性. 盈亏平衡分析表明，该系统必须以接近满负荷运行，才能在头五年内收回成本并产生利润. 安全及风险评估: 全面的安全分析确保与高压操作和挥发性化学品处理相关的所有潜在风险得到缓解. 这包括部署坚固的反应堆设计, 安全阀, 紧急停机系统, 辅以定期维护和安全演练. 环境影响分析: 该项目的环境可持续性通过详细的碳足迹评估和潜在排放研究得到确认, 利用可再生能源和碳捕获技术. 生命周期分析(LCA)评估系统在整个运行周期内对环境的影响, 以最小化负面结果为目标.未来的工作
计划包括加强与可再生能源的系统集成, 扩大工业应用的原型, 并进一步完善经济模型，包括运营成本和市场分析.其他信息
项目成果旨在为可再生能源和可持续制造领域做出重大贡献, 在能源等各个工业领域具有潜在的应用前景, 药品, 材料科学.制造设计方法
该项目利用铂和铑催化剂在可控温度和压力条件下催化化学反应, 采用Aspen Plus version 14 AspenONE软件进行仿真分析. 设计考虑的重点是优化反应器设计和催化剂选择，以最大限度地提高效率和安全性.
