專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及包含有以吸附劑來(lái)處理液體的分離裝置。
具備生產(chǎn)率高、洗脫液消耗少、便于自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)的模擬移動(dòng)床色譜裝置是現(xiàn)代化工分離技術(shù)中的一項(xiàng)新技術(shù)。它是由美國(guó)UOP公司發(fā)明(US2985589)并開(kāi)發(fā)成功的，稱(chēng)為Sorbex技術(shù)。年產(chǎn)萬(wàn)噸或千噸規(guī)模的大型工業(yè)裝置在石油加工、食品工業(yè)等領(lǐng)域已成功應(yīng)用。
現(xiàn)有的模擬移動(dòng)床色譜裝置是將垂直的固定床吸附塔分為均勻的多個(gè)塔節(jié)或是將多根相同的填充了吸附劑的色譜柱串聯(lián)起來(lái)，并通過(guò)流體循環(huán)泵構(gòu)成一個(gè)無(wú)首端和尾端的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。每個(gè)塔節(jié)或每根色譜柱均設(shè)有物料的進(jìn)出口，并按照一定的時(shí)間間隔通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)或閥門(mén)的切換沿著流動(dòng)相的流動(dòng)方向向前移動(dòng)一個(gè)塔節(jié)或是一根色譜柱來(lái)改變物料的進(jìn)出口位置，以此來(lái)模擬固定相與流動(dòng)相之間的逆流移動(dòng)，通過(guò)吸附劑的選擇性吸附分離，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)吸附性組分(可包括一種或幾種成分)與弱吸附性組分(可包括一種或幾種成分)的連續(xù)分離，因此它特別適合分離那些用常規(guī)分離方法難以分離的二元混合物。模擬移動(dòng)床色譜這種模擬逆流操作的基本特性，一方面保持了固定床間歇制備色譜的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)備簡(jiǎn)單，避免了實(shí)現(xiàn)填料真正逆流的困難；另一方面則體現(xiàn)了逆流的優(yōu)點(diǎn)，能夠增大液固間的傳質(zhì)推動(dòng)力，更充分地利用填料，從而從根本上提高色譜的分離效率。
閉環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置的不足之處是一般至少需要配備三臺(tái)泵，包括向裝置輸入新鮮洗脫液的泵和向裝置輸入進(jìn)樣液的泵，此外必須配備循環(huán)泵，循環(huán)泵固定在連接塔底與塔頂?shù)墓苈飞匣蚴枪潭ㄔ谶B接兩根相鄰色譜柱的特定管路上，循環(huán)泵的工作壓力、工作流量和所輸送溶液的成份都隨著物料進(jìn)出口位置的移動(dòng)而變化，裝置內(nèi)部壓力分布的變化也十分復(fù)雜。上述循環(huán)泵的工作壓力、工作流量、工作介質(zhì)以及裝置內(nèi)部的壓力分布均不斷變化的不足之處，對(duì)于工作壓力較低的裝置影響不大，設(shè)備實(shí)現(xiàn)方面也比較簡(jiǎn)單?，F(xiàn)有的年產(chǎn)萬(wàn)噸或千噸規(guī)模的大型工業(yè)裝置由于采用粗顆粒的沸石分子篩或離子交換樹(shù)脂，系統(tǒng)工作壓力較低，所以往往采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)。
當(dāng)模擬移動(dòng)床色譜裝置縮小到年產(chǎn)噸級(jí)的生產(chǎn)規(guī)模并應(yīng)用到高附加值產(chǎn)品的對(duì)映體選擇性分離特別是各種外消旋體拆分的領(lǐng)域，由于對(duì)映體理化性質(zhì)十分接近，在手性選擇性填料上吸附的選擇性差異也不大，為了實(shí)現(xiàn)分離的高效性，一般必須采用細(xì)顆粒的填料，甚至采用更細(xì)的高效液相色譜填料，因此系統(tǒng)工作壓力往往較高。在上述的高壓色譜分離系統(tǒng)中，循環(huán)泵的工作壓力、工作流量、工作介質(zhì)以及裝置內(nèi)部的壓力分布均不斷變化的閉環(huán)結(jié)構(gòu)將對(duì)裝置的設(shè)備實(shí)現(xiàn)尤其是循環(huán)泵提出苛刻的要求，增加了裝置運(yùn)行的難度和操作控制的復(fù)雜性，閉環(huán)結(jié)構(gòu)的不足之處就變得十分嚴(yán)重。
本實(shí)用新型的目的是由多根相同的填充了吸附劑的色譜柱串聯(lián)成為具有首端和尾端并定時(shí)移動(dòng)的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置，特別適用于色譜填料為細(xì)顆粒手性固定相并在較高工作壓力下進(jìn)行對(duì)映體選擇性分離，尤其是外消旋體拆分的領(lǐng)域。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下1)填充了吸附劑的第1、2、3、4色譜柱的進(jìn)口端分別接有一端相連的第1、5開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，第2、6開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，第3、7開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，第4、8開(kāi)關(guān)式閥門(mén)；2)第1、2、3、4開(kāi)關(guān)式閥門(mén)的另一端相連后，經(jīng)進(jìn)樣液進(jìn)口管路接進(jìn)樣液泵；第5、6、7、8開(kāi)關(guān)式閥門(mén)的另一端相連后，經(jīng)洗脫液進(jìn)口管路接洗脫液泵；3)第1、2、3、4色譜柱的出口端分別接有一端相連的第9、13、17、18開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，第10、14、19、20開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，第11、15、21、22開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，第12、16、23、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)；4)第9、10、11、12開(kāi)關(guān)式閥門(mén)的另一端相連后接萃取液出口管路；第13、14、15、16開(kāi)關(guān)式閥門(mén)的另一端相連后接殘余液出口管路；第17、19、21、23開(kāi)關(guān)式閥門(mén)的另一端相連后接洗脫液出口管路；5)第18、20、22、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)的另一端分別經(jīng)第1、2、3、4止回閥分別接第2、3、4、1色譜柱的進(jìn)口端。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是它由多根相同的填充了吸附劑的色譜柱串聯(lián)成為具有首端和尾端并定時(shí)移動(dòng)的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，只配備兩臺(tái)泵均以穩(wěn)定的工作壓力、工作流量、工作介質(zhì)向裝置分別輸入洗脫液和進(jìn)樣液，裝置內(nèi)部的壓力分布從開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的首端向尾端單調(diào)遞減。在裝置的輸入管路和色譜柱連接管路上配備過(guò)濾器、止回閥、壓力監(jiān)測(cè)、恒溫保持等構(gòu)件，在裝置萃取液、殘余液和洗脫液的輸出管路上配備在線(xiàn)檢測(cè)出口溶液濃度和純度的儀器并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和操作參數(shù)的控制。裝置設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，操作方便，運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠，使用范圍廣，特別適用于色譜填料為細(xì)顆粒手性固定相并在較高工作壓力下進(jìn)行對(duì)映體選擇性分離，尤其是外消旋體拆分的領(lǐng)域。
以下結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述給出本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的工藝流程圖；圖3是強(qiáng)吸附性組分與弱吸附性組分沿四帶的濃度分布譜圖；圖4是萃取液出口溶液中強(qiáng)吸附性組分濃度與弱吸附性組分濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系；圖5是殘余液出口溶液中弱吸附性組分濃度與強(qiáng)吸附性組分濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系。
如圖1所示，具有四帶且每帶均有一根色譜柱的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置包括1)填充了吸附劑的第1、2、3、4色譜柱的進(jìn)口端分別接有一端相連的第1、5開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V1、V5，第2、6開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V2、V6，第3、7開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V3、V7，第4、8開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V4、V8；2)第1、2、3、4開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V1、V2、V3、V4的另一端相連后，經(jīng)進(jìn)樣液進(jìn)口管路14接進(jìn)樣液泵9，進(jìn)樣液泵9的入口與進(jìn)樣液槽7連接；第5、6、7、8開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V5、V6、V7、V8的另一端相連后，經(jīng)洗脫液進(jìn)口管路13接洗脫液泵8，洗脫液泵8的入口與洗脫液槽6的一端連接，洗脫液槽6的另一端分兩路，一路接新鮮洗脫液槽5，另一路接第25開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V25；3)第1、2、3、4色譜柱的出口端分別接有一端相連的第9、13、17、18開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V9、V13、V17、V18，第10、14、19、20開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V10、V14、V19、V20，第11、15、21、22開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V11、V15、V21、V22，第12、16、23、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V12、V16、V23、V24；4)第9、10、11、12開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V9、V10、V11、V12的另一端相連后接萃取液出口管路17；第13、14、15、16開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V13、V14、V15、V16的另一端相連后接殘余液出口管路18；第17、19、21、23開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V17、V19、V21、V23的另一端相連后接洗脫液出口管路19；5)第18、20、22、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V18、V20、V22、V24的另一端分別經(jīng)第1、2、3、4止回閥Z1、Z2、Z3、Z4分別接第2、3、4、1色譜柱的進(jìn)口端，在相鄰色譜柱連接管路16上均安裝止回閥可以有效防止流體在強(qiáng)制流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生返混和交叉污染現(xiàn)象。
開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置還包括1)在萃取液出口管路17上，依次接有第1流量測(cè)量?jī)x表B1、第1流量調(diào)節(jié)閥C1、第1紫外檢測(cè)器D1、第1旋光儀E1后，分成兩路，一路經(jīng)第27開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V27接萃取液槽20，另一路經(jīng)第28開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V28接回收液槽22；2)在殘余液出口管路18上，依次接有第2流量測(cè)量?jī)x表B2、第2流量調(diào)節(jié)閥C2、第2紫外檢測(cè)器D2、第2旋光儀E2后，分成兩路，一路經(jīng)第29開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V29接殘余液槽21，另一路經(jīng)第30開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V30接回收液槽22；3)在洗脫液出口管19上，接有第3紫外檢測(cè)器D3后，分成兩路，一路經(jīng)第25開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V25接洗脫液槽6，另一路經(jīng)第26開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V26接回收液槽22。
在洗脫液進(jìn)口管路13上依次接有過(guò)濾器10、恒溫槽12；在進(jìn)樣液進(jìn)口管路14上依次接有過(guò)濾器11、恒溫槽12；在洗脫液進(jìn)口管路與進(jìn)樣液進(jìn)口管路上安裝過(guò)濾器可以有效防止液體中夾帶的固體顆粒雜質(zhì)進(jìn)入裝置堵塞色譜柱。
在第1、2、3、4色譜柱的進(jìn)口端分別接有第1、2、3、4壓力傳感器A1、A2、A3、A4；第1、2、3、4色譜柱均包有夾套15。
第17、18兩個(gè)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V17、V18，第19、20兩個(gè)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V19、V20，第21、22兩個(gè)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V21、V22，第23、24兩個(gè)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V23、V24分別為一個(gè)二位式三通閥。
四帶中各帶所含色譜柱數(shù)目為一根或多根，裝置的色譜柱總數(shù)在4～36之間。
上述裝置中所有在線(xiàn)檢測(cè)信號(hào)包括溫度、壓力、流量、紫外檢測(cè)器檢測(cè)信號(hào)、旋光儀檢測(cè)信號(hào)等，與所有控制信號(hào)包括流量調(diào)節(jié)閥、開(kāi)關(guān)式閥門(mén)、泵、恒溫槽等設(shè)備的控制信號(hào)，都通過(guò)信號(hào)電纜與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下幾項(xiàng)功能1、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)安裝在每根色譜柱進(jìn)口端的壓力傳感器A1、A2、A3、A4，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部的壓力分布。當(dāng)裝置內(nèi)部的壓力分布出現(xiàn)異常時(shí)，表明裝置出現(xiàn)堵塞或泄漏等故障，監(jiān)控系統(tǒng)給出壓力報(bào)警信號(hào)。當(dāng)裝置壓力超高時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)令裝置所有泵停止工作，達(dá)到保護(hù)裝置的目的。
2、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控恒溫槽12和色譜柱夾套15內(nèi)流體介質(zhì)的溫度，保證裝置在操作溫度下恒溫工作。
3、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)串聯(lián)在洗脫液出口管路19上的紫外檢測(cè)器D3，在線(xiàn)檢測(cè)洗脫液出口溶液中兩個(gè)對(duì)映體濃度之和。在正常操作條件下，紫外檢測(cè)器信號(hào)平坦，開(kāi)第25開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V25同時(shí)關(guān)第26開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V26，洗脫液出口溶液接近純洗脫液，可以與從新鮮洗脫液槽5補(bǔ)充的新鮮洗脫液混合后供給洗脫液泵8，實(shí)現(xiàn)洗脫液重復(fù)利用的目的。紫外檢測(cè)器的任何顯著變化都表明出現(xiàn)了問(wèn)題，可能源于系統(tǒng)擾動(dòng)(流量擾動(dòng)、溫度變化等等)或源于故障(色譜柱老化等等)或源于不理想的操作條件。在檢查并解決問(wèn)題的所需時(shí)間里，關(guān)第25開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V25同時(shí)開(kāi)第26開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V26，使受到污染的洗脫液流入回收液槽22，而洗脫液進(jìn)口全部采用新鮮洗脫液。該保護(hù)措施可以預(yù)防污染擴(kuò)散到整個(gè)系統(tǒng)，特別有利于問(wèn)題的迅速解決。
4、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)同時(shí)串聯(lián)在萃取液出口管路17上的紫外檢測(cè)器D1與旋光儀E1，在線(xiàn)檢測(cè)兩個(gè)對(duì)映體濃度之和與兩個(gè)對(duì)映體濃度之差，從而計(jì)算出萃取液中目標(biāo)產(chǎn)物強(qiáng)吸附性對(duì)映體的濃度和純度。在正常操作條件下，開(kāi)第27開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V27同時(shí)關(guān)第28開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V28，將合格產(chǎn)品流入萃取液槽20。當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物強(qiáng)吸附性對(duì)映體的純度低于指標(biāo)時(shí)，關(guān)第27開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V27同時(shí)開(kāi)第28開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V28，將不合格產(chǎn)品流入回收液槽22，從而確保在裝置開(kāi)車(chē)時(shí)或運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不會(huì)令不合格產(chǎn)品污染萃取液槽中的合格產(chǎn)品。
5、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)同時(shí)串聯(lián)在殘余液出口管路18上的紫外檢測(cè)器D2與旋光儀E2，在線(xiàn)檢測(cè)兩個(gè)對(duì)映體濃度之和與兩個(gè)對(duì)映體濃度之差，從而計(jì)算出殘余液中目標(biāo)產(chǎn)物弱吸附性對(duì)映體的濃度和純度。在正常操作條件下，開(kāi)第29開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V29同時(shí)關(guān)第30開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V30，將合格產(chǎn)品流入殘余液槽21。當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物弱吸附性對(duì)映體的純度低于指標(biāo)時(shí)，關(guān)第29開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V29同時(shí)開(kāi)第30開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V30，將不合格產(chǎn)品流入回收液槽22，從而確保在裝置開(kāi)車(chē)時(shí)或運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不會(huì)令不合格產(chǎn)品污染殘余液槽中的合格產(chǎn)品。
6、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)控制整個(gè)裝置物料進(jìn)出口的流量。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)洗脫液泵8與進(jìn)樣液泵9分別控制洗脫液進(jìn)口流量與進(jìn)樣液進(jìn)口流量；通過(guò)流量測(cè)量?jī)x表B1、B2與流量調(diào)節(jié)閥C1、C2構(gòu)成的流量測(cè)控組合，采用PID控制策略控制閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)分別調(diào)節(jié)萃取液出口流量和殘余液出口流量，其中流量測(cè)量?jī)x表B1、B2選用科氏(Coriolis)質(zhì)量流量計(jì)最為合適。而洗脫液出口流量則由裝置物流進(jìn)出的總物料平衡限定，無(wú)需控制其流量的構(gòu)件。
7、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按照一定的時(shí)間間隔沿著流體流動(dòng)方向通過(guò)實(shí)施閥門(mén)切換將裝置的所有五個(gè)物料進(jìn)出口以一根色譜柱為單位移動(dòng)，使所有色譜柱串聯(lián)成為具有首端和尾端并定時(shí)移動(dòng)的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)。對(duì)于如圖1所示的由四根色譜柱構(gòu)成的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置，閥門(mén)切換的實(shí)施是通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)改變從第1到第24的所有24只開(kāi)關(guān)式閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
圖2是本實(shí)用新型的工藝流程圖，按照實(shí)施閥門(mén)切換的先后順序有四種不同的工作狀態(tài)，即圖2(A)、圖2(B)、圖2(C)與圖2(D)，現(xiàn)分述如下圖2(A)的工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于圖1裝置從第1到第24的所有24只開(kāi)關(guān)式閥門(mén)中，只有第3、5、9、15、18、20、22、23開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V3、V5、V9、V15、V18、V20、V22、V23處于開(kāi)狀態(tài)，其他16只開(kāi)關(guān)式閥門(mén)處于關(guān)狀態(tài)。此時(shí)，裝置的首端為第1色譜柱的進(jìn)口端，裝置的尾端為第4色譜柱的出口端。洗脫液由第1色譜柱的進(jìn)口端進(jìn)入裝置，流經(jīng)第1色譜柱后輸出部分液體作為萃取液，剩下的液體流經(jīng)第2色譜柱后與進(jìn)樣液匯合，匯合后的液體流經(jīng)第3色譜柱后輸出部分液體作為殘余液，剩下的液體流經(jīng)第4色譜柱后流出。
圖2(B)的工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于圖1裝置從第1到第24的所有24只開(kāi)關(guān)式閥門(mén)中，只有第4、6、10、16、17、20、22、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V4、V6、V10、V16、V17、V20、V22、V24處于開(kāi)狀態(tài)，其他16只開(kāi)關(guān)式閥門(mén)處于關(guān)狀態(tài)。此時(shí)，裝置的首端為第2色譜柱的進(jìn)口端，裝置的尾端為第1色譜柱的出口端。洗脫液由第2色譜柱的進(jìn)口端進(jìn)入裝置，流經(jīng)第2色譜柱后輸出部分液體作為萃取液，剩下的液體流經(jīng)第3色譜柱后與進(jìn)樣液匯合，匯合后的液體流經(jīng)第4色譜柱后輸出部分液體作為殘余液，剩下的液體流經(jīng)第1色譜柱后流出。
圖2(C)的工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于圖1裝置從第1到第24的所有24只開(kāi)關(guān)式閥門(mén)中，只有第1、7、11、13、18、19、22、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V1、V7、V11、V13、V18、V19、V22、V24處于開(kāi)狀態(tài)，其他16只開(kāi)關(guān)式閥門(mén)處于關(guān)狀態(tài)。此時(shí)，裝置的首端為第3色譜柱的進(jìn)口端，裝置的尾端為第2色譜柱的出口端。洗脫液由第3色譜柱的進(jìn)口端進(jìn)入裝置，流經(jīng)第3色譜柱后輸出部分液體作為萃取液，剩下的液體流經(jīng)第4色譜柱后與進(jìn)樣液匯合，匯合后的液體流經(jīng)第1色譜柱后輸出部分液體作為殘余液，剩下的液體流經(jīng)第2色譜柱后流出。
圖2(D)的工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于圖1裝置從第1到第24的所有24只開(kāi)關(guān)式閥門(mén)中，只有第2、8、12、14、18、20、21、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V2、V8、V12、V14、V18、V20、V21、V24處于開(kāi)狀態(tài)，其他16只開(kāi)關(guān)式閥門(mén)處于關(guān)狀態(tài)。此時(shí)，裝置的首端為第4色譜柱的進(jìn)口端，裝置的尾端為第3色譜柱的出口端。洗脫液由第4色譜柱的進(jìn)口端進(jìn)入裝置，流經(jīng)第4色譜柱后輸出部分液體作為萃取液，剩下的液體流經(jīng)第1色譜柱后與進(jìn)樣液匯合，匯合后的液體流經(jīng)第2色譜柱后輸出部分液體作為殘余液，剩下的液體流經(jīng)第3色譜柱后流出。
在裝置處于圖2(D)的工作狀態(tài)時(shí)，再一次實(shí)施閥門(mén)切換后，裝置的工作狀態(tài)就回到圖2(A)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了由四根色譜柱構(gòu)成的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置的一個(gè)循環(huán)操作周期。
如圖2所示，上述開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置按照物料進(jìn)出口位置劃分為四帶，同時(shí)各帶均隨物料進(jìn)出口位置的移動(dòng)而同步移動(dòng)，各帶所起的作用也不同，整個(gè)裝置通過(guò)各帶的協(xié)同工作完成分離操作過(guò)程I帶位于洗脫液進(jìn)口管路13與萃取液出口管路17之間，吸附了強(qiáng)吸附性組分的吸附劑從II帶移入I帶時(shí)，強(qiáng)吸附性組分被洗脫液進(jìn)口管路13輸入的新鮮洗脫液全部解吸出來(lái)，從萃取液出口管路17輸出富集強(qiáng)吸附性組分的萃取液。
II帶位于萃取液出口管路17與進(jìn)樣液進(jìn)口管路14之間，從III帶移入的吸附劑和剛輸入的新鮮進(jìn)樣液接觸，吸附劑移入II帶后同時(shí)吸附強(qiáng)吸附性組分與弱吸附性組分。從I帶流入II帶的液體中富集的強(qiáng)吸附性組分慢慢將吸附在II帶吸附劑上的弱吸附性組分置換出來(lái)，使從II帶流入III帶的液體含弱吸附性組分濃度較大，而含強(qiáng)吸附性組分較多的吸附劑則移入I帶。
III帶位于進(jìn)樣液進(jìn)口管路14與殘余液出口管路18之間，從IV帶移入III帶的吸附劑優(yōu)先吸附進(jìn)樣液中的強(qiáng)吸附性組分和少量的弱吸附性組分，從殘余液出口管路18輸出富集弱吸附性組分的殘余液。
IV帶位于殘余液出口管路18與洗脫液出口管路19之間，從I帶移入IV帶的解吸完全的吸附劑與從III帶流入IV帶的富集弱吸附性組分的液體接觸，將液體中的弱吸附性組分完全吸附，使洗脫液出口輸出的洗脫液中強(qiáng)弱兩個(gè)組分的濃度均接近零，與從新鮮洗脫液槽5補(bǔ)充的洗脫液在洗脫液槽6混合后向I帶輸送，實(shí)現(xiàn)洗脫液重復(fù)利用的目的。
圖3是強(qiáng)吸附性組分與弱吸附性組分沿四帶的濃度分布譜圖，在正常工作狀態(tài)下，在I帶的出口端即萃取液出口處只有強(qiáng)吸附性組分，強(qiáng)吸附性組分在I帶逆流體流動(dòng)方向逐步下降，在I帶的進(jìn)口端降為零，同時(shí)強(qiáng)吸附性組分在III帶也應(yīng)順流體流動(dòng)方向逐步下降，在III帶的出口端降為零，否則會(huì)隨著殘余液流失，并降低殘余液中弱吸附性組分的產(chǎn)品純度。在IV帶的進(jìn)口端即殘余液出口處只有弱吸附性組分，弱吸附性組分在IV帶順流體流動(dòng)方向逐步下降，在IV帶的出口端即洗脫液出口處弱吸附性組分濃度降為零，同時(shí)弱吸附性組分在II帶也應(yīng)逆流體流動(dòng)方向逐步下降，在II帶的進(jìn)口端降為零，否則會(huì)隨著萃取液流失，并降低萃取液中強(qiáng)吸附性組分的產(chǎn)品純度。強(qiáng)吸附性組分的譜帶越過(guò)III帶向IV帶延伸，或弱吸附性組分的譜帶越過(guò)II帶向I帶延伸，都表明裝置的操作不良，目的產(chǎn)物強(qiáng)吸附性組分或弱吸附性組分的回收率和純度下降，嚴(yán)重時(shí)甚至完全不能分離。
圖4是萃取液出口溶液中強(qiáng)吸附性組分濃度與弱吸附性組分濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系。兩組分的濃度曲線(xiàn)均呈周期變化特性，在閥門(mén)切換時(shí)刻兩組分的濃度均瞬間增大到最大值，然后漸漸減小，到下一個(gè)閥門(mén)切換時(shí)刻又瞬間增大。由于強(qiáng)吸附性組分濃度遠(yuǎn)大于弱吸附性組分濃度，所以萃取液富集了強(qiáng)吸附性組分。
圖5是殘余液出口溶液中弱吸附性組分濃度與強(qiáng)吸附性組分濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系。兩組分的濃度曲線(xiàn)均呈周期變化特性，在閥門(mén)切換時(shí)刻兩組分的濃度均瞬間降低到最小值，然后漸漸增大，到下一個(gè)閥門(mén)切換時(shí)刻又瞬間降低。由于弱吸附性組分濃度遠(yuǎn)大于強(qiáng)吸附性組分濃度，所以殘余液富集了弱吸附性組分。
上面對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不僅限于上述的這種實(shí)施例。舉例來(lái)說(shuō)1、開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置并不僅限于上述四根色譜柱構(gòu)成的裝置，上述四帶中每帶也可以含一根以上的色譜柱，同時(shí)各帶所含色譜柱數(shù)目也可以不等，所以色譜柱總數(shù)必定大于或等于4，但一般來(lái)說(shuō)色譜柱總數(shù)不超過(guò)36，所以構(gòu)成開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置的色譜柱總數(shù)在4～36之間并且不必是4的倍數(shù)。對(duì)于色譜柱總數(shù)大于4的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置，更多色譜柱、閥門(mén)和管路的連接關(guān)系可以由圖1擴(kuò)展得到，工作原理相同，按照一定的時(shí)間間隔沿著流體流動(dòng)方向通過(guò)實(shí)施閥門(mén)切換將裝置的所有五個(gè)物料進(jìn)出口以一根色譜柱為單位移動(dòng)，某些情形下也能以多根色譜柱為單位移動(dòng)，但作為移動(dòng)單位的色譜柱數(shù)目不得大于四帶中任何一帶所含的色譜柱數(shù)目。
2、開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置所使用的閥門(mén)并不僅限于開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，舉例來(lái)說(shuō)，第17、18開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，第19、20開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，第21、22開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，第23、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)，上述四對(duì)閥門(mén)中，由于任意一對(duì)閥門(mén)中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)始終相反，所以上述四對(duì)閥門(mén)特別適合用等效的四個(gè)二位式三通閥替代；再舉例來(lái)說(shuō)，也可以通過(guò)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)、二位式三通閥、多通閥、旋轉(zhuǎn)閥或是上述各類(lèi)閥門(mén)組合的通斷切換來(lái)實(shí)現(xiàn)物料進(jìn)出口位置的移動(dòng)。
3、萃取液和殘余液并不僅限于分別采用流量測(cè)量?jī)x表與流量調(diào)節(jié)閥構(gòu)成的流量測(cè)控組合從裝置中輸出，也可分別采用泵從裝置中輸出。當(dāng)然在裝置較高的工作壓力下，采用調(diào)節(jié)閥比泵更容易實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，因?yàn)榇藭r(shí)泵在反壓的不利條件下工作。
4、洗脫液槽6可以省略，新鮮洗脫液槽5的出口管路可以與第25開(kāi)關(guān)式閥門(mén)V25的出口管路直接相連后接洗脫液泵8的入口。
本實(shí)用新型的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置是拆分外消旋體原料藥，生產(chǎn)單一對(duì)映體藥物的色譜分離首選方法。本裝置選用合適的手性固定相和洗脫液，就可以用來(lái)拆分諸如沙丁胺醇、氟西汀、氧氟沙星、萘普生、布洛芬、酮洛芬、磷霉素、甲砜霉素等外消旋體原料藥。本裝置還可用于光學(xué)材料、高級(jí)香精香料、農(nóng)藥殺蟲(chóng)劑等領(lǐng)域的對(duì)映體選擇性分離。本裝置的生產(chǎn)規(guī)模一般為年產(chǎn)數(shù)噸單一對(duì)映體。
權(quán)利要求1.開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置，其特征在于1)包括有四帶，每帶至少含1根色譜柱，填充了吸附劑的第1、2、3、4色譜柱[1]、[2]、[3]、[4]的進(jìn)口端分別接有一端相連的第1、5開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V1]、[V5]，第2、6開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V2]、[V6]，第3、7開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V3]、[V7]，第4、8開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V4]、[V8]；2)第1、2、3、4開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V1]、[V2]、[V3]、[V4]的另一端相連后，經(jīng)進(jìn)樣液進(jìn)口管路[14]接進(jìn)樣液泵[9]；第5、6、7、8開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V5]、[V6]、[V7]、[V8]的另一端相連后，經(jīng)洗脫液進(jìn)口管路[13]接洗脫液泵[8]；3)第1、2、3、4色譜柱[1]、[2]、[3]、[4]的出口端分別接有一端相連的第9、13、17、18開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V9]、[V13]、[V17]、[V18]，第10、14、19、20開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V10]、[V14]、[V19]、[V20]，第11、15、21、22開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V11]、[V15]、[V21]、[V22]，第12、16、23、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V12]、[V16]、[V23]、[V24]；4)第9、10、11、12開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V9]、[V10]、[V11]、[V12]的另一端相連后接萃取液出口管路[17]；第13、14、15、16開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V13]、[V14]、[V15]、[V16]的另一端相連后接殘余液出口管路[18]；第17、19、21、23開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V17]、[V19]、[V21]、[V23]的另一端相連后接洗脫液出口管路[19]；5)第18、20、22、24開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V18]、[V20]、[V22]、[V24]的另一端分別經(jīng)第1、2、3、4止回閥[Z1]、[Z2]、[Z3]、[Z4]分別接第2、3、4、1色譜柱[2]、[3]、[4]、[1]的進(jìn)口端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置，其特征在于1)在萃取液出口管路[17]上，依次接有第1流量測(cè)量?jī)x表[B1]、第1流量調(diào)節(jié)閥[C1]第1紫外檢測(cè)器[D1]、第1旋光儀[E1]后，分成兩路，一路經(jīng)第27開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V27]接萃取液槽[20]，另一路經(jīng)第28開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V28]接回收液槽[22]；2)在殘余液出口管路[18]上，依次接有第2流量測(cè)量?jī)x表[B2]、第2流量調(diào)節(jié)閥[C2]、第2紫外檢測(cè)器[D2]、第2旋光儀[E2]后，分成兩路，一路經(jīng)第29開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V29]接殘余液槽[21]，另一路經(jīng)第30開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V30]接回收液槽[22]；3)在洗脫液出口管路[19]上，接有第3紫外檢測(cè)器[D3]后，分成兩路，一路經(jīng)第25開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V25]接洗脫液槽[6]，另一路經(jīng)第26開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V26]接回收液槽[22]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置，其特征在于在洗脫液進(jìn)口管路[13]上依次接有過(guò)濾器[10]、恒溫槽[12]；在進(jìn)樣液進(jìn)口管路[14]上依次接有過(guò)濾器[11]、恒溫槽[12]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置，其特征在于在第1、2、3、4色譜柱[1]、[2]、[3]、[4]的進(jìn)口端分別接有第1、2、3、4壓力傳感器[A1]、[A2]、[A3]、[A4]；第1、2、3、4色譜柱[1]、[2]、[3]、[4]均包有夾套[15]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置，其特征在于第17、18兩個(gè)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V17]、[V18]，第19、20兩個(gè)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V19]、[V20]，第21、22兩個(gè)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V21]、[V22]，第23、24兩個(gè)開(kāi)關(guān)式閥門(mén)[V23]、[V24]分別為一個(gè)二位式三通閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置，其特征在于四帶中各帶所含色譜柱數(shù)目為一根或多根，裝置的色譜柱總數(shù)在4～36之間。
專(zhuān)利摘要一種開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬移動(dòng)床色譜裝置,是由多根相同的填充了吸附劑的色譜柱串聯(lián)成為具有首端和尾端并定時(shí)移動(dòng)的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu),只配備兩臺(tái)泵穩(wěn)定地向裝置輸入洗脫液和進(jìn)樣液,壓力分布從開(kāi)環(huán)的首端向尾端單調(diào)遞減。在裝置的管路上配備過(guò)濾器、止回閥、壓力監(jiān)測(cè)、恒溫保持等構(gòu)件,在輸出管路上配備檢測(cè)出口溶液濃度和純度的儀器進(jìn)行控制。它特別適用于色譜填料為細(xì)顆粒手性固定相并在較高工作壓力下進(jìn)行對(duì)映體選擇性分離,尤其是外消旋體拆分的領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B01D15/08GK2484564SQ01226160
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)日期2001年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月6日
發(fā)明者盧建剛 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)