一种改进的模拟移动床分离方法技术

本发明专利技术涉及一种改进的模拟移动床分离技术，以色谱柱为操作单元，包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区间，每隔一定时间，各根色谱柱均沿流动相逆向移动一根柱长进行区间切换，切换前，Ⅳ区流出液直接循环流入Ⅱ区，切换后，待新Ⅳ区流出液的流动相相组成稳定后再直接循环流入新Ⅱ区；而且，Ⅰ区固定相的再生用一种与Ⅱ～Ⅳ区流动相组成不同的溶液完成，其流出液不循环流入Ⅱ区，全部收集为萃取液。该分离技术基于的科学原理与常规模拟移动床分离原理相同，但可以同时解决进样液流量大，而洗脱液用量少这一对难以兼顾的矛盾，可在降低洗脱液用量的同时，获得高的进样液流量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。技术背景近年来，分离科学面临着新的挑战分离对象越来越复杂，分离难度越来越大，与 此同时对产品纯度的要求则越来越高。间歇制备色谱作为一种高效分离手段，可在一定 程度上满足这些要求。但由于其固有的固定相和流动相用量大、固定相利用率低、分离 产物稀释度高、分离成本过高等缺点，严重阻碍了它的工业应用。产生于上世纪60年代的模拟移动床色谱(Simulated Moving Bed, SMB)由于克服了间歇制备色谱的缺点，日 益受到重视。尤其自上世纪卯年代以来，因其在手性拆分领域的成功应用，目前对模拟 移动床的研究十分活跃。模拟移动床以色谱为操作单元，将多根色谱柱首尾相接成一闭环，洗脱液(Eluent)入 口、萃取液(Extract)出口、进料液(Feed)入口、萃余液(Raffinate)出口将之分为四个区间。 在洗脱液入口和萃取液出口之间称为I区，其作用在于将强吸附组分从固定相上解吸下来 而再生固定相，故强吸附组分将随流动相朝萃取液出口移动；在萃取液出口和进料液入 口之间为II区，在进料液入口和萃余液出口之间则为第III区，II区和III区的功用相同， 强组分在这两区均被固定相吸附而沿着固定相的模拟逆流方向朝萃取液出口移动，弱组 分则被流动相解吸而随着流动相向萃余液出口移动；在萃余液出口和洗脱液入口之间为 IV区，弱吸附组分在这一区被固定相吸附而沿着固定相的模拟逆流方向朝萃余液出口移 动，流动相在此区得到再生，故从IV区流出的流动相可全部进入I区。每隔一定时间， 四股物料的进、出口位置分别沿流动相方向移动至下一根柱子出口 (或各根柱子均沿流 动相逆向移动一根柱长)，以此来模拟固定相和流动相之间的逆流移动。这种独特的固定 相和流动相之间的模拟逆流操作特征， 一方面保持了固定床间歇制备色谱的优点，设备 简单，避免了实现固定相真正逆流的困难；另一方面则发挥逆流的特点，增大了液固两 相间的传质推动力，固定相和流动相得到充分利用，从而从根本上实现了色谱的分离效 率。模拟移动床分离领域中，"三角形理论"被广泛应用于操作条件的设计和优化。它将各区流动相流速F、柱子体积Vc。卜柱子空隙率s、进出口切换周期t关联而成四个参 数m广m4，这四个无因次参数需满足如下条件，分离组分才能获得有效分离。w 一 厶卜Kco/. g z r "、上述式(1 3)中，K!和K2分别表示弱吸附和强吸附组分的吸附平衡常数。从式(1 3) 可推出=化—尸j^i^4^仏-^)=(《—《K ) 2 ——^.(《2 - & ) (4)Fm/ = (Fffl _F//);。'.((-g)，2 (5)从式(4~5)，当两分离组分的吸附平衡常数之差(K2-K!)增加时，有利于提高进样 量Feed，但此时将增加洗脱液用量Eluent，并由此带来系统压力升高的负面影响；反之， 当两组分的吸附平衡常数之差(K2-Id)降低时，虽然能够减少I区的洗脱液用量，但此 时将使进样量Feed降低。这样一对矛盾往往需要折衷考虑。例如在用反相色谱模式时，流动相常常用含水的有机溶液，此时分离组分的吸附平 衡常数之差(K2-K,)将随水含量的增加而增加，故从进样量考虑，应增加流动相中水含 量；而从洗脱液用量方面考虑，则应降低流动相中水含量。
技术实现思路
本专利技术的目的是从根本上解决上述矛盾，提供，其 基于的科学原理与常规模拟移动床分离原理相同，但可以同时满足进样液流量大，而洗 脱液用量少这一对难以兼顾的要求。本专利技术的技术方案是这样实现的〒种改进的模拟移动床分离方法，以色谱柱为操作单元，包括i、 n、 ni、 iv四个区间，每隔一定时间，各根色谱柱均沿流动相逆向移动 一根柱长进行区间切换，其特征在于切换前，iv区流出液直接循环流入ii区，切换后， 待新iv区流出液的流动相相组成稳定后再直接循环流入新n区；而且，i区固定相的再生用一种与n iv区流动相组成不同的溶液完成，其流出液不循环流入n区，全部收集 为萃取液。进一步，i区采用的流动相的洗脱能力大于n iv区流动相的洗脱能力，其流出液全 部收集为萃取液，而不像在常规模拟移动床中只有一部分收集为萃取液，另一部分则 循环进入n区。iv区流出液在每一个切换周期初始阶段先循环流入i区，当iv区内部 流动相全部被in区流出液顶替完全时，则将iv区流出液流入ii区。本专利技术提供的包括下述步骤(1) 在n区和in区之间的进样液入口泵入原料液，IV区流出液直接循环流入II区；用一种组成不同于II~IV区流动相组成的洗脱液冲洗I区；(2) 在萃余液出口和萃取液出口分别收集弱吸附组分和强吸附组分的流分；(3) 隔一定时间后，各根色谱柱均沿流动相逆向移动一根柱长进行区间切换，在每一个切换周期的初始阶段，iv区流出液循环流入i区，当新iv区流出液组成与新n iv 区内部流动相组成相同时，将之与补充液一并直接循环流入新n区；在新的萃余液出口 和萃取液出口分别收集弱吸附组分和强吸附组分的流分。在改进的模拟移动床中，i区要求固定相再生完全，可选择一种洗脱能力更强的溶剂， 这时可减少i区流量，因而也随之降低了系统压力；在ii iii区，因要求分离组分的吸附 平衡常数之差大，故选择一种洗脱能力较弱的溶剂从n区入口泵入，并用同样组成的溶 剂溶解固体原料后，将原料液从进样液入口泵入，这样能获得高的进样液流量。例如在 用含水有机溶液作流动相的反相色谱模式中，i区可用低水含量的有机溶液洗脱，而在ii m区中，则可选择高水含量的有机溶液作流动相。因为模拟移动床中的色谱柱不断切换，在每一个切换周期，iv区最后一根柱子为上 一个切换周期内i区第一根柱子。故每一个切换初始阶段，iv区流出液组成将与i区内 部流动相组成相同，如果将其全部循环进入n区，贝ijn iv内部流动相组成将随之变化， 流动相洗脱能力也因之增加，这将降低分离组分在n区和m区之间的吸附平衡常数之差， 从而降低进样液流量。故先将iv区流出液循环进入i区。由于n~iv区内各根色谱柱首尾相接，故iv区最后一根柱子内部原有的流动相将逐 步被n~in区的流动相顶替，以致该根柱子内部流动相与n~iv区其它所有柱子内部的流 动相组成相同。因而，此时可将iv区流出液与n区补充液一同流入n区。色谱柱内部 的流动相流型接近活塞流， 一般当iv区流出液体积达到i倍色谱柱体积时，iv区最后 一根柱子内部流动相已基本被顶替完全。因而实际操作中，在每一个切换周内，当iv区 流出液体积达到i倍色谱柱体积时，可开始将之与补充液合并一同流入ii区。这种措施保证n~m区内部流动相的组成不发生变化，因而能够保持高的进样液流量。与常规模拟移动床相比，因改进方法中i区流量被降低，同时iv区流出液得到了充分利用，其一部分先流入i区，另一部分则后流入n区，故流动相消耗得到降低。 本专利技术与现有技术相比，可在降低洗脱液用量的同时，获得高的进样液流量。说明书附i为常规的模拟移动床系统结构图。图2为本专利技术的改进的模拟移动床系统结构图。其中各数字和符号代表的意思为1 8为色谱柱编号；PI-进样泵；P2-IV区循环泵； P3-洗脱液泵；P4-II区循环泵；V为三通切换阀。具体实施方式下面将以辣椒总碱的分离作为例子，详细说明本专利技术。辣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的模拟移动床分离方法，以色谱柱为操作单元，包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区间，每隔一定时间，各根色谱柱均沿流动相逆向移动一根柱长进行区间切换，其特征在于，切换前，Ⅳ区流出液直接循环流入Ⅱ区，切换后，待新Ⅳ区流出液的流动相相组成稳定后再直接循环流入新Ⅱ区；而且，Ⅰ区固定相的再生用一种与Ⅱ～Ⅳ区流动相组成不同的溶液完成，其流出液不循环流入Ⅱ区，全部收集为萃取液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：危凤，赵迎宪，沈波，
申请(专利权)人：浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]