[發明專利]用模擬移動床色譜分離復雜混合物中目標物的優化方法

有效

• 申請號: 201611116372.6
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106596815B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 王紹艷;李守江;魏伯峰;石爽;張偉;范嘉園
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: G01N30/86
• 分類號: G01N30/86
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 顏偉

本專利公開了一種用模擬移動床色譜分離復雜混合物中目標物的優化方法，該方法首先確定在SMB分離體系中目標物的干擾組分，并賦予干擾組分的濃度，然后建立單柱色譜模型，再結合結點模型建立SMB色譜模型，最后用SMB色譜模型進行計算，優化分離復雜混合物中目標物的操作條件。本發明僅對目標物和干擾組分用單組分吸附等溫線的理想色譜模型建立單柱色譜模型，解決眾多參數無法測定問題；本發明采用差分格式迭代分別求解單柱色譜模型和SMB色譜模型，求解方法簡單、穩定性好、準確度較高；本發明僅需要2?5個實驗點建立SMB色譜模型，SMB色譜模型能指導復雜混合物SMB色譜分離實踐。

技術領域

本發明涉及色譜技術領域，尤其涉及一種用模擬移動床色譜分離復雜混合物中目標物的優化方法。

背景技術

模擬移動床(SMB)色譜技術具有連續、自動、高效的特點，成為石油化工、精細化工和制藥(尤其是手性藥物拆分和生物產品分離)等領域高端分離技術。

SMB體系十分復雜，它的設計參數多，包括：色譜柱總數、各帶配置的色譜柱數目、柱長、柱徑、床層空隙率、死體積、填料顆粒粒徑和顆粒孔隙率等；它的熱力學與動力學參數多，包括吸附等溫線、傳質系數、擴散系數等；它的操作變量多，包括：切換周期、進樣液組成與濃度、流動相循環流量、流動相入口流量、萃取液流量、進樣液流量和殘余液流量；它的考察性能指標多，包括：產品純度、回收率、產率、流動相消耗量、固定相使用量。對現有SMB分離過程的操作參數設計用數學模型優化是十分必要的。通過SMB數學模型進行計算優化，不僅快速找到優化點，還可以省去煩瑣的實驗。

SMB數學模型包括兩部分內容：色譜單柱模型和節點平衡模型。SMB速率模型包括柱內外物料平衡方程和傳質方程，傳質方程采用線性推動力方程，它考慮了軸向擴散和傳質阻力的影響，較真實地反映溶質在色譜柱內的運行情況，是數學模型中較為嚴格的方法[Lehoucq S，Verheve D，Vande Wouwer A，et al.AIChE J.，2000，46：247-256.]，一直是過程操作參數設計、優化的主要方法和依據[Pais L S，Loureiro J M，Rodrigues A E.AICHEJ.，1998，44：561-569][郭小曉，盧建剛.CN 101829438 A，2010]。實際上傳質系數、擴散系數難以準確測定，Dünnebier等[Dünnebier G，Weirich I，Klatt K U.ChemicalEngineering Science，1998，53(14)：2537-2546]將傳質系數和軸向擴散系數綜合到一個表觀擴散系數中。當分離復雜混合物時，不僅傳質系數、擴散系數難以準確測定，吸附等溫線也難以準確測定，遇到未知組分時，這些參數無法得到，也就無法獲得被分離組分的SMB色譜模型，此時的優化過程建立在大量的實驗基礎上。

發明內容

本發明的目的是針對現有SMB色譜進行復雜混合物中目標物分離時操作參數優化方法技術的不足，提供一種用模擬移動床色譜分離復雜混合物中目標物的優化方法。

本發明的具體技術方案如下：

一種用模擬移動床色譜分離復雜混合物中目標物的優化方法，包括以下步驟：

(1)配制復雜混合物的進樣液，復雜混合物含有3種以上組分，并測定其中目標物的濃度；

(2)用模擬移動床色譜所采用的色譜單柱確定在模擬移動床色譜分離體系所用固定相和流動相中目標物的干擾組分，并賦予干擾組分的濃度；

(3)逆法建立目標物和干擾組分的單柱色譜模型并求解

①用i代表目標物和干擾組分，i＝1為目標物，i＝2為干擾組分；用進樣液采集2～5條組分i的模擬移動床所用色譜單柱的實際流出曲線數據；

②選擇單一組分的吸附等溫線描述組分i的單柱的吸附行為；

③選擇色譜模型描述組分i的色譜行為；