[发明专利]一种固定床吸附换柱时间和级数设计方法

说明书

本发明公开了一种固定床吸附换柱时间和级数设计方法，包括以下步骤：进行单极连续过柱吸附实验：实验柱中装入一定体积吸附剂，以选定的料液过柱速率通入待处理液，并开始计时；每隔一段时间取样分析吸附原液和吸附后液，根据吸附原液和吸附后液中目标物浓度和杂质浓度确定单级突破时间a和最佳分离时间b；根据单级突破时间a和最佳分离时间b确定级数c，级数c由单级突破时间a与最佳分离时间b的商值向上取整得到；试验验证步骤。本发明固定床吸附换柱时间和级数设计方法可通过小试试验得到级数和换柱时间，方便可靠；使级数和换柱时间设计具有前瞻性，可避免级数过多造成的成本浪费；无需依靠末级浓度检测系统反馈决定换柱，节约了设备投资。

技术领域

本发明涉及固定床吸附分离技术领域，尤其涉及一种固定床吸附换柱时间和级数设计方法。

背景技术

固定床吸附分离是在柱型设备中装入一定量吸附剂，含有一定浓度目标物的待处理液相从柱的一端通入，经过吸附剂床层，从另一端流出。当液相经过吸附剂床层时，液相中的目标物与吸附剂官能团发生物理和/或化学相互作用，从液相中转移至吸附剂上，杂质则较多留在液相中，实现分离。固定床吸附法在液相体系净化和目标物提取方面具有广泛的应用前景，工程设计上通常采用多级串联吸附，在一定时间后切换阀门，使待处理液的进口从第1级换至第2级，出液也同时从第x级换至x+1级，可保证最末级出口液相中目标物浓度始终低于设计指标。但工程设计阶段需要设计合适的级数，以及切换阀门的间隔时间，即换柱时间，以便指导设备采购和工艺控制。现有固定床吸附应用过程中对于级数设置一般根据经验，换柱时间则是要通过出水浓度检测系统反馈结果而定，缺乏设计前瞻性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种固定床吸附换柱时间和级数设计方法，本发明的方法可用于工程化方案准备，为工程化方案制作提供参考。

本发明提出了一种固定床吸附换柱时间和级数设计方法，包括以下步骤：

进行单极连续过柱吸附实验：实验柱中装入一定体积吸附剂，以选定的料液过柱速率通入待处理液，并开始计时；每隔一段时间取样分析吸附原液和吸附后液，根据吸附原液和吸附后液中目标物浓度和杂质浓度确定单级突破时间a和最佳分离时间b；

根据单级突破时间a和最佳分离时间b确定级数c，所述级数c由所述单级突破时间a与所述最佳分离时间b的商值向上取整得到。

在一些实施例中，所述单级突破时间a为吸附后液中目标物浓度首次大于目标物设计浓度时对应的时间；

试验验证步骤。

在一些实施例中，所述最佳分离时间b为主要杂质与目标物的摩尔比最小或多个杂质与目标物的摩尔比都满足杂质与目标物的摩尔比设计值时对应的时间。

在一些实施例中，利用差减法计算吸附剂上杂质和目标物的量并进行换算得到所述摩尔比。

在一些实施例中，所述吸附剂填充后的高径比接近扩大设计所需的高径比。

在一些实施例中，所述吸附原液放置在恒温容器中，根据吸附原液中目标物浓度和杂质浓度确定吸附原液的稳定性。

在一些实施例中，通过所述试验验证步骤验证吸附换柱时间和级数的可行性。

在一些实施例中，所述试验验证步骤包括以下步骤：

准备c+1级试验柱，c级串联吸附，单级突破时间a作为换柱时间进行换柱；

每次换柱前对末级出液取样，分析其中目标物浓度，并与目标物设计浓度进行比较；

换柱后原首柱中吸附剂取出作为吸附后吸附剂，换柱次数为n，换柱n次后，利用差减法计算吸附剂上杂质和目标物的量，进行换算得到杂质与目标物的摩尔比，并与杂质与目标物的摩尔比设计值进行比较。