[发明专利]用模拟移动床色谱分离复杂物中目标物的三角形优化方法

摘要

本专利公开了一种用模拟移动床色谱分离复杂物中目标物的三角形优化方法，属于色谱技术领域。该方法首先确定在SMB分离体系中目标物的干扰组分，并赋予干扰组分浓度，然后建立单柱理想色谱模型，通过逆法获得SMB分离单元的目标物和干扰组分的吸附等温线，更接近色谱过程动态特性，并由此获得快组分A、慢组分B的表观吸附系数，控制SMB的II带和III带相对流率比m_α在快组分A、慢组分B的表观吸附系数形成的三角形区域内，能够优化非线性SMB分离目标组分和干扰组分的操作参数。

主权项

1.一种用模拟移动床色谱分离复杂物中目标物的三角形优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配制复杂混合物的进样液，复杂混合物含有3种以上组分，并测定其中目标物的浓度；(2)用模拟移动床色谱所采用的色谱单柱确定在模拟移动床色谱分离体系所用固定相和流动相中目标物的干扰组分，并赋予干扰组分的浓度；(3)逆法确定色谱单柱的目标物和干扰组分的吸附等温线参数：①用进样液采集2～5条目标物及其干扰组分的模拟移动床所用色谱单柱的实际流出曲线数据；所述的采集所用色谱单柱的实际流出曲线数据为，分别采集单柱线性条件下目标物及其干扰组分的色谱单柱的流出曲线数据，以及采集单柱非线性条件下目标物及其干扰组分的色谱单柱的流出曲线数据；②选择单一组分的吸附等温线分别描述目标物和干扰组分的吸附行为；③选择色谱模型分别描述目标物和干扰组分的色谱行为；所述色谱模型为理想色谱模型；④用差分法求解目标物和干扰组分的单柱色谱模型，分别得到目标物和干扰组分单柱的计算流出曲线；所述理想色谱模型的差分求解过程如下：qi＝f(Ci)   (2)式(1)为理想色谱模型，式(2)为吸附等温线，其中i代表组分i，i＝1为目标物，i＝2为干扰组分，ci,qi分别为组分在流动相与固定相的浓度，u为流动相的流速，F为相比，F＝(1‑ε)/ε，ε为孔隙率；t代表时间，x代表位置；进而，将式(1)写成式中，再将式(3)中项向后差分，项向前差分，建立显式差分格式：式中，τ为时间步长，h为空间步长(塔板高度)，j表示当前的塔板，j＝1,2,Λ,L/h，n代表时间，n＝kτ，k＝1,2,3...，显式差分格式稳定性条件：或者将式(3)中项和项都向后差分，建立隐式差分格式：上述两种差分格式边界条件：C_i,F为进料液中组分i的浓度，t_p为进料时间；通过对上述显式差分格式或者隐式差分格式迭代求解，获得组分i单柱流出曲线Ci(L,t)‑t，L为色谱柱长；⑤设定目标物的吸附等温线参数和单柱色谱模型计算参数的初始值，通过调整吸附等温线参数和计算参数求解单柱色谱模型获得计算流出曲线，使目标物的计算流出曲线与实际流出曲线相吻合，由此确定目标物的吸附等温线参数和单柱色谱模型计算参数；用同样的方式确定干扰组分的吸附等温线参数和单柱色谱模型计算参数；(4)根据吸附等温线q_i＝f(C_i)获得表观吸附系数，表观吸附系数G′_i定义为G′_A为目标物和干扰组分两者中的吸附能力较大的组分即慢组分A的表观吸附系数，G′_B为目标物和干扰组分两者中的吸附能力较小的组分即快组分B的表观吸附系数；SMB各个区带的相对流率比用m_α表示，式中，V为固定相体积，Q_α为流动相的体积流速，ε为孔隙率，α代表区带，α＝I,II,III,IV,K；选择SMB分离的操作条件为：控制SMB的II带和III带相对流率比m_α在快组分A、慢组分B的表观吸附系数之间，即G′_B≤m_II≤G′_A，G′_B≤m_III≤G′_A，在m_II–m_III平面坐标形成可以分离目标组分和干扰组分的三角形区域；优化操作条件参数，使mα落在三角形区域内；所述的参数包括进料浓度、SMB各带流速、进样时间、切换时间；(5)用优化的操作条件进行SMB分离。