[发明专利]用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法

说明书

本专利公开了一种用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法，该方法首先确定在SMB分离体系中目标物的干扰组分，并赋予干扰组分的浓度，然后建立单柱色谱模型，再结合结点模型建立SMB色谱模型，最后用SMB色谱模型进行计算，优化分离复杂混合物中目标物的操作条件。本发明仅对目标物和干扰组分用单组分吸附等温线的理想色谱模型建立单柱色谱模型，解决众多参数无法测定问题；本发明采用差分格式迭代分别求解单柱色谱模型和SMB色谱模型，求解方法简单、稳定性好、准确度较高；本发明仅需要2‑5个实验点建立SMB色谱模型，SMB色谱模型能指导复杂混合物SMB色谱分离实践。

技术领域

本发明涉及色谱技术领域，尤其涉及一种用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法。

背景技术

模拟移动床(SMB)色谱技术具有连续、自动、高效的特点，成为石油化工、精细化工和制药(尤其是手性药物拆分和生物产品分离)等领域高端分离技术。

SMB体系十分复杂，它的设计参数多，包括：色谱柱总数、各带配置的色谱柱数目、柱长、柱径、床层空隙率、死体积、填料颗粒粒径和颗粒孔隙率等；它的热力学与动力学参数多，包括吸附等温线、传质系数、扩散系数等；它的操作变量多，包括：切换周期、进样液组成与浓度、流动相循环流量、流动相入口流量、萃取液流量、进样液流量和残余液流量；它的考察性能指标多，包括：产品纯度、回收率、产率、流动相消耗量、固定相使用量。对现有SMB分离过程的操作参数设计用数学模型优化是十分必要的。通过SMB数学模型进行计算优化，不仅快速找到优化点，还可以省去烦琐的实验。

SMB数学模型包括两部分内容：色谱单柱模型和节点平衡模型。SMB速率模型包括柱内外物料平衡方程和传质方程，传质方程采用线性推动力方程，它考虑了轴向扩散和传质阻力的影响，较真实地反映溶质在色谱柱内的运行情况，是数学模型中较为严格的方法[Lehoucq S，Verheve D，Vande Wouwer A，et al.AIChE J.，2000，46：247-256.]，一直是过程操作参数设计、优化的主要方法和依据[Pais L S，Loureiro J M，Rodrigues A E.AICHEJ.，1998，44：561-569][郭小晓，卢建刚.CN 101829438 A，2010]。实际上传质系数、扩散系数难以准确测定，Dünnebier等[Dünnebier G，Weirich I，Klatt K U.ChemicalEngineering Science，1998，53(14)：2537-2546]将传质系数和轴向扩散系数综合到一个表观扩散系数中。当分离复杂混合物时，不仅传质系数、扩散系数难以准确测定，吸附等温线也难以准确测定，遇到未知组分时，这些参数无法得到，也就无法获得被分离组分的SMB色谱模型，此时的优化过程建立在大量的实验基础上。

发明内容

本发明的目的是针对现有SMB色谱进行复杂混合物中目标物分离时操作参数优化方法技术的不足，提供一种用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法，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)逆法建立目标物和干扰组分的单柱色谱模型并求解

①用i代表目标物和干扰组分，i＝1为目标物，i＝2为干扰组分；用进样液采集2～5条组分i的模拟移动床所用色谱单柱的实际流出曲线数据；

②选择单一组分的吸附等温线描述组分i的单柱的吸附行为；

③选择色谱模型描述组分i的色谱行为；