一种模拟移动床色谱柱在线深度再生的方法与流程

本发明属于模拟移动床色谱分离技术领域，特别涉及一种模拟移动床色谱柱在线深度再生的方法。

背景技术：

模拟移动床色谱(简称SMB)体系由若干首尾相接成循环回路的色谱柱组成，按洗脱液入口D口、提取液出口E口、原料液入口F口和提余液出口R口，依次将SMB分为具有不同功能的区带，典型区带为四带，包括：I区洗脱带、II区提取物精馏带、III区吸附带、IV区溶剂再生区。通过有序移动色谱柱的进口与出口位置模拟固定相与流动相的相对逆流流动，连续进样，经过吸附、脱附和精馏，快组分(弱保留组分)从提余液出口不断流出，慢组分(强保留组分)从提取液出口不断流出，实现不同组分的连续高效分离。

I区洗脱带的作用是洗脱强保留组分并再生固定相，但是对于复杂原料液，色谱柱极易被污染，I区洗脱带不能持久发挥良好的再生作用，色谱柱在连续反复使用的过程中，杂质逐渐累积，导致柱压升高，色谱柱性能改变，分离能力下降，破坏模拟移动床运行的稳定性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的SMB色谱柱在线再生存在的问题，提出一种模拟移动床色谱柱在线深度再生的方法。该方法为一种定期对色谱柱或色谱柱组进行在线并离开循环回路的进一步再生方法，使色谱柱能减少或避免因杂质逐渐累积产生的污染，延长固定相使用寿命。

一种模拟移动床色谱柱在线深度再生的方法，包括如下步骤：

(1)将模拟移动床中的一条输出流出液的输出总线和一条输入流动相的输入总线连接，构成绕过管路；

所述模拟移动床中的输出流出液的输出总线与每一根色谱柱的输出该流出液的输出管路相连接；所述的输入流动相的输入总线与每一根色谱柱的输入该流动相的输入管路相连接；

(2)设模拟移动床中参与分离过程的色谱柱数目为N，其中，需深度再生的M根色谱柱构成深度再生区，1≤M≤N-3，其它(N-M)根色谱柱通过所述的绕过管路构成主回路，关闭深度再生区与主回路相连的前后两条循环管路上的两个二通阀后，深度再生区和主回路各自独立工作；

(3)主回路按切换周期Ts运行，深度再生区的色谱柱进行深度再生后返回主回路；

深度再生区中的第一根色谱柱返回主回路的时间为[r(N-M)Ts+Ts]，r为0或1～50之间的整数，同时，与深度再生区相邻的一根色谱柱即切换前主回路中I区的第一根色谱柱进入深度再生区进行再生，每次分别有一个色谱柱由深度再生区返回主回路和由主回路进入深度再生区；

即：按切换周期[r(N-M)Ts+Ts]依次对模拟移动床中的色谱柱进行在线深度再生，也即：单根色谱柱深度再生周期为M[r(N-M)Ts+Ts]。

进一步的，上述方法中，所述的绕过管路中设置1个二通阀。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

该方法无需拆卸掉待再生的色谱柱，可定期对模拟移动床中的色谱柱或色谱柱组进行离开主回路的在线深度再生，再生后的色谱柱即可回到主回路中正常使用；从而减少或避免色谱柱组因杂质逐渐累积产生的污染，延长固定相使用寿命，不仅提高模拟移动床运行的稳定性，而且提高分离能力、生产效率、目标物纯度，并保证模拟移动床色谱连续自动化运行。

附图说明

图1为实施例1深度再生过程的示意图；

(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为深度再生第一周期的第一～六步，(g)为深度再生第二周期的第一步。

图2为实施例2深度再生过程的示意图；

D11、D12和D13分别为洗脱液11、洗脱液12和洗脱液13储液罐。

图3为实施例3深度再生过程的示意图。

其中，Zn：第n根色谱柱；Lmi：输入或输出总线，m＝1代表输入，m＝2代表输出，i为输入或输出总线序号；Lnmi：第n根色谱柱输入/输出管路；Vnmi：Lnmi的二通阀；Tn：循环管路二通阀；H：绕过管路二通阀；Pi：第i条输入总线的输送泵；F、D1、D2、D3、W、W1、W2、A、和B分别为原料液、洗脱液D1、洗脱液D 2、洗脱液D 3、废液W、废液W 1、废液W 2、强吸附组分A和弱吸附组分B储液罐。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例采用的模拟移动床由8根色谱柱组成，每根色谱柱由11个二通阀控制6条输入管路、4条输出管路和1条循环管路。工作模式要求是：3根色谱柱，在线连续深度再生；5根色谱柱的主回路按2-1-1-1连续四区带模式运行，该情况下，色谱柱组在线深度再生过程的示意图见图1。

对模拟移动床色谱柱在线深度再生的方法如下：

(1)连接色谱柱的一条输出流出液的输出总线L21和一条输入流动相的输入总线L16，构成绕过管路L21-L16，绕过管路中设置1个二通阀；

(2)由需深度再生的3根色谱柱构成深度再生区、其它5根色谱柱构成主回路，关闭深度再生区与主回路相连的前后两条循环管路上的两个二通阀，深度再生区与主回路独立工作，深度再生区中，3根色谱柱串联，用洗脱液D1连续再生，主回路中设置5根色谱柱2-1-1-1连续四区带模式；

(3)主回路按切换周期Ts运行，6Ts时，深度再生区的第一根色谱柱返回主回路，同时，深度再生区的下一根色谱柱进入深度再生区，即按切换周期6Ts依次对在线色谱柱组深度再生。

具体运行步骤通过各个二通阀的开、关状态体现，在此，仅叙述色谱柱的开通状态，关闭状态不赘述，色谱柱循环管路二通阀只用出口方向设置的Tn表示。

1)深度再生第一周期

深度再生区：Z1、Z2、Z3；主回路：Z4、Z5、Z6、Z7、Z8

第一步，如图1(a)所示：0-Ts

深度再生区各色谱柱的工作状态：

Z1：V111、T1开；Z2：T2开；Z3：V324开，用洗脱液D1深度洗脱杂质，固定相再生，废液流入储液罐W；

主回路工作状态为：

I区：Z4：V416、V412、T4开；Z5：V523开，引入Z8流出液和洗脱液D2，洗脱组分A，组分A流出液一部分流入储液罐A，一部分回流至Z6；

II区：Z6：V615和T6开，组分A与B精细分离；

III区：Z7：V713和V722开，组分A、B被吸附并分离，组分B流出液一部分流入储液罐B，一部分回流至Z8；

IV区：Z8：V814、V821、H开，回收组分B，流动相再生，并流入Z4。

第二步，如图1(b)所示：Ts-2Ts

深度再生区各色谱柱的工作状态同第一步。

主回路工作状态为：

I区：Z5：V512、T5开；Z6：V623开，引入Z4流出液和洗脱液D2，洗脱组分A，组分A流出液一部分流入储液罐A，一部分回流至Z7；

II区：Z7：V715和T7开，组分A与B精细分离；

III区：Z8：V813、V821和V822开，组分A、B被吸附并分离，组分B流出液一部分流入储液罐B，一部分回流至Z4；

IV区：Z4：V416、V414、T4开，回收组分B，流动相再生，并流入Z5。

第三步，如图1(c)所示：2Ts-3Ts

深度再生区各色谱柱的工作状态同第一步。

主回路工作状态为：

I区：Z6：V612、T6开；Z7：V723开，引入Z5流出液和洗脱液D2，洗脱组分A，组分A流出液一部分流入储液罐A，一部分回流至Z8；

II区：Z8：V815、V821和H开，组分A与B精细分离；

III区：Z4：V413、V416和V422开，组分A、B被吸附并分离，组分B流出液一部分流入储液罐B，一部分回流至Z5；

IV区：Z5：V514、T5开，回收组分B，流动相再生，并流入Z6。

第四步，如图1(d)所示：3Ts-4Ts

深度再生区各色谱柱的工作状态同第一步。

主回路工作状态为：

I区：Z7：V712、T7开；Z8：V821和V823开，引入Z6流出液和洗脱液D2，洗脱组分A，组分A流出液一部分流入储液罐A，一部分回流至Z4；

II区：Z4：V415、V416、T4开，组分A与B精细分离；

III区：Z5：V513和V522开，组分A、B被吸附并分离，组分B流出液一部分流入储液罐B，一部分回流至Z6；

IV区：Z6：V614、T6开，回收组分B，流动相再生，并流入Z7。

第五步，如图1(e)所示：4Ts-5Ts

深度再生区各色谱柱的工作状态同第一步。

主回路工作状态为：

I区：Z8：V812、V821和H开；Z4：V416和V423开，引入Z7流出液和洗脱液D2，洗脱组分A，组分A流出液一部分流入储液罐A，一部分回流至Z5；

II区：Z5：V515、T5开，组分A与B精细分离；

III区：Z6：V613和V622开，组分A、B被吸附并分离，组分B流出液一部分流入储液罐B，一部分回流至Z7；

IV区：Z7：V714、T7开，回收组分B，流动相再生，并流入Z8。

第六步，如图1(f)所示：5Ts-6Ts

深度再生区各色谱柱的工作状态同第一步。

主回路工作状态为：

I区：Z4：V412、V416、T4开；Z5：V523开，引入Z8流出液和洗脱液D2，洗脱组分A，组分A流出液一部分流入储液罐A，一部分回流至Z6；

II区：Z6：V615、T6开，组分A与B精细分离；

III区：Z7：V713和V722开，组分A、B被吸附并分离，组分B流出液一部分流入储液罐B，一部分回流至Z8；

IV区：Z8：V814、V821和H开，回收组分B，流动相再生，并流入Z4。

深度再生第二周期：

深度再生区：Z2、Z3、Z4；主回路：Z5、Z6、Z7、Z8、Z1；

第一步，如图1(g)所示：0-Ts

深度再生区各色谱柱的工作状态：

Z2：V211、T2开；Z3：T3开；Z4：V424开，用洗脱液D1深度洗脱杂质，固定相再生，废液流入储液罐W；

主回路工作状态为：

I区：Z5：V516、V512、T5开；Z6：V623开，引入Z1流出液和洗脱液D2，洗脱组分A，组分A流出液一部分流入储液罐A，一部分回流至Z7；

II区：Z7：V715和T7开，组分A与B精细分离；

III区：Z8：V813和V822开，组分A、B被吸附并分离，组分B流出液一部分流入储液罐B，一部分回流至Z1；

IV区：Z1：V114、V121、H开，回收组分B，流动相再生，并流入Z5。

到达切换时间Ts时，控制系统将工作模式沿流动相方向移至主回路中下一根色谱柱，依次进行第二步、…、第六步。

6Ts时，进行深度再生区第三周期运行，深度再生区：Z3、Z4、Z5；主回路：Z5、Z6、Z7、Z8、Z1。

如此往复运行，实现按切换周期6Ts依次对在线色谱柱组的连续深度再生，深度再生区中单根色谱柱深度再生周期为18Ts。

根据实际的色谱柱深度再生所需时间t，确定[r(N-M)Ts+Ts]中r的取值，r＝(t/M-Ts)/[(N-M)Ts]，r在两个相邻整数之间时，取上限。r＝0时，深度再生区和主回路同步切换，此时深度再生区独立工作也有意义，如：用大于主回路的流速进行深度洗脱。

此实施例中，D1和D2为同种洗脱液。

实施例2

模拟移动床由6根色谱柱组成，每根色谱柱由11个二通阀控制6条输入管路、4条输出管路和1条循环管路，连接色谱柱流出液输出总线L21和流动相输入总线L16，构成绕过管路L21-L16，绕过管路设置1个二通阀H。工作模式要求是：在线深度再生1根色谱柱，梯度洗脱；5根色谱柱的主回路按2-1-1-1连续四区带模式运行，该情况下，色谱柱在线深度再生的示意图见图2。

主回路按Ts切换周期运行，运行步骤同实施例1，深度再生区：1根色谱柱，在此，用洗脱液D11、洗脱液D12和洗脱液D13洗脱，通过二通阀控制洗脱液通入顺序，洗脱液D13组成同洗脱液D2，深度再生区的色谱柱返回主回路的时间为Ts、或6Ts、或11Ts、或16Ts。

实施例3

模拟移动床由7根色谱柱组成，每根色谱柱由12个二通阀控制6条输入管路、5条输出管路和1条循环管路，连接色谱柱流出液输出总线L21和流动相输入总线L16，构成绕过管路L21-L16，绕过管路设置1个二通阀H。工作模式要求是：在线深度再生2根色谱柱，每根柱独立洗脱；5根色谱柱的主回路按1-2-2三区带模式运行，该情况下，色谱柱在线深度再生的示意图见图3。

深度再生区各色谱柱的工作状态：

Z1：V111、V125开，用洗脱液D1洗脱杂质；

Z2：V212、V224开，用洗脱液D2洗脱杂质，洗脱液D1洗脱能力大于洗脱液D2。

主回路工作状态：

I区：Z3：V316、V313开，引入洗脱液D3，洗脱组分A，组分A流出液一部分流入储液罐A，一部分回流至Z4；

II区：Z4：V415、T4开，Z5：T5开，组分A与B精细分离；

III区：Z6：V614、T6开，Z7：V721、V722开，组分A、B被吸附并分离，组分B流出液流入储液罐B。

主回路按切换周期Ts运行，按6Ts、或11Ts、或16Ts依次对在线色谱柱组深度再生。