1、12.2 模擬移動床色譜的分離原理12.2.1 真實移動床色譜的分離原理為了更好的理解模擬移動床的工作原理，首先介紹一下與之相關的真實移動床(tru moving bed, TMB)的分離原理。對于傳統的單柱色譜，假設是一個兩組份分離體系，當脈沖進樣后用適當的溶劑洗脫時就產生如圖121a的情況：一個物質移動慢，另一個物質移動快，當色譜柱足夠長時，兩者將最終分開。這與龜兔賽跑的情形相似，兩者的距離會越落越遠。這正是經典色譜分離純化物質的原理。真實移動床則給我們提供了另外一種分離方法。如果龜兔賽跑的跑道是會逆向移動的。在跑道的作用下，龜兔會向相反的方向運動。現在討論下述情況：當跑道不動時，設龜的速

2、度為 Vi,兔的速度為V2,則V1<V2(12.1)當跑道逆向運動時，且運動速度 V0介于龜兔運動速度 Vi和V2之間，即：V1<V0<V2(12.2)當跑道移動和自身運動的共同作用下，龜的移動速度Vi 和兔的移動速度V2分別為：Vi=Vi-V0<0(i2.3)V2=V2-V0>0(i2.4)由此可見，龜將會向跑道的移動方向移動，而兔則向跑道移動相反的方向移動。這樣就好像是龜在往后走，兔在往前走，最終兔與龜分別從跑道的兩頭下來，如圖i2.ib 所示 ：h圖12.1真實移動床色譜原理圖12a.單柱分離過程b、龜和兔在移動帶上這樣通過移動床模式就可以把龜兔完全分開。

3、可以看出，在這一分離過程中， 進樣可以采取連續進樣方式。從而改變了經典色譜法間斷進樣的這一不利制備分 離的工藝要求。上面的原理可應用于移動床色譜中，即將龜兔自身的移動看成流動相的推動作用。跑道的反向作用可通過固定相的整體逆向于流動相方向來實現。這種制備分離裝置便稱為真實移動床，其原理如圖10.2所示：液相再譙砰提余液弱保管化合物 囪相循環.i j L u /_',上# 11r，R卡il r z I * it b I*強保留化合物圖12.2真實移動床示意圖在圖12.2中所示的真實移動床色譜中，固定相自上向下移動，淋洗液自下 向上移動，同時連續地進行再循環。固定相由I區循環到IV區，而淋洗

4、液則由IV 區再循環到I區。含有組份 A和B的樣品由柱中間的樣品入口注入，新鮮的淋 洗液由I區引入。在選擇的流速下，在固定相上保留弱的組份A向上移動，由提余液（Rafinate）出口流出，而保留強的組份B則向下移動，由提取液（Extract） 出口流出，使組份A和B得到分離。依據功能的不同，把移動床通常劃分為四個不同的區 13:I區：在淋洗液入口與提取液出口之間，為固定相再生區。在I區之前， 兩種被分離的組分（A）和（B）必須被全部脫附，以便使固定相凈化。II區：在提取液出口和進料口之間；田區：在進樣口和提余液之間。這兩 個區為分離區，組分以相反的方向運動，弱保留組分（A）必須脫附隨液相移動，

5、 強保留組分（B）必須被吸附，隨固相移動。在 R區，弱保留的產物（A）必須全 部洗脫，而在田區，強保留的（B）產物必須完全吸附IV區：在提余液和淋洗液之間，為淋洗液再生區。在IV區兩種組分必須被 吸附，以便使再生的淋洗液再循環到I區。所有的入口流速通過物料平衡與出口流量相關聯，設QiQ1V分別為I -IV區的流量。QFeed, QExt , QRaff, QEL分別為進料流量、提取液流量、提余液流量和淋 洗液流量。則：Qn=QiQExtQm = Qn+QFeed(12.5)Qiv = QmQRaffQi=Qiv + Qei止匕外，入口/出口流量由下式關聯：QExt+QRaff =QFeed+

6、QeL(12.6)由于固體吸附劑循環很困難，所以真實移動床操作非常復雜，同時固定相的 移動會引起柱填料的磨損，使色譜柱柱效很低。為克服真實移動床的上述缺欠，人們通過切換裝置來模擬固定相的逆向移動，通常將這種切換裝置稱為模擬移動床。12.2.2 模擬移動床的原理模擬移動床的固定相實際上并沒有移動，而是通過閥切換技術改變。這一操作過程可以通過圖11.3清楚的反應出來。to時刻流動相樣品(A+B)的入口點和提取液 B、提余液(A) 的出口點的位置如左圖所示，經過t時間后，各進樣點和出樣點這一的位置如右圖所示。經過位置切換，造成的結果相當于固定相以L/t的速度與流動相相對運動，從而實現了逆流操作。但在

7、過程中，固定相并未移動。提余液II區進料流動相區提產液圖12.3模擬移動床操作原理圖同樣，在模擬移動床制備裝置中，人們通常將它分為四個區，每各區引起的 作用與真實移動床完全一樣，但由于切換閥操作的原因， 4個區所在的位置隨時 間變化而呈現周期性的改變。模擬移動床裝置一般由4到24根柱，3到5個泵和一些連接柱與各種管線的閥組成。其連接方式見圖12.4:進料提取海淋洗灌進料潸洗液圖12.4模擬移動床體系再循環選擇(a)再循環泵安裝在柱之間；(b)再循環泵安裝在區之間(IV區和I區之間)(c)無再循環泵圖12.4a是最經典的一種循環泵連接方式， 把循環泵放置在兩根柱之間（例 如柱12和1之間），可以

8、放置在任何一個區中，當不同區的流量不同時，泵的流 量也要改變，這種裝置相對簡單。在圖12.4b中，再循環泵被放置在兩個區之間，而且總是被放置在不存在溶 質的IV區和I區之間。這種連接方式需要增加閥，因此比前一種連接方式更為復 雜，主要用于超臨界流體模擬移動床。主要特點是能在I區得到更高的壓力。圖12.4c所示的裝置是由淋洗泵代替再循環泵，使裝置簡化，但比裝置（a）需要更多的閥。其不足之處是出口液必須要再循環到淋洗液罐中。無論那一種連接法，（a, b或c）對控制出口流速總是有不同的選擇，可用泵，閥，流量 計或壓力控制出口流速。對于圖12.4a所示的把再循環泵放置在柱之間的連接體系，有耐用性和把閥

9、的數量減至最少的特點，可用泵輸送流量，通過異步轉換入口/出口管線抵消再循環泵的影響。擬移動床目錄設備簡介操作原理主要應用編輯本段設備簡介模擬移動床simulated moving bed一種利用吸附原理進行液體分離操作的傳質設備。它是以逆流連續操作 方式，通過變換固定床吸咐設備的物料進出口位置，產生相當于吸附劑連續 向下移動，而物料連續向上移動的效果。這種設備的生產能力和分離效率比 固定吸附床高，又可避免移動床吸附劑磨損、碎片或粉塵堵塞設備或管道以 及固體顆粒縫間的溝流。編輯本段操作原理模擬移動床把固定吸附床分為許多段（常為24段），段內裝有吸附劑，段間液體不能直接流通。每段均裝有進出口管道（

10、進出兩用），由中央控制 裝置控制其進出。24個進出口中的20個只起段間聯系的作用，另四個供四股物料的進入或離出，某一瞬間的物料進出口位置（圖1模擬移動床工作原理）把整個吸附床層分成了四個區，各區距離不等長，每段相際傳質也不同。如A脫附區液體中含有 A與D,此區是用D使A脫附。B脫附區是用A及D使B 脫附。由上述兩區之間的出料口所引出的吸附液只含A與D,而且A的濃度也較大。A吸附區是使原料中 A與B分離，因此在 A吸附區上部取出的吸余 液中不含A而只含B與D。若吸附劑固定不動，則隨著時間的推移，固相中被 分離組分的濃度將自下而上逐漸變大。模擬移動床則是利用一定的機構（如 旋轉閥），使四個物料的進出口以與固相濃度的變化同步的速度上移。這樣， 構成一閉合回路，其總的結果與保持進出口位置不動，而固體吸附劑在吸附 器中自上而下移動的效果基本相同。目前在實際生產裝置中，又有一些新的改進。由模擬移動床分離出來的 吸附液（A+D）與吸余液（B+D）,分別精儲后即可得純 A和純Bo編輯本段主要應用模擬移動床可用來從烷姓中分離正構烷燒；從烯姓中分離直鏈烯燒。1972年