(54) СПОСОБ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ТЕКУЧИХ СМЕСЕЙ НА ФРАКЦИИ
К рометого, целью изобретения ябяяетсятакже иовышение степени разаелеяия мендбсорбирующейся фракции,
Для этого через зону разделения и отбо ра менее сорбирующейся фракции пропускают поток вытеснителя в или разбавпеи HCW носителем виде,
. Сущность йзобретеньл пояснена чертежом на котором приведено наокопько рабочих поиожшгий компочектс одного иэ вариантов устройства, при помощи которого может быт реализован предложенный способ.
В качестве примера выбрано газохромагт« графипеское разделение бинарнсй смеси с линейными изотермами секции и с независимым распределением компонентов меян ду фазами.
Устройство содержит нескопысо, например три, хроматических колонки К1« К2, КЗ, соединенных друг с другом пра помощи переходных каналов Кн, в которых установлены управляемые переключающие элементы Э1, 32,ЭЗ, выполненные, например, в виде мaлoгaбapитньJk мембранных клапанс@, управляемых командным устройством при помощи сжатого воздуха.
Каждый: из переходных канале Кн снабжен подаодящим1з газовыми линия и Л, в которых установлены аналогичные переклкн чающие элем.енты Э4. Газовые линии Л | предназначены для ввода и вывода газсжых ПОТОКОВ в сиотему колонск Ki-КЗ,
Количество подводящих газсжых линий Л, которыми снабжен каждый иё|переходных каналов Кн, определяется суммарным количеством газсжых потсассе, вводимых и выводимых из системы.
При разделении текучей смеси на две фракции количество подводящих линий Л равно пяти (в систему вводятся два потока газа-носителя и поток разделяемой смеси, а выводятся потоки легкий и тяжел Л/ фракций смеси, разбавленные газомчносигелем).
На чертеже газовые линии Л изображены с клапанами, находящимися в данный момен в закрытом положении, а не имеющие принципиального значения при разъяснении | хода процесса - частично не показаны,
Каждая из колонок К1-КЗ снабжена индивидуальными средствами регулирования гемпера гуры. ;
В положении Л , когда клапан Э2 в переходном канале между колонками К2 и КЗ открыт, а клапаны Э1 и ;ЭЗ закрыты, в колонку К1 подается поток W| газа-носителя, который с выхода той же колонки направляется Б коллектор для сбора более сорбирующейся фракции, а чЪрез колонки К2 и КЗ пропускают потЬк f газа-носителя, который с выхода колонки КЗ направляется в коллектор менее сорбирующейся фракции (коллекторы не показаны), причем температуру Т колсмки К2 поддерживают выше температуры Tj в кояонке КЗ.
В начале процесса разделения лрн устансдаивщихся потоках газа-носителя W| и Wft на вход колонки КЗ начинают непрерывно подавать потсж разделяемой газов й1 Чили паровой) смеси, содержащей, например, два компонента и Ь, , один из которых ft обладает меньшей сорбируемocтьЮi По мере продвижения компоненте смеси вдоль слоя сорбента в коло1же КЗ фронт движущейся хроматографической полосы
|вследствие различия а коэффициентах распределения компоненте начинает обогащать-,
Си по менее сорбирующемуся (более легкому) компоненту Л. .
Начиная с некоторого момента времени t при достижении.фронтом хроматографической полосы выхода колонки КЗ в ксшлектор, для сбора легкой фракции вместе с потоком Wjj газа-носителя поступает фракция смеси, обогащенная по легкому компоненту А .
.
В зависимости от разделяемой смеси и заданной степени обогащения выбирают длину колонки и условия разделения в ней {(ckopocTb потока газа-носителя, скорость додачи разделяемой смеси и температуру колонки). Отбор легкой фракции смаси с выхода колонки КЗ и подачу разделяемой смеси на вход колонки КЗ осуществляют до того момента времени, когда к выходу колонки КЗ приблизится зона хроматографической полосы, содержащая, разделяемую смесь с равновесным содержанием компонентов А и В {защтриховааный участок колонки в положении К ).В
0 мШент производят переключение га-. 8ОВОЙ схемы в псяюжение 5, в кс гором клапан ЭЗ в переходном канале между колонками КЗ и К1 открыт, а клапаны Э1 и Э2 закрыты. Одновременно переключают
1 нагрев колонок с таким расчетом, чтобы /колонка-КЗ поддерживалась при температуре 71, ксшонка К1 - при температуре 11 а колонка К2 перещла в режим охлаждения
с температурыТч на температуру .Т.. В тот же момент осуществляют перемещение мест ввода и вывода потоков газа-носителя и места ввода разделяемой смеси путем переклаЬчения клапанов Э4, устансвленных на
5 подводящих газовых линиях Л. Начиная с этого момента времени подачу потока V/i газа-носителя производят на вход колонки К2, Wg на вход колонки КЗ, а разделяеь ую смесь непрерывно подают на вход
{колонки К1. Вывод газовых потоков в положении производят с выходя колонок К1 и К2. Пр jUecc разделения, происходящий вэтом по лржении схемь в колонке К1 полностью :йдентичен описанному выше процессу раз|дешвня, проходящему в колонке КЗ в пред |щвС1вующий промежуток времени, Оставша35СЯ Б копбнке КЗ часть смеси под действй вм потока Wa газа-носителя перетекает Л -,ив колонки КЗ в копонку К1. При этом задний фронт, перемещающийся в колонке К ;хроматографичвской полосы, начинает обога Статься по компоненту В смеси, обладаю|щвму большей сорбируемостью. Следует от1мвти1гь, что при одинаковой скорости гааа носителя линейная скорость перемещения .переднего фронта смещанной зоны А + В Нравна линейной скорости перемейлвния тя- желого компонента В при температуреТ | а линейная скорость перемещения заднего фронта этой зоны равна скорости перемещения легкого компонента А при температуре Та . Но так как через колонку- КЗ протекает поток Wg газа-носителя а чеjjea колонку К1 тот же поток вместе сТ ютойом разделяем ей смеси, задний фронт смещанной зоны А +В будет тем больше ;с1гтгставать от скорости перемещения легкого компонента при температуре Т. , чем больше отличаются потоки газа в обеих кодонках. Следовательно, для достижения макФвмальной производительности в конкрет |ных условиях необходимо соотношение пото ка разделяемой смеси к потоку газаносителя подбирать так, чтобы к моменту приближения переднего фронта смешанной зоны А +В (защтрихованный участокК В положение S ) к выходу колонки К1, эадкий фронт смешанной зоны А В уже успел полностью перейти из колонки КЗ в колонку К1, а в колонке КЗ осталась лишь зона В хроматографической полосы, обсьгащенная по тяжелому компоненту В.. Нагревая колонку КЗ, увеличивают скорость передвижения в ней части смещай- ной зоны Д В и зоны В хроматографической по лосы, обогащенной но тяжелому компоненту по сравнению с передней частью смешан ной зоны А + .В и зоны Л , обогащенной по легкому компоненту А в колонке К1, Это представляет возможность увеличить объемную скорость подачи разделяемой смеси с расчетом, чтобы было соблюдено условие полного выхода заднего фронта смещанной зоны А В из колонкиКЗ |К моментуподхода переднего фронта той же зоны к выходу колонки К1. Таким образом повышают производительность снсте мы. Когда передний фронт смешанной зоны .- . А + В ПрибЛИСЗГТТСЯ. к выходу КОЛОИКТ1К.1 , а задкий фронт выйдет- из колонкиКЗ, проЙаводятПереключение гас 1овой схимы хро.ттографа из положения в riojroweHtie В этом положении клапан Э1 между колонками КЗ. и К2 открыт, а клапаны Э и ЭЭ . «йкрыты. Потсж W газа-нос:ителя с того ;же момента перэкдчсчается на вход колонки КЗ, поток VVo - на вход колонки Kl| а разделяемую смесь непрерывно подают на вход колонки К2. Одновременно с переключением газовой г схемы переключают и обогрев колонок с расчетом, чтобы колонка К1 поддерживапась при температуре Tg , колонка К2 при температуре Т , а колонка КЗ перо1Н«ла в режим охлаждения с температуры L т.ч на 1-вмпературу 1. . - Оставщаяся в колонке КЗ часть хромй тографической полосы, обогащенная по 6t 1лее сорбирующемуся компоненту В , выводится потоком Wi газа-носителя, в конжчктор для сбора тяжелой фракции смеси. При скорость потока W газа-носитолп поаби-рают так, чтобы к моменту следующег о пе- реключения обогрева и клапанов сорбент в колонке КЗ успел полностью регенериропчтЬся от компонента В . Учитывая то, что вона, обогпщенная по тяжелому компоненту В , находится у выхода колонки КЗ, начало регенерации при температуре Т с последующим охлаждони- ем до 1 позволяет значительно сократить расход газа в потсж.в w., по срайпению с регенерацией при температуре Tj, Отбор Л-ГКОЙ фракции смеси с выхода колонки К2 производят до тех пор, пока передний фронт смещенной зоны А В кроматографической полосы приблизится к выходу колонки К2, а задний фронт зоны полностью выйдет из колонки К1, после чего переключают газовую схему и обогрев колонок из положения -О в положение 2. , В этом положении газовой схемы потек Wj аза-носителя подается на вход колонки К1 и вывсщится с выхода той же колошей вмео те с оставщейся в колонке К1 частью хроматографической полосы, обогащенной по |тяжелому компоненту В , в коллектор для :сбора тяжелой фракции. Поток W, газаносителя подается на вход колонки К2, раз- ляемая смесь - на вход колонки КЗ, а ;отбор легкой фракции производят с выхода колонки КЗ. : Колонка К2 поддерживается при темие|ратуре Tg , колонка КЗ - при температу:ре Tj , а колонка К1 охлаждается с температуры Т, на температуру Т, , Начиная с этого момента циклы разделтенйЯ повтррйютчзя в описанной выше послвдоватепьности. При етс разделение непрерывно вводимой текучей смеси и отбор легкой фракции производят при помощи одного потока газа-носитепя, а отбор тяжелой фракции производят при помощи другого потока газа, места ввода и вывода которых перемещают вдоль последовательно включенных колонок синхронно с переключением места ввода разделяемой смеси с поддержанием в каждом; положении схемы « температуры первой по ходу газа-носителя колонки двухступенчатого участка выше температуры последней по ходу газа-носителя колонки того же участка с последующим охлаждением этой е колонки в течение времени пребывания ее в регенерационной позиции.
При разделении многокомпонентных смесей обеспечивается выделение в чистом виде наименее или наиболее сорбирующегося компонента или разделениесмеси на две фракции в любой точке по хроматограмме.
При осуществлении разделения паровых и газовых смесей с использованием вытеснения в качестве потека Wj в систему подают газ-вытеснитель в чистом виде или разбавленный инертным газом-носителем. В таком случае процесс в общем похож; на выщеописанный с той разницей, что переме щение хроматографической полосы и разделение смеси в первой по ходу движения газа-носителя колонке двухступенчатого участка хроматографической петли осуществляется под воздействием р(асщиряющейся зоны сорбирующего вытеснителя/который вытесняет компоненты смеси из колонки. В качестве вытеснителя, в частности, удобно использовать часть потсжа выделенной тяжелой фракции. Скорость газа-носителя в потоке Vy выбирают при этом так, чтобы колонка, смьшаемая потоком W успела бы за цикл регенерироваться от газавытеснителя.
При разделении жидких смесей потоки W и Wjj образуют из жидкостей,растворяющих компоненты разделяемой смеси. Наличием двух потоков Wj и Wj, обеспечиваются также удобные условия для применения градиентного элюировавяя с делью улучщения условий разделения и поиышения производительности.
В зависимости от конкретных условий разделения и свойств компонентов смеси, каждая из трех функциональных i частей,
хроматографической петли может быть со
ставлена из одной или более секций равной
длины с перемещением в каждый раз точек ввода и вывода на длину одной секции. Таким образом функциональные части хроматографической петли могут иметь неравную
длину.
Формула изобретения
1. Способ хроматографического разделеннг текучих смесей на фракции путем осуществления циркуляции непрерывно вводимой смеси в потоках носителя в системе из нескольких хроматографических колонок, последовательно соединенных в замкнутую петлю с перемещением мест ввода и вывода потоков вдоль колонок и с отбором обогащенных фракций концов хроматографической полосы, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыщения производительности
разделения и чистоты фракций, часть хроматогра ической петли между местами ввода потока разделяемой смеси и потока носителя, поддерживают при температуре, превышающей температуру остальной петли с
последующим понижением температуры до температуры остальной части петли, когда на указанной части петли находится зона выводимой из системы более сорбирующейся фракции.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени разделения менее сорбирующейся фракции, через зону разделения и отбора сорбирующейся фракции, пропускают потсж вытеснитепя в чистом или разбавленном носителем виде..
