多元分流式反应分离装置及其方法 【技术领域】
本发明涉及一种多元分流式反应分离装置及其方法。
背景技术
在现有技术中，较受瞩目的连续式分离装置是模拟移动床，中国专利CN1116088C、CN1087640C、CN1176838A和CN1374146A等均有详细描述。在这些装置的操作工艺中，物流均为错流形式。即既存在串联式色谱柱间的环向流动，又存在某些直通式或折流式流动，随着物流的进出，各色谱柱间流速、流向变动频繁，分离床层内容易发生回混，并存在累积性交叉污染，进而影响产品分离的纯度，降低工艺稳定性。对于一些物流条件不太复杂的工艺过程，如异构体分离、超临界萃取等，模拟移动床分离技术具有较强的适用性。特别是，目前模拟移动床分离技术主要适用于二组份反应分离工艺。但是，对于日趋兴旺的生物化工、药物分离、海洋和农产品深加工等领域，常须涉及物流状态更加复杂的过程，要求进行多组份一体化反应分离。而且，此类生产工艺一方面迫切要求装置简单化、小型化、低成本和集成化，另一方面对产品的纯度、操作稳定性等提出更高的工艺要求。因此，由“错流”模式带来的限制，就显得尤为突出。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种多元分流式反应分离装置及其方法。
多元分流式反应分离装置：原料液贮槽M、流量调节阀KM、恒流泵PM与自控阀M1、M2、…、Mn串接后，分别与单元设备X1、X2、…、Xn的进料通路连接，洗脱液回路D1、D2、…、Di与自控阀D11、D12、…、Din串接后，分别与单元设备X1、X2、…、Xn的洗脱通路连接，剩余液贮槽B、检测仪通道CB与自控阀B1、B2、…、Bn串接后，分别与单元设备X1、X2、…、Xn的剩余液通路连接，最终产品回路A1、A2、…、Ai通过检测仪通道CA1、CA2、…、CAi与自控阀A11、A12、…、Ain串接后，分别与单元设备X1、X2、…、Xn的提取通路连接。
应用上述多元分流式反应分离装置的分离方法：在任一瞬间，每个单元设备中，只允许有一对物流管路是开通的，按给定时段，物流管路同步切换一次，切换后新开通的管路向同一方向推进一个单元设备，周而复始地进行循环操作，实现多组份连续一体化反应分离。
本发明的优点：
1)装置更为简洁，没有复杂地单元间流通管路及循环系统及设备，易于实现装置的小型化、集成化和一体化；
2)操作工艺更简洁有序，分流模式有利于控制流体流速，低成本运行易于在中、小型企业中推广应用；
3)系统更加稳定可靠，有利于提高产品纯度，更适合于液流较为复杂的反应分离系统和生化工艺，可以实现多组份一体化反应分离。
【附图说明】
图1是多元分流式多组份反应分离装置结构示意图；
图2是三元分流式、双流路二组份反应分离装置结构示意图；
图3是六元分流式、四流路四组份反应分离装置结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，多元分流式反应分离装置：原料液贮槽M、流量调节阀KM、恒流泵PM与自控阀M1、M2、…、Mn串接后，分别与单元设备X1、X2、…、Xn的进料通路连接，洗脱液回路D1、D2、…、Di与自控阀D11、D12、…、Din串接后，分别与单元设备X1、X2、…、Xn的洗脱通路连接，剩余液贮槽B、检测仪通道CB与自控阀B1、B2、…、Bn串接后，分别与单元设备X1、X2、…、Xn的剩余液通路连接，最终产品回路A1、A2、…、Ai通过检测仪通道CA1、CA2、…、CAi与自控阀A11、A12、…、Ain串接后，分别与单元设备X1、X2、…、Xn的提取通路连接。
多元分流式反应分离方法：主体由二个或二个以上结构、功能和配置等同的单元设备组成，每个单元设备有二对或二对以上物流进出口管路，并分别配备开关式自动控制阀，在任一瞬间，每个单元设备中，只允许有一对物流管路是开通的，按给定时段，物流管路同步切换一次，切换后新开通的管路向同一方向推进一个单元设备，周而复始地进行循环操作，实现多组份连续一体化反应分离。
实施例1
从牛初乳中分离具有生物活性的可食用蛋白质
将牛初乳用纯水稀释后，从充填某种填料颗粒的色谱分离柱中通过。目标物分子能被填料颗粒吸附而滞留于色谱分离柱床层内，分子量较大的非目标物分子不能吸附而随同稀释剂排出至剩余液收集槽内。至色谱分离柱内吸附饱和后，再用一定浓度的NaCl溶液作洗脱剂，将目标物质洗脱至提取液贮槽内，再经过后处理，获得最终产品。
采用图2所示的三元分流式、双流路二组份色谱分离装置。首先，在手动控制状态下，使三个色谱分离单元都达到吸附饱和，然后进入自动化连续循环生产。设自动切换的时间段为Δt，列出一个操作循环的控制指令如下表： 序 号 指令 名 发令 时刻受控阀名状态 执时 时段 色谱分离柱工况123 1 t1 0D1，A1开 Δt洗脱吸附吸附M3，B3开 2Δt 2 t2 ΔtD2，A2开 Δt吸附洗脱吸附M1，B1开 2Δt 3 t3 2ΔtD3，A3开 Δt吸附吸附洗脱M2，B2开 2Δt
上表中“色谱分离柱工况”由所选定的物流开通序列所决定，在本例中吸附速度比洗脱要慢，因而需开通双倍的时间段。
实施例2
从牛初乳中分离多种具有生物活性的可食用蛋白质新工艺
新工艺与实施例1的主要区别在于：采用不同浓度的NaCl溶液三次洗脱来取代例1中的单次洗脱，从而可以得到三种产品，实现四组份一体化分离。
采用如图3所示的六元分流式、四流路四组份色谱分离装置。首先，在手动控制状态下，使六个色谱分离单元都达到吸附饱和，然后进入自动化连续循环生产。设自动切换的时间段为Δt，列出一个操作循环的控制指令如下表： 序号 指令名 发令 时刻 受控阀名状态执行时段 1 t1 Δt D11，D22，D33，A11，A22，A33 开 Δt M6，B6 开 3Δt 2 t2 2Δt D12，D23，D34，A12，A23，A34 开 Δt M1，B1 开 3Δt 3 t3 3Δt D13，D24，D35，A13，A24，A35 开 Δt M2，B2 开 3Δt 4 t4 4Δt D14，D25，D36，A14，A25，A36 开 Δt M3，B3 开 3Δt 5 t5 5Δt D15，D26，D31，A15，A26，A31 开 Δt M4，B4 开 3Δt 6 t6 6Δt D16，D21，D32，A16，A21，A32 开 Δt M5，B5 开 3Δt
从以上二实施例的对比可以看出，适当增加反应分离装置中的单元数目，有利于满足不同工艺操作序列的需要，但取三至十个单元是最合适的；适当地增加单元中的物流通路对数，能适用于多种工序和产品的需求，但取二至四对流路是最合适的；本发明可以实现多组份的一体化反应分离，但取二至五种是最合适的。