模拟移动床分离天然产物的研究

论文摘要

Broughton于1961年首次提出模拟移动床(Simulated Moving Bed,SMB)的概念,SMB是吸取固定床和移动床工艺各自的优点而设计的工艺。SMB吸附分离技术不仅克服了固定床吸附分离技术存在的间歇操作的缺点,也克服了移动床吸附分离技术存在的吸附剂磨损过大的缺点,实现了生产过程连续化,同时产品纯度和回收率可达到较理想的水平。SMB技术应用范围遍及石油、糖类、发酵有机酸和氨基酸等领域。尤其是90年代以来,SMB技术开始应用于精细化工和药物尤其是手性药物的分离。 本文一共分为五章。第一章介绍了固定床、移动床和模拟移动床的特点以及它们各自的发展历史、分离原理和应用实例。 第二章为固定床和模拟移动床的动力学模型。首先采用考虑轴向扩散、液膜传质阻力和内扩散阻力的一般性速率模型,建立了单根色谱柱的固定床模型,用有限元和正交配置法求解该模型。模拟移动床使用了两种模型:一是用移动床(True moving bed,TMB)过程来代替模拟移动床过程,用移动床固体的流速来代替模拟移动床因进出口的移动而相对于固相的速度;另一是使用固定床模型,将固定床的动力学模型与模拟移动床的各区流量和质量守恒关系相结合,反映模拟移动床的真实情况。 第三章为固定床分离大豆磷脂酰胆碱。采用一般性速率模型研究了大豆磷脂酰胆碱的色谱过程,得到了大豆磷脂酰胆碱(PC)在硅胶柱上的平衡常数(K)、液膜传质系数(k~1)与流速的关系及孔内有效扩散系数(D_p),可指导色谱分离过程的优化与放大。采用乙醇/水体系分离了大豆浓缩磷脂中的磷脂酰胆碱,考察了流动相组成和流速对分离效果的影响。随着流动相中水含量的增加,磷脂酰胆碱的容量因子和分离度减小。流动相以乙醇/水(80/20,v/v)为最佳。考察了Pe、Bi和η等参数对色谱峰形的影响。 第四章为模拟移动床分离大豆磷脂酰胆碱。研究了进料浓度、进料流速、各区的流速和切换时间等对SMB分离性能的影响,还研究了三角形理论下的SMB优化过程,结果表明:三角形理论有利于找到SMB的操作初始条件,但由于三角形分离区域是在理想条件下得到的,它忽略了传质与扩散作用,因此与实际的

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 固定床制备色谱
• 1.1.1 固定床工艺举例一分离混合二甲苯
• 1.2 移动床
• 1.2.1 移动床吸附原理
• 1.2.2 移动床工艺实例一超吸附过程
• 1.3 模拟移动床
• 1.3.1 模拟移动床发明起因
• 1.3.2 模拟移动床装置介绍
• 1.3.3 模拟移动床分离原理
• 1.3.4 模拟移动床应用领域
• 1.3.5 模拟移动床发展动向
• 1.4 课题研究的主要内容
• 参考文献
• 第二章 固定床和模拟移动床数学模型的建立
• 2.1 固定床色谱数学模型
• 2.1.1 一般性速率模型
• 2.1.2 模型的数值解
• 2.2 模拟移动床色谱数学模型
• 2.2.1 移动床连续模型
• 2.2.2 模拟移动床间断模型
• 参考文献
• 第三章 固定床分离大豆磷脂酰胆碱
• 3.1 大豆磷脂酰胆碱提取的研究进展
• 3.1.1 天然磷脂的结构
• 3.1.2 磷脂酰甘油脂肪酸组成及其位置分布
• 3.1.3 天然磷脂的来源
• 3.1.4 磷脂酰胆碱的理化性质
• 3.1.5 商业大豆磷脂产品的分类
• 3.1.6 国内外卵磷脂的开发现状
• 3.1.7 大豆磷脂中磷脂酰胆碱的分离工艺
• 3.2 固定床色谱分离大豆磷脂酰胆碱
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 模拟移动床分离大豆磷脂酰胆碱
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 色谱柱的制备和评价
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 模型参数的确定
• 4.1.4 结果和讨论
• 4.2 三角形理论下的SMB优化过程
• 4.2.1 SMB过程设计
• 4.2.2 SMB内部流量的最佳化操作步骤
• 4.2.3 SMB分离性能指标
• 4.2.4 三角形区域中的最佳操作条件
• 4.2.5 三角形理论下磷脂酰胆碱分离的优化过程
• 4.3 速率理论下磷脂酰胆碱分离的模拟过程
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 固定床分离生育酚同系物
• 5.1 天然维生素E提取的研究进展
• 5.1.1 维生素E的结构和性质
• 5.1.2 天然维生素E的来源
• 5.1.3 天然维生素E的提取工艺
• 5.2 固定床分离生育酚同系物
• 5.2.1 实验部分
• 5.2.2 结果与讨论
• 5.2.3 色谱柱的放大
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 第六章 模拟移动床分离生育酚同系物
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 实验方法
• 6.1.2 分离性能指标
• 6.1.3 模型参数的求取
• 6.2 实验结果和讨论
• 6.2.1 γ、δ-生育酚的SMB分离
• 6.2.2 γ、δ-生育酚分离的SMB优化
• 6.2.3 α、γ-生育酚的SMB分离
• 6.2.4 α、β、γ-生育酚的SMB分离
• 6.3 SMB设计和优化过程
• 6.3.1 物理参数对SMB分离的影响
• 6.3.2 操作参数对SMB分离的影响
• 6.3.3 动力学参数对SMB分离的影响
• 6.4 工程经济分析
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 攻读博士期间发表的论文