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1282012Vol.38No.1（T ota l 289）模拟移动床研究进展万红贵，张波，汪文进，王文娟，缪玲玲（南京工业大学生物与制药工程学院，江苏南京，210009）摘要详细介绍了模拟移动床（simulated moving bed ，SMB ）的分离原理，就模拟移动床在石油化工、生物分离、手性药物方面的实际应用，模型的设计与优化方法，新式模拟移动床及新型操作方式的出现予以综述，并对模拟移动床以后的发展趋势和研究重点予以展望。
关键词模拟移动床，分离，应用，设计，操作方式第一作者：学士，研究员（通讯作者）。
收稿日期：2011－09－21模拟移动床（simulated moving bed ，SMB ）的设计脱胎于真实移动床（true moving bed ，TMB ），最早由美国环球油品公司（UOP ）于20世纪60年代开发并应用于石油化工领域，工艺被称为Sorbex ；后来又开发了不少新的SMB 系统，并逐渐应用到精细化工、药物分离和生物技术等领域，目前研发的重点集中到了高纯度的产品，但产量较小。
为了对相应的模拟移动床系统进行最佳的设计与优化，达到高纯度、高生产率、低溶剂量的要求，研究人员又提出了各种不同的理论设计方法，如Marco mazzotti 等人的三角理论法，Wang 等人的驻波设计法等。
近些年来随着人们对于产品的精度、生产率、产量及生产的经济性有了更高的要求，针对传统的模拟移动床工艺操作过程提出了一些新的概念，如powerfeed ，varicol ，modicon 等，并设计出了诸如三区开环SMB ，五区SMB ，单柱四区SMB 等新式SMB 系统，并取得了较好的效果。
1模拟移动床（SMB ）原理在真实移动床（TMB ）中，液相与固相会做相对移动，如图1b 所示，但是由于固相移动困难，固体颗粒磨损，液化，低效等一系列的问题而阻碍了它的发展与大范围应用，并在一定程度上催发了模拟移动床（SMB ）的出现。
模拟移动床名词解释
模拟移动床是一种常用的化工实验室设备，也叫做“模拟流化床”。
它主要由固体床和气流组成，用于模拟工业过程中的传质、反应和吸附等过程，具有高效、可重复、可控制等特点。
固体床是模拟移动床的关键部分之一，其形状可以是管状、球状和鼓状等。
传统的静态床呈现的是固体形态，而移动床则通过床中的气流将固体床粉末全部悬浮在空气中，呈现流态，相互之间形成互相漂移的状态，其中气流的速度称为“气速”。
当进行反应时，公称气速是在固定的条件下通过床的空气体积流量与床的横截面积所获得的平均气流速度。
模拟移动床的气流由气体发生器产生，是通过气阀控制的压力、流量和组成来实现的。
床内气流通过床体传导，固体颗粒的膨胀度随着床体高度的变化而改变。
通过调节床内气流的密度和气速等参数，可控制固体床粉末的碰撞、剪切和重力等力学作用，从而影响固体床的颗粒动力学和质量转移等性质。
模拟移动床一般包含气流发生器、固体床、气流控制系统、温度控制系统和监控系统等组成部分，可应用于吸附、过滤、热浸润、催化反应和质量转移研究等领域。
其主要作用在于研究移动床反应器内残留时间和物料的分布，同时也为设计和改进移动床反应器提供参考和依据。
模拟移动床分离技术原理1.分离原理传统固定床吸附分离操作简单，易于实施,属间歇操作,故处理量少、不易实现自动控制；连续移动床降低了吸附剂的寿命，使生产成本增加，同时固体吸附剂很难实现轴向活塞流动,影响了吸附效率。
而模拟移动床吸附操作具有固定床良好的装填性能和移动床可连续操作的优点，并能保持吸附塔在等温、等压下操作。
模拟移动床分离原理如图1 所示，进料是A 、B 二元混合物，脱附剂D。
吸附强度次序是D>A>B。
吸附床分四个区域：图1 模拟移动床吸附分离原理示意图Ⅰ区：向上移动的D 优先吸附进料中的A和微量B ，同时置换出已吸附的部分D，在该区底部将抽余液B+D 部分排出，部分循环；Ⅰ区：该区底部上升的含A+B+D 的吸附剂，与顶部下降的含A+D的物料逆流接触,吸附强度A>B，B脱附，上升的吸附剂只含A+D，靠调节流量，B可完全脱附；Ⅰ区：D 自此区顶部入塔，与底部上升的含A+D的吸附剂逆流接触,D 置换出A，同时从底部抽出一部分作为抽出液，其余流进Ⅰ区起回流液的作用；Ⅰ区:该区底部上升的吸附剂D与塔顶循环返回塔底的B+D 逆流接触，按吸附平衡，B部分被吸附,D被部分置换与新鲜D一并进入Ⅰ区以循环利用，减少了所需新鲜脱附剂的循环量。
Ⅰ区底部抽余液主要含有B+D，Ⅰ区底部抽出液主要含有A+D。
Ⅰ区组分为A+B+D，Ⅰ区为A+D，Ⅰ区为B+D。
如图2所示，在程序控制下，通过旋转阀的步进，定期启闭切换吸附塔各塔节进出料和解吸剂阀门，使各液流进入口位置不断变化，模拟了固体吸附剂在相反方向上的移动。
阀门未切换前，对每个塔节而言是固定床间歇操作，当塔节较多和各阀门不断切换，或采用多通道旋转阀不停转动时，吸附塔是“连续操作的移动床”。
图2 模拟移动床吸附分离操作示意图吸附塔一般由24个塔节组成，第3 、6 、15和23 塔节分别是脱附剂、抽余液、原料和抽出液进出口。
本技术关键之一便是转换物流方向的旋转阀门，旋转阀转动一格，各液体进入口位置相应改变一塔节，固体吸附剂和循环液流成“相反”方向移动。
