模拟移动床吸附分离技术及其应用_李凌

模拟移动床色谱研究进展及应用于人参皂苷成分分离研究展望孙成贺;郭靖;王英平【摘要】模拟移动床是一种连续分离的制备色谱分离技术,具有连续进样,不间断分离,产品高纯度,低成本和污染小等优点.该技术已经成熟应用在石油化工和食品工程等领域,但在人参产业产品分离应用较少.本文综述模拟移动床色谱技术的分离原理和应用进展,深入分析该方法在人参皂苷制备分离中的应用前景,为模拟移动床色谱应用于人参系列皂苷单体制备研究提供一些理论依据.【期刊名称】《人参研究》【年(卷),期】2016(028)001【总页数】5页(P43-47)【关键词】模拟移动床;SMB;分离;人参;人参皂苷【作者】孙成贺;郭靖;王英平【作者单位】中国农业科学院特产研究所,吉林长春·130112;中国农业科学院特产研究所,吉林长春·130112;中国农业科学院特产研究所,吉林长春·130112【正文语种】中文模拟移动床（Simulated moving bed chromatography，SMB）是一种连续色谱分离技术［1］。

模拟移动床技术二十世纪六十年代首先应用于石油化工领域，美国UOP公司开发用于乙苯和二甲苯的工业化生产［2］。

由于分离产品纯度高，可进行连续分离，生产工艺；可以放大和缩小等优点，随后被广泛推广到食品工业、精细化工和制药工程等领域，近年来在天然产物领域的应用也越来越广泛。

模拟移动床技术具有以下优点：a.投资少；b.能源消耗少；c.分离设备小型化；d.产品纯度高；e.洗脱溶剂可回收利用；f.污染少等优点［3］。

人参属植物主要有人参、西洋参和三七，人参属植物富含人参皂苷，但其皂苷组成和含量差异很大，总皂苷含量由高到低的顺序为三七＞西洋参＞人参［4］。

人参主要化学成分为挥发油、多糖、皂苷、氨基酸、黄酮和有机酸类化合物，其中皂苷类化合物被认为其主要有效成分，人参不同部位皂苷含量不同，由高到低的顺序为花蕾＞果实＞须根＞叶片＞主根＞茎［5］。

61吸附分离技术在PX工业生产中的运用丁 明（中海炼化惠州炼油分公司，广东惠州 516082）摘要：工业化的吸附分离技术生产PX，需要对从设备的接收到最终产品合格的整个过程严格的控制。

本文以国内某石化厂PX装置的原始开工为例，详细介绍了：制造工艺的标准化，设备清洁化，装填密度可控化，仪表控制准确化，操作条件的不断优化。

而所有的一切都要建立在准确计算和模拟的基础上。

关键词：PX SCS模拟移动床；工业色谱；对二甲苯；工业化引言吸附分离工艺是表面化学的重要分支，利用吸附相和被吸附相之间选择吸附性的不同，来分离普通精馏方法很难高精度分离的同分异构体[1]。

AXENS公司于1997年首次成功的将这一技术工业运用在S-Oil的PX 装置，利用吸附分离技术分离（PX OX MX EB）四种C8A同分异构体，生产纯度达99.9%的PX[2]，其技术也在不断的革新，表现为保持高纯度的基础上，产量和收率都有一定的增加，同其竞争对手UOP的全球生产PX市场的争夺也逐渐确立了自己的一席之地[2]。

本文就如何实现吸附分离大规模工业化生产谈谈IFP的特点。

1 模拟移动床分离技术理论基础“模拟移动吸附分离技术”的基础来源于分析色谱技术的发展，通常所说的色谱被广泛的运用在物质浓度测量领域，虽然同为利用吸附相和被吸附相之间选择吸附性的不同，来高精度地分离某些物质，但是色谱由于其固定的分子筛，操作的间隙性的且较小的处理能力，通常更多的是作为一种定量的测量方法，而非一种工业大规模生产的方法。

于是人们巧妙的将色谱柱的体积放大，并增加了吸附剂的物理机械强度，就出现了现代移动床吸附分离工业[3]。

模拟移动床通过液体出入口位置的变化实现固体吸附剂的移动，整个吸附过程遵循“浓度大的解吸浓度小的，强吸附性的解吸弱吸附性的”规律，其吸附机理与移动床相类似，按液流位置和所起作用不同，整个床层可以分为四个区，在PX装置中，对二甲苯PX 为“强吸附组分”，除 PX 外其它二甲苯异构体为“弱吸附组分”，对二乙苯PDEB为解吸剂，具体分离的原理如图1所示。

模拟移动床分离技术的发展和应用周日尤(江苏省粮食科学研究设计院南京凯通公司,南京　210019) 摘　要:论述了模拟移动床技术的发展和应用前景。

移动床分离技术也称色谱分离技术。

与传统的制备色谱技术相比,模拟移动床采用连续操作手段,利于实现自动化,制备效率高,制备量大,大型模拟移动床制备设备每年制备量可达百万吨级水平。

模拟移动床是一种多学科技术相结合的先进的分离设备,设备复杂,技术含量高,其综合了工艺、设备、电器和自动控制等技术于一身。

选用适当的分离剂,可以高效、廉价地分离那些物理性质和化学性质非常相似的且用一般分离方法难以分离的混合物。

评价模拟移动床的指标有:柱数、柱长、柱径和柱压降以及分离强度、分离纯度、分离浓度、料剂比和循环比等。

模拟移动床分离技术的成熟,使其在石油、精细化工、食品工业、制药工业等诸多领域得到了广泛的应用。

关键词:色谱分离;模拟移动床;发展;应用中图分类号:T Q028 文献标识码:A 文章编号:1006-2513(2010)05-0182-05T h e d e v e l o p m e n t a n da p p l i c a t i o no f S M BZ H O UR i-y o u(J i a n g s u G r a i n S c i e n c e R e s e a r c h＆D e s i g n I n s t i t u t e,N a n j i n g210019)A b s t r a c t:T h e d e v e l o p m e n t a n da p p l i c a t i o n o f t h e t e c h n o l o g y o f S M Bi s r e v i e w e d i n t h i s p a p e r.T h e s e p a r a t i o n-t e c h-n o l o g y o f S i m u l a t i o n M o v i n gB e d(S M B)i s a na d v a n c e ds e p a r a t i o n-t e c h n o l o g y o fC h r o m a t o g r a m a s w e l l.C o m p a r e d w i t ht r a d i t i o n a l t e c h n o l o g y o f C h r o m a t o g r a m,c o n t i n u i n g p r o c e s s i s e m p l o y e di nt h e t e c h n o l o g y o f S M B.I t i s u s e f u l f o r A u t o-c o n t r o l.T h e e f f i c i e n c y i s h i g h e r,t h e o u t-p u t i s l a r g e r d u e t o t h e u s e o f t h e S M B.I t c l i m b s a h i g h l e v e l o f o n e m i l l i o np e r y e a r b y u s i n g b i g s y s t e mo f S M B.S M Bi s a na d v a n c e d s e p a r a t i o n-d e v i c e w h i c h r e s u l t s f r o m t h e c o m b i n a-t i o n o f m u l t i-d i s c i p l i n e s.T h e c o m p o s i t i o n o f S M Bi s c o m p l e x w i t h a d v a n c e d t e c h n o l o g y.A n d i t c o m b i n e s t h e t e c h n o l-o g i e s o f e q u i p m e n t,e l e c t r i c i t ya n da u t o-c o n t r o l.S M Bw i t hp r o p e r r e l e a s e-a g e n t c a ne f f i c i e n t l ya n de c o n o m i c a l l y s e p a r a t e s o m e m i x t u r e s w i t h s i m i l a r p h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t y w h i c h a r e d i f f i c u l t t o b e s e p a r a t e db y t r a d i t i o n a l s e p-a r a t i o n m e t h o d s.T h e e v a l u a t i o ni n d e x e s f o r S M Ba r e a s f o l l o w s:c o l u m nn u m b e r,l e n g t ho f c o l u m n,d i a m e t e r o f c o l-u m n,p r e s s u r e o f c o l u m n,s e p a r a t i o n-c a p a b i l i t y,p u r i t y,c o n c e n t r a t i o n,r a t i oo f f e e da n dr e l e a s e-a g e n t,r a t i o o f c i r c l e e t c.S M Bc a n b e w i d e l y u s e d i n t h e f i e l d s o f P e t r o l e u m c h e m i c a l i n d u s t r y,f i n e c h e m i c a l i n d u s t r y,f o o di n d u s t r y a n d p h a r m a c e u t i c a l f o r i t s m a t u r e s e p a r a t i o n-t e c h n o l o g y.K e yw o r d s:s e p a r a t i o n-t e c h n o l o g y o f c h r o m a t o g r a m;s i m u l a t i o n m o v i n g b e d;d e v e l o p m e n t;a p p l i c a t i o n1　概述液相色谱最初即是用于分离和制备物质的。

综述专论刘剑*佟华芳詹海荣汲永钢张永军孙淑坤摘要：本文介绍了模拟移动床技术的工作原理及其在石化领域中分离二甲苯、乙苯、芳烃及正构烷烃分离等方面的应用。

关键词：模拟移动床技术分离石化中图分类号：TQ 0282.8　文献标志码：A文章编号：T1672-8114(2013)05-0013-04（中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院，黑龙江大庆163714）模拟移动床[1]（S i m u l a t e d Ｍov i n g Ｂe d chromatograph ，简称SMB ）分离技术是20世纪60年代人们开发的一种新型分离技术。

它由类似色谱柱的固定床层串联起来的分离系统，以逆流连续方式操作，通过变换固定床吸附设备的物料进出口位置，产生相当于吸附剂连续向下移动，而物料连续向上移动的效果。

SM B 技术的生产能力和分离效率比固定床高，又可避免移动床吸附剂磨损、碎片或粉尘堵塞设备或管道及固体颗粒缝间的沟流等问题。

它具有分离能力强，设备体积小，投资成本低，便于实现自动控制等优点。

SM B 技术是化工技术中的一次革新，应用遍及石油化工、生物发酵、医药食品等领域。

1SMB 技术1.1S MB 技术原理SMB 原理如图1所示，进料时A 、B 二元混合物，脱附剂D 。

吸附强度次序是D>A >B 。

按进料进出位置和所起的作用不同，吸附床分四个区域。

Ⅰ区（吸附区）：向上移动的D 优先吸附进料中模拟移动床技术及其在石化领域中的研究进展的A ，同时置换出已吸附的部分D 。

该区底部将抽余液B+D 部分排出，部分循环。

Ⅱ区（精馏区）：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；Ⅲ区（解吸区）：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，D 置换出A ，一部分作为抽出液抽出，其余进入Ⅱ区回流。

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。

模拟移动床吸附分离是一种重要的化工分离技术，它在化工生产和环境保护领域有着广泛的应用。

本文将简要介绍模拟移动床吸附分离的过程，包括其基本原理、工艺流程、关键参数和优势等内容。

一、模拟移动床吸附分离的基本原理模拟移动床吸附分离是利用吸附剂对混合气体或混合液中的组分进行选择性吸附，从而实现组分的分离。

其基本原理可概括为：通过物料的逐步移动，使吸附剂经历一系列的吸附、解吸和再生过程，最终实现对混合物的有效分离。

二、模拟移动床吸附分离的工艺流程1. 进料阶段：混合气体或混合液经过预处理后，进入模拟移动床吸附分离系统。

在此阶段，吸附剂处于空气状态，等待进料。

2. 吸附阶段：混合气体或混合液在一定的压力和温度下，通过吸附剂层，使其中的一部分组分被吸附，而其他组分通过吸附剂，完成吸附分离过程。

3. 解吸阶段：当吸附剂饱和时，需进行解吸操作，将已吸附的组分从吸附剂上解吸出来，此时通入适量的解吸剂，使吸附剂重新恢复吸附能力。

4. 再生阶段：解吸后的吸附剂需要进行再生操作，将解吸剂脱除并进行处理，使吸附剂重新恢复至吸附状态。

5. 排放阶段：再生后的吸附剂重新恢复至吸附状态，等待下一轮的进料。

以上过程循环往复，实现了对混合气体或混合液的有效分离，从而达到了提纯、浓缩等目的。

三、模拟移动床吸附分离的关键参数1. 吸附剂：选择合适的吸附剂对于模拟移动床吸附分离过程至关重要，吸附剂的种类、粒度、孔径大小等因素都会直接影响分离效果。

2. 进料条件：包括混合气体或混合液的成分、流量、温度、压力等因素，这些条件将影响到吸附剂的选择和操作参数的确定。

3. 操作参数：如压力、温度、流速、再生剂的使用量等操作参数的选择和控制，决定了整个分离过程的效率和质量。

四、模拟移动床吸附分离的优势1. 高效、节能：模拟移动床吸附分离过程中，可以通过合理控制操作参数和优化工艺流程，实现高效的分离效果，同时减少能耗。

2. 适应性强：模拟移动床吸附分离适用于各种气体、液体混合物的分离，且对进料条件的变化具有一定的适应性。