close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17532

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 01D 15/08
(2006.01)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ
(21) Номер заявки: a 20101712
(22) 2003.12.30
(31) 20030007
(32) 2003.01.02 (33) FI
(62) a 20050635, 2003.12.30
PCT/FI2003/000989, 2003.12.30
(43) 2011.08.30
(71) Заявитель: ФИННФЕЕДС ФИНЛАНД
ОЙ (FI)
(72) Авторы: ПААНАНЕН, Ханну; ХЕЙККИЛА, Хейкки; ЛЕВАНДОВСКИ,
Яри; ВАРТЕВА, Эско (FI)
BY 17532 C1 2013.10.30
BY (11) 17532
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: ФИННФЕЕДС ФИНЛАНД ОЙ (FI)
(56) US 4565216, 1986.
US 5354460 A, 1994.
US 5324426 A, 1994.
US 4537217 A, 1985.
RU 2146553 С1, 2000.
RU 2191616 C1, 2002.
SU 1761234 A1, 1992.
(57)
1. Устройство для сбора текучей среды из колонны с неподвижным слоем или с псевдоожиженным слоем, такой как хромотографическая разделительная колонна, или ионообменная колонна, или адсорбционная колонна, отличающееся тем, что содержит
а) собирающую тарелку (9), содержащую i) средства перемещения текучей среды для
сбора из колонны нескольких разделенных потоков текучей среды в пункты (10) сбора и
ii) средства (14) регулирования давления разделенных потоков текучей среды за счет перепада давления в средствах перемещения текучей среды; и
б) систему (11) транспортирования текучей среды для доставки потока текучей среды
из пунктов (10) сбора.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждое средство перемещения текучей
среды содержит собирающий канал (13b) для сбора потока текучей среды из колонны, соединительный канал (13a) для транспортирования потока текучей среды из собирающего канала (13b) во вход (12) перемещения текучей среды, вход (12) перемещения текучей среды для
транспортирования потока текучей среды из соединительного канала (13a) в пункт (10) сбора.
Фиг. 1
BY 17532 C1 2013.10.30
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждое средство перемещения текучей
среды содержит собирающий канал (13) для сбора потока текучей среды из колонны и для
транспортирования потока во вход (12) перемещения текучей среды и вход (12) перемещения текучей среды для транспортирования потока текучей среды из собирающего канала (13) в пункт (10) сбора.
4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один вход (12)
перемещения текучей среды является каналом.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что по меньшей мере один вход (12) перемещения текучей среды является полостью круглой или удлиненной формы.
6. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что по меньшей мере один вход (12)
перемещения текучей среды соединен с собирающим каналом (13; 13b) через средства (14)
регулирования разделенных потоков текучей среды.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что по меньшей мере одно средство (14) регулирования разделенных потоков текучей среды расположено до собирающего канала (13;
13b).
8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что по меньшей мере одно средство (14)
регулирования разделенных потоков текучей среды расположено после собирающего канала (13; 13b).
9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что по меньшей мере одно средство (14)
регулирования разделенных потоков текучей среды расположено до соединительного канала (13a).
10. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что по меньшей мере одно средство (14)
регулирования разделенных потоков текучей среды расположено после соединительного
канала (13a).
11. Устройство по любому из пп. 7-10, отличающееся тем, что каждое средство (14)
регулирования разделенных потоков текучей среды содержит сопло или отверстие между
входом (12) перемещения текучей среды и собирающим каналом (13).
12. Устройство по любому из пп. 7-10, отличающееся тем, что каждое средство (14)
регулирования разделенных потоков текучей среды содержит сопло или отверстие между
входом (12) перемещения текучей среды и соединительным каналом (13a).
13. Устройство по любому из пп. 7-10, отличающееся тем, что каждое средство (14)
регулирования разделенных потоков текучей среды содержит сопло или отверстие между
соединительным каналом (13а) и собирающим каналом (13b).
14. Устройство по любому из пп. 7-10, отличающееся тем, что каждое средство (14)
регулирования разделенных потоков текучей среды содержит диск с отверстиями, расположенный после собирающего канала (13; 13b).
15. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что собирающая тарелка (9) разделена на
несколько секций (15; 16).
16. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что текучая среда собирается, по
меньшей мере, из части длины собирающих каналов (13; 13b).
17. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения
собирающего канала (13; 13b) увеличивается от начала собирающего канала к средству (14)
регулирования разделенных потоков текучей среды.
Изобретение относится к устройству сбора текучей среды для сбора текучей среды из
колонны. Изобретение также относится к способам применения устройств, выполненных
согласно настоящему изобретению.
Устройство сбора согласно настоящему изобретению можно использовать в реакторах
или колоннах с неподвижным слоем или с псевдоожиженным слоем, таких как хроматографические разделительные колонны, ионообменные колонны, адсорбционные колонны и пр.
2
BY 17532 C1 2013.10.30
Общая проблема, характерная для устройств сбора, заключается в том, что устройство
сбора должно собирать текучую среду из колонны равномерно, причем с минимальной
временной задержкой и с минимальным распределением временной задержки и доставлять текучую среду далее в трубу. Это обстоятельство является особо важным и трудноосуществимым, если площадь поперечного сечения колонны большая и/или особенно если
длина колонны короткая. Устройство сбора должно иметь минимальный объем смешения
фронтов текучей среды. Это означает, что, например, во время работы хроматографической
колонны градиент концентрации между, например, исходным материалом и элюентом постоянно должен быть определенным, и соблюдение этого требования также обеспечивает
возможность введения при необходимости профиля разделения в последующую колонну.
Для сведения к минимуму объема смешения устройства должны быть близко связаны с
материалом насадки колонны. При этом устройства должны быть выполнены таким образом,
чтобы исключить их засорение материалом насадки. Если устройство сбора расположено
полностью вне материала насадки колонны, то при этом оно обеспечивает возможность
получения геометрически идеальной формы для слоя насадки материала колонны. Устройство сбора также должно иметь низкий перепад давления.
В [1] описан сепаратор текучей среды и способ распределения текучей среды для хроматографических применений. Этот сепаратор текучей среды содержит распределительные
тарелки, имеющие рекурсивные каналы на одной своей стороне и равномерно распределенные отверстия на своей другой стороне. Рекурсивные каналы имеют по существу одинаковую длину и аналогичное геометрическое сопротивление потоку. Также приводится
пример применения каналов с рекурсивными тройниковыми соединениями. Но эта реализация имеет несколько недостатков. Одно из осуществлений изобретения согласно этому
патенту США применяется только в колонне с квадратным поперечным сечением. Этот
патент США также описывает техническое решение для колонн круглого поперечного сечения. Если оно используется в круглых колоннах, то этот сепаратор имеет распределительные отверстия, расположенные в участках, определяемых периметрами концентрических
кругов. Но применение для колонн с круглым поперечным сечением очень трудно масштабировать для использования в колоннах с диаметром, существенно большим 0,3 м.
В [2] описана фильтрационная колонна, дно которой имеет чередующиеся гребни и
впадины. Во впадинах находятся трубы с разветвлениями, имеющие равномерно распределенные мелкие отверстия на их нижних частях и окруженные сетчатыми фильтрами или
клинообразными трубами. Трубы с разветвлениями выходят в собирающие трубы, которые
в свою очередь идут к выпускному отверстию. Этот вид компоновки сопряжен с механическими и конструкционными проблемами, обусловленными расширением и сокращением материала насадки колонны. Одна из трудностей, связанных с этим видом компоновки,
заключается в том, что это устройство вызывает сильное смешение поступающих фронтов
текучей среды, и это означает, что сепарационная среда не в состоянии эффективно работать. Сильное смешение фронтов текучей среды вызвано тем, что устройство выполнено
внутри материала насадки колонны.
В [3] описана колонна жидкостной хроматографии, выполненная с возможностью химической стерилизации на месте. Колонна содержит распределитель для распределения
текучей среды, проходящей по каналу распределения текучей среды над всем отверстием.
Распределителем предпочтительно является металлическая пластина либо в виде многослойного фильтра из агломерированного металла, либо в виде перфорированной пластины, диаметр отверстий которой является меньше размера диаметра частиц полимера либо
в виде одиночного слоя из тканой и/или агломерированной нержавеющей стали, приваренного к металлическому кольцу.
В [4] описана хроматографическая колонна, в которой одна или более из концевых тарелок, образующих колонну, имеют площадки и канавки особой конструкции для распределения входящей жидкости по площади поперечного сечения колонны. Распределительные
3
BY 17532 C1 2013.10.30
тарелки имеют радиально ориентированные проходы для текучей среды, глубина которых
уменьшается от центра тарелки к ее периметру.
В [5] описан распределитель текучей среды, содержащий сепаратор, представляющий
собой диск из пористого материала, и распределительную тарелку, на поверхности которой
выполнены кольцевые каналы, соединенные трубопроводами с линией подачи/выпуска.
Эти каналы соединены отверстием в тарелке, имеющей перепад давления. Перепад давления обратно пропорционален площади каналов. В этом патенте США также описано использование пористых тарелок между слоем полимера и распределительными тарелками,
которые предотвращают вход полимера в каналы.
В [6] описана система перемещения текучей среды с распределителем однородной текучей среды. В этом распределителе используются понижающие сопла с рекурсивными
каналами потоков. Понижающие сопла расположены рядом друг с другом в концентрических кольцах вокруг центрального сборника.
В [7] описано устройство для гравиметрического распределения жидкости для колонн
массопередачи и теплопередачи. Устройство использует емкость с выпускными трубами,
множество отдельных распределителей в виде патрубков и дозирующих устройств между
емкостью и отдельными распределителями для дозирования разделенных потоков жидкости в отдельные распределители. Согласно этому патенту США, поперечное сечение колонны разделено на 6 секторов и на шестиугольную центральную часть.
В [8] описывают фрактальные структуры для распределения текучей среды. В этом
случае термин "фрактальный" означает по существу одинаковые рекурсивные генерирования
разделений потока в каналы. Обеспечение нужной степени рабочих показателей означает,
что в сконструированных фракталах необходимо использовать большое число генерирований, и это обстоятельство очень усложняет системы и делает их дорогостоящими.
Проблемы, связанные с техническими решениями известного уровня техники, следующие:
неэффективный сбор жидкости со всей площади поперечного сечения колонны либо усложненная и дорогостоящая конструкция устройства сбора, особенно в случае использования
крупных колонн. Неэффективный сбор текучей среды, например, при работе хроматографической колонны приводит к смешению фронтов, к увеличению временной задержки и к
увеличенному распределению временной задержки. "Фронт текучей среды" означает градиент концентрации между разными компонентами двигающейся фазы, например градиент
концентрации между поступающим веществом и элюентом. Временной задержкой в устройстве сбора является объем устройства, деленный на расход текучей среды. Распределением временной задержки является разброс по времени сбора. "Минимальное распределение
временной задержки" означает, что текучая среда, вытекающая из колонны, собирается с
каждой точки в устройстве сбора по существу одновременно. Многие решения известного
уровня техники сопряжены с большими объемами смешения фронтов текучей среды.
Смешение фронтов текучей среды приводит к разбавлению в колонне. Это дополнительно
приводит к тому, что эффективность материала насадки колонны снижается, и это означает,
что разделение нужных компонентов будет неадекватным либо для такового отделения
потребуется более крупный объем материала насадки колонны. Если в колонне имеет место разбавление, то вследствие этого растут эксплуатационные расходы.
Поэтому целью настоящего изобретения является создание устройства, которое устранят упоминаемые выше недостатки. Цели согласно настоящему изобретению достигаются
посредством создания устройства, которое отличается излагаемыми в независимых пунктах формулы признаками. Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение основано на идее распределения текучей среды в колонну с неподвижным
слоем или с псевдоожиженным слоем, такой как хромотографическая разделительная колонна, или ионообменная колонна, или адсорбционная колонна, и сбора из нее, например,
из хроматографической колонны - с минимальной временной задержкой, минимальным
4
BY 17532 C1 2013.10.30
распределением временной задержки и минимальным объемом смешения фронтов текучей среды.
Устройство сбора текучей среды согласно настоящему изобретению содержит:
а) собирающую тарелку, содержащую i) средства перемещения текучей среды для сбора
из колонны нескольких разделенных потоков текучей среды в пункты сбора и ii) средства
регулирования давления разделенных потоков текучей среды за счет перепада давления в
средствах перемещения текучей среды; и
б) систему транспортирования текучей среды для доставки потока текучей среды из
пунктов сбора.
Устройство сбора согласно настоящему изобретению решает проблему равномерного
сбора текучей среды из колонны, с минимальной временной задержкой, минимальным
распределением временной задержки и минимальным смешением фронтов текучей среды.
Каждое средство перемещения текучей среды в соответствии с изобретением содержит
собирающий канал для сбора потока текучей среды из колонны, соединительный канал
для транспортирования потока текучей среды из собирающего канала во вход перемещения текучей среды, вход перемещения текучей среды для транспортирования потока текучей среды из соединительного канала в пункт сбора.
Каждое средство перемещения текучей среды в соответствии с изобретением содержит собирающий канал для сбора потока текучей среды из колонны и для транспортирования потока во вход перемещения текучей среды и вход перемещения текучей среды для
транспортирования потока текучей среды из собирающего канала в пункт сбора.
Текучую среду можно собирать из колонны равномерно со всей длины собирающего
канала или с части собирающего канала. Это можно обеспечить с помощью средств регулирования потоков текучей среды из отдельных секций тарелки. Средства регулирования
потока текучей среды обеспечивают перепад давления, и это обстоятельство обусловливает равномерный сбор потока текучей среды.
Средствами регулирования потока текучей среды могут быть сопла или отверстия.
Сопла или отверстия могут находиться между входом перемещения текучей среды и собирающим каналом, между входом перемещения текучей среды и соединительным каналом или между соединительным каналом и собирающим каналом.
Как вариант, средством регулирования потока текучей среды может быть диск с отверстиями. Диск с отверстиями может находиться до собирающих каналов. Равномерный
сбор текучей среды также обеспечивается такой конструкцией средств перемещения текучей
среды, в которой площадь поперечного сечения средств перемещения текучей среды увеличивается с увеличением потока текучей среды в средствах перемещения текучей среды.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что текучая среда распределяется и собирается равномерно по всей площади поперечного сечения колонны, в частности хроматографической колонны, с минимальной временной задержкой, минимальным
распределением временной задержки и минимальным смешением фронтов текучей среды.
Текучая среда также распределяется и/или собирается с минимальной турбулентностью
по всему поперечному сечению колонны. Отсутствие временной задержки и минимальное
распределение временной задержки при сборе текучей среды во время разделения улучшает
разделение нужных частиц. Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается
в том, что когда устройство сбора согласно настоящему изобретению используется в колонне, например в хроматографической колонне, то смешение объемов фронтов текучей
среды минимальное. Небольшой объем смешения фронтов текучей среды улучшает использование материала насадки колонны. Это означает, что улучшение сбора нужной продукции можно обеспечить с меньшим количеством материала насадки колонны. Все эти
обстоятельства также снижают материальные затраты.
Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что материал насадки
колонны содержится отдельно от устройства сбора, и материал насадки колонны не засо5
BY 17532 C1 2013.10.30
ряет устройства сбора. Еще одно преимущество устройства сбора согласно настоящему
изобретению заключается в том, что оно выполнено с возможностью работы с низким перепадом давления. Одно из преимуществ настоящего изобретения заключается также в
том, что применение устройства сбора вызывает меньшее разбавление и при использовании этого устройства улучшается работа установки. Это обстоятельство также приводит к
меньшему потреблению энергии, например, по той причине, что требуются более низкие
концентрации. Устройство согласно настоящему изобретению также легко очищается, и
возможна его легкая установка - демонтаж на/с колонну(ы). Одно из преимуществ настоящего изобретения заключается также в том, что оно особо применимо в колоннах,
имеющих большую площадь поперечного сечения и небольшую длину слоя.
Ниже приводится более подробное описание изобретения на примерах предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых:
фиг. 1 - вид снизу устройства сбора, которое содержит нижнюю тарелку 9а колонны,
пункты 10 сбора и систему 11 транспортирования текучей среды;
фиг. 2 - боковая проекция устройства сбора, которое содержит собирающую тарелку 9,
пункты 10 сбора и систему 11 транспортирования текучей среды;
фиг. 3 - собирающая тарелка 9, которая содержит пункты 10 сбора, центральную деталь 15, несколько секторов 16, входы 12 перемещения текучей среды, собирающие каналы 13 и средства 14 регулирования разделенных потоков;
фиг. 4 - разделительная система, которая содержит устройство 17 распределения, разделительную колонну 19 и устройство 18 сбора;
фиг. 5 - собирающая тарелка 9, содержащая центральную деталь 15 и несколько секторов 16, и в которой несколько секторов 16 разделены на два кольца;
фиг. 6 - собирающая тарелка 9, содержащая входы 12 перемещения текучей среды, соединительные каналы 13a и собирающие каналы 13b;
фиг. 7 - профиль концентрации, элюируемый из испытательной колонны согласно
примеру 1.
Устройство сбора согласно настоящему изобретению может быть установлено в колонне с неподвижным слоем или с псевдоожиженным слоем, такой как хромотографическая разделительная колонна, или ионообменная колонна, или адсорбционная колонна,
таким образом, что сторона собирающей тарелки с собирающими каналами обращена к
материалу насадки в колонне.
Устройство сбора текучей среды согласно настоящему изобретению содержит
а) собирающую тарелку 9, содержащую i) средства 13; 13a; 13b; 12 перемещения текучей среды для сбора текучей среды из нескольких разделенных потоков в пункты 10 сбора
и ii) средства 14 регулирования давления разделенных потоков текучей среды, идущих в
разделенные секции, за счет перепада давления в средствах перемещения текучей среды; и
б) систему 11 транспортирования текучей среды, посредством которой текучая среда
доставляется из пунктов 10 сбора.
Собирающая тарелка 9 разделена на несколько секций, которые содержат центральную
деталь 15 и несколько секторов 16. Центральная деталь 15 имеет по существу форму многоугольника, предпочтительно форму правильного многоугольника. Центральная деталь
может иметь форму, например, квадрата, пятиугольника, шестиугольника, или восьмиугольника, или многоугольника с еще большим числом сторон. Центральная деталь также
может иметь круглую форму. Центральная деталь предпочтительно имеет форму восьмиугольника. Устройство сбора может быть также выполнено без центральной детали. Секторы 16 могут находиться в одном или более колец вокруг центральной детали. Обычно
секторы 16 образуют одно кольцо вокруг центральной детали, но если диаметр колонны
относительно большой (например, более 1 м), то секторы 16 могут находиться в двух или
более кольцах вокруг центральной детали 15. Число секторов 16 в кольце, соседнем с центральной деталью 15, предпочтительно соответствует числу сторон центральной детали.
6
BY 17532 C1 2013.10.30
Например, если центральная деталь имеет форму восьмиугольника, то число секторов 16 в
кольце, соседнем с центральной деталью, составляет 8. Число секторов во внешнем кольце
в два раза превышает число секторов во внутреннем кольце, соседнем с ними. Это означает, что если центральная деталь имеет форму восьмиугольника, то число секторов в кольце, соседнем с центральной деталью, составляет 8, и число секторов в кольце, соседнем с
первым кольцом, составляет от 14 до 16. Площадь центральной детали 15 предпочтительно равна площади каждого сектора 16 или предпочтительно площадь центральной детали
в два раза превышает площадь сектора 16.
Опорную пластину можно использовать в устройстве сбора согласно настоящему изобретению. Секторы собирающей тарелки можно прикрепить к опорной пластине.
Средствами перемещения текучей среды могут быть, например, входы 12 перемещения текучей среды или каналы 13; 13a; 13b. Входами перемещения текучей среды могут
быть, например, каналы, причем они могут иметь круглую или удлиненную форму. Каналы могут быть соединительными каналами 13a или собирающими каналами 13; 13b.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, собирающая
тарелка содержит входы 12 перемещения текучей среды и собирающие каналы 13. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, собирающая тарелка
содержит входы 12 перемещения текучей среды и вторые соединительные каналы 13a, соединяющие вторые входы 12 перемещения текучей среды с собирающими каналами 13b.
Форма входов 12 перемещения текучей среды может быть разной, например круглой или
удлиненной.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, средства перемещения текучей среды на собирающей тарелке 9 содержат входы 12 перемещения текучей
среды, в которые текучая среда собирается по средствам регулирования разделенных потоков из собирающих каналов 13. Размеры средств регулирования разделенных потоков
таковы, что количество жидкости, проходящей через средства регулирования, соотносится
с площадью сбора, обслуживаемой соответствующими собирающими каналами, и они
обеспечивают по существу равные перепады давления. Входы 12 перемещения текучей
среды могут быть перпендикулярными собирающим каналам 13, и пункт 10 сбора предпочтительно находится посередине входа 12 перемещения текучей среды. Перепад давления средств регулирования разделенных потоков предпочтительно превышает перепад
давления, имеющий место в других частях собирающей тарелки.
Входы перемещения текучей среды и собирающие каналы могут быть выполнены на
одной и той же стороне собирающей тарелки, но, как правило, собирающая тарелка 9 содержит входы 12 перемещения текучей среды на внешней стороне собирающей тарелки, и
собирающие каналы 13 - на внутренней стороне собирающей тарелки. Внешняя сторона
собирающей тарелки в этом контексте означает ту сторону собирающей тарелки, которая
обращена наружу от материала насадки колонны, например, хроматографического полимера, в колонне. Внутренняя сторона собирающей тарелки в этом контексте обозначает ту
сторону собирающей тарелки, которая обращена внутрь материала насадки колонны в колонне. Входы перемещения текучей среды и собирающие каналы можно также выполнить
с помощью труб.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, средства перемещения текучей среды на собирающей тарелке 9 имеют входы 12 перемещения текучей
среды, из которых текучая среда собирается через средства 14 регулирования разделенных
потоков из соединительных каналов 13a. Соединительные каналы соединяют входы 12
перемещения текучей среды и собирающие каналы 13b. Текучая среда собирается в собирающие каналы с площади поперечного сечения колонны. Соединительные каналы и собирающие каналы можно также выполнить с помощью труб. Средства регулирования
разделенных потоков могут также располагаться между соединительными каналами и собирающими каналами. Средства регулирования разделенных потоков имеют такие разме7
BY 17532 C1 2013.10.30
ры, при которых количество текучей среды, проходящее через средства регулирования
разделенных потоков, напрямую соотносится с площадью сбора, обслуживаемой соответствующим собирающим каналом.
Входы перемещения текучей среды и/или соединительные и собирающие каналы могут находиться на одной и той же стороне собирающей тарелки, но, как правило, собирающая тарелка 9 имеет входы 12 перемещения текучей среды и соединительные каналы 13b
на внешней стороне собирающей тарелки, и собирающие каналы 13 - на внутренней стороне собирающей тарелки. Внешняя сторона собирающей тарелки в этом контексте означает ту сторону, которая обращена наружу от материала насадки колонны, например, слоя
хроматографического полимера в колонне. Внутренняя сторона собирающей тарелки в
этом контексте означает сторону, обращенную к материалу насадки колонны в колонне.
Входы перемещения текучей среды и собирающие каналы могут быть также выполнены с
помощью труб.
Средства 14 регулирования разделенных потоков содержат сопла и/или отверстия.
Распределительная тарелка также может быть выполнена без сопел, но с отверстиями, например, с помощью диска с отверстиями.
Расстояния между каналами, предпочтительно, являются постоянными. В собирающей
тарелке собирающие каналы выполнены таким образом, что длина собирающих каналов
на единицу площади, предпочтительно, по существу постоянная на всей собирающей тарелке.
Конструкция собирающих каналов такова, что она обеспечивает равномерный сбор
текучей среды по всей площади поперечного сечения колонны. Размеры собирающих каналов обеспечивают равномерный и по существу неизменный линейный расход, например, для раствора воды и сахара это означает, что линейный расход составляет 0,2-4 м/с в
каналах. Для сохранения линейного расхода неизменным во входах перемещения текучей
среды: площадь поперечного сечения входов 12 перемещения текучей среды предпочтительно уменьшается от пункта 10 сбора к концу входов перемещения текучей среды. Размер
собирающих каналов 13 рассчитан таким образом, что равномерное количество текучей
среды из расчета на единицу площади собирается по собирающим каналам из колонны.
Объемная скорость потока текучей среды по каналам увеличивается ко входам перемещения текучей среды в связи с тем, что текучая среда входит в канал. Эта конструкция каналов сводит к минимуму временную задержку, распределение временной задержки и объем
смешения фронтов текучей среды в колонне. Соотношение суммы значений длины каналов с единицей площади, предпочтительно, постоянно по всей собирающей тарелке.
Собирающую тарелку можно выполнить из подходящего металла или пластмассы, например из нержавеющей стали или полисульфона. Тарелка содержит каналы, которые выполнены в ней, например, фрезерованием, травлением, пропилкой или формованием.
Систему 11 транспортирования текучей среды можно выполнить с помощью нескольких труб. Ее также можно выполнить с помощью главной тарелки. Главная тарелка содержит каналы для транспортирования текучей среды; или же главную тарелку можно
выполнить с помощью труб, встроенных в тарелке. Главную тарелку целесообразно расположить внутри колонны между нижней тарелкой 9a колонны и собирающей тарелкой 9.
Средства, которые постоянно отделяют материал насадки колонны от собирающей тарелки, можно использовать в устройстве сбора. Эти средства могут быть выполнены, например, в виде сетчатого фильтра или сетки, и они могут находиться между собирающей
тарелкой и материалом насадки колонны. Сетчатый фильтр или сетка препятствуют перемещению материала насадки колонны в каналы собирающей тарелки и блокированию им
каналов. Сетчатым фильтром или сеткой может быть комбинация сеток из нержавеющей
стали или металлическая агломерированная пластина, или их комбинация, например, от
Dynapore и Fujiplate; либо это может быть сетчатый фильтр, выполненный из конической
проволоки от Johnson Screens или Euroslot S.A. Сбор текучей среды можно улучшить пу8
BY 17532 C1 2013.10.30
тем размещения дополнительной сетки или сетчатого фильтра в колонне после собирающих каналов.
Настоящее изобретение обеспечивает осуществление способа сбора текучей среды из
колонны, при котором используют описанное выше устройство сбора текучей среды и согласно которому:
а) текучую среду собирают равномерно с поперечного сечения колонны в собирающие
каналы 13; 13b;
б) транспортируют текучую среду из собирающих каналов 13; 13b во входы 12 перемещения текучей среды через средства 14 регулирования разделенных потоков;
в) транспортируют текучую среду из входов 12 перемещения текучей среды в пункты 10
сбора; и
г) транспортируют текучую среду из пунктов 10 сбора в систему 11 транспортирования текучей среды.
Настоящее изобретение позволяет обеспечивать также и способ перемещения градиента концентрации или части градиента концентрации из одной колонны в последующую
колонну. Этот способ включает в себя этапы сбора градиента концентрации с помощью
устройства сбора согласно настоящему изобретению с нижней части колонны и перемещения градиента концентрации, например, по трубе в следующую колонну.
Настоящее изобретение также позволяет обеспечивать и способ сбора градиента концентрации из одной колонны с помощью устройства сбора согласно настоящему изобретению и распределения градиента концентрации в последующую колонну с помощью
устройства распределения согласно настоящему изобретению. Способ включает в себя
этапы сбора градиента концентрации с помощью устройства сбора по изобретению из
нижней части колонны, перемещения градиента концентрации, например, по трубе и распределения градиента концентрации в следующую колонну с помощью устройства распределения по настоящему изобретению.
Пример.
Хроматографическое испытание
Испытательное оборудование состояло из колонны (например, колонны, показанной
на фиг. 7), расходного резервуара и резервуара элюента, насоса исходного раствора и водяного насоса для элюента, а также впускных клапанов для обоих исходных потоков. Оборудование также включает в себя денситометр (Micro Motion) для измерения течения и
плотности исходящего потока и регулятор расхода для регулирования входящего потока и
потока элюента в колонну. На колонне также были установлены манометры для измерения давления жидкости в выбранных для измерения точках: давление (P1) входной жидкости и жидкостное давление слоя полимера после подающего устройства (P2). Манометр P2
жидкостного давления был изолирован от слоя полимера сетчатым фильтром.
Высота слоя материала насадки колонны составляла 1 м, и диаметр слоя материала
насадки колонны составлял 1 м. Насадкой колонны был катионообменный полимер геля
сильной кислоты (MitsubishiUBK 530) в Na+-форме.
В качестве исходного материала использовали 10-процентный по весу чистый раствор
сукрозы. Исходный материал и воду элюента использовали при температуре 85 °С. Колонну и разделительный полимер нагревали постоянным потоком элюента. На первом
этапе 40 л исходного раствора закачивались в колонну со скоростью 40 л/мин. На втором
этапе 500 л воды элюирования закачивались в колонну со скоростью с 40 л/мин. На фиг. 7
показан профиль концентрации, элюирующий из испытательной колонны.
Согласно фиг. 7, можно вычислить, что число теоретических тарелок (N) превышает
70 шт. и высота теоретической тарелки (HETP) не превышает 1,5 см. Эти расчеты величин
эффективности колонны основаны на следующих уравнениях:
N = 16*(Vr/Wi)2,
(1)
HETP = L/N,
(2)
9
BY 17532 C1 2013.10.30
где Vt - пиковое удержание в % от объема слоя;
Wi - тангенциальная ширина пика, в %, объема слоя;
L - длина колонны.
В таблице представлены значения показаний манометров P1 и P2 в испытательных условиях, при водном потоке элюирования величиной в 40 л/мин.
Давление, бар
P1
0,91
Источники информации:
1. Патент US 4537217.
2. Патент US 4604199.
3. Патент US 5423982.
4. Патент US 5324426.
5. Патент US 5141635.
6. Патент US 5354460.
7. Патент US 4565216.
8. Кочергин и Киэрни. Zuckerindustrie 126. -2001. - № 1. - С. 51-54.
Фиг. 2
Фиг. 3
10
P2
0,79
BY 17532 C1 2013.10.30
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Фиг. 7
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
11
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
183 Кб
Теги
by17532, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа