DE102022113684A1

DE102022113684A1 - Chromatographie-Anlage mit Fluid-Recycling

Info

Publication number: DE102022113684A1
Application number: DE102022113684.1A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-05-31
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2023-11-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Chromatographie-Anlage mit Fluid-Recycling umfassend mindestens zwei Pumpen, eine erste Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid verbindbar oder verbunden ist, und eine zweite Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist, wobei die Pumpenauslassleitungen der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe mit einem Verbindungsstück verbunden sind und nach diesem Verbindungsstück in Flussrichtung gesehen eine Chromatographiesäule, nachfolgend ein erster Rückdruckregler und anschließend ein Gas-Flüssig-Abscheider vorgesehen ist, wobei der Gas-Flüssig-Abscheider einen Gasauslass aufweist, der mit einer Gasrückgewinnungsvorrichtung verbunden ist, wobei die Gasrückgewinnungsanlage ein Pumpensystem aufweist, wobei zwischen dem Pumpensystem und dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders ein erster Gasdruckbehälter vorgesehen ist und der Auslass des Pumpensystems mit einem zweiten Druckbehälter und/oder dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist.Weiterhin beschreibt die vorliegende Erfindung ein Chromatographieverfahren, bei dem die Anlage eingesetzt wird, sowie ein Umwandlungskit zum Umbau eines Chromatographiesystems ohne Fluid-Recycling.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chromatographie-Anlage mit Fluid-Recycling sowie ein Chromatographie-Verfahren.
Durch eine überkritische Flüssigkeitschromatographie (SFC, Supercritical Fluid Chromatography) können viele Vorteile erzielt werden, so dass verschiedene Substanzen besonders einfach und zuverlässig getrennt, chemisch analysiert, identifiziert und quantifiziert werden können.
Vielfach wird als Fluid zur Durchführung einer überkritischen Flüssigkeitschromatographie CO₂ oder ein CO₂-Gemisch eingesetzt, wobei dieses Gas nach dem Trennvorgang in die Umwelt freigesetzt wird.
Diese Freisetzung ist aus vielerlei Hinsicht unerwünscht. Zunächst ist CO₂ als Treibhausgas bekannt, so dass als Umweltschutzgründen eine Freisetzung unerwünscht ist. Ferner steht das in die Umwelt freigesetzte CO₂ für keine weitere Auftrennung zur Verfügung, sondern muss durch neu bereitgestelltes CO₂ ersetzt werden. Dieses muss transportiert werden, so dass hierdurch Energie benötigt wird, die im Allgemeinen mit weiterer CO₂-Freisetzung verknüpft ist.
Aus diesen Gründen wurde bei Verfahren, bei denen CO₂ in einem überkritischen Zustand eingesetzt wird, ein CO₂-Recycling vorgeschlagen. Beispielsweise beschreiben die Druckschriften US 2009/206037A1 , EP 1917082 B1 und EP 0254610 A1 Trennverfahren, bei denen eine CO₂-Rückgewinnung erfolgt.
Die bekannten CO₂-Rückgewinnungsverfahren werden seit längerem eingesetzt, wobei entsprechende Anlagen kommerziell erhältlich sind. Es ist jedoch ein allgemeines Bestreben, die Eigenschaften dieser Anlagen und Verfahren zu verbessern.
So besteht insbesondere ein Interesse daran die Reinheit der aufgetrennten bzw. aufgereinigten Substanzen zu erhöhen. Ferner sollte der durch die Aufreinigung verursachte Verlust an zu trennenden oder aufzureinigenden Substanzen möglichst gering sein. Darüber hinaus sollte die Chromatographie-Anlage sehr flexibel einsetzbar sein, so dass möglichst viele unterschiedliche Zusammensetzungen ohne aufwendige Maßnahmen aufgetrennt werden können.
In Anbetracht des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Chromatographie-Anlage bereitzustellen, die die zuvor dargelegten Probleme löst. Insbesondere sollte die Anlage zu besonders reinen Produkten führen, die mit einer hohen Ausbeute gewonnen werden. Ferner sollte die Anlage einen hohen Durchsatz aufweisen, wobei in einer zügigen Folge verschiedene Proben aufgetragen und aufgereinigt werden können, ohne dass aufwendige Reinigungszyklen der Chromatographie-Anlagen notwendig wären.
Insbesondere sollten Nebenprodukte, die durch eine Chromatographie abgetrennt werden, nicht oder nur in einem geringen Maß im CO₂-Kreislauf mitgeführt und bei einer Chromatographie über das CO₂ auf die Säule aufgetragen werden.
Eine weitere Aufgabe besteht darin eine Chromatographie-Anlage bereitzustellen, die besonders kostengünstig und wartungsarm betrieben und hergestellt werden kann.
Hierbei sollte die Anlage möglichst einfach und kostengünstig betreibbar sein und zu weiteren Kosten- und Handhabbarkeitsvorteilen führen.
Ferner sollte die Chromatographie-Anlage bezogen auf den Volumenstrom, mit dem diese betrieben wird, möglichst preiswert sein.
Ferner ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Durchführung einer Chromatographie Ziel dieser Erfindung, bei dem eine möglichst hohe Ausbeute an gereinigten Substanzen erzielt werden kann. Hierbei sollten die aufgetrennten Substanzen eine möglichst hohe Reinheit aufweisen. Weiterhin sollte das Verfahren möglichst einfach und kostengünstig durchführbar sein und zu weiteren Kosten- und Handhabbarkeitsvorteilen führen.
Darüber hinaus sollte eine hohe Ausbeute und Reinheit der zu trennenden Substanzen für möglichst unterschiedliche Flüssigkeitsgemische beziehungsweise Gas-Flüssigkeitsgemische erzielbar sein.
Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung Komponenten bereitzustellen, die einen möglichst einfachen Umbau einer bekannten SFC-Anlage zu einer SFC-Anlage mit einem Fluid-Recycling, insbesondere einer CO₂-Rückgewinnung ermöglichen.
Gelöst werden diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend diskutierten Zusammenhängen ohne weiteres ableitbar oder erschließbar sind, durch eine Chromatographie-Anlage mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend eine Chromatographie-Anlage umfassend mindestens zwei Pumpen, eine erste Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid verbindbar oder verbunden ist, und eine zweite Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist, wobei die Pumpenauslassleitungen der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe mit einem Verbindungsstück verbunden sind und nach diesem Verbindungsstück in Flussrichtung gesehen eine Chromatographiesäule, nachfolgend ein erster Rückdruckregler und anschließend ein Gas-Flüssig-Abscheider vorgesehen ist, wobei der Gas-Flüssig-Abscheider einen Gasauslass aufweist, der mit einer Gasrückgewinnungsvorrichtung verbunden ist,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Gasrückgewinnungsanlage ein Pumpensystem aufweist, wobei zwischen dem Pumpensystem und dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders ein erster Gasdruckbehälter vorgesehen ist und der Auslass des Pumpensystems mit einem zweiten Druckbehälter und/oder dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist.
Durch die vorliegende Erfindung wird insbesondere bewirkt, dass besonders reine Produkte erhalten werden, die mit einer hohen Ausbeute gewonnen werden. Ferner weist die Anlage einen hohen Durchsatz auf, wobei in einer zügigen Folge verschiedene Proben aufgetragen und aufgereinigt werden können, ohne dass aufwendige Zyklen zur Reinigung und/oder zum Äquilibrieren der Chromatographiesäure notwendig wären. Weiterhin kann auf einen Austausch des sich in einer Chromatographie-Anlage mit einer CO₂-Rückgewinnung befindlichen Kohlendioxids im Allgemeinen verzichtet werden, um Nebenprodukte aus früheren Trennungen aus dem Kreislauf zu entfernen.
Weiterhin sind hierdurch auch Verbesserungen bei Chromatographien mit Gradienten möglich, bei denen zu Beginn der Chromatographie weniger Lösungsmittel eingesetzt wird, als Lösungsmittel im eingesetzten und zurückgewonnen CO₂ enthalten ist. Mit anderen Worten, falls der Anteil an Lösungsmittel zu Beginn des Gradienten geringer sein soll als der Anteil an Lösungsmittel im zurückgewonnen CO₂ ist, muss entweder reines CO2 zugegebenen werden, um diesen Anteil entsprechend zu verringern oder das Lösungsmittel muss durch Zusatzmaßnahmen aus dem zurückgewonnen CO₂ abgetrennt werden.
Ferner werden sehr gute Ergebnisse auch bei Chromtographieverfahren erzielt, bei denen die Anlage mit einem Gradienten betrieben wird. Darüber hinaus kann ein SFC-Verfahren auch bei sehr unterschiedlichen Volumenströmen des Aerosols durchgeführt werden, ohne dass die wirtschaftlichen Vorteile stark beeinträchtigt werden würden.
Ferner können durch das vorliegende Verfahren sowie die Chromatographie-Anlage zur Durchführung eines Verfahrens, die Komplexität und die Kosten der technischen Ausrüstung reduziert werden, die für die Einrichtung der SFC-Analyse erforderlich ist. Neben konventionellen SFC-Anlagen ohne eine Gasrückgewinnungsanlage können auch HPLC-Anlagen umgebaut werden, die für einen präparativen Einsatz vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Chromatographie-Anlage umfasst mindestens zwei Pumpen, eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe. Die Art der Pumpen ist für die vorliegende Erfindung unerheblich. So können Drehkolbenpumpen, Kreiselpumpen, Zahnradpumpen und Kolbenpumpen eingesetzt werden. Allerdings ermöglicht die Erfindung den Einsatz von kostengünstigen Kolbenpumpen, die vorzugweise mindestens zwei Kolben umfassen können. Bei Kolbenpumpen mit mindestens zwei Kolben können die zwei Kolben über eine Nockenwelle gesteuert werden. Ferner können die zwei Kolben unabhängig voneinander gesteuert werden, wobei die Steuerung über eine Nockenwelle vielfach kostengünstiger ist und für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Vorzugsweise ist die erste Pumpe und/oder die zweite Pumpe als Kolbenpumpe ausgestaltet ist, wobei der Pumpenkopf bevorzugt kühlbar ist. Die Kühlbarkeit des Pumpenkopfs ist insbesondere bei einer Chromatographie-Anlage zweckmäßig, die als SFC-Anlage ausgestaltet ist.
Die vorliegende Erfindung bewirkt besonders überraschend, dass auch mit kostengünstigen Pumpen hervorragende Trennleistungen erzielbar sind.
Die erste Pumpe ist mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid verbindbar oder verbunden, und eine zweite Pumpe ist mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden. Die Art des Flüssigkeitsreservoirs ist nicht in einer besonderen Weise begrenzt, sondern kann nach den spezifischen Anforderungen ausgestaltet werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid und der zweiten Pumpe eine Kühlung für das Fluid vorgesehen ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei einer Chromatographie-Anlage zweckmäßig, die als SFC-Anlage ausgestaltet ist. Durch diese Ausführungsform kann sichergestellt werden, dass keine oder nur eine geringe Gasbildung eintritt, wobei dieser Punkt insbesondere bei relativ geringem Druck im Reservoir, bei CO₂ von 70 bar oder weniger, insbesondere 60 bar oder weniger sinnvoll ist.
Die zweite Pumpe kann in einer bevorzugten Ausgestaltung als System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit ausgestaltet sein. Ein bevorzugtes System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise der Druckschrift WO 2019/086671 A1 mit der Anmeldenummer PCT/ EP2018/080182 mit dem Anmeldedatum 05. November 2018 bekannt, wobei die Offenbarung dieser Druckschrift vollständig durch Referenz hierauf in die vorliegende Anmeldung zu Offenbarungszwecken eingefügt wird.
Die Pumpenauslassleitungen der ersten und der zweiten Pumpe werden in ein Verbindungsstück zusammengeführt und aus diesem Verbindungsstück in eine gemeinsame Auslassleitung ausgeleitet. Nach diesem Verbindungsstück ist in Flussrichtung gesehen eine Chromatographiesäule vorgesehen. Derartige Verbindungsstücke sind als solche bekannt und unterliegen keiner besonderen Begrenzung.
Nach dieser Chromatographiesäule weist die Chromatographie-Anlage in Flussrichtung gesehen einen ersten Rückdruckregler und anschließend einen Gas-Flüssig-Abscheider auf.
Der Gas-Flüssig-Abscheider umfasst einen Gasauslass, der mit einer Gasrückgewinnungsvorrichtung verbunden ist.
Die Gasrückgewinnungsanlage weist ein Pumpensystem auf, wobei zwischen dem Pumpensystem und dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders ein erster Gasdruckbehälter vorgesehen ist und der Auslass des Pumpensystems mit einem zweiten Druckbehälter und/oder dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Pumpensystem und dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders eine erste Kühlung vorgesehen ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Pumpensystem steuerbar ist, wobei die Pumpensteuerung des Pumpensystems in Wirkverbindung mit einer Drucksteuerung des Gasauslasses des Gas-Flüssig-Abscheiders und/oder einem Drucksensor steht, über den der Gasdruck im ersten Gasdruckbehälter messbar ist.
Durch diese Maßnahme kann überraschend die Effizienz des Pumpensystems gesteigert werden.
Vorzugsweise umfasst das Pumpensystem eine Kühlung. Hier kann eine einzelne Pumpe des Pumpensystems kühlbar ausgestaltet sein, oder alle Pumpen des Pumpensystems. Ferner kann das Pumpensystem zwei oder mehr Pumpen umfassen, wobei zwischen den Pumpen ein kühlbarer Bereich vorgesehen sein kann.
Durch diese Maßnahme kann überraschend die Effizienz der Fluid-, vorzugsweise der CO₂-Rückgewinnung gesteigert werden. Weiterhin kann der Anteil an mitgeführtem ersten Lösungsmittel verringert und das erste Lösungsmittel besser abgetrennt werden.
Die Art der Pumpen des Pumpensystems ist für die vorliegende Erfindung unerheblich. So können Drehkolbenpumpen, Kreiselpumpen, Zahnradpumpen, Kolbenpumpen, Membranpumpen und Hubkolbenpumpen eingesetzt werden.
Besondere Vorteile können durch die Verwendung von Membranpumpen und Hubkolbenpumpen, besonders bevorzugt Hubkolbenpumpen erzielt werden.
Hierbei kann das Pumpensystem der Gasrückgewinnungsanlage genau eine Pumpe umfassen. Vorzugsweise umfasst das Pumpensystem mindestens zwei Pumpen. Hierdurch können verschiedene Vorteile erzielt werden. Zunächst kann der Gehalt an Lösungsmittel im CO₂ reduziert werden, wie dies zuvor und nachfolgend im Zusammenhang mit weiteren bevorzugten Ausführungsformen näher dargestellt ist. Durch die Reduktion an Lösungsmittel im CO₂ werden unerwünschte Nebenprodukte aus CO₂ abgetrennt, da diese im Lösungsmittel gelöst vorliegen. Weiterhin kann das Pumpensystem besser an bestimmte Anforderungen angepasst werden, so dass auch relativ preisgünstige Pumpen eingesetzt werden können. Ferner kann das zurückgewonnene CO₂ zwischen den Pumpen gekühlt werden, so dass hierdurch eine Druckverminderung erzielbar ist.
Demgemäß kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Pumpensystem mindestens zwei Pumpen umfasst und zwischen den mindestens zwei Pumpen eine Abscheidevorrichtung für Lösungsmittel vorgesehen ist. Vorzugsweise können hierbei zwei Membranpumpen und/oder Hubkolbenpumpen, vorzugsweise zwei Hubkolbenpumpen eingesetzt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Pumpensystem eine Membranpumpe und eine Hubkolbenpumpe.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Abscheidevorrichtung für Lösungsmittel temperierbar ist, wobei die Abscheidevorrichtung für Lösungsmittel auf Temperaturen unterhalb von 25 °C, vorzugsweise unterhalb von 5 °C und besonders bevorzugt unterhalb von 0 °C kühlbar ist.
Die Abscheidevorrichtung für Lösungsmittel, die zwischen den mindestens zwei Pumpen vorzugsweise vorgesehen sein kann, unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Abscheidevorrichtung als Zyklonabscheider ausgestaltet ist.
Der Auslass des Pumpensystems ist mit einem zweiten Druckbehälter und/oder dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden. Demgemäß wird das aus dem Pumpensystem ausgeleitete Fluid vorzugsweise in einen zweiten Druckbehälter und/oder das zuvor dargelegte Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid eingeleitet. Falls das aus dem Pumpensystem ausgeleitete Fluid in einen zweiten Druckbehälter eingeleitet wird, kann das Fluid hierin gelagert oder von dem zweiten Druckbehälter in das zuvor dargelegte Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid überführt werden.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass der zweite Druckbehälter in Fließverbindung mit dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der zweite Druckbehälter temperierbar ist. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der zweite Druckbehälter als Kondensator ausgestaltet ist. Demgemäß kann das CO₂-Gas im zweiten Druckbehälter bevorzugt verflüssigt werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der zweite Druckbehälter in Fließverbindung mit dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbunden ist, wobei zwischen dem zweiten Druckbehälter und dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid eine Pumpe vorgesehen ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid und der zweiten Pumpe eine zweite Kühlung für das Fluid vorgesehen ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass in dem ersten Gasdruckbehälter, in dem zweiten Druckbehälter oder einem Zusatzbehälter ein Adsorber für ein erstes Fluid, vorzugsweise ein Zeolith vorgesehen ist.
Die Chromatographie-Anlage umfasst vorzugsweise eine Zugabeeinheit. Die Zugabeeinheit ist In Flussrichtung gesehen vor der Chromatographie-Säule vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zugabeeinheit In Flussrichtung gesehen vor dem Verbindungsstück vorgesehen. Über die Zugabeeinheit wird eine aufzutrennende Probe in die Chromatographie-Anlage eingespeist. Diese Zugabeeinheiten sind als solche bekannt und werden auch als Probengeber bezeichnet. Beispielsweise kann die Zugabeeinheit als Einspeisestelle ausgestaltet sein, über die die Probe in die Chromatographie-Anlage zugegeben werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Zugabeeinheit eine Probeschleife und ein Injektionsventil, über das die Probeschleife in eine Fließverbindung mit dem Verbindungsstück schaltbar ist.
Die Zugabeeinheit umfasst vorzugsweise eine Probeschleife in die eine aufzutrennende Probe eingebracht werden kann. Die Probeschleife ist in Fließverbindung mit einem der Flüssigkeitsreservoirs, vorzugsweise dem ersten Flüssigkeitsreservoir und dem Verbindungsstück schaltbar. Die Probeschleife kann durch einen Überdruck oder einen Unterdruck mit einer Probe beschickt werden. Beispielsweise kann diese durch Injektion befüllt werden. Ferner kann ein Probengefäß vor einer Probenschleife angeordnet sein und nach der Probenschleife ein Abfallgefäß, wobei zwischen Probenschleife und Abfallgefäß eine Pumpe, beispielsweise eine Schlauch- oder eine Zahnradpumpe angeordnet ist, die aus dem Probengefäß eine Probe ansaugt und in die Probenschleife überführt. Das Volumen der Probenschleife kann entsprechend den Bedürfnissen gewählt werden. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Volumen der Probenschleife im Bereich von 0,5 ml bis 30 ml, vorzugsweise im Bereich von 1 ml bis 20 ml, besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 ml bis 10 ml aufweist.
Beispielsweise werden geeignete Zugabeeinheiten in den Druckschriften DE 10 2008 006266 A1 , WO 2008/107562 A2 , WO 2010/139359 A1 , DE 2020/16100451 U1 , WO 2018/128836 A1 und WO 2013/134222 A1 beschrieben, wobei zu Offenbarungszwecken die Beschreibung der in diesen Druckschriften dargelegten Zugabeeinheiten durch Referenz hierauf in die vorliegende Anmeldung eingefügt werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage mindestes einen Mischer umfasst. Vorzugsweise ist der Mischer in Flussrichtung gesehen nach der Zugabeeinheit und vor der Chromatographie-Säule angeordnet. Der Mischer kann als aktiver oder passiver Mischer ausgestaltet sein. Überraschende Vorteile können durch den Einsatz von passiven Mischern erreicht werden. Besondere, nicht vorhersagbare Vorteile können insbesondere dadurch erzielt werden, dass der Mischer als statischer Mischer ausgestaltet ist. Statische Mischer umfassen strömungsbeeinflussende Elemente, die ein einen Körper eingebracht sind, der einen Zu- und eine Ableitung aufweist. Beispielsweise kann ein rohrförmiger, mit inerten Partikeln versehener Körper als statischer Mischer eingesetzt werden.
Das Volumen des Mischers kann nach den Bedürfnissen des Anwenders gewählt werden, wobei dies im Allgemeinen von der Leistungsfähigkeit der Anlage abhängig ist, wie beispielsweise dem Volumenstrom, den die Anlage bereitstellen kann. Je größer der Volumenstrom, desto größer das Volumen bevorzugter Mischer. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Mischer ein Volumen im Bereich von 0,5 ml bis 60 ml, vorzugsweise im Bereich von 1 ml bis 30 ml aufweist.
Vorzugsweise kann der Mischer über ein Mischschaltventil geschaltet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage ein Mischerschaltventil und ein über das Mischerschaltventil schaltbarer Mischer umfasst, wobei das Mischerschaltventil mindestens zwei Schaltpositionen aufweist, wobei in einer ersten Position der Mischer zuschaltbar ist und in einer zweiten Position der Mischer umleitbar ist. Besonders geeignete Mischerschaltventile sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2022 101 546 mit der Anmeldenummer DE 10 2022 101 546.7 mit dem Anmeldedatum 24. Januar 2022 bekannt, wobei die Offenbarung dieser Druckschrift vollständig durch Referenz hierauf in die vorliegende Anmeldung zu Offenbarungszwecken eingefügt wird. Vorzugsweise wird der Mischer während der Probenzugabe umgeleitet und nach Auftragung der Probe auf die Chromatographiesäule zugeschaltet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mit der Anlage eine Chromatographie mit einem Lösungsmittelgradienten durchführbar ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage über eine Chromatographie-Anlagen-Steuerung steuerbar ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage mindestens einen Detektor aufweist. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage einen UV-Detektor umfasst. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage ein Massenspektrometer als Detektor umfasst. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage einen UV-Detektor und ein Massenspektrometer.
Weiterhin kann die Chromatographie-Anlage einen Fraktionssammler aufweisen, über den aufgereinigte Proben gesammelt werden können.
Darüber hinaus weist eine für überkritische Flüssigkeitschromatographie ausgelegte Chromatographie-Anlage vorzugsweise mindestens ein Flüssigkeitsreservoir für das Lösungsmittel und ein Flüssigkeitsreservoir für das überkritische Fluid, beispielsweise CO₂ auf, wobei diese Komponenten auch mit einer Anlage verbindbar sein können. Im Allgemeinen wird das Fluid aus dem Flüssigkeitsreservoir entnommen und mit jeweils mindestens einer Pumpe in ein Verbindungsstück überführt, welches mit einer Chromatographiesäule in Fließverbindung steht. Die Pumpen und/oder das Verbindungsstück sowie die Chromatographiesäule können mit einer Temperierung versehen sein, um jeweils eine vorgegebene Temperatur einstellen zu können. Hierzu können insbesondere Wärmetauscher vorgesehen sein. Die Zugabe von zu trennenden Mischungen, insbesondere aufzureinigenden Substanzen, kann durch eine zuvor näher ausgeführte Zugabeeinheit erfolgen, die vorzugsweise in der Leitung vorgesehen sind, in der das Lösungsmittel zu einem Mischer geführt wird.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage eine Injektionsvorrichtung umfasst, mit der automatisch Proben in die Chromatographieanlage injiziert werden können.
Das die Chromatographiesäule verlassende Fluid wird vorzugsweise zumindest teilweise einer Detektions- oder Analyseeinheit zugeführt. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage einen UV-Detektor umfasst. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage ein Massenspektrometer als Detektor umfasst. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage einen UV-Detektor und ein Massenspektrometer. Hierbei können auch weitere Verfahren zur Detektion eingesetzt werden, die beispielsweise die Lichtstreuung, die Fluoreszenz oder den Brechungsindex messen. Ferner werden vielfach Massenspektrometer und/oder Leitfähigkeitsdetektoren usw. eingesetzt.
Nach der Chromatographiesäule und vorzugsweise nach der Detektions- oder Analyseeinheit ist im Allgemeinen ein Rückdruckregler und vorzugsweise nach dem Rückdruckregler ein Wärmetauscher vorgesehen. Das den Wärmetauscher verlassende Aerosol wird vorzugsweise nachfolgend einem Gas-Flüssig-Abscheider zugeführt.
Bevorzugt einzusetzende Gas-Flüssig-Abscheider sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der Druckschrift WO 2014/012962 A1 mit der Anmeldenummer PCT/ EP2013/06067 mit dem Anmeldedatum 17. Juli 2013 bekannt, wobei die Offenbarung dieser Druckschrift vollständig durch Referenz hierauf in die vorliegende Anmeldung zu Offenbarungszwecken eingefügt wird.
Ein besonders bevorzugt einzusetzender Gas-Flüssig-Abscheider wird in der PCT-Anmeldung WO 2018/210818 A1 mit der Anmeldenummer PCT/ EP2018/062537 mit dem Anmeldedatum 15. Mai 2018 dargelegt, wobei die Offenbarung dieser Druckschrift, insbesondere die darin dargelegten Gas-Flüssig-Abscheider sowie die bevorzugten Ausführungsformen der Gas-Flüssig-Abscheider, vollständig durch Referenz hierauf in die vorliegende Anmeldung zu Offenbarungszwecken eingefügt wird. Insbesondere werden die Ausführungsformen der in den 1 bis 9 dargelegten Gas-Flüssig-Abscheider, durch Referenz auf die PCT-Anmeldung mit der Anmeldenummer PCT/ EP2018/062537 in die vorliegende Anmeldung zu Offenbarungszwecken eingefügt.
Eine unerwartete Verbesserung einer Prallabscheidung kann durch die Anordnung und Ausgestaltung einer Abscheideöffnung erzielt werden. Hierdurch kann insbesondere das bei der Prallabscheidung bereitgestellte Gasvolumen vermindert werden, so dass das Gesamtvolumen des Gas-Flüssig-Abscheiders verringert werden kann. Hierdurch kann überraschend die Trennleistung der Chromatographie-Anlage verbessert werden.
Ein bevorzugter Gas-Flüssig-Abscheider umfasst einen Abscheidebereich mit einer Einlassdüse, einer Pralleinheit und einer Gasleiteinheit.
Die Verwendung eines Gas-Flüssig-Abscheider umfassend einen Abscheidebereich mit einer Einlassdüse, einer Pralleinheit und einer Gasleiteinheit führt überraschend zu einer besseren Abtrennung des ersten Lösungsmittels, welches bei Normalbedingungen flüssig ist, im Vergleich zu herkömmlichen Abscheidern, insbesondere Zyklonabscheidern, wie diese vielfach in den Anlagen gemäß dem zuvor genannten Stand der Technik eingesetzt werden, wobei diese Anlagen insbesondere ein CO₂-Recycling umfassen.
Vorzugsweise ist Abscheidebereich so ausgestaltet, dass eine Prallabscheidung bewirkt wird. Prallabscheidung bedeutet, dass sich die im Aerosol befindlichen Flüssigkeitströpfchen gegen eine Pralleinheit geleitet werden, wodurch die Flüssigkeitströpfchen einen Flüssigkeitsfilm bilden können.
Als Pralleinheit kann hierbei jeder Körper dienen, gegen den der Aerosolstrom geleitet werden kann. Beispielsweise kann der Aerosolstrom gegen einen oberen Bereich des Abscheidebereichs geleitet werden, beispielsweise gegen einen oberen Abschluss des Abscheidebereichs. Hierbei kann ein Vorsprung, beispielsweise ein Dorn oder ähnliches vorgesehen sein, auf den der Aerosolstrom beaufschlagt wird, so dass die auf die Pralleinheit geleiteten Flüssigkeitströpfchen nicht zurückgeworfen werden oder von der Pralleinheit zurückprallen, sondern einen Film bilden.
Ein bevorzugter Gas-Flüssig-Abscheider nutzt im Betrieb die Gravitation, die eine Trennung von Gas und Flüssigkeit bewirkt. Demgemäß bezieht sich der Ausdruck oben auf die Ausrichtung des Gas-Flüssig-Abscheiders, die im Betrieb vorliegt, so dass ein Gas nach oben ausströmen kann, während unten die Gegenrichtung ist, über die eine Flüssigkeit den Gas-Flüssig-Abscheider verlässt.
Neben einer Pralleinheit ist im Abscheidebereich des Gas-Flüssig-Abscheiders vorzugsweise eine Einlassdüse vorgesehen. Durch die Einlassdüse wird das Aerosol in den Gas-Flüssig-Abscheider, insbesondere in den Abscheidebereich des Gas-Flüssig-Abscheiders geleitet.
Hierbei ist Einlassdüse vorzugsweise so ausgestaltet, dass ein durch die Einlassdüse geleiteter Gas-Flüssigstrom gegen die Pralleinheit beaufschlagbar ist, wie dies zuvor bereits im Hinblick auf die Pralleinheit dargelegt wurde.
Die Form und die Art der Einlassdüse sind unkritisch, so dass diese vom Fachmann im Rahmen seiner Fähigkeiten gewählt werden kann. So kann die Einlassdüse beispielsweise so ausgestaltet sein, dass das Aerosol in Form eines sehr engen Strahls auf die Pralleinheit geleitet wird. Ferner kann die Einlassdüse auch so konstruiert ist, dass ein kegelförmiger Spühnebel auf die Pralleinheit geleitet wird.
Der Gas-Flüssig-Abscheider weist vorzugsweise eine Abscheideöffnung auf, die zwischen Abscheidebereich und Trennbereich angeordnet ist, so dass eine gas- und flüssigkeitsoffene Verbindung zwischen diesen Bereichen besteht. Durch die Abscheideöffnung wird vorzugsweise eine Trägheitsabscheidung bewirkt. Dies bedeutet, dass die an der Pralleinheit und/oder der Gasleiteinheit in Form eines Flüssigkeitsfilms nach unten laufende Flüssigkeit von dem Gas durch Trägheit abschieden wird. Hierbei beschleunigt das Gas vorzugsweise die Flüssigkeit, so dass die Flüssigkeit mit einer höheren Geschwindigkeit in den Trennbereich überführt wird, als ohne diese Gasbeschleunigung. Hierbei verbleibt der Flüssigkeitsfilm vorzugsweise an einer Wand des Abscheidebereichs, die vorzugsweise als Teil der der Pralleinheit und/oder der Gasleiteinheit ausgestaltet ist, in Form eines Films und geht unmittelbar in den Trennbereich über, ohne dass der Flüssigkeitsfilm diese Wand, die in den Trennbereich übergeht, verlässt. Die Gasphase haftet im Gegensatz zur Flüssigphase nicht an einer Wand, sondern ist in der Lage nach oben auszutreten und in den Gasausleitbereich überzugehen. Im Gegensatz hierzu wird die Flüssigkeit in den Trennbereich abgeleitet und über den Flüssigauslass, der im Trennbereich vorgesehen ist, dem Gas-Flüssig-Abscheider entnommen.
Vorzugsweise ist der Abstand der Einlassdüse von der Pralleinheit größer als die kleinste Längenausdehnung der Abscheideöffnung. Hierbei ergibt sich der Abstand der Einlassdüse von der Pralleinheit aus dem Weg des Aerosols vom Verlassen der Einlassdüse bis zum Auftreffen auf die Pralleinheit. Die kleinste Längenausdehnung der Abscheideöffnung bezieht sich auf die Breite oder Länge der Abscheideöffnung, wobei sich die Ausdehnung der Ebene bis zum Rand der Abscheideöffnung auf die Ebene zwischen Abscheidebereich und Trennbereich bezogen wird, die zu einer minimalen Fläche der Abscheideöffnung führt. In dieser Ebene, in der die Abscheideöffnung liegt, wird die Länge der längsten Ausdehnung der Abscheideöffnung bestimmt, so dass anschließend die kürzeste Länge der Abscheideöffnung gemessen werden kann, die senkrecht zur längsten Ausdehnung der Abscheideöffnung liegt. Diese kleinste Längenausdehnung kann hierin auch als Breite der Abscheideöffnung angesehen werden.
Die räumliche Form des Abscheidebereichs ist nicht kritisch und kann den Bedürfnissen angepasst werden. Hierbei wird vorzugsweise im Abscheidebereich eine Gasleiteinheit gebildet. Die Gasleiteinheit bewirkt eine Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit eines Gases, so dass im Bereich der Einlassdüse eine geringere Gasgeschwindigkeit vorliegt als im Bereich der Abscheideöffnung. Da der Volumenstrom bei gleicher Aerosolzusammensetzung als konstant angesehen werden kann, bedeutet dies, dass dem Aerosol zunächst in einen relativ großen Raum geleitet wird, der anschließend verengt wird, so dass die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt.
Demgemäß kann die Querschnittsfläche des Abscheidebereichs beispielsweise kreisförmig sein, wobei diese beispielsweise von Einlassdüse in Richtung Abscheideöffnung vorzugsweise keilförmig verengt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Abscheidebereich keine kreisförmige Querschnittsfläche im Bereich der Einlassdüse auf, wobei der Abscheidebereich vorzugsweise mindestens drei Seitenwände umfasst, die zusammen mit einem oberen Abschluss einen Raum definieren, der über die Abscheideöffnung mit dem Trennbereich verbunden ist.
Der Gasausleitbereich dient zur Ableitung der Gasphase aus dem Gas-Flüssig-Abscheider, so dass dieser einen Gasauslass umfasst.
Vorzugsweise ist der Gasausleitbereich so ausgestaltet, dass die Gasgeschwindigkeit am Gasauslass maximal ist, vorzugsweise die Gasgeschwindigkeit in Gasflussrichtung vom Trennbereich in Richtung Gasauslass gesehen, zunimmt. Hierdurch kann ein Saugeffekt erzeugt werden, der zu einem sicheren und wartungsarmen Betrieb des Gas-Flüssig-Abscheiders führt. Ferner kann hierdurch das Volumen des Gas-Flüssig-Abscheiders verringert werden, ohne dass dessen Leistungsfähigkeit in anderen Eigenschaften, beispielsweise die Trenneigenschaften abnimmt.
In Umkehrung des Abscheidebereichs nimmt daher der Raum von Richtung Trennbereich hin zum Gasauslass ab. Vorzugsweise verjüngt sich demgemäß die Querschnittsfläche von Richtung Trennbereich hin zum Gasauslass.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Gas-Flüssig-Abscheider als Prallabscheider ausgeführt ist, der einen Abscheidebereich mit einer Einlassdüse, einer Pralleinheit und einer Gasleiteinheit umfasst, sowie einen Trennbereich mit einem Flüssigauslass und einen Gasausleitbereich mit einem Gasauslass.
Die Flüssigkeitsphase des Aerosols wird bevorzugt in einem Fraktionssammler gesammelt. Die gesammelten Fraktionen werden besonders bevorzugt automatisch als Hauptfraktionen gesammelt, während überschüssiges Lösungsmittel einer Aufbereitung oder einer Entsorgung unterworfen werden kann. Die Verbindungsleitung zwischen dem Flüssigauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders und des Fraktionssammlers kann bevorzugt so ausgestaltet sein, dass Reste der Gasphase, vorzugsweise CO₂-Reste über diese Verbindung entweichen können. Hierfür kann ein semipermeables Kunststoffmaterial eingesetzt werden, beispielsweise Teflon, besonders bevorzugt AF 2400 (kommerziell erhältlich von DuPont).
Ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben eines Fraktionierungssammlers bei einer Chromatographie ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise der Druckschrift WO 2019/048369 A1 mit der Anmeldenummer PCT/ EP2018/073503 mit dem Anmeldedatum 03. September 2018 bekannt, wobei die Offenbarung dieser Druckschrift vollständig durch Referenz hierauf in die vorliegende Anmeldung zu Offenbarungszwecken eingefügt wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage eine Chromatographie-Anlagen-Steuerung umfasst, die in Wirkverbindung mit einem Detektor und einem Fraktionssammler steht. Vorzugsweise ist die Steuerung so programmierbar, dass die Menge an Flüssigkeit, die in ein Gefäß des Fraktionssammlers einleitbar ist, in Abhängigkeit des Anteils an dem ersten Lösungsmittel festlegbar ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage eine Chromatographie-Anlagen-Steuerung umfasst, die in Wirkverbindung mit der ersten Pumpe steht, wobei die Pumpleistung der ersten Pumpe über die Chromatographie-Anlagen-Steuerung steuerbar ist. Ferner kann die Chromatographie-Anlagen-Steuerung zusätzlich in Wirkverbindung mit der zweiten Pumpe stehen und deren Pumpleistung steuern.
Vorzugsweise ist die Chromatographie-Anlage als SFC-Anlage ausgestaltet, wobei eine Chromatographie mit einem Lösungsmittelgradienten durchführbar ist.
Die SFC-Chromatographie-Anlage ist vorzugsweise bei einem Volumenstrom im Bereich von 10 ml/min bis 450 ml/min, besonders bevorzugt im Bereich von 50 ml/min bis 300 ml/min und speziell bevorzugt 100 ml/min bis 250 ml/min betreibbar.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die SFC- Chromatographie-Anlage vorzugsweise bei einem Volumenstrom von mindestens 10 ml/min, besonders bevorzugt von mindestens 50 ml/min und speziell bevorzugt von mindestens 100 ml/min betreibbar ist.
Die Gasphase des Aerosols wird gemäß der vorliegenden Erfindung rückgewonnen. Hierzu wird die Gasphase in einen ersten Gasdruckbehälter geleitet, der zwischen dem Pumpensystem und dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders vorgesehen ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders und dem ersten Gasdruckbehälter ein zweiter Rückdruckregler vorgesehen ist.
Gemäß einem anderen Aspekt wird auch ein Umwandlungskit bereitgestellt, durch das eine SFC- Anlage ohne Fluid-Recycling in eine SFC- Anlage mit einem Fluid-Recycling umgewandelt werden kann. Ein derartiges Kit umfasst mindestens einen ersten Gasdruckbehälter, ein Pumpensystem und einen zweiten Druckbehälter, wie oben beschrieben. Vorzugsweise enthält das Kit weitere Komponenten, wie diese zuvor und nachfolgend beschrieben sind, beispielsweise um eine HPLC-Anlage in eine SFC- Anlage umzuwandeln, wie Wärmetauscher oder Rückdruckregler.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung einer Chromatographie umfassend den Einsatz einer erfindungsgemäßen Chromatographie-Anlage.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid ein erstes Lösemittel enthält, das bei Normalbedingungen flüssig ist, und das Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid enthält, das bei Normalbedingungen gasförmig ist.
Im Hinblick auf den Begriff „SFC-Verfahren“ beziehungsweise „überkritische Flüssigkeitschromatographie (SFC, Supercritical Fluid Chromatography)“ ist festzuhalten, dass ein überkritischer Zustand nicht zwingend erreicht werden muss oder über den gesamten Verlauf einer Chromatographie aufrechtzuerhalten ist. Vielmehr bedeutet der Begriff Begriff „SFC-Verfahren“ beziehungsweise „überkritische Flüssigkeitschromatographie (SFC, Supercritical Fluid Chromatography)“, dass eine Chromatographie unter Verwendung einer komprimierbaren und leicht in einen überkritischen Zustand zu überführenden Substanz durchgeführt wird, die vorzugsweise bei Normalbedingungen gasförmig ist.
Bei einem SFC-Verfahren wird vorzugsweise eine Lösungsmittelzusammensetzung in eine Chromatographiesäule gepumpt wird, die zumindest einen Anteil an einem ersten Lösemittel enthält, das bei Normalbedingungen flüssig ist, und einen Anteil an einem zweiten Lösemittel enthält, das bei Normalbedingungen gasförmig ist. Es handelt sich hierbei vorzugsweise daher um eine SFC, wie diese zuvor und nachfolgend dargelegt wird. Normalbedingungen bedeuten 273,15 K = 0 °C und 1,01325 bar gemäß DIN 1343.
Zur Durchführung einer Trennung mit einem überkritischen Fluid wird ein anorganisches oder organisches Lösungsmittel eingesetzt, welches unter den üblichen Trennbedingungen, bevorzugt bei 25°C und Atmosphärendruck (1013,25 mbar) flüssig ist. Hierbei kann ein polares oder unpolares Lösungsmittel eingesetzt werden, je nach Art der aufzutrennenden oder aufzureinigenden Verbindungen. Diese Substanzen werden vorliegend insbesondere als erstes Lösemittel bezeichnet.
Bevorzugt ist das erste Lösungsmittel ausgewählt aus Alkohol, vorzugsweise Methanol, Ethanol oder Propanol, Hexan, Mischungen mit Dichlormethan, Chloroform, Wasser (vorzugsweise bis max. 3 Vol%, da ansonsten eine Mischungslücke auftreten kann), ein Aldehyd oder ein Keton, vorzugsweise Methylethylketon; ein Ester, vorzugsweise Essigsäureethylester; oder ein Ether, vorzugsweise Tetrahydrofuran, ein aliphatischer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Hexan, Cyclohexan, Heptan, Octan; ein aromatischer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Benzol, Toluol, Xylol. Diese Verbindungen können einzeln oder als Mischung eingesetzt werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ein Gas eingesetzt wird, welches relativ einfach in einen überkritischen Zustand versetzt werden kann. Zu den bevorzugten Gasen, die diese Eigenschaften aufweist gehören unter anderem Kohlendioxid (CO₂), Ammoniak (NH₃), Freon, Xenon, wobei Kohlendioxid (CO₂) besonders bevorzugt ist. Diese Substanzen werden vorliegend insbesondere als zweites Lösemittel bezeichnet.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das in den überkritischen Zustand zu bringende Gas-Flüssiggemisch ein polares Lösungsmittel und ein Gas umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus, CO₂, NH₃, Freon, Xenon, vorzugsweise CO₂. Vorzugsweise ist das polare Lösungsmittel ein Alkohol, vorzugsweise Methanol, Ethanol oder Propanol, Hexan, Mischungen mit Dichlormethan, Chloroform, Wasser (vorzugsweise bis max. 3 Vol%, da ansonsten eine Mischungslücke auftreten kann), ein Aldehyd oder ein Keton, vorzugsweise Methylethylketon; ein Ester, vorzugsweise Essigsäureethylester; oder ein Ether, vorzugsweise Tetrahydrofuran.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das in den überkritischen Zustand zu bringende Gas-Flüssiggemisch ein unpolares Lösungsmittel und ein Gas umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus, CO₂, NH₃, Freon, Xenon, vorzugsweise CO₂. Vorzugsweise ist das unpolare Lösungsmittel ein aliphatischer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Hexan, Cyclohexan, Heptan, Octan; ein aromatischer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Benzol, Toluol, Xylol; ein Ester, vorzugsweise Essigsäureethylester; oder ein Ether, vorzugsweise Tetrahydrofuran.
Die aus der Chromatographiesäule fließende Zusammensetzung wird vorzugsweise zumindest teilweise in einen Detektor eingeleitet. Demgemäß wird vorzugsweise eine Überprüfung der entsprechenden Zusammensetzung nach der Chromatographiesäule vorgenommen. Detektoren, die hierfür eingesetzt werden können sind allgemein bekannt, wobei insbesondere Spektroskopieverfahren, bei denen elektromagnetische Wellen eingesetzt werden, wie beispielsweise UV-, VIS-Spektroskopie durchgeführt werden. Hierbei können auch weitere Verfahren zur Detektion eingesetzt werden, die beispielsweise die Lichtstreuung, die Fluoreszenz oder den Brechungsindex messen. Ferner werden vielfach Massenspektrometer und/oder Leitfähigkeitsdetektoren usw. eingesetzt.
Diese Verfahren können kontinuierlich oder chargenweise die Eigenschaften der aus der Chromatographiesäule fließende Zusammensetzung messen, so dass diese Detektoren diese Eigenschaften im Durchfluss oder durch Probenentnahme bestimmen können, wobei die letztere im Allgemeinen vollautomatisch und kontinuierlich erfolgt. Einzelheiten dieser Techniken sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Vorzugsweise wird eine das erste Lösungsmittel enthaltende Zusammensetzung nach dem Verlassen der Chromatographiesäule in Abhängigkeit des Detektorsignals in ein Sammelgefäß des Fraktionssammlers eingeleitet. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Menge an Flüssigkeit, die in ein Sammelgefäß des Fraktionssammlers eingeleitet wird, in Abhängigkeit des Anteils an dem ersten Lösungsmittel gewählt wird.
Durch diese Maßnahme kann insbesondere erreicht werden, dass das Volumen eines Sammelgefäßes des Fraktionssammlers in überraschend guter Weise ausgenutzt werden kann. Hierdurch können insbesondere die zuvor dargelegten Kosten- und Handhabungsvorteile erzielt werden.
Weitere Kosten- und Handhabungsvorteile können dadurch erreicht werden, dass zumindest ein Teil der Zusammensetzung, die das erste Lösungsmittel enthält, nach dem Verlassen der Chromatographiesäule nicht in ein Sammelgefäß eingeleitet wird. Vorzugsweise werden Zusammensetzungen, die keine wertvolle Substanzen enthalten verworfen, wobei dies im Allgemeinen durch ein Steuerventil im Fraktionssammler bewirkt wird, der die zu verwerfenden Anteile der das erste Lösungsmittel enthaltenden Zusammensetzung nach dem Verlassen der Chromatographiesäule in einen Abfallbehälter oder ähnliches leitet.
In einer besonderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die in eine Chromatographiesäule gepumpte Lösungsmittelzusammensetzung im Laufe der Chromatographie verändert wird.
Vorzugsweise wird der Anteil an erstem Lösungsmittel in der Lösungsmittelzusammensetzung im Laufe der Chromatographie erhöht und der Anteil an zweitem Lösungsmittel im Laufe der Chromatographie vermindert, wobei besonders bevorzugt der Anteil an erstem Lösungsmittel zu Beginn der Chromatographie mindestens 5 Vol.-%, speziell bevorzugt mindestens 10 Vol.-%, insbesondere speziell bevorzugt mindestens 20 Vol.-% unter dem Anteil an erstem Lösungsmittel zu Ende der Chromatographie liegt, bezogen auf die Lösungsmittelzusammensetzung. Demgemäß steigt vorzugsweise der Anteil an Lösungsmittel, welches bei Normalbedingungen flüssig ist, an, während der Anteil an Lösungsmittel, welches bei Normalbedingungen gasförmig ist, abnimmt. Durch diese Ausgestaltung kann überraschend eine Verkrustung in einem Gasabscheider, welcher in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens eingesetzt wird, minimiert, vorzugsweise vollständig verhindert werden. Hierdurch kann die Trennqualität der Anlage beziehungsweise des Verfahrens überraschend verbessert werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Anteil an erstem Lösungsmittel im Bereich von 5 bis 95 Vol.-% und der Anteil an zweitem Lösungsmittel im Bereich von 5 bis 95 Vol.-% liegt, bezogen auf die Lösungsmittelzusammensetzung.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie bei einem Druck im Bereich von 50 bis 500 bar, vorzugsweise 75 bis 400 bar durchgeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie bei einer Temperatur im Bereich von 20°C bis 80°C, vorzugsweise 35°C bis 60°C durchgeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das zweite Lösungsmittel, welches in der Zusammensetzung nach der Chromatographiesäule enthalten ist, vor dem Einleiten in den Fraktionssammler zumindest teilweise abgetrennt wird. Hierdurch kann überraschend eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erzielt werden, da ein Teil des Lösungsmittels vor dem Fraktionssammler abgetrennt und hierdurch bei gleichem Volumen der Sammelgefäße seltener ein Wechsel der Sammelgefäße vorgenommen werden muss.
Der Gas-Flüssig-Abscheider kann im Allgemeinen bei atmosphärischem Druck betrieben werden. Um jedoch eine Ansammlung von größeren Mengen an Flüssigkeit zu vermeiden, z.B. von Methanol kann der Gas-Flüssigkeits-Abscheider bei einem mäßigen inneren Gegendruck von beispielsweise im Bereich von 0,1 bar bis 25 bar von einem Rückdruckregler betrieben werden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage nach dem Gasauslass einen zweiten Rückdruckregler aufweist, der vorzugsweise im Bereich von 1 bar bis 25 bar Überdruck (Absolutdruck 2 bar bis 21 bar), vorzugsweise 2 bar bis 15 bar Überdruck regelbar ist. Die über den Trennbereich gesammelte und durch den Flüssigkeitsauslasskanal bereitgestellte Flüssigkeitskomponente ermöglicht jedoch eine automatisierte Fraktionierung, die unter atmosphärischem Druck betrieben werden kann. Mit Hilfe des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders und vergleichbar mit konventioneller HPLC-Analyse kann auch für die SFC-Analyse eine vollautomatische Fraktionssammlung realisiert werden
Demgemäß kann vorgesehen sein, dass ein Gas-Flüssig-Abscheider eingesetzt wird, wobei der Druck im Gas-Flüssig-Abscheider bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 25 bar, vorzugsweise 0,5 bis 20 bar und besonders bevorzugt 1 bis 15 bar liegt (Überdruck). Durch diese Ausgestaltung können weitere überraschende Verbesserungen erzielt werden. Insbesondere wird die Laufzeit zwischen dem Entspannen des Lösungsmittelgemischs und dem Auslass des Gas-Flüssig-Abscheider im Wesentlichen durch den Druckabfall bestimmt. Das im kleinen Volumen entstehende Gas bewirkt einen hohen Druck, der für die Laufzeit bestimmend ist. Die relative Konstanz dieses Druckes, führt zu einer hohen Signalintegrität, da die Laufzeit auch nach dem Entspannen bei der Verwendung eines geeigneten Gas-Flüssig-Abscheiders im Wesentlichen konstant bleibt. Demgemäß kann insbesondere bei Verwendung eines Gas-Flüssig-Abscheiders, der bevorzugt bei einem Überdruck betrieben werden kann, auf eine Zudosierung von Lösungsmittel verzichtet werden, wie diese gemäß dem bisherigen Stand der Technik eingesetzt wurde, um eine Signalintegrität zu gewährleisten. Hierbei ist festzuhalten, dass eine absolute Konstanz des Gasdrucks im Gas-Flüssig-Abscheider nicht notwendig ist, da die Laufzeit auch bei relativ kleinen Drücken sehr kurz ist, so dass Schwankungen keine wesentlichen Auswirkungen auf die Signalintegrität haben, da diese einer üblichen Schwankung aufgrund von Fehlertoleranzen unterliegt. So führen Druckschwankungen im Bereich von 0,1 bar bis 25 bar im Gas-Flüssig-Abscheider zu zweckmäßigen Ergebnissen. Bevorzugte Ausführungsformen von geeigneten Gas-Flüssig-Abscheidern sind zuvor und nachfolgend beschrieben, wobei hierauf Bezug genommen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahren, bei dem die Chromatographie-Anlage ein Rückdruckregler umfasst, durch welchen der Druck in dem Gas-Flüssig-Abscheiders regelbar ist, kann vorgesehen sein, dass die Regelung des Drucks in Abhängigkeit vom Lösungsmittelgehalt des Gas-Flüssiggemischs gewählt wird, vorzugsweise kann die Regelung so ausgestaltet sein, dass bei einem hohen Lösungsmittelgehalt ein hoher Druck im Gas-Flüssig-Abscheider vorgesehen ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Fraktionierung bei einem geringeren Druck betrieben wird als der Gas-Flüssig-Abscheider, wobei vorzugsweise der Druckunterschied im Bereich von 0,1 bis 25 bar, vorzugsweise 0,5 bis 20 bar und besonders bevorzugt 1 bis 15 bar liegt.
Bevorzugt wird die Fraktionierung bei einem Druck im Bereich von 0 bis 1 bar durchgeführt (Überdruck), besonders bevorzugt 0 bis 0,5 bar, speziell bevorzugt 0 bis 0,2 bar. Die zuvor dargelegten Druckwerte beziehen sich auf Überdruck, wobei dieser Druck, der relativ zum Atmosphärendruck bzw. Luftdruck gemessen wird.
Die Detektion einer zu sammelnden Fraktion kann auf übliche Weise festgelegt werden, die im Allgemeinen auch bei verwandten Chromatographieverfahren eingesetzt werden. Hierzu gehört beispielsweise, dass eine Fraktion bei einer bestimmten Signalhöhe des Detektors, beispielsweise eines UV/VIS-Detektors gesammelt wird. Ferner kann eine Fraktion auch aufgrund einer bestimmten Form des Signals gesammelt werden, beispielsweise der vorgegebenen Änderung der Steigung des Detektorsignals oder einem bestimmten Wert der Steigung des Detektorsignals.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie bei einer Flussrate im Bereich von 10 ml/min bis 450 ml/min, besonders bevorzugt im Bereich von 50 ml/min bis 300 ml/min und speziell bevorzugt 100 ml/min bis 250 ml/min durchgeführt wird. Diese Flussrate stellt die Gesamtflussrate dar. Die Flussrate der einzelnen Lösungsmittel, insbesondere des ersten beziehungsweise des zweiten Lösungsmittels, welche jeweils als Gemisch eingesetzt werden, ergibt sich aus dem jeweiligen Volumenanteil.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Fraktionssammler über eine Steuerungseinheit gesteuert wird und die Steuerungseinheit mit dem Detektor in Wirkverbindung steht, wobei bei Detektion einer Substanz durch den Detektor ein Steuerimpuls an den Fraktionssammler geleitet wird, der einen Wechsel des Sammelgefäßes bewirkt.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Fraktionssammler über eine Steuerungseinheit gesteuert wird und die Steuerungseinheit mit dem Detektor in Wirkverbindung steht, wobei nach Beendigung der Detektion einer Substanz durch den Detektor ein Steuerimpuls an den Fraktionssammler geleitet wird, der einen Wechsel des Sammelgefäßes bewirkt. Diese Ausgestaltung ist gegenüber der Ausführungsform, bei der zu Beginn ein Wechsel des Sammelgefäßes bewirkt wird, bevorzugt.
Das Gas, welches über den Gas-Flüssig-Abscheider abgetrennt wird, kann über die zuvor näher beschriebene Gasrückgewinnungsvorrichtung recycelt werden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Druck im ersten Gasdruckbehälter gemessen und in Abhängigkeit des Gasdruckes im ersten Gasdruckbehälter das Pumpensystem gesteuert wird, wobei das Pumpensystem unterhalb eines ersten vorgegebenen Drucks ausgeschaltet und bei Überschreiten eines zweiten vorgegebenen Drucks eingeschaltet wird.
Vorzugsweise liegt der erste vorgegebene Druck im Bereich von 1 bis 5 bar. Ferner kann vorgesehen sein, dass der zweite vorgegebene Druck im Bereich von 3 bis 15 bar liegt. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Differenz zwischen dem ersten vorgegebenen Druck und dem zweiten vorgegebenen Druck im Bereich von 1 bis 8 bar liegt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Pumpensystem in Abhängigkeit des Gasdruckes im ersten Gasdruckbehälter geregelt wird, wobei die Regelung so ausgelegt ist, dass der Druck im ersten Gasdruckbehälter innerhalb eines vorgegebenen Druckbereichs liegt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Druck im zweiten Druckbehälter im Bereich von 15 bis 80 bar, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 70 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 bar liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Pumpensystem mindestens zwei Pumpen umfasst und zwischen den mindestens zwei Pumpen eine temperierbare Abscheidevorrichtung für Lösungsmittel vorgesehen ist, wobei die Temperatur der temperierbaren Abscheidevorrichtung in Abhängigkeit des Druckes so eingestellt wird, dass die Temperatur im Bereich von 0,1 °C bis 20 °C, vorzugsweise 0,5°C bis 10°C oberhalb des Verflüssigungsdruckes des zweiten Fluids liegt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Temperatur im zweiten Druckbehälter im Bereich von -30 bis 40 °C, vorzugsweise im Bereich von -20 bis 30 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 0 bis 20 °C liegt. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass im zweiten Druckbehälter Temperatur- und Druckbedingungen eingestellt werden, unter denen das in den zweiten Druckbehälter überführte Fluid, vorzugsweise das CO₂ flüssig oder überkritisch vorliegt.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das zweite Fluid zumindest teilweise in einem Kreislauf geführt wird.
Nachfolgend sollen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von vier Figuren beispielhaft beschrieben werden, ohne dass hierdurch eine Begrenzung der Erfindung erfolgen soll. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Chromatographie-Anlage,
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Chromatographie-Anlage.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Chromatographie-Anlage 1, bei der eine Fluid-Rückgewinnung erfolgt.
Eine geeignete Chromatographie-Anlage 1 umfasst zwei Fluidströme, wobei ein erstes Fluid durch ein erstes Flüssigkeitsreservoir 3 und ein zweites Fluid durch ein zweites Flüssigkeitsreservoir 5 bereitgestellt wird. Das erste Fluid wird vom Flüssigkeitsreservoir 3 durch eine Pumpe 7 in ein Verbindungsstück 13 überführt. In Flussrichtung gesehen ist vor dem Verbindungsstück 13 eine Zugabeeinheit 11 vorgesehen, wobei diese in der vorliegenden Ausführungsform nach der Pumpe 7 angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die Zugabeeinheit 11 auch vor der der Pumpe 7 oder nach dem Verbindungsstück 13 angeordnet sein.
Das zweite Fluid wird vom Flüssigkeitsreservoir 5 durch eine Pumpe 9 in das zuvor dargelegte Verbindungsstück 13 überführt, so dass nach dem Verbindungsstück 13 eine Zusammensetzung vorliegt, die durch einen in Flussrichtung gesehen nach dem Verbindungsstück 13 angeordneten Mischer 15 gemischt wird, falls der Mischer zugeschaltet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Mischer über ein aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestelltes Mischerschaltventil schaltbar, so dass in einer ersten Position der Mischer 15 zuschaltbar ist und in einer zweiten Position der Mischer 15 umleitbar ist.
In der vorliegenden Chromatographie-Anlage 1 ist nach dem Verbindungsstück 13 und dem Mischer 15 eine Chromatographiesäule 17 nachgeschaltet. Nach der Chromatographiesäule 17 ist vorliegend ein erster Rückdruckregler 19 vorgesehen.
Nach dem ersten Rückdruckregler 19 ist in Flussrichtung gesehen ein Gas-Flüssig-Abscheider 21 angeordnet, der einen Gasauslass und einen Flüssigauslass umfasst. Der Flüssigauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders 21 ist mit einem Fraktionssammler 23 verbunden.
Der Fraktionssammler 23 kann über ein oder mehrere, vorliegend nicht dargestellte Steuerungseinheiten gesteuert werden, wobei diese Steuerungseinheiten in Wirkverbindung mit einem oder mehreren Detektoren stehen. Die Detektoren sind, in Flussrichtung gesehen zwischen Chromatographiesäule 17 und Fraktionssammler 23 geschaltet.
Nach dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders 21 ist vorliegend ein zweiter Rückdruckregler 25 vorgesehen, über den der Gasdruck im Gas-Flüssig-Abscheider 21 regelbar ist.
Das über den Gas-Flüssig-Abscheider 21 abgetrennte Gas wird in eine Gasrückgewinnungsanlage 27 geleitet. Die Gasrückgewinnungsanlage 27 umfasst einen ersten Gasdruckbehälter 29, in welches das Gas aus dem -Flüssig-Abscheider 21 eingeleitet wird.
Weiterhin umfasst die Gasrückgewinnungsanlage 27 ein Pumpensystem 31, welches das in den Gasdruckbehälter 29 eingeleitete Gas in einen zweiten Druckbehälter 41 und/oder das zweite Flüssigkeitsreservoir 5 überführt.
Das vorliegend dargestellte Pumpensystem 31 umfasst zwei Pumpen 33, 35 zwischen denen eine Abscheidevorrichtung 37 für Lösungsmittel vorgesehen ist, wobei ein über die Abscheidevorrichtung 37 abgetrenntes Lösungsmittel über einen Flüssigkeitsauslass 39 entnommen werden kann.
In der vorliegenden Ausgestaltung wird das im Gas-Flüssig-Abscheider 21 abgetrennte Gas vom Pumpensystem 31 in einen zweiten Druckbehälter 41 gepumpt und von dort über eine zwischen dem zweiten Druckbehälter 41 und dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid vorgesehene Pumpe 43 in das zweites Flüssigkeitsreservoir 5 überführt.
Beim Betrieb wird in der vorliegend dargestellten Gasrückgewinnungsanlage 27 das aus dem Gas-Flüssig-Abscheider 21 ausgeleitete Gas auf einen Druck und eine Temperatur gebracht, welches eine Verflüssigung des Gases und/oder Überführung in das zweite Flüssigkeitsreservoir 5 ermöglicht.
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich insbesondere auf bevorzugt einzusetzendes CO₂. Bei Verwendung anderer Fluide sind die Parameter entsprechend anzupassen. Das CO₂-Gas wird im Gas-Flüssig-Abscheider 21 vorzugsweise auf einen Druck im Bereich von 0,1 bis 25 bar, besonders bevorzugt 0,5 bis 20 bar und ganz besonders bevorzugt 1 bis 15 bar entspannt und in einen ersten Gasdruckbehälter 29 eingeleitet. Vorzugsweise wird das Pumpensystem 31 der Gasrückgewinnungsanlage 27 erst in Betrieb genommen, wenn sich im Gasdruckbehälter 29 ein ausreichend hoher Druck aufgebaut hat, so dass das Pumpensystem 31 unterhalb eines ersten vorgegebenen Drucks ausgeschaltet und bei Überschreiten eines zweiten vorgegebenen Drucks eingeschaltet wird.
Im Betrieb pumpt das Pumpensystem 31 das CO₂-Gas aus dem ersten Gasdruckbehälter 29 in den zweiten Druckbehälter 41, wobei der Druck und die Temperatur im zweiten Druckbehälter 41 so gewählt werden, dass hier das CO₂ in einem flüssigen oder überkritischen Zustand vorliegt.
Das Pumpensystem 31 umfasst vorliegend zwei Pumpen 33, 35 zwischen denen eine Abscheidevorrichtung 37 für Lösungsmittel vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Abscheidevorrichtung 37 für Lösungsmittel temperierbar. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das CO₂-Gas durch die erste Pumpe auf einen Druck im Bereich von 20 bis 40 bar gebracht, wobei die Temperatur in der Abscheidevorrichtung 37 für Lösungsmittel so eingestellt wird, dass die Temperatur im Bereich von 0,1 °C bis 20 °C, vorzugsweise 0,5°C bis 10°C oberhalb des Verflüssigungsdruckes von CO₂ liegt. Weiterhin wird die Temperatur beziehungsweise der Druck so eingestellt, dass das verwendete Lösungsmittel flüssig bleibt und über die Abscheidevorrichtung 37 beziehungsweise dem Flüssigkeitsauslass 39 entnommen werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind des Weiteren die Pumpen 33, 35 und der zweite Druckbehälter 41 temperier- beziehungsweise kühlbar, so dass eine durch die Kompression entstehende Wärme leicht abgeführt werden kann.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Chromatographie-Anlage 100.
Die in 2 dargestellte Anlage zeigt insbesondere Einzelheiten, wie diese für eine bevorzugte Ausgestaltung einer SFC-Anlage zweckmäßig sind.
Ein solches System wird beispielhaft unter Verwendung von überkritischem CO₂ beschrieben, wobei Methanol als exemplarisches Lösungsmittel dargestellt wird. Selbstverständlich sind Systeme in denen andere Lösungsmittel, vorzugsweise organische Lösungsmittel eingesetzt werden, oder andere überkritische Fluide verwendet werden, ähnlich aufgebaut.
Wie in 2 gezeigt ist, werden die jeweiligen Fluide in Vorratsbehältern vorgehalten, insbesondere das weiterhin in einem überkritischen Zustand eingesetzte Gas in einem Speichertank 102 und das Lösungsmittel einem Speichertank 104 bereitgestellt, welche über jeweils über eine Pumpe 106, 108 aus den Speichertanks 102, 104 zu den weiteren Bestandteilen der Anlage gefördert werden können. In der vorliegend beschriebenen Anlage 100 ist vorzugsweise in jeder Fluidzuleitung eine Vorbereitungsstufe 110, 112 vorgesehen, über die die Flüssigkeiten temperiert werden können. Ferner kann eine Nivellierung der durch die Pumpen indizierten Druckschwankungen bereitgestellt werden. Demgemäß kann diese Vorbereitungsstufe beispielsweise als Wärmetauscher oder als Pumpe ausgebildet sein. In der Lösungsmittelleitung ist eine Zugabeeinheit 114 vorgesehen, beispielsweise ein Injektor, über den eine aufzutrennende Mischung in die Anlage 100 eingeleitet wird, bevor das CO₂ und das Lösungsmittel in ein Verbindungsstück 116 geleitet und einer Chromatographiesäule 118 zugeführt werden. Zwischen dem Verbindungsstück 116 und der Chromatographiesäule 118 ist ein Mischer 117 vorgesehen.
In der vorliegenden Anlage 100 sind der Chromatographiesäule 118 zwei Analyseeinheiten nachgeschaltet, wobei hierzu eine Probeausleiteinheit 120 mit einem Massenspektrometer 122 verbunden ist und nach der Probeausleiteinheit ein UV-Detektor 124 vorgesehen ist. Nach der Analyseeinheit ist vorliegend eine Einrichtung zur Bereitstellung eines Zusatzvolumens 125 dargelegt, welches insbesondere dazu dient, die Laufzeit der Flüssigkeit zu erhöhen, um Ergebnisse beispielsweise des Massenspektrometers 122 auswerten zu können. Der in der Leitung nach der Einrichtung zur Bereitstellung eines Zusatzvolumens 125 vorgesehene Rückdruckregler 126 hält den jeweiligen Druck aufrecht, der notwendig ist, dass das Fluid in einem überkritischen Zustand verbleibt. Nach dem Rückdruckregler 126 ist ein Wärmetauscher 128 vorgesehen, der ein Einfrieren des Aerosols beim Entspannungsvorgang verhindert. Nachfolgend wird das Aerosol in einen Gas-Flüssig-Abscheider 130 eingeleitet, wobei die Flüssigkeit in einen Fraktionssammler 132 eingeleitet und in diesem fraktioniert wird. Das in den fraktionierten Proben enthaltene Lösungsmittel kann aus den Proben entfernt werden.
Das aus dem Gas-Flüssig-Abscheider 130 ausgeleitete Gas wird in eine Gasrückgewinnungsvorrichtung 134 eingeleitet und dort aufbereitet, wobei die Gasrückgewinnungsvorrichtung 134 einen ersten Gasdruckbehälter und nachfolgend ein Pumpensystem aufweist, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellt sind. Nähere Ausführungen einer bevorzugten Gasrückgewinnungsvorrichtung 134 sind unter anderem in 1 dargestellt. Vorzugsweise ist die Gasrückgewinnungsvorrichtung 134 mit dem Speichertank 102 verbunden, so dass das aufbereitete Gas recycelt wird.
Die in der voranstehenden Beschreibung, sowie den Ansprüchen, Figuren und Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims

Chromatographie-Anlage umfassend mindestens zwei Pumpen, eine erste Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid verbindbar oder verbunden ist, und eine zweite Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist, wobei die Pumpenauslassleitungen der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe mit einem Verbindungsstück verbunden sind und nach diesem Verbindungsstück in Flussrichtung gesehen eine Chromatographiesäule, nachfolgend ein erster Rückdruckregler und anschließend ein Gas-Flüssig-Abscheider vorgesehen ist, wobei der Gas-Flüssig-Abscheider einen Gasauslass aufweist, der mit einer Gasrückgewinnungsvorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasrückgewinnungsanlage ein Pumpensystem aufweist, wobei zwischen dem Pumpensystem und dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders ein erster Gasdruckbehälter vorgesehen ist und der Auslass des Pumpensystems mit einem zweiten Druckbehälter und/oder dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist.
Chromatographie-Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpensystem steuerbar ist, wobei die Pumpensteuerung des Pumpensystems in Wirkverbindung mit einer Drucksteuerung des Gasauslasses des Gas-Flüssig-Abscheiders und/oder einem Drucksensor steht, über den der Gasdruck im erster Gasdruckbehälter messbar ist.
Chromatographie-Anlage gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpensystem mindestens zwei Pumpen umfasst.
Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpensystem mindestens zwei Pumpen umfasst und zwischen den mindestens zwei Pumpen eine Abscheidevorrichtung für Lösungsmittel vorgesehen ist.
Chromatographie-Anlage gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung für Lösungsmittel temperierbare ist wobei die Abscheidevorrichtung für Lösungsmittel vorzugsweise als Zyklonabscheider ausgestaltet ist.
Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckbehälter temperierbar ist.
Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckbehälter in Fließverbindung mit dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist.
Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpensystem und dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders eine erste Kühlung vorgesehen ist.
Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Gasdruckbehälter, in dem zweite Druckbehälter oder einem Zusatzbehälter ein Adsorber für ein erstes Fluid, vorzugsweise ein Zeolith vorgesehen ist.
Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas-Flüssig-Abscheider als Prallabscheider ausgeführt ist, der einen Abscheidebereich mit einer Einlassdüse, einer Pralleinheit und einer Gasleiteinheit umfasst, sowie einen Trennbereich mit einem Flüssigauslass und einen Gasausleitbereich mit einem Gasauslass.
Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gasauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders und dem ersten Gasdruckbehälter ein zweiter Rückdruckregler vorgesehen ist.
Verfahren zur Durchführung einer Chromatographie umfassend den Einsatz einer Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im ersten Gasdruckbehälter gemessen und in Abhängigkeit des Gasdruckes im ersten Gasdruckbehälter das Pumpensystem gesteuert wird, wobei das Pumpensystem unterhalb eines ersten vorgegebenen Drucks ausgeschaltet und bei Überschreiten eines zweiten vorgegebenen Drucks eingeschaltet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpensystem in Abhängigkeit des Gasdruckes im ersten Gasdruckbehälter geregelt wird, wobei die Regelung so ausgelegt ist, dass der Druck im ersten Gasdruckbehälter innerhalb eines vorgegebenen Druckbereichs liegt.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fluid zumindest teilweise in einem Kreislauf geführt wird.
Umwandlungskit zum Umbau eines Chromatographiesystems ohne Fluid-Recycling zu einer Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kit mindestens einen ersten Gasdruckbehälter, ein Pumpensystem und einen zweiten Druckbehälter aufweist.