EA001580B1 - Кольцевой хроматограф - Google Patents

Кольцевой хроматограф Download PDF

Info

Publication number
EA001580B1
EA001580B1 EA199900732A EA199900732A EA001580B1 EA 001580 B1 EA001580 B1 EA 001580B1 EA 199900732 A EA199900732 A EA 199900732A EA 199900732 A EA199900732 A EA 199900732A EA 001580 B1 EA001580 B1 EA 001580B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
zone
chromatograph according
separation
reaction
annular
Prior art date
Application number
EA199900732A
Other languages
English (en)
Other versions
EA199900732A1 (ru
Inventor
Адальберт Прайер
Original Assignee
Прайер Сепарейшн Текнолоджи Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Прайер Сепарейшн Текнолоджи Гмбх filed Critical Прайер Сепарейшн Текнолоджи Гмбх
Publication of EA199900732A1 publication Critical patent/EA199900732A1/ru
Publication of EA001580B1 publication Critical patent/EA001580B1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/50—Conditioning of the sorbent material or stationary liquid
    • G01N30/58—Conditioning of the sorbent material or stationary liquid the sorbent moving as a whole
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/18—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
    • B01D15/1892—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns the sorbent material moving as a whole, e.g. continuous annular chromatography, true moving beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B01J8/025—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B01J8/0257—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical annular shaped bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0461—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds
    • B01J8/0469—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2215/00—Separating processes involving the treatment of liquids with adsorbents
    • B01D2215/02—Separating processes involving the treatment of liquids with adsorbents with moving adsorbents
    • B01D2215/022—Physically moving the adsorbent as a whole, e.g. belts, discs or sheets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/50—Conditioning of the sorbent material or stationary liquid
    • G01N30/58—Conditioning of the sorbent material or stationary liquid the sorbent moving as a whole
    • G01N2030/587—Continuous annular chromatography

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение касается кольцевого хроматографа с подстилающим слоем частиц в его кольцевом зазоре, который отличается тем, что предусмотрена, по меньшей мере, одна зона реакции для проведения химических реакций, по меньшей мере, с одной относящейся к ней разделительной зоной для хроматографического разделения.

Description

Предлагаемое изобретение касается кольцевого хроматографа с подстилающим слоем частиц в его кольцевом зазоре.
Кольцевая хроматография представляет собой известный несколько лет и все более широко используемый практический вариант препаративного хроматографического разделения. Кольцевая хроматография применяется преимущественно тогда, когда нужно разделить большое количество смеси веществ, так как этот вид хроматографии может работать непрерывно и с относительно высокой степенью разрешения.
Типовая аппаратура Р-САС (Р-САС ргерагайуе еоибииоик аппи1аг сйгото1одгарйу = препаративная непрерывная кольцевая хроматография) состоит из выполненного в виде кругового кольца, т.е. кольцевого подстилающего слоя частиц, который набит в промежутке (кольцевом зазоре) между двумя концентрическими цилиндрами. При вращении подстилающего слоя частиц вокруг своей оси на верхнем конце непрерывно вносится запитывающий раствор, а также один или больше элюентов. Такого рода принципы действий известны из уровня техники и широко распространены (см., например, ЕР-А-371648).
В препаративной химии, в частности, в области биохимии и медицинской химии степень чистоты продуктов химических реакций имеет решающее значение, поэтому применяются наиболее часто используемые способы предварительной очистки, переработки и конечной очистки, чтобы понизить содержание неизбежных загрязнений до максимально возможных низких значений, в идеальном случае ниже границы индикации.
Такого рода методы очистки проводятся в большинстве случаев в раздельной аппаратуре и в периодическом режиме, т.е. очистка продуктов выхода и окончательного продукта производится, например, хроматографически в предварительных колоннах или в последующих разделительных колоннах, что мешает проведению непрерывной работы, так как разделительные средства после произведенного начального разделения смеси веществ сначала должны быть промыты, восстановлены или уравновешены. В лучшем случае возможен, таким образом, периодический питающий поток в полунепрерывном технологическом режиме. За счет этого пропускная способность таких устройств ограничена, аппаратурные, временные и финансовые затраты для такого рода способов, а также впоследствии цена на изготовленные таким образом продукты высоки.
Другой проблемой, с которой сталкиваются практики при хроматографическом разделении, является компромисс между необходимыми для разделения промежутком времени, т.е. длительностью обработки вещества в колонне, и достижимым при этом разделением смеси ве ществ. Вообще, уменьшается длительность обработки, а также (чаще всего) разделение при возрастании скорости течения элюента, и наоборот, причем для достижения хорошей производительности разделения, в общем, необходимы относительно низкие скорости течения.
В противоположность этому для химических реакций в проточных реакторах обычно желательны высокие производительности и, следовательно, также высокие скорости течения, что дополнительно препятствует непрерывному режиму проведения реакции и разделения.
Цель изобретения поэтому заключается в изготовлении кольцевой хроматографической установки для непрерывного проведения химических реакций и предварительных или же последующих операций очистки в непрерывном и таким образом экономичном режиме. Другой целью была оптимизация времени обработки веществ в отдельных участках установки.
Эта цель в кольцевом хроматографе с подстилающим слоем частиц в его кольцевом зазоре достигается, согласно изобретению, за счет того, что предусмотрена, по меньшей мере, одна зона реакции для проведения химических реакций с, по меньшей мере, одной относящейся к ней разделительной зоной для хроматографического разделения. Такая компоновка реакционной и разделительной зон в одной кольцевой хроматографической колонне (в произвольной последовательности) позволяет проводить следующие друг за другом реакцию (реакции) и разделение (разделения), или предварительную очистку (предварительные очистки) и реакцию (реакции) в полностью непрерывном режиме, т.е. не просто полунепрерывно при периодическом введении питающего потока, так как при кольцевом хроматографе желательный продукт или желательные продукты на желательных местных позициях по периметру колонны выводятся из колонны или в предлагаемом случае из соответствующей зоны и поступают в следующую зону. Другое преимущество этой системы заключается в том, что в таком реакторном хроматографе образующиеся в зонах реакции продукты реакции непрерывно отводятся из зоны реакции, что смещает равновесие реакции в сторону продукта, откуда следуют быстрые и в общем количественные преобразования.
Для разделения полученных в таком реакторе с неподвижным подстилающим слоем реакторных смесей и сепарации и/или очистки от образовавшихся в зоне реакции продуктов реакции в соответствии с изобретением, по меньшей мере, одна зона реакции размещена поверх, по меньшей мере, одной разделительной зоны. Альтернативно или дополнительно к этому для предварительной очистки, по меньшей мере, одного продукта выхода для проходящей (проходящих), по меньшей мере, в одной зоне реакции химической (химических) реакции (ре акций) также в соответствии с изобретением преимущественно может быть размещена, по меньшей мере, одна разделительная зона поверх, по меньшей мере, одной зоны реакции.
В соответствии с изобретением возможны также комбинации реакторной и разделительной зон в почти произвольном количестве и последовательности. Так, например, за разделительной зоной для предварительной очистки могут следовать одна или более зон реакций друг за другом или одна под другой, к которым снова примыкают одна или несколько разделительных зон для расщепления продуктов реакции и побочных продуктов реакции. Таким образом, даже многоступенчатые реакции, а также весьма специфические и селективные, и разделения могут проводиться в одном реакторе/хроматографе.
Материал для разделительной зоны (разделительных зон) при этом может выбираться из анионных обменных смол, катионных обменных смол, гелей для хроматографии исключения гелей для гельпроникающей хроматографии, сродственных гелей, гелей для гидрофобной хроматографии (Н1С), вытеснительных смол, обращенно-фазовых гелей, электрофорезных гелей или любых других обычно применяемых в хроматографическом методе разделительных средств. При этом в соответствии с задачей разделения могут применяться произвольные комбинации такого рода разделительных гелей и разделительных смол. При применении электрофорезных гелей, смотря по обстоятельствам, у верхнего или нижнего края электрофорезного разделительного слоя размещаются электроды для приложения напряжения. Электрическое подключение производится при этом, например, через контактное кольцо для оси вращения колонны. Детали этого раскрыты в также находящейся на рассмотрении, поданной 1 декабря 1997 г. австрийской заявке на патент А 2030/97 того же заявителя.
Материал для зоны реакции (зон реакции) вообще может выбираться из тех же самых материалов, что и разделительной зоны (разделительных зон), а также из инертных по отношению к протекающим в них реакциям материалов, сообразно с типом реакции, например стеклянных бусинок, активированного угля, (в соответствующем случае модифицированных) полимеров, окиси алюминия, силикагеля и так далее. В соответствии с изобретением преимущественными являются стеклянные бусинки, а также активированный уголь. Материал для зоны реакции (зон реакции) в преимущественных формах исполнения изобретения может пропитываться одним или несколькими катализаторами реакции, такими как, например, металлы, металлокомплексы или энзимы, или же покрываться, например, Ρά/С, Ρί/С и так далее. Это мероприятие позволяет, например, производить общий подвод нескольких реагентов в одном питающем потоке, причем только при контакте с одним иммобилизированным в зоне реакции катализатором происходит действительная реакция.
Альтернативно к этому материал для, по меньшей мере, одной зоны реакции также в соответствии с изобретением преимущественно может покрываться, по меньшей мере, одним реагентом, то есть один или несколько других реагентов могут подводиться совместно с катализатором (катализаторами) в одном питающем потоке, но реакция происходит снова только в зоне реакции в хроматографе; в соответствии с изобретением могут иммобилизироваться также все реагенты на материале частиц зоны реакции и только необходимый катализатор или необходимые катализаторы вносятся питающим потоком, если один или несколько компонентов питающего потока вытесняют, по меньшей мере, один реагент из твердой фазы, чтобы привести его в контакт с реагентом или остальными реагентами.
Подстилающий слой частиц в кольцевом хроматографе в соответствии с изобретением может состоять из одного материала или различных материалов для зоны реакции и зоны разделения, причем материал зон реакции в соответствующем случае может пропитываться или покрываться тонким слоем, как описано выше, и оба материала частиц в соответствующем случае непрерывно переходят один в другой. В преимущественной форме исполнения, однако, все содержащиеся в хроматографе зоны пространственно разделены один от другого разделительными слоями, чтобы устранить перемешивание как материалов частиц, так и отдельных потоков между соответствующими зонами. Такого рода разделительные слои могут при этом выбираться из мембран непористого инертного материала частиц и, особенно при применении электрофореза, из электрически непроводящего материала. Преимущественными здесь также будут стеклянные бусинки, которые являются как инертными для большей части принимаемых в соображение реакций, так и электрически непроводящими.
В другой преимущественной форме исполнения подстилающий слой частиц покрыт покровным слоем и/или подложен основным слоем, причем покровный слой и основной слой преимущественно состоят из того же самого материала, что и разделительный слой (разделительные слои), в частности, стеклянных бусинок. Если, например, самая верхняя или самая нижняя зона предназначена для электрофорезного разделения, можно рекомендовать предусмотрение покровного или же основного слоя в каждом случае, чтобы поддерживать по возможности постоянным электрическое поле.
В кольцевом хроматографе обычно подстилающий слой частиц находится в кожухе цилиндра одинаковой толщины, что приводит к тому, что скорость течения жидкой фазы по существу постоянна или же определена плотностью набивки подстилающего слоя частиц. В соответствии с изобретением предлагается образовывать кольцевой зазор в кольцевом хроматографе по его высоте зонами различной толщины, причем между ними могут находиться уравнивающие зоны, которые обеспечивают по возможности плавное изменение течения и, как правило, являются искривленными или коническими. В предпочтительных формах исполнения, по меньшей мере, в одной части высоты подстилающего слоя частиц внутренний цилиндр и/или наружный цилиндр реактора преимущественно выполнен/выполнены коническим (коническими), смотря по обстоятельствам, сходящимся (сходящимися) к другому, что повышает скорость течения в подстилающем слое частиц и за счет укорочения участков прохождения растворенного вещества и соответствующего этому ограничения диффузии и миграции их в подстилающем слое частиц приводит к уменьшению ширины полос и, таким образом, к эффекту концентрации.
Альтернативно или дополнительно к этому в других формах исполнения внутренний цилиндр и/или наружный цилиндр реактора, по меньшей мере, в части высоты подстилающего слоя частиц, преимущественно может/могут выполняться коническим (коническими), смотря по обстоятельствам, расходящимся (расходящимися) от другого. За счет этого скорость течения уменьшается в подстилающем слое частиц, что, например, в разделительных зонах приводит к повышению разделения.
В соответствии с этим сужения, т.е. места со сходящимися стенками колонны согласно изобретению преимущественно находятся на конце зон реакции с последующей разделительной зоной, чтобы загружать исходный материал у начала разделительной зоны по возможности концентрированно, в то время как расширения преимущественно должны находиться в области разделительных зон, где они, как упоминалось выше, далее улучшают производительность разделения колонны.
Выполнение сужений или расширений в виде конуса обеспечивает равномерность течения в этих зонах, за счет чего также в этих местах это вряд ли может приводить к нежелательному подпору, побочным течениям или обратному перемешиванию.
В преимущественных формах исполнения у хроматографа в соответствии с изобретением в области, по меньшей мере, одной зоны на внутреннем и/или внешнем цилиндре предусмотрен темперирующий кожух, чтобы транспортируемые в колонне растворы могли нагреваться или охлаждаться. Это может иметь значение, в частности, в зонах реакции, где должна выдерживаться определенная температура реакции, но может также оказывать влияние на хро матографическое разделение в разделительных зонах посредством температуры, отчего также темперирующие кожухи могут располагаться как на зонах реакции, так и на разделительных зонах в рамках объема защиты изобретения.
В других формах исполнения в области, по меньшей мере, одной зоны на внутреннем и/или наружном цилиндре предусмотрен источник излучения в качестве источника тепла и/или в качестве катализатора реакции, или инициатора реакции. То есть, что, например, не только нагрев определенных областей хроматографа может проводиться с помощью ИК или микроволнового излучения, но и разрешение фотохимических реакций (с помощью, например, видимых или УФ-лучей) внутри колонны.
Следует детальное описание изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, в которых:
фиг. 1а и 1б являются схематическими видами форм исполнения кольцевого хроматографа изобретения;
фиг. 2а и 2б - схематическими видами других форм исполнения кольцевого хроматографа изобретения;
фиг. 3 - схематическим видом в разрезе формы исполнения кольцевого хроматографа в соответствии с изобретением с источником излучения и темперирующим кожухом;
фиг. 4 - схематическим видом в разрезе кольцевого хроматографа в соответствии с изобретением с модификациями поперечного сечения течения;
фиг. 5а-5е показывают эскизы возможных форм исполнения кольцевого хроматографа в соответствии с изобретением с сужениями или расширениями потока жидкости.
Фиг. 1 схематически показывает две формы исполнения предлагаемого изобретения, а именно: кольцевой хроматограф с зоной реакции 1 и одной или двумя разделительными зонами 2, 3 в кольцевой колонне из инертного по отношению к компонентам растворов реакции и разделительных растворов материала, преимущественно стекла, состоящий из внутреннего цилиндра 8 и наружного цилиндра 9 (причем на фиг. 1 виден только наружный цилиндр 9). Приводимая от не представленного двигателя колонна установлена с возможностью вращения вокруг оси 12 и непрерывно запитывается через подводящие трубопроводы 13 для подаваемого материала и растворителя, разделительную головку 14, а также подводящие каналы 15. Каналы 15 могут иметь обычные конструктивные формы, т.е. одиночное сопло, многократные или щелевые сопла, или тому подобные устройства, для изобретения предпочтительны все же изогнутые, согласованные с периметром колонны щелевые сопла различной ширины, чтобы иметь возможность согласовать по возможности точно один с другим питающий и элюентный потоки.
На нижнем конце колонн предусмотрены выпуклые каналы или трубки 16 для сбора элюата. Эти выпуски 16 либо могут быть соединены с колонной (то есть они вращаются с ней вокруг оси 12), либо могут быть фиксированы на оси 12 и, например, через контактное кольцо находиться в контакте с вращающейся по отношению к ним колонной, причем предпочтительна последняя форма исполнения. Материал частиц самой верхней зоны 1 или 2 покрыт, смотря по обстоятельствам, покровным слоем 6, в который преимущественно входят подводящие каналы 15, чтобы обеспечивать равномерную загрузку. На фиг. 1а дополнительно представлен основной слой 7, который (дополнительно к не представленной пористой плате основания, например, фритте, мембранной шайбе и т. д.) служит для того, чтобы устранять выход материала частиц у основания колонны. Отдельные зоны реакции и разделения обычно разделены разделительными слоями 5, чтобы устранить перемешивание материалов частиц обеих зон.
Материал для разделительного, покровного и основного слоев 5, 8, 9 выбирается из мембран, а также непористого, инертного ко всем компонентам соответствующих реакторных и разделительных растворов материала частиц и может быть одинаковым или различным для всех трех слоев, причем, однако, особенно для электрофорезных разделений должен быть неэлектропроводным. В соответствии с изобретением предпочтительны стеклянные бусинки, так как они при практически всех распространенных применениях инертны и могут легко загружаться.
На фиг. 1а предусмотрены одна единственная зона реакции 1 и одна разделительная зона 2. Материал для зоны реакции может выбираться из любых инертных по отношению к протекающим в ней реакциям материалов частиц, таких как, например, стеклянные бусинки, преимущественно с диаметром около 150-240 мкм, а также из материала с разделительным действием, такого как, например, ионнообменные смолы, исключающие смолы и т. д., причем сам материал частиц может принимать участие в реакции (например, ионообменник, катализ Н или другие) или нет. Материал зоны реакции 1 также может быть покрыт одним или несколькими реагентами и/или катализатором (например, металлокомплексами, энзимами, рНмодификаторами и т. д.), так что реакция протекает на твердой фазе. Теоретически даже все реагенты могут быть иммобилизованы на носителе, если, по меньшей мере, одна подаваемая вместе с запитывающим растворителем компонента (например, сам растворитель) вытесняет, по меньшей мере, один реагент из соединения на жесткую фазу, т. е. из него отгоняется.
При работе такого кольцевого хроматографа запитывающий раствор, который содержит, по меньшей мере, один реагент и/или ката лизатор, вводится через подводящие каналы 15 в колонну и поступает оттуда в зону реакции 1, где вступает в желательную химическую реакцию реагент. Они поступают на нижнем конце зоны 1 в разделительный слой 5 и затем в разделительную зону 2, где производится разделение и очистка смеси веществ.
Разделенные таким образом компоненты, продукт (продукты), катализатор, продукт (продукты) выхода и возможный побочный продукт (возможные побочные продукты) на нижнем конце колонны через выпускные трубки 16 выходят на определенном месте (т.е. на определенном угловом положении) по периметру кольцевого хроматографа из системы и там улавливаются, и в соответствующем случае поступают далее в резервуары или же устройства переработки (для сжатия, осаждения и т.д.).
Высота и диаметр отдельных зон определяются типом реакции и разделения, запланированным временем пребывания веществ в колонне, типом материалов частиц, плотностью набивки соответствующих зон, желаемым разрешением разделения и другими факторами, которые всегда известны специалистам в этой области. Средний специалист в состоянии произвести определение параметров в соответствии со специальной постановкой задачи, например, эмпирически или методом проб.
На фиг. 1б предусмотрены три отделенные одна от другой разделительными слоями 5 зоны 1, 2, 3. Из них зоны 2 и 3 составлены как разделительные зоны и находящаяся между ними зона 1 как зона реакции. Таким образом, один или несколько компонентов вносимого через подводящие трубки 15 питающего раствора могут предварительно очищаться в разделительной зоне 2, прежде чем в зоне 1 может проходить желательная реакция. Затем следует аналогичным образом, как описано при ссылке на фиг. 1а, разделение продуктов реакции в разделительной зоне 3.
На фиг. 2а и 2б схематически представлены другие формы исполнения изобретения. На фиг 2а представлены по две зоны разделения и реакции 2, 3 и соответственно 1, 4. В таком кольцевом хроматографе может непрерывно проводиться многоступенчатый синтез, причем вслед за первой ступенью реакции в зоне реакции 1 может проводиться промежуточная очистка в разделительной зоне 2, затем вторая ступень реакции в зоне реакции 4 и наконец окончательная очистка в разделительной зоне 3.
Фиг. 2б показывает форму исполнения с зоной реакции и двумя разделительными зонами 1 или же 2, 3, где выходящая из зоны реакции 1 смесь может очищаться в две ступени, что позволяет получить высокочистые продукты на выпуске 16 колонны.
На фиг. 3 схематически представлен частичный разрез особенно предпочтительной формы исполнения изобретения. При этом пре дусмотрены по две зоны разделения и реакции, а именно, зона 2 для предварительной очистки, аналогично фиг. 1б, две следующих одна за другой зоны реакции 1, 4 для проведения двухступенчатого синтеза, а также снова разделительная зона 3 для завершающей ступени очистки.
Первая зона реакции 1 здесь снабжена источником излучения 11, который размещен по внутреннему объему внутреннего цилиндра 8 и внешнему объему наружного цилиндра 9, чтобы весь объем зоны мог по возможности равномерно подвергаться облучению. В качестве излучения подходит любой тип электромагнитного излучения, например, видимый свет и УФ-лучи в качестве катализаторов реакции, ИК и микроволновое излучение в качестве источника тепла; предпочтительны УФ и микроволновое излучения.
Затем следует другая зона реакции 4 для второй ступени реакции, которая снабжена темперирующим кожухом, т.е. кожухом для нагрева или охлаждения, который служит либо для того, чтобы реакторную смесь довести до необходимой температуры реакции, либо (как в этом случае), чтобы после воздействия излучения в зоне 1 охладить ее перед последующим разделением. Такого рода темперирующие кожуха могут, само собой разумеется, помещаться на разделительные зоны, чтобы непосредственно изменять температуру разделительной смеси, т. е. чаще всего охлаждать.
Энергоснабжение источника излучения и темперирующего кожуха может производиться изнутри через ось 12 или снаружи.
Хотя на фиг. 1-3 представлены максимально по две зоны реакции и разделения, изобретение предусматривает любое другое применимое на практике число и последовательность такого типа зон.
Для регулирования скорости течения подвижной фазы в отдельных зонах могут приниматься меры в отношении модификации поперечного сечения течения. Его сужение приводит, например, к более быстрому течению на этом участке и за счет этого, как описано ранее, к эффекту концентрации, в то время как расширение поперечного сечения потока приводит к замедленному течению и за счет этого к более хорошему взаимодействию с неподвижной фазой. В зоне реакции из-за такого расширения происходит более полный обмен, в зоне разделения достигается улучшение эффективности разделения, т.е. разрешение.
Фиг. 4 показывает возможную модификацию на переходе из зоны реакции 1 к разделительной зоне 2. На нижнем конце зоны 1 поперечное сечение колонны сужается на фигуре до 1/4 прежнего значения, что приводит к нарастанию скорости течения (здесь, например, до 16кратного) и таким образом к концентрации выходящей из зоны реакции смеси, которая далее проходит через разделительный слой 5, напри мер, из стеклянных бусинок, который, кроме того, содержит область с зауженным поперечным сечением, но параллельную стенкам цилиндра, которая обозначается как зона 17 концентрации. Наконец смесь поступает в разделительную зону 2. При переходе из разделительного слоя 5 в разделительную зону 2 поперечное сечение расширяется (и уменьшается скорость течения) снова до исходного значения, взаимодействия с твердой фазой снова усиливаются и, тем самым, улучшается разрешение смеси на ее компоненты. Расширение поперечного сечения до более высоких значений в зоне 1 привнесло бы с собой дальнейшее улучшение эффективности разделения. Образование сужений или расширений в виде конуса гарантирует равномерность течения в этих областях, за счет чего также в этих местах вряд ли это может привести к нежелательному подпору, побочным течениям или обратному перемешиванию, так как турбулентности течения таким образом сводятся до минимума.
Вообще же существует компромисс между временем пребывания смеси в колонне, т.е. берется в соображение прохождение колонны, с одной стороны, и обмен или же разрешение, с другой стороны, чтобы оптимизировать кольцевой хроматограф в соответствии с изобретением для данной системы реакции/разделения, т.е. поперечное сечение течения не может делаться произвольно большим или маленьким.
Соотношение между максимальной и минимальной шириной кольцевого зазора находится преимущественно между 10:1 и 1,5:1, в частности, между 5:1 и 1,5:1. Высота зон 17 концентрации или же зон с улучшенным разрешением может преимущественно выходить за соответствующее минимальной ширине кольцевого зазора значение до 2/3 высоты подстилающего слоя, причем особенно предпочтительным является значение, соответствующее максимальной ширине кольцевого зазора.
Фиг. 5 схематически показывает различные формы исполнения поперечного сечения колонны, причем фиг. 5а и 5д представляют сужение или расширение, которые образуются путем наклона только одной стенки цилиндра (выборочно внутреннего или наружного цилиндра) к другой или же от нее. Фиг. 5б и 5е показывают аналогичным образом сужение или расширение путем двустороннего наклона стенок цилиндров, а на фиг. 5в и 5г представлены одностороннее или двустороннее сужение с предшествующей зоной 17 концентрации. Из этого, так же как уже из фиг. 4, можно видеть, что могут следовать одно за другим несколько сужений и/или расширений, чтобы иметь возможность повысить или понизить поток жидкости ступенчато до очень быстрой или соответственно медленной скоростей течения, если это отвечает соответствующим требованиям к кольцевому хроматографу изобретения.
Число возможностей применения кольцевого хроматографа в соответствии с изобретением почти не ограничено, поэтому здесь указывается только на подход и вообще на различные процессы гомогенного и гетерогенного катализа, различные гидрирования, дегидрирования, окислительно-восстановительные реакции, гидролизы и другие сольволизы, энзимные реакции и многие другие. Конкретный пример гидролиз и последующее разделение олигомерного гидрата углерода, например, путем кислотного катализа:
Н- раффиноза <—> Ό-фруктоза + Ό-глюкоза + Ό-галактоза или путем энзимного расщепления: α-галактозидаза раффиноза <—> Ό-фруктоза + Ό-глюкоза + Ό-галактоза.

Claims (16)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Кольцевой хроматограф с подстилающим слоем частиц в его кольцевом зазоре, отличающийся тем, что предусмотрена, по меньшей мере, одна зона реакции (1, 4) для проведения химических реакций, по меньшей мере, с одной относящейся к ней разделительной зоной (2, 3) для хроматографического разделения.
  2. 2. Кольцевой хроматограф по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна зона реакции (1, 2) размещена поверх, по меньшей мере, одной разделительной зоны (2, 3) для отделения и/или очистки образующихся, по меньшей мере, в одной зоне реакции (1, 4) продуктов реакции.
  3. 3. Кольцевой хроматограф по п.1 или 2, отличающийся тем, что для предварительной очистки, по меньшей мере, одного продукта выхода для протекающей (протекающих), по меньшей мере, в одной зоне реакции (1, 4) химической (химических) реакции (реакций), по меньшей мере, одна разделительная зона (2, 3) размещена поверх, по меньшей мере, одной зоны реакции (1, 4).
  4. 4. Кольцевой хроматограф по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что материал для разделительной зоны (разделительных зон) (2, 3) выбран из анионообменных смол, катионообменных смол, гелей для хроматографии исключения, гелей для гельпроникающей хроматографии, сродственных гелей, гелей для гидрофобной хроматографии, вытеснительных смол, обращенно-фазовых гелей и электрофорезных гелей.
  5. 5. Кольцевой хроматограф по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что материал для зон реакции (1, 4) выбран из тех же материалов, что и для разделительной зоны (разделительных зон) (2, 3), а также из инертного по отношению к протекающим в них реакциям материала, на пример стеклянных бусинок или активированного угля.
  6. 6. Кольцевой хроматограф по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что материал, по меньшей мере, для одной зоны реакции пропитан или покрыт катализатором реакции, таким как, например, металлы, металлокомплексы или энзимы.
  7. 7. Кольцевой хроматограф по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что материал, по меньшей мере, для одной зоны реакции покрыт, по меньшей мере, одним реагентом.
  8. 8. Кольцевой хроматограф по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что все зоны (1, 2, 3, 4) пространственно разделены одна от другой разделительными слоями (5).
  9. 9. Кольцевой хроматограф по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один разделительный слой (5) выбран из мембран, непористого, инертного материала частиц и неэлектропроводного материала, преимущественно из стеклянных бусинок.
  10. 10. Кольцевой хроматограф по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что подстилающий слой частиц покрыт покровным слоем (6) и/или подложен основным слоем (7), причем покровный и основной слой (6, 7) преимущественно состоят из того же самого материала, что и разделительный слой (разделительные слои) (5).
  11. 11. Кольцевой хроматограф по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на часть высоты подстилающего слоя частиц внутренний цилиндр (8) и/или внешний цилиндр (9) реактора для повышения скорости течения в подстилающем слое частиц выполнен/выполнены преимущественно коническим (коническими) или изогнутым (изогнутыми) сходящимся (сходящимися), смотря по обстоятельствам, один к другому.
  12. 12. Кольцевой хроматограф по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на часть высоты подстилающего слоя частиц внутренний цилиндр (8) и/или наружный цилиндр (9) реактора для уменьшения скорости течения в подстилающем слое частиц выполнен/выполнены преимущественно коническим (коническими) или изогнутым (изогнутыми) расходящимся (расходящимися) один от другого.
  13. 13. Кольцевой хроматограф по п. 11 или 12, отличающийся тем, что внутренний цилиндр (8) и/или наружный цилиндр (9) реактора в нижней концевой зоне, по меньшей мере, одной зоны реакции (1, 4) выполнен/выполнены преимущественно коническим (коническими) сходящимся (сходящимися) один к другому.
  14. 14. Кольцевой хроматограф по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что внутренний цилиндр (8) и/или наружный цилиндр (9) реактора в области, по меньшей мере, одной разделительной зоны (2, 3) выполнен/выполнены преимущественно коническим (коническими), расходящимся (расходящимися) один от другого.
  15. 15. Кольцевой хроматограф по одному из пп. 1-14, отличающийся тем, что в области, по меньшей мере, одной зоны (1, 2, 3, 4) на внутреннем и/или наружном цилиндре (8, 9) предусмотрен темперирующий кожух (10).
  16. 16. Кольцевой хроматограф по одному из пп.1-15, отличающийся тем, что в области, по меньшей мере одной зоны (1, 2, 3, 4) на внутреннем и/или внешнем цилиндре (8, 9) предусмотрен источник излучения (11) в качестве источника тепла и/или в качестве катализатора или инициатора реакции.
EA199900732A 1997-12-09 1998-12-09 Кольцевой хроматограф EA001580B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0207697A AT405026B (de) 1997-12-09 1997-12-09 Annularchromatograph
PCT/AT1998/000299 WO1999029388A1 (de) 1997-12-09 1998-12-09 Annularchromatograph

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA199900732A1 EA199900732A1 (ru) 2000-02-28
EA001580B1 true EA001580B1 (ru) 2001-06-25

Family

ID=3527263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA199900732A EA001580B1 (ru) 1997-12-09 1998-12-09 Кольцевой хроматограф

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0963227A1 (ru)
JP (1) JP2001512370A (ru)
CN (1) CN1252009A (ru)
AT (1) AT405026B (ru)
AU (1) AU740246B2 (ru)
BR (1) BR9807203A (ru)
CA (1) CA2279942A1 (ru)
EA (1) EA001580B1 (ru)
WO (1) WO1999029388A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT406023B (de) * 1998-05-11 2000-01-25 Prior Eng Ag Anlage zur homogenkatalyse
DE112004000231B4 (de) 2003-02-07 2022-07-14 Waters Technologies Corp. (N.D.Ges.D. Staates Delaware) In situ-Fritte und Verfahren zum Herstellen einer Chromatographievorrichtung
DE112004001312T5 (de) * 2003-07-14 2006-09-28 Waters Investments Ltd., New Castle Trennvorrichtung mit integraler Schutzsäule
AT413338B (de) * 2004-01-15 2006-02-15 Prior Eng Ag Verfahren zur herstellung eines chemischen reaktionsprodukts mittels festbettreaktor
WO2007144877A2 (en) * 2006-06-14 2007-12-21 Ram Lavie Method and apparatus for liquid-liquid extraction
DE102009013899A1 (de) * 2009-03-19 2010-09-30 Technische Universität Kaiserslautern Vorrichtung für die kontinuierliche Kapillarelektrochromatographie
CN117679786A (zh) * 2023-11-22 2024-03-12 江苏森茂能源发展有限公司 一种防泄漏的高密封油气回收吸附装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3971842A (en) * 1974-08-08 1976-07-27 Atlantic Richfield Company Continuous displacement chromatographic separation
DE2440848A1 (de) * 1974-08-26 1976-03-18 W Killer Ag Dr Verfahren zum fortlaufenden trennen der komponenten eines stoffes und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens
US5217608A (en) * 1988-07-21 1993-06-08 The Research Foundation Of State University Of New York Multi-column planet centrifuge chromatograph
US5149436A (en) * 1988-11-28 1992-09-22 Union Oil Company Of California Continuous displacement chromatographic method
US4915843A (en) * 1988-11-28 1990-04-10 Union Oil Company Of California Continuous displacement chromatographic method
DE4231327A1 (de) * 1992-09-18 1994-03-24 Reuter Karl Dr Kontinuierliche Chromatographie

Also Published As

Publication number Publication date
BR9807203A (pt) 2000-05-23
EA199900732A1 (ru) 2000-02-28
AU740246B2 (en) 2001-11-01
ATA207697A (de) 1998-09-15
CA2279942A1 (en) 1999-06-17
CN1252009A (zh) 2000-05-03
EP0963227A1 (de) 1999-12-15
WO1999029388A1 (de) 1999-06-17
JP2001512370A (ja) 2001-08-21
AT405026B (de) 1999-04-26
AU1474799A (en) 1999-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5580523A (en) Integrated chemical synthesizers
Frost et al. Heterogeneous catalytic synthesis using microreactor technology
EA001580B1 (ru) Кольцевой хроматограф
US4642169A (en) Continuous rotating electrophoresis column and process of using
MXPA05001130A (es) Proceso continuo de reaccion/separacion de alto desempeno que usa aparato de contacto liquido-solido.
Dai et al. Development of a continuous-flow microreactor for asymmetric epoxidation of electron-deficient olefins
Barker et al. Chemical and biochemical separations using preparative and large scale batch and continuous chromatography
KR100196041B1 (ko) 감소된 열중성자 단면적을 갖는 지르코늄을 얻기위한 상업공정
US7686958B2 (en) Method for the production of a chemical reaction product with the aid of a fixed-bed reactor
MXPA99007287A (en) Annular chromatograph
Oelgemoeller et al. Continuous microflow photochemistry and its application in pharmaceutical drug discovery, development and production
Sumii et al. Current State of Microflow Trifluoromethylation Reactions
US6258993B1 (en) Simulated countercurrent moving bed chromatographic reactor and method for use thereof
Cvjetko et al. Ionic liquids within microfluidic devices
AU754824B2 (en) Annular chromatograph
Hereijgers et al. Chromatography as an inspiration for microreactors
Tměj et al. Modelling and optimisation of enzymatic separating micro-reactor
Ganetsos et al. Large‐scale chromatography in industrial processing
CN1546368A (zh) 室温下直接合成过氧化氢用于丙烯环氧化的装置和方法
RU2040330C1 (ru) Каталитический реактор
RU2217229C1 (ru) Реактор для проведения каталитических процессов
JPH0640997A (ja) キノンの製造方法
Lipshutz et al. A conjugate reduction pathway to chiral silanes using CuH
Seeberger et al. Springer-Verlag Berlin Heidelberg Published Online: 23 May 2007
JPS60200832A (ja) 不均一系触媒によるクワドリシクレン異性化反応の反応促進方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU