EP3707378A1 - System zum pumpen einer kompressiblen flüssigkeit - Google Patents

System zum pumpen einer kompressiblen flüssigkeit

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EP3707378A1
EP3707378A1 EP18799504.8A EP18799504A EP3707378A1 EP 3707378 A1 EP3707378 A1 EP 3707378A1 EP 18799504 A EP18799504 A EP 18799504A EP 3707378 A1 EP3707378 A1 EP 3707378A1
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EP
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pump
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liquid
pumping
gas
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Withdrawn
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EP18799504.8A
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Alexander BOZIC
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Definitions

  • the present invention relates to a system for pumping a compressible liquid, a chromatography plant and methods for performing a chromatography.
  • Substances can be separated particularly easily and reliably, chemically analyzed, identified and quantified.
  • carbon dioxide When using carbon dioxide
  • Detector typically provided a back pressure regulator to maintain the pressure within the chromatography system at a predetermined level.
  • a pump is typically employed to pressurize the at least one solvent.
  • the at least one solvent For HPLC or SFC chromatography applications, the
  • Solvents such as ethanol and / or CO2, to a level of a few hundred bar, typically up to 400 bar, up to 1000 bar or even be pressurized. In these pressure ranges, solvents such as CO2
  • WO 2015/121402 A1 does not provide a solution for gradient chromatography providing at least one additional share of CO2
  • Solvent is changed, but only addresses the pulsation problem, since the compressibility an increased pressure change may occur, especially in a chromatography with a constant
  • Solvent mixture as used in the separation of chiral compounds may occur.
  • Compressibility problem can be solved by a second, upstream in series pump.
  • the system pump is the liquid CO2 with a
  • the system for pumping a compressible liquid should be as simple and inexpensive to provide.
  • the system for pumping a compressible liquid based on the volume flow, with which the chromatography plant is operated should be as inexpensive as possible.
  • Another object is a system for pumping a
  • the subject of the present invention is accordingly a system for pumping a compressible liquid, comprising at least two pumps, a first pump and a second pump, the respective pump outlet lines are combined into a connector and discharged from this connector in a common outlet, which thereby
  • the second pump is controllable via a control unit, wherein the control unit is in operative connection with a flow meter and the pumping power of the second pump via the control unit in
  • the present invention in particular has the effect that a compressible liquid can be reliably pumped with a predetermined volume even under very different temperature and pressure conditions.
  • an improvement succeeds in that the predetermined goal can be achieved with a simple and inexpensive construction.
  • control over the pumping system can be improved.
  • the system for pumping a compressible liquid can be made very inexpensively and easily.
  • the system for pumping a compressible fluid is low maintenance and can be easily monitored.
  • system can be used to pump a compressible fluid to modify an existing HPLC system without having to replace existing pumps.
  • the present invention is based on the finding that a predefined flow rate can be achieved by metering in a quantity of a compressible liquid determined on the basis of a flow measurement.
  • the inventive system allows the pumping of a compressible
  • a compressible fluid herein refers to a fluid, particularly a liquid or fluid in the supercritical state, with a large one
  • a high compressibility is given if at a pressure of 600 bar and a temperature of 20 ° C, the liquid or supercritical fluid has a relative compressibility (AVA /) of at least 5%, preferably
  • Carbon dioxide shows a relative compressibility (AVA /) of about 20% under these conditions.
  • the inventive system for pumping a compressible fluid comprising at least two pumps, a first pump and a second pump.
  • the type of pumps is irrelevant to the present invention. So can
  • Piston pumps which may preferably comprise at least two pistons.
  • the two pistons can be controlled by a camshaft.
  • the two pistons can be controlled independently of each other, the control over a camshaft is often cheaper and can be used for the purposes of the present invention.
  • the first pump and / or the second pump as
  • Piston pump is designed, the pump head is coolable.
  • the pumping capacity of the first pump is higher than the pumping capacity of the second pump, wherein the pumping capacity of the first pump is preferably at least twice as high as the pumping capacity of the second pump, measured according to DIN EN ISO 17769 (2012).
  • the pumping capacity of the second pump is at most 40% of the pumping capacity of the first pump, more preferably at most 30% and especially preferably at most 20%.
  • the first pump preferably has a volume flow in the range from 10 ml / min to 450 ml / min, particularly preferably in the range from 50 ml / min to 300 ml / min and especially preferably 100 ml / min to 250 ml / min, at a pressure of about 400 bar, while the second pump correspondingly lower values in the range of 6 ml / min to 300 ml / min, more preferably in the range of 15 ml / min to 150 ml / min and especially preferred 20 ml / min to 75 ml / min, at a pressure of about 400 bar provides.
  • the values can preferably be measured in accordance with DIN EN ISO 17769 (2012).
  • the system for pumping a compressible fluid is preferably connected to at least one reservoir of compressible fluid.
  • each pump can be connected to a corresponding reservoir.
  • the system according to the invention comprises a reservoir for supplying a liquid, wherein the first pump and the second pump are each fed from an identical reservoir.
  • the system has at least one, preferably exactly one reservoir for the supply of a liquid and between the Reservoir for supplying a liquid and inlet line of the first pump and / or the second pump, a cooling unit for cooling the liquid
  • the Pumpenauslass liberen the first and the second pump are merged into a connector and discharged from this connector in a common outlet. Accordingly, the total flow rate is formed by the sum of the flow rates of the first and the first and the second pump, so that there is a parallel circuit of the at least two pumps.
  • the second pump is controllable via a control unit, wherein the
  • Control unit is operatively connected to a flow meter and the pump power of the second pump via the control unit in dependence of the flow measurement is controllable.
  • the control unit controls the pumping power of the second pump, in particular the flow rate of this pump.
  • the flow rate of the second pump is again in
  • the predetermined flow rate here is the flow rate at which the first pump is to be operated (nominal flow rate), but due to the compression, a volume reduction can occur, which is dependent on the temperature and the pressure. A volume reduction due to compression will accordingly be provided by the second pump
  • flow meters can be used, whose measured values are added. These can independently measure the flow rates of the first and second pumps. Furthermore, the flow meter can be arranged so that only determines the flow of the first pump and the second pump
  • the flow meter is preferably arranged in the common outlet line, so that the flow rate measured by the flow meter corresponds to the total flow rate.
  • the type of flow meter is not critical as such, the skilled person will select this according to the requirements.
  • the requirement profile includes, inter alia, the accuracy of measurement, the pressure resistance, the temperature suitability and the intended volume or mass flow, etc. Accordingly, in particular measuring devices can be used which measure the mass flow, such as Coriolis flowmeters or measuring devices, the
  • Heat exchangers for heat transfer are well known in the art, so that reference may be made thereto.
  • a pulsation damper is provided in the common outlet line after the connection piece and in front of the flow meter.
  • the type of Pulsationsdämpfers is not critical per se, wherein preferably a relatively large container with the compressible liquid, preferably CO2 can serve as a pulsation damper.
  • this vessel has a volume in the range of 50 to 500 ml, preferably in the range of 100 to 350 ml and more preferably in the range of 140 to 250 ml and can be selected depending on the intended flow rate.
  • a pressure measuring sensor is provided, wherein the pressure measuring sensor is in operative connection with the control unit.
  • a check valve is provided and the pressure measuring sensor is arranged in the flow direction upstream of the check valve.
  • each comprising a pressure measuring sensor which is arranged between the outlet of the first pump and the connecting piece, can be determined by the pressure fluctuations, the number of strokes, which makes, for example, a piston pump within a unit time. From the known stroke volume can be determined with the frequency of the pump strokes of the first pump, the flow rate at which the first pump
  • the system for pumping a compressible liquid may preferably be used in chromatography systems which are for a supercritical
  • the present invention is therefore a chromatography system comprising a system for pumping a compressible liquid according to the present invention.
  • a chromatography system according to the invention has at least two liquid supply lines, via which at least two liquids can be introduced.
  • the chromatography system comprises a third pump which is connected to a liquid reservoir for a second liquid.
  • a chromatography unit designed for supercritical fluid chromatography has at least one storage tank for the solvent and a storage tank for the supercritical fluid, for example CO2.
  • the fluid is removed from the reservoir and transferred with a respective at least one pump into which a mixing element, which is in flow communication with a chromatography column.
  • Mixing element and the chromatography column can be provided with a temperature control in order to be able to set a given temperature in each case.
  • a temperature control in order to be able to set a given temperature in each case.
  • heat exchangers can be provided.
  • the addition of mixtures to be separated, in particular substances to be purified, can be carried out by known devices, for example injectors, which are preferably provided in the line in which the solvent is passed to the mixing element.
  • the fluid leaving the chromatographic column is preferably at least partially supplied to a detection or analysis unit. Examples of one
  • Detection or analysis unit include UV detectors and / or mass spectrometer.
  • Injection device comprises, with which automatically samples in the
  • Chromatographiestrom can be injected.
  • the fluid leaving the chromatographic column is preferably at least partially supplied to a detection or analysis unit.
  • the chromatography system comprises a UV detector.
  • the chromatography system a UV detector.
  • Mass spectrometer as a detector comprises.
  • Mass spectrometer as a detector comprises.
  • the system comprises a UV detector and a
  • Mass spectrometry In this case, it is also possible to use further detection methods which measure, for example, light scattering, fluorescence or the refractive index. Furthermore, mass spectrometers and / or conductivity detectors, etc. are often used.
  • a heat exchanger is provided. That the heat exchanger leaving aerosol is preferably subsequently fed to a gas-liquid separator.
  • gas-liquid separator Preferably to be used gas-liquid separator are known from the prior art, for example, the document WO 2014/012962 A1, wherein the
  • An unexpected improvement of an impact separation can be achieved by the arrangement and design of a separation opening.
  • the gas volume provided in the impact separation can be reduced, so that the total volume of the gas-liquid separator can be reduced. This can surprisingly improve the separation efficiency of the chromatographic system.
  • a preferred gas-liquid separator comprises a separation area with an inlet nozzle, a baffle unit and a gas-conducting unit.
  • the deposition area is designed so that an impact separation is effected.
  • Impact separation means that the liquid droplets in the aerosol are directed against a baffle unit, whereby the liquid
  • Liquid droplets can form a liquid film.
  • a baffle unit here can serve any body against which the aerosol stream can be passed.
  • the aerosol stream may be directed against an upper region of the separation region, for example against an upper region Completion of the separation area.
  • a protrusion for example a spike or the like, may be provided on which the aerosol flow is applied, so that the liquid droplets directed onto the impact unit are not thrown back or rebound from the impact unit, but form a film.
  • a preferred gas-liquid separator uses gravity in operation, which causes separation of gas and liquid. Accordingly, the term above refers to the orientation of the gas-liquid separator which is in operation so that a gas can flow upwards while at the bottom is the opposite direction through which a liquid exits the gas-liquid separator.
  • an inlet nozzle is preferably provided in the separation region of the gas-liquid separator. Through the inlet nozzle, the aerosol is directed into the gas-liquid separator, in particular into the separation region of the gas-liquid separator.
  • inlet nozzle is preferably designed such that a through the
  • Inlet nozzle guided gas-liquid stream is acted upon against the baffle unit, as has already been set out above with regard to the baffle unit.
  • the shape and type of the inlet nozzle are not critical, so that it can be selected by the skilled person within the scope of his abilities.
  • the inlet nozzle may be designed such that the aerosol is directed onto the baffle unit in the form of a very narrow jet.
  • the inlet nozzle may also be designed to direct a cone-shaped puffing mist onto the baffle unit.
  • the nozzle can terminate with the wall of the deposition region or protrude over a projection into the separation region.
  • the embodiment with a projection is advantageous if the baffle unit is provided in the upper end of the separation region.
  • the inlet nozzle is designed in the form of a simple bore or a simple opening.
  • the inlet nozzle provided in the separation region has an entry surface that is substantially circular.
  • one or more inlet nozzles can be provided in the separation area. In the event that a plurality of inlet nozzles are provided, these are preferably aligned parallel.
  • the gas-aerosol mixture is passed through exactly one inlet nozzle into the deposition area, preferably to the baffle unit located in the separation area.
  • the inlet nozzle is configured such that a gas-liquid stream directed through the inlet can be acted upon against the baffle unit and the angle with which a gas-liquid stream conducted through the inlet nozzle can be acted upon by the baffle unit, preferably in the region of 50 to 130 °, more preferably in the range of 70 to 1 10 °. This angle can be provided.
  • the inlet nozzle should be chosen so that the liquid droplets of the aerosol do not become too small.
  • the gas-liquid separator preferably has a separation opening, which is arranged between separation region and separation region, so that there is a gas and liquid-open connection between these regions.
  • Separation opening is preferably effected an inertial separation.
  • the gas preferably accelerates the liquid so that the liquid is transferred to the separation area at a higher speed than without this gas acceleration. This remains the
  • Liquid film preferably on a wall of the Abscheide Schemes, the
  • baffle unit is preferably designed as part of the baffle unit and / or the gas-conducting unit, in the form of a film and passes directly into the separation area, without the liquid film leaves this wall, which merges into the separation area.
  • gas phase does not adhere to a wall, but is able to escape upwards and pass into the gas discharge area.
  • the liquid is discharged into the separation area and taken from the gas-liquid separator via the liquid outlet provided in the separation area.
  • the deposition opening has an exit surface which is slit-shaped or has a plurality of openings arranged in parallel, which may be for example U-shaped, V-shaped or circular.
  • the distance of the inlet nozzle from the baffle unit is greater than the smallest longitudinal extent of the separation opening. This results in the distance of the inlet nozzle of the baffle unit from the path of the aerosol from leaving the inlet nozzle to hitting the baffle unit.
  • the smallest longitudinal extent of the separation opening relates to the width or length of the separation opening, wherein the extent of the plane up to the edge of the separation opening is related to the plane between separation area and separation area, which leads to a minimum area of the separation opening.
  • Separation opening is located, the length of the longest extent of the
  • the spatial form of the separation area is not critical and can be the
  • a gas-conducting unit is preferably formed in the separation area.
  • the gas guide unit causes a change in the
  • the cross-sectional area of the deposition area may be, for example, circular, for example from the inlet nozzle in the direction of
  • Separating opening is preferably narrowed in a wedge shape.
  • the deposition area has no
  • Separation region preferably comprises at least three side walls, which define together with an upper termination of a space, which over the
  • the separation region does not comprise a circular cross-sectional area, but has a cross-sectional area with corners, in particular a triangular, quadrangular, pentagonal or hexagonal cross-sectional area, particularly preferably a rectangular one, is easier to produce to a required precision, whereby the volume of the gas-liquid Separator can be better adapted to the requirements.
  • gas-liquid separators can be provided which are suitable for particularly small volume flows.
  • gas-liquid separators with a circular cross-sectional area gas-liquid separators with a non-circular, preferably one
  • the gas-conducting unit has at least two substantially planar side walls which can be regarded as gas-conducting plates, these gas-conducting plates preferably forming walls of the separating area. These two substantially planar sidewalls may converge to form a wedge shape.
  • the gas guide unit has at least two side walls, wherein at least one of the side walls is bent so that a concave shape is provided such that the two side walls can converge, wherein in the upper region of the deposition area, which through the Given the proximity of the inlet nozzle, the distance between the
  • the cross-sectional area of the gas-conducting unit decreases from inlet nozzle in the direction of the separation opening at least regionally, preferably in the area facing the separation opening, so that the planes which are perpendicular to the flow direction of the gas-liquid mixture become smaller, wherein these Decrease is preferably continuous, so that preferably form at least two of the side walls of the gas-conducting unit in longitudinal section a wedge shape.
  • the deposition area comprises an upper termination, this upper termination comprising a curvature or an angle, wherein the highest point of the curvature or the angle is preferably arranged centrally, and so on is a line with the inlet nozzle, which can be thought parallel to the direction of the inlet opening, the upper end preferably in two
  • Separation region is provided, particularly preferably in the upper third of the separation region, this direction results from the arrangement of the inlet and the liquid outlet, so that the inlet nozzle is arranged above the liquid outlet.
  • a gas-liquid separator according to the invention has a separation region.
  • the separation area as previously indicated, the phases are separated, the separation area a
  • Liquid outlet via which the liquid phase of the gas-liquid separator can be removed.
  • the gas phase is directed into the gas discharge area.
  • the separation region is connected to the gas discharge region via an opening and is in flow contact therewith.
  • the separation area with a liquid outlet comprises a base, which preferably has a curvature, a curve an angle or another shape that leads to a taper, wherein the liquid outlet is provided in the region of the lowest point of the soil.
  • the liquid outlet is provided in the lower region of the separation region, particularly preferably in the lower third of the separation region
  • the Gasausleit Scheme serves to divert the gas phase from the gas-liquid separator, so that it comprises a gas outlet.
  • the Gasausleit Scheme is designed so that the
  • Gas velocity at the gas outlet is maximum, preferably the
  • the cross-sectional area preferably tapers from the separation area to the gas outlet.
  • the gas phase of the aerosol can be collected and treated or, for example, released into the environment when CO2 is used.
  • the liquid phase of the aerosol is preferably collected in a fraction collector. More preferably, the collected fractions are automatically collected as major fractions, while excess solvent may be subjected to treatment or disposal.
  • Connecting line between the liquid outlet of the gas-liquid separator and the fraction collector may preferably be designed so that residues of the Gas phase, preferably CO2 residues can escape via this compound.
  • a semipermeable plastic material can be used,
  • Teflon for example Teflon, more preferably AF 2400 (commercially available from DuPont).
  • Chromatography plant is controllable via a chromatography-plant control and the chromatography plant control with the control unit of the system for pumping a compressible liquid according to the present invention in operative connection or forms a unit with this.
  • Chromatography equipment control which is in operative connection with a detector and a fraction collector and the controller is programmable so that the amount of liquid which can be introduced into a vessel of the fraction collector, depending on the proportion of the first solvent is fixable.
  • Chromatography plant control includes, which is in operative connection with the first pump, wherein the pumping capacity of the first pump via the Chromatography plant control is controllable.
  • the chromatography system comprises a third pump connected to a second liquid reservoir, wherein the pumping power of the third pump is controllable via the chromatography plant control is.
  • the chromatography plant is designed as an SFC system, wherein a chromatography with a solvent gradient is feasible.
  • the SFC chromatography system is preferably at a volume flow in the range of 10 ml / min to 450 ml / min, more preferably in the range of 50 ml / min to 300 ml / min and especially preferably 100 ml / min to 250 ml / min operated. Furthermore, it can be provided that the SFC chromatography system
  • a volume flow of at least 10 ml / min especially preferably of at least 50 ml / min and more preferably of at least 100 ml / min is operable.
  • a conversion kit is also provided by which a high performance liquid chromatography (HPLC) system can be converted to an SFC system.
  • HPLC high performance liquid chromatography
  • a kit comprises at least one system for pumping a compressible fluid, as described above.
  • the kit contains other components as described above and below to convert an HPLC system to an SFC system, such as gas liquid separators, heat exchangers or back pressure regulators.
  • one of the pumps of the HPLC system is suitable for operation with a compressible liquid, in particular with liquid or supercritical CO2, so that only a second pump is required, which is controlled in accordance with the present disclosure.
  • the information about the flow rate of the first pump can be used in a conversion, depending on the system, for example, by the chromatography plant control
  • the flow rate at which the first pump is to be operated can be determined by the frequency with which the pump is operating, the nominal flow rate being determined from the known stroke volume of the first pump can.
  • Determination of the frequency is preferably carried out by the determination of
  • Another object of the present invention is a method for
  • Chromatography system is used with a system according to the invention for pumping a compressible liquid.
  • a solvent gradient is used to perform a chromatography.
  • a gas which can be relatively easily put into a supercritical state it is preferable to use a gas which can be relatively easily put into a supercritical state.
  • gases having these properties include carbon dioxide (CO2), ammonia (NH3), freon, xenon, with carbon dioxide (CO2) being particularly preferred.
  • an inorganic or organic solvent which is liquid under the usual separation conditions, in particular at 25 ° C and atmospheric pressure (1023mbar).
  • a polar or nonpolar solvent can be used, depending on the nature of the compounds to be separated or purified.
  • the gas-liquid mixture to be brought into the supercritical state comprises a polar solvent and a gas which is selected from the group consisting of CO 2, NH 3, freon, xenon, preferably CO 2.
  • the polar solvent is an alcohol, preferably methanol, ethanol or propanol, hexane, mixtures with
  • Dichloromethane, chloroform, water preferably up to a maximum of 3% by volume, otherwise a miscibility gap may occur
  • an aldehyde or a ketone preferably methyl ethyl ketone
  • an ester preferably ethyl acetate
  • an ether preferably tetrahydrofuran.
  • the gas-liquid mixture to be brought into the supercritical state comprises a nonpolar solvent and a gas which is selected from the group consisting of CO 2, NH 3, freon, xenon,
  • the non-polar solvent is an aliphatic hydrocarbon, preferably hexane, cyclohexane, heptane, octane; an aromatic hydrocarbon, preferably benzene, toluene, xylene; an ester, preferably ethyl acetate; or an ether, preferably tetrahydrofuran.
  • a first solvent is used, which is liquid under normal conditions
  • a second solvent is used, which is gaseous under normal conditions, and the two solvents are mixed prior to introduction into a chromatography column, which is pumped into the chromatographic column
  • Solvent composition is changed during the course of chromatography.
  • the chromatographic system comprises a back pressure regulator by which the pressure in the gas-liquid separator is controllable
  • the regulation of the pressure is selected as a function of the solvent content of the gas-liquid mixture
  • the control can be designed so that at a high
  • Solvent content is provided a high pressure in the gas-liquid separator.
  • Figure 1 is an illustration of a first embodiment of a
  • Figure 2 is an illustration of a second embodiment of a
  • Figure 3 is an illustration of a third embodiment of a
  • Figure 4 is a schematic representation of a chromatography plant
  • FIG. 1 describes a first embodiment of a system according to the invention for pumping a compressible fluid.
  • the system comprises two pumps, a first pump (10) and a second pump (20), the respective pump outlet lines (12, 22) being fitted in a connector (36). be merged and discharged from this connector (36) in a common outlet (40).
  • the pumps are connected in the present embodiment to a reservoir (28), wherein the fluid line (30) through which a fluid in the first pump (10) is passed, includes a branch, so that via the fluid line (32) according to the second pump (20) is supplied with fluid.
  • the first pump (10) has two pistons (14, 16), the pump head each having a cooling (15, 17).
  • the second pump (20) also comprises two pistons (24, 26), each equipped with a pump head cooling (25, 27).
  • a pumphead cooling is especially for maintaining a liquid
  • Embodiment initially provided a pulsation damper (44), the
  • a heat exchanger (46) and a flow meter (48) is arranged below, seen in the flow direction.
  • the flowmeter (48) is connected to a control unit (50), via which the second pump (20) is controllable.
  • the control unit (50) is connected via the control line (52) to the second pump (20) and via the measuring line (54) to the flow meter (48).
  • the pumping capacity of the second pump (20) can be controlled via the control unit (50) as a function of the flow measurement.
  • a nominal value of the flow rate is compared with an actual value of the same and the pumping capacity of the second pump (20) is adapted accordingly to equalize the two values. Due to the compressibility of the fluid, for example, the liquid or supercritical carbon dioxide (CO2), the actual value is usually always lower than the desired value, so that the pump power of the second pump (20) is always greater than or equal to zero.
  • CO2 supercritical carbon dioxide
  • the setpoint of the first pump (10) in the present embodiment can be determined via the chromatography system controller (56), wherein a data line (58) establishes a connection between the chromatography system controller (56) and the control unit (50) via which the control unit (50) the
  • the chromatography plant controller (56) and control unit (50) may be formed in one device.
  • the control of the first pump (10) is possible via the chromatography plant control (56), wherein the corresponding compound is not shown for reasons of clarity.
  • the illustrated devices are
  • control unit (50) being present separately from the chromatography system controller (56).
  • the second pump (20) is controlled so that due to the
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a system according to the invention for pumping a compressible liquid.
  • This embodiment also has two pumps, a first pump (10) and a second pump (20) with their respective pump outlet conduits (12, 22) merged into and out of a connector (36)
  • Connecting piece (36) are discharged into a common outlet line (40).
  • a flow meter (48) is provided, which is connected to a control unit (50), via which the second pump (20) is controllable.
  • the control unit (50) is over
  • the embodiment set forth in FIG. 2 differs, in particular, in that the nominal values of the flow rate of the first pump (10) are not distinguished by the
  • Chromatography system controller (56) are provided.
  • the corresponding flow rate of the first pump (10) is determined by the frequency of the first pump (10).
  • a pressure sensor is provided in the outlet line (12) of the first pump (10), which is connected to the control unit (50) via measuring line (64). From the measurement of the pressure differences, which are associated with a piston stroke of a piston pump, the pumping frequency can be determined. From the multiplication of the pump frequency with the known stroke volume, the flow rate of the first pump (10) results as a setpoint. To improve the accuracy of measurement is in the outlet (12) of the first pump (10) between the via the measuring line (64) with the
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a system according to the invention for pumping a compressible liquid.
  • This embodiment also has two pumps, a first pump (10) and a second pump (20) with their respective pump outlet conduits (12, 22) merged into and out of a connector (36)
  • Connecting piece (36) are discharged into a common outlet line (40).
  • a flow meter (48) is provided, which is connected to a control unit (50), via which the second pump (20) is controllable.
  • the control unit (50) is over
  • FIG. 3 differs in particular from the embodiment described in FIG. 2 in that the system has a cooled fluid supply line.
  • a cooling for the fluid (34) is provided between the reservoir (24) and the inlets to the first pump (10) and the second pump (20).
  • This embodiment is particularly useful for reservoirs in which the fluid is stored under relatively low pressure and supplied to the pump.
  • gas formation may occur if the reservoir has a pressure of 60 bar or less, so that appropriate cooling is expedient in order to keep the fluid in the liquid or supercritical state when it is fed into the pumps. Details regarding the corresponding temperature or the corresponding pressure result from the boiling diagram of the fluid.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a chromatography system 100 with a system according to the invention for the system for pumping a compressible liquid.
  • the respective fluids are stored in reservoirs (102, 104) and supplied to the system by a system according to the invention for pumping a compressible fluid (106) or a pump (108).
  • the gas further used in a supercritical state is stored in a storage tank (102) and via a
  • Inventive system for pumping a compressible liquid (106) the other components of the system provided.
  • the solvent is in a Storage tank (104) is provided, which is promoted via a pump (108) to the other components of the system.
  • a preparation stage (1 10, 1 12) is preferably provided in each fluid supply line, via which the liquids can be tempered. Furthermore, a leveling of the pressure fluctuations indicated by the pumps can be provided. Accordingly, this preparation stage, for example, as
  • Heat exchanger or be designed as a pump.
  • the component (110) may be part of the system (106) according to the invention.
  • the solvent line may preferably be an addition unit (1 14) may be provided, for example, an injector through which a mixture to be separated into the system (100) are introduced before the CO2 and the solvent in a mixer (1 16) passed and from this one Chromatography column (1 18) are supplied.
  • the chromatographic column (1 18) is followed by two analysis units, for which purpose a Probeausleitmaschine (120) with a mass spectrometer (122) is connected and after the Probeausleitech a UV detector (124) is provided.
  • the in-line back pressure regulator (126) maintains the respective pressure necessary for the fluid to remain in a supercritical state. After the back pressure regulator (126) is a
  • Heat exchanger (128) provided, the freezing of the aerosol during
  • the liquid is introduced into a fraction collector (134) and fractionated therein.
  • the solvent contained in the fractionated samples can be removed from the samples.
  • systems which enable a determination of the desired flow rate of the first pump via the chromatographic system control can also include a cooling of the fluid between the reservoir and the pumps.
  • Components such as the Pulsationsdampfer or the heat exchanger may be located at other locations, if they are present.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit, umfassend mindestens zwei Pumpen, eine erste Pumpe (10) und eine zweite Pumpe (20), deren jeweilige Pumpenauslassleitungen (12, 22) in ein Verbindungsstück (36) zusammengeführt werden und aus diesem Verbindungsstück (36) in eine gemeinsame Auslassleitung (40) ausgeleitet werden, wobei die zweite Pumpe (20) über eine Steuerungseinheit (50) steuerbar ist, wobei die Steuerungseinheit (50) mit einem Durchflussmesser (48) in Wirkverbindung steht und die Pumpleistung der zweiten Pumpe (20) über die Steuerungseinheit (50) in Abhängigkeit der Durchflussmessung steuerbar ist. Weiterhin beschreibt die vorliegende Erfindung eine Chromatographieanlage umfassend ein erfindungsgemäßes System sowie ein Chromatographieverfahren, bei dem das System eingesetzt wird.

Description

System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit, eine Chromatographie-Anlage sowie Verfahren zur Durchführung einer Chromatographie.
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. Bei Verwendung von Kohlendioxid
(CO2) als Flüssigkeit in SFC-Anwendungen wird die Extraktion der Substanzen im Allgemeinen oberhalb der kritischen Temperatur von 31 0 C und oberhalb eines kritischen Drucks von 74 bar durchgeführt.
Um CO2 oder ein CO2-Gemisch in einem flüssigen Zustand innerhalb einer
Chromatographiesäule zu halten, muss das gesamte Chromatographiesystem auf einem vorgegebenen Druckniveau gehalten werden. Zu diesem Zweck ist
stromabwärts der Chromatographiesäule und stromabwärts eines jeweiligen
Detektors typischerweise ein Rückdruckregler vorgesehen, um den Druck innerhalb des Chromatographiesystems auf einem vorgegebenen Niveau zu halten.
Stromaufwärts der Chromatographiesäule wird typischerweise eine Pumpe eingesetzt, um das mindestens eine Lösungsmittel unter einen geeigneten Druck zu setzen. Bei HPLC- oder SFC-Chromatographie-Anwendungen müssen die
Lösungsmittel, wie Ethanol und / oder CO2, bis zu einem Niveau von einigen hundert bar, typischerweise bis zu 400 bar, bis zu 1000 bar oder sogar darüber, unter Druck gesetzt werden. In diesen Druckbereichen weisen Lösungsmittel wie CO2
typischerweise eine vergleichsweise große Kompressibilität auf.
Diese Kompressibilität ist jedoch nicht konstant, sondern von der Temperatur und dem Druck abhängig, so dass eine einfache Umrechnung üblicher Pumpvolumina nicht zielführend ist, um bei einem gewünschten Gradienten einen vorgegebenen Anteil an flüssigem bzw. überkritischen CO2 in einem Lösungsmittelgemisch zu erhalten.
Diese Problematik ist als solche seit langem bekannt, wobei die Druckschrift
WO 2015/121402 A1 jedoch keine Lösung für eine Gradientenchromatographie bereitstellt, bei der der Anteil an CO2 in Bezug auf mindestens ein weiteres
Lösungsmittel verändert wird, sondern lediglich das Pulsationsproblem adressiert, da durch die Kompressibilität eine verstärkte Druckänderung auftreten kann, die insbesondere bei einer Chromatographie mit einem konstanten
Lösungsmittelgemisch, wie diese bei der Trennung von chiralen Verbindungen eingesetzt wird, auftreten kann.
Eine weitere Druckschrift, die sich mit dem zuvor dargelegten Problem befasst, ist das Patentanmeldung WO 2010/008851 A1 . Hierin wird dargelegt, dass das
Kompressibilitätsproblem durch eine zweite, in Serie vorgeschaltete Pumpe gelöst werden kann. Hierbei wird der Systempumpe das flüssige CO2 mit einem
entsprechenden Druck zugeführt, so dass die vorgeschaltete Pumpe die
Kompressibilität ausgleicht und die Systempumpe eine vorgegebene Menge an CO2 der Chromatographiesäule zuführt. Dieses System arbeitet recht gut, wobei jedoch die in Serie vorgeschaltete Pumpe eine sehr hohe Pumpleistung aufweisen muss, die der Leistung der Systempumpe entsprechen muss. Daher ist dieses System bei entsprechender Leistung, wie diese in der präparativen Chromatographie benötigt wird, sehr teuer. Ferner führen Fehlmessungen bei der Druckbestimmung leicht dazu, dass die vorgeschaltete Pumpe durch die Systempumpe hindurch pumpt, also der Chromatographiesäule zu viel flüssiges CO2 zugeführt wird.
In Anbetracht des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit bereitzustellen, das die zuvor dargelegten Probleme löst. Hierbei sollte das System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit möglichst einfach und kostengünstig bereitstellbar sein. Ferner sollte das System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit bezogen auf den Volumenstrom, mit dem die Chromatographie-Anlage betrieben wird, möglichst preiswert sein.
Ferner war die Bereitstellung eines Systems zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit, das eine geringe Fehleranfälligkeit aufweist, eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus war es mithin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen, welches einen einfachen Aufbau aufweist und leicht steuerbar ist. Ferner sollte das System eine möglichst geringe Fehleranfälligkeit zeigen, wobei Fehler besonders leicht auffindbar und behebbar sein sollten.
Eine weitere Aufgabe besteht darin durch ein System zum Pumpen einer
kompressiblen Flüssigkeit bereitzustellen, das einen möglichst einfachen Umbau einer bekannten HPLC-Anlage zu einer SFC-Anlage ermöglicht, wobei vorzugsweise bestehende Pumpen der bekannten HPLC-Anlage in den Umbau mit einbezogen werden sollten.
Gelöst werden diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend diskutierten Zusammenhängen ohne weiteres ableitbar oder erschließbar sind, durch ein System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1 .
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit, umfassend mindestens zwei Pumpen, eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe, deren jeweilige Pumpenauslassleitungen in ein Verbindungsstück zusammengeführt werden und aus diesem Verbindungsstück in eine gemeinsame Auslassleitung ausgeleitet werden, welches dadurch
gekennzeichnet ist, dass die zweite Pumpe über eine Steuerungseinheit steuerbar ist, wobei die Steuerungseinheit mit einem Durchflussmesser in Wirkverbindung steht und die Pumpleistung der zweiten Pumpe über die Steuerungseinheit in
Abhängigkeit der Durchflussmessung steuerbar ist.
Durch die vorliegende Erfindung wird insbesondere bewirkt, dass eine kompressible Flüssigkeit auch bei sehr unterschiedlichen Temperatur- und Druckverhältnissen zuverlässig mit einem vorgegebenen Volumen gepumpt werden kann. Insbesondere im Vergleich mit anderen Pumpsystemen gelingt eine Verbesserung dahingehend, dass das vorgegebene Ziel mit einem einfachen und kostengünstigen Aufbau bewirkt werden kann. Weiterhin kann die Kontrolle über das Pumpsystem verbessert werden. Weiterhin kann das System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit sehr kostengünstig und einfach hergestellt werden. Darüber hinaus ist das System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit wartungsarm und kann einfach überwacht werden.
Ferner kann eine sehr gute, insbesondere hohe Pumpleistung zuverlässig auch bei unterschiedlichen und sich rasch ändernden Volumenströmen bewirkt werden.
Darüber hinaus kann das System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit zum Umbau einer bestehenden HPLC-Anlage eingesetzt werden, ohne dass die vorhandenen Pumpen ersetzt werden müssten.
Weiterhin kann mit dem System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit sehr zuverlässig eine Gradientenchromatographie durchgeführt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass durch Zudosierung einer anhand einer Durchflussmessung bestimmten Menge an einer kompressiblen Flüssigkeit eine vorgegebene Flussrate erzielt werden kann. Hierdurch kann insbesondere der Aufwand, der bisher notwendig war, vermindert werden und die Zuverlässigkeit der Anlage verbessert werden, wobei insbesondere eine
Fehleranalyse anhand der durch die vorliegende Erfindung mögliche Aufzeichnung der gemessenen Flussraten erleichtert wird.
Das erfindungsgemäße System ermöglicht das Pumpen einer kompressiblen
Flüssigkeit. Eine kompressible Flüssigkeit bezeichnet hierin ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit oder ein Fluid im überkritischen Zustand, mit einer großen
Komprimierbarkeit. Eine große Komprimierbarkeit ist gegeben, falls bei einem Druck von 600 bar und einer Temperatur von 20°C das flüssige oder überkritische Fluid eine relative Komprimierbarkeit (AVA/) von mindestens 5%, vorzugsweise
mindestens 10% aufweist. Kohlendioxid (CO2) zeigt bei diesen Bedingungen eine relative Komprimierbarkeit (AVA/) von etwa 20%.
Das erfindungsgemäße System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit, umfassend 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 kühlbar ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Pumpleistung der ersten Pumpe höher ist als die Pumpleistung der zweiten Pumpe, wobei die Pumpleistung der ersten Pumpe vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist wie die Pumpleistung der zweiten Pumpe, gemessen gemäß DIN EN ISO 17769 (2012). Vorzugsweise beträgt die Pumpleistung der zweiten Pumpe höchstens 40 % der Pumpleistung der ersten Pumpe, besonders bevorzugt höchstens 30 % und speziell bevorzugt höchstens 20 %. Diese Unterschiede der Pumpleistung beziehen sich insbesondere auf den durch die zwei Pumpen bereitstellbaren Volumenstrom, da der zu erbringende Druck im Wesentlichen gleich sein sollte. So kann vorgesehen sein, dass die erste Pumpe vorzugsweise einen 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 bereitstellen kann, bei einem Druck von ca. 400 bar, wohingegen die zweite Pumpe entsprechend niedrigere Werte im Bereich von 6 ml/min bis 300 ml/min, besonders bevorzugt im Bereich von 15 ml/min bis 150 ml/min und speziell bevorzugt 20 ml/min bis 75 ml/min, bei einem Druck von ca. 400 bar zur Verfügung stellt. Die Werte können bevorzugt gemäß DIN EN ISO 17769 (2012) gemessen werden.
Das System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit wird vorzugsweise mit mindestens einem Reservoir einer kompressiblen Flüssigkeit verbunden. Hierbei kann jede Pumpe an einen entsprechenden Vorratsbehälter angeschlossen sein. Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße System ein Reservoir zur Einspeisung einer Flüssigkeit auf, wobei die erste Pumpe und die zweite Pumpe jeweils aus einem identischen Reservoir gespeist werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das System mindestens ein, vorzugsweise genau ein Reservoir zur Einspeisung einer Flüssigkeit aufweist und zwischen dem Reservoir zur Einspeisung einer Flüssigkeit und Eintrittsleitung der ersten Pumpe und/oder der zweiten Pumpe eine Kühleinheit zur Kühlung der Flüssigkeit
vorgesehen 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 Pumpenauslassleitungen der ersten und der zweiten Pumpe werden in ein Verbindungsstück zusammengeführt und aus diesem Verbindungsstück in eine gemeinsame Auslassleitung ausgeleitet. Demgemäß wird die Gesamtflussrate durch die Summe der Flussrate der ersten und der ersten und der zweiten Pumpe gebildet, so dass eine parallele Schaltung der mindestens zwei Pumpen vorliegt.
Die zweite Pumpe ist über eine Steuerungseinheit steuerbar, wobei die
Steuerungseinheit mit einem Durchflussmesser in Wirkverbindung steht und die Pumpleistung der zweiten Pumpe über die Steuerungseinheit in Abhängigkeit der Durchflussmessung steuerbar ist.
Die Steuereinheit steuert die Pumpleistung der zweiten Pumpe, insbesondere die Flussrate dieser Pumpe. Die Flussrate der zweiten Pumpe wird wiederum in
Abhängigkeit der Durchflussmessung eingestellt, so dass die durch den
Durchflussmesser gemessene Flussrate (Ist-Flussrate) einer vorgegebenen
Flussrate im Wesentlichen entspricht. Die vorgegebene Flussrate ist hierbei die Flussrate mit der die erste Pumpe betrieben werden soll (Soll-Flussrate), wobei aufgrund der Kompression jedoch eine Volumenminderung eintreten kann, die von der Temperatur und dem Druck abhängig ist. Eine durch eine Kompression eintretende Volumenminderung wird demgemäß durch die zweite Pumpe
ausgeglichen. Hierbei können zwei Durchflussmesser eingesetzt werden, deren Messwerte addiert werden. Diese können die Flussrate der ersten und der zweiten Pumpe unabhängig messen. Ferner kann der Durchflussmesser so angeordnet sein, dass lediglich der Fluss der ersten Pumpe bestimmt und die zweite Pumpe
entsprechend geregelt wird. Diese beiden Möglichkeiten sind jedoch mit einem relativ hohen Aufwand verbunden oder fehlerbehaftet. Demgemäß ist der Durchflussmesser vorzugsweise in der gemeinsamen Auslassleitung angeordnet, so dass die durch den Durchflussmesser gemessene Flussrate der Gesamtflussrate entspricht. Die Art des Durchflussmessers ist als solche nicht kritisch, wobei der Fachmann diesen nach den Anforderungen auswählen wird. Das Anforderungsprofil umfasst unter anderem die Messgenauigkeit, die Druckbeständigkeit, die Temperatureignung und den vorgesehenen Volumen- beziehungsweise Massenstrom usw. Demgemäß können insbesondere Messgeräte eingesetzt werden, die den Massenstrom messen, wie beispielsweise Coriolis-Durchflussmesser oder Messgeräte, die den
Volumenstrom messen, wie Turbinenrad-Durchflussmesser. Überraschend kann daher vorgesehen sein, dass als Durchflussmesser Turbinenrad-Durchflussmesser eingesetzt werden. Hierdurch sind unerwartete Kostenvorteile erzielbar, da die Konstruktion eines Turbinenrad-Durchflussmessers wesentlich einfacher ist als die eines Coriolis-Durchflussmessers. Geeignete Turbinenrad-Durchflussmesser sind beispielsweise von der Firma KEM Küppers Elektromechanik GmbH erhältlich, wie beispielsweise Geräte aus der HM R Serie.
Ferner kann vorgesehen sein, dass in der gemeinsamen Auslassleitung in
Flussrichtung gesehen nach dem Verbindungsstück und vor dem Durchflussmesser ein Wärmetauscher vorgesehen ist. Wärmetauscher dienen der Wärmeübertragung sind in der Technik weithin bekannt, so dass hierauf verwiesen werden kann.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass in der gemeinsamen Auslassleitung in Flussrichtung gesehen nach dem Verbindungsstück und vor dem Durchflussmesser ein Pulsationsdämpfer vorgesehen ist. Die Art des Pulsationsdämpfers ist an sich unkritisch, wobei vorzugsweise ein relativ großer Behälter mit der kompressiblen Flüssigkeit, vorzugsweise CO2 als Pulsationsdämpfer dienen kann. Vorzugsweise weist dieses Gefäß ein Volumen im Bereich von 50 bis 500 ml, bevorzugt im Bereich von 100 bis 350 ml und speziell bevorzugt im Bereich von 140 bis 250 ml auf und kann in Abhängigkeit der vorgesehenen Flussrate gewählt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in der ersten
Pumpenauslassleitung in Flussrichtung gesehen zwischen dem Auslass der ersten Pumpe und dem Verbindungsstück ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Durch diese Ausgestaltung wird unter anderem die Bestimmung der Soll-Flussrate erleichtert. Hierzu kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass in der ersten
Pumpenauslassleitung in Flussrichtung gesehen zwischen dem Auslass der ersten Pumpe und dem Verbindungsstück ein Druckmesssensor vorgesehen ist, wobei der Druckmesssensor in Wirkverbindung mit der Steuerungseinheit steht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in der ersten
Pumpenauslassleitung in Flussrichtung gesehen zwischen dem Auslass der ersten Pumpe und dem Verbindungsstück ein Rückschlagventil vorgesehen ist und der der Druckmesssensor in Flussrichtung gesehen vor dem Rückschlagventil angeordnet ist.
Durch die zuvor dargelegten Ausführungsformen, die jeweils einen Druckmesssensor umfassen, der zwischen dem Auslass der ersten Pumpe und dem Verbindungsstück angeordnet ist, kann über die Druckschwankungen die Anzahl der Hübe, die beispielsweise eine Kolbenpumpe innerhalb einer Zeiteinheit leistet bestimmt werden. Aus dem bekannten Hubvolumen kann mit der Frequenz der Pumpenhübe der ersten Pumpe die Flussrate bestimmt werden, mit der die erste Pumpe
angesteuert wird (Soll-Flussrate).
Das System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit kann vorzugsweise in Chromatographie-Anlagen eingesetzt werden, die für eine überkritische
Flüssigkeitschromatographie ausgelegt sind. Ein weiterer Gegenstand der
vorliegenden Erfindung ist daher eine Chromatographie-Anlage umfassend ein System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Chromatographie-Anlage mindestens zwei Flüssigkeitszuleitungen auf, über die mindestens zwei Flüssigkeiten einleitbar sind.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage zusätzlich zum System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung eine dritte Pumpe umfasst, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für eine zweite Flüssigkeit verbunden ist.
Ein solches System wird beispielhaft unter Verwendung von überkritischem CO2 zusammen mit einem Lösungsmittel beispielsweise mit Methanol betrieben. Demgemäß weist eine für überkritische Flüssigkeitschromatographie ausgelegte Chromatographie-Anlage mindestens einen Speicherbehälter für das Lösungsmittel und einen Speicherbehälter für das überkritische Fluid, beispielsweise CO2 auf. Im Allgemeinen wird das Fluid aus dem Speicher entnommen und mit einer jeweils mindestens einer Pumpe in die ein Mischelement überführt, welche mit einer Chromatographiesäule in Fließverbindung steht. Die Pumpen und/oder das
Mischelement sowie die Chromatographiesäule können mit einer Temperierung versehen sein, um jeweils eine vorgegebenen Temperatur einstellen zu können. Hierzu können insbesondere Wärmetauscher vorgesehen sein. Die Zugabe von zu trennenden Mischungen, insbesondere aufzureinigenden Substanzen, kann durch bekannte Vorrichtungen, beispielsweise Injektoren erfolgen, die vorzugsweise in der Leitung vorgesehen sind, in der das Lösungsmittel zum Mischelement geführt wird.
Das die Chromatographiesäule verlassende Fluid wird vorzugsweise zumindest teilweise einer Detektions- oder Analyseeinheit zugeführt. Beispiele für eine
Detektions- oder Analyseeinheit sind unter anderem UV-Detektoren und/oder Massenspektrometer.
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 bekannt, wobei die
Offenbarung dieser Druckschrift vollständig durch Referenz hierauf in die vorliegende Anmeldung zu Offenbarungszwecken eingefügt wird.
Ein weiterer bevorzugt einzusetzender Gas-Flüssig-Abscheider wird in der PCT- Anmeldung 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 Figuren 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.
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.
Hierbei kann die Düse mit der Wandung des Abscheidebereichs abschließen oder über einen Vorsprung in den Abscheidebereich hineinragen. Die Ausführungsform mit einem Vorsprung ist vorteilhaft, falls die Pralleinheit im oberen Abschluss des Abscheidebereichs vorgesehen ist.
Besonders bevorzugt ist die Einlassdüse in Form einer einfachen Bohrung oder einer einfachen Öffnung ausgestaltet. In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die im Abscheidebereich vorgesehene Einlassdüse eine Eintrittsfläche aufweist, die im Wesentlichen kreisförmig ist. Im Abscheidebereich können eine oder mehrere Einlassdüsen vorgesehen sein. Für den Fall, dass mehrere Einlassdüsen vorgesehen sind, sind diese bevorzugt parallel ausgerichtet. Bevorzugt wird das Gas-Aerosolgemisch über genau eine Einlassdüse in den Abscheidebereich geleitet, bevorzugt auf die sich im Abscheidebereich befindliche Pralleinheit.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Einlassdüse so ausgestaltet ist, dass ein durch den Einlass geleiteter Gas-Flüssigstrom gegen die Pralleinheit beaufschlagbar ist und der Winkel mit dem ein durch der Einlassdüse geleiteter Gas-Flüssigstrom auf die Pralleinheit beaufschlagbar ist, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 130 °, besonders bevorzugt im Bereich von 70 bis 1 10° liegt. Dieser Winkel kann
insbesondere durch die Richtung der Einlassdüse bestimmt werden, mit dem die Einlassdüse auf die Pralleinheit gerichtet ist. Diese Angaben beziehen sich auf den Winkel mit dem der Hauptstrahl des Aerosols auf die Pralleinheit geleitet wird. Die Form des Aerosolstrahls ist an sich unwesentlich, soweit eine Prallabscheidung bewirkt werden kann. Hierbei sollten die Flüssigkeitströpfchen des Aerosols durch den Stoß auf die Pralleinheit zusammenfließen und vorzugsweise einen Film bilden. Daher sollte die Einlassdüse so gewählt werden, dass die Flüssigkeitströpfchen des Aerosols nicht zu klein werden.
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.
Die Form der Abscheideöffnung ist nicht kritisch soweit die zuvor dargelegte Funktion derselben erfüllt werden kann. Vorzugsweise kann jedoch vorgesehen sein, dass die Abscheideöffnung eine Austrittsfläche aufweist, die spaltförmig ist oder mehrere parallel angeordnete Öffnungen, die beispielsweise U-förmige, V-förmige oder kreisförmig sein können, aufweist.
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. Diese Ausführungsform, in der der Abscheidebereich keine kreisförmige Querschnittsfläche umfasst, sondern eine Querschnittsfläche mit Ecken, insbesondere eine dreieckige, viereckige, fünfeckige oder sechseckige Querschnittsfläche, besonders bevorzugt eine rechteckige, ist leichter in einer geforderten Präzision herzustellen, wobei das Volumen des Gas-Flüssig-Abscheider besser an die Anforderungen angepasst werden kann. Insbesondere können auch Gas-Flüssig-Abscheider bereitgestellt werden, die für besonders kleine Volumenströme geeignet sind. Im Gegensatz zu Gas-Flüssig-Abscheider mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche können Gas- Flüssig-Abscheider mit einer nicht-kreisförmigen, vorzugsweise eine
Querschnittsfläche mit Ecken, genau eine Einlassdüse aufweisen, ohne dass
Bereiche einer unzureichenden Benetzung mit Gas-Flüssigkeitsgemisch auftreten würde.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Gasleiteinheit mindestens zwei im Wesentlichen ebene Seitenwände aufweist, die als Gasleitplatten angesehen werden können, wobei diese Gasleitplatten vorzugsweise Wände des Abscheidebereichs bilden. Diese zwei im Wesentlichen ebenen Seitenwände können aufeinander zulaufen, so dass eine Keilform gebildet wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Gasleiteinheit mindestens zwei Seitenwände aufweist, wobei mindestens eine der Seitenwände gebogen ist, so dass eine konkave Form dergestalt vorgesehen ist, dass die die beiden Seitenwände können aufeinander zulaufen, wobei die im oberen Bereich des Abscheidebereichs, der durch die Nähe der Einlassdüse gegeben ist, der Abstand zwischen den
Seitenwände größer ist als im unteren Bereich des Abscheidebereichs, der durch die Nähe der Abscheideöffnung gegeben ist, wobei die Abnahme des Abstands von Richtung oberen Bereich zum unteren Bereich abnimmt.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Querschnittsfläche der Gasleiteinheit von Einlassdüse in Richtung Abscheideöffnung zumindest bereichsweise, vorzugsweise in dem zur Abscheideöffnung hingewandten Bereich abnimmt, so dass die Ebenen, die senkrecht zur Flussrichtung des Gas- Flüssiggemisches stehen, kleiner werden, wobei diese Abnahme vorzugsweise stetig ist, so dass vorzugsweise mindestens zwei der Seitenwände der Gasleiteinheit im Längsschnitt eine Keilform bilden.
In einer weiteren Ausgestaltung eines Gas-Flüssig-Abscheiders kann vorgesehen sein, dass der Abscheidebereich einen oberen Abschluss umfasst, wobei dieser obere Abschluss eine Krümmung oder einen Winkel umfasst, wobei der höchste Punkt der Krümmung oder der Winkel vorzugsweise mittig angeordnet ist, und so auf einer Linie mit der Einlassdüse liegt, die parallel zur Richtung Einlass- Öffnung gedacht werden kann, wobei der obere Abschluss vorzugsweise in zwei
Seitenwände übergeht, so dass der Übergang zwischen den Seitenwänden und dem oberen Abschluss gekrümmt ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Einlassdüse im oberen Bereich des
Abscheidebereichs vorgesehen ist, besonders bevorzugt im oberen Drittel des Abscheidebereichs, wobei sich diese Richtung aus der Anordnung des Einlasses und des Flüssigauslasses ergibt, so dass die Einlassdüse oberhalb des Flüssigauslasses angeordnet ist.
Neben dem zuvor dargelegten Abscheidebereich weist ein erfindungsgemäßer Gas- Flüssig-Abscheider einen Trennbereich auf. Im Trennbereich werden, wie bereits zuvor angedeutet, die Phasen getrennt, wobei der Trennbereich einen
Flüssigauslass aufweist, über den die flüssige Phase dem Gas-Flüssig-Abscheider entnehmbar ist. Die Gasphase wird in den Gasausleitbereich geleitet. Demgemäß ist der Trennbereich über eine Öffnung mit dem Gasausleitbereich verbunden und steht mit diesem in Fließkontakt.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Trennbereich mit einem Flüssigauslass einen Boden umfasst, der vorzugsweise eine Krümmung, einen Bogen einen Winkel oder eine andere Form umfasst, die zu einer Verjüngung führt, wobei der Flüssigauslass im Bereich der tiefsten Stelle des Bodens vorgesehen ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Flüssigauslass im unteren Bereich des Trennbereichs vorgesehen ist, besonders bevorzugt im unteren Drittel des
Trennbereichs, wobei sich diese Richtung aus der Anordnung der Einlassdüse und des Flüssigauslasses ergibt, so dass die Einlassdüse oberhalb des Flüssigauslasses angeordnet 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.
Die Gasphase des Aerosols kann je nach Art des Gases aufgefangen und aufbereitet werden oder, beispielsweise bei Verwendung von CO2 auch in die Umgebung freigesetzt werden.
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).
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die
Chromatographie-Anlage über eine Chromatographie-Anlagen-Steuerung steuerbar ist und die Chromatographie-Anlagen-Steuerung mit der Steuerungseinheit des Systems zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung in Wirkverbindung steht oder eine Einheit mit dieser bildet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage eine
Chromatographie-Anlagen-Steuerung umfasst, die in Wirkverbindung mit einem Detektor und einem Fraktionssammler steht und die Steuerung so programmierbar ist, 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.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage zusätzlich zum System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung eine dritte Pumpe umfasst, die mit einem zweiten Flüssigkeitsreservoir verbunden ist, wobei die Pumpleistung der dritten Pumpe über die Chromatographie- Anlagen-Steuerung steuerbar ist.
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.
Gemäß einem anderen Aspekt wird auch ein Umwandlungskit bereitgestellt, durch das ein Hochleistungs-Flüssig-Chromatographiesystem (HPLC) in ein SFC-System umwandelt werden kann. Ein derartiges Kit umfasst mindestens ein System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit, wie oben beschrieben. Vorzugsweise enthält das Kit weitere Komponenten, wie diese zuvor und nachfolgend beschrieben sind, um eine HPLC-Anlage in ein SFC-System umzuwandeln, wie beispielsweise Gasflüssigkeitsabscheider, Wärmetauscher oder Rückdruckregler.
Je nach konkreter Ausgestaltung der umzubauenden Anlage werden
unterschiedliche Komponenten benötigt. Im günstigsten Fall ist einer der Pumpen der HPLC-Anlage für den Betrieb mit einer kompressiblen Flüssigkeit, insbesondere mit flüssigem oder überkritischen CO2 geeignet, so dass lediglich eine zweite Pumpe benötigt wird, die entsprechend den vorliegenden Darlegungen gesteuert wird. Die Informationen über die Flussrate der ersten Pumpe können bei einem Umbau, je nach Anlage, beispielsweise von der Chromatographie-Anlagen-Steuerung
bereitgestellt werden. Falls keine entsprechende Schnittstelle vorhanden ist, kann die Flussrate, mit der die erste Pumpe betrieben werden soll (Soll-Flussrate) durch die Frequenz bestimmt werden, mit der die Pumpe arbeitet, wobei aus dem bekannten Hubvolumen der ersten Pumpe die Soll-Flussrate ermittelt werden kann. Die
Bestimmung der Frequenz erfolgt vorzugsweise durch die Ermittlung von
Druckunterschieden während des Pumpvorgangs (Pulsation).
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Durchführung einer Chromatographie, bei welchem ein erfindungsgemäßes System zum System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit oder eine
Chromatographie-Anlage mit einem erfindungsgemäßen System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit eingesetzt wird. Vorzugsweise wird zur Durchführung einer Chromatographie ein Lösungsmittelgradient eingesetzt. Zur Durchführung einer Chromatographie mit einem überkritischen Fluid wird vorzugsweise ein Gas eingesetzt, 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.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei einem erfindungsgemäßen
Chromatographie-Verfahren ein anorganisches oder organisches Lösungsmittel eingesetzt wird, welches unter den üblichen Trennbedingungen, insbesondere bei 25°C und Atmosphärendruck (1023mbar) flüssig ist. Hierbei kann ein polares oder unpolares Lösungsmittel eingesetzt werden, je nach Art der aufzutrennenden oder aufzureinigenden Verbindungen.
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.
Ferner kann vorgesehen sein, dass zur Durchführung der Chromatographie ein erstes Lösemittel eingesetzt wird, das bei Normalbedingungen flüssig ist, und ein zweites Lösemittel eingesetzt wird, das bei Normalbedingungen gasförmig ist, und die beiden Lösungsmittel vor dem Einleiten in eine Chromatographiesäule gemischt werden, wobei die in die Chromatographiesäule gepumpte
Lösungsmittelzusammensetzung im Laufe der Chromatographie verändert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahren, bei dem die Chromatographie- Anlage ein Rückdruckregler umfasst durch welches 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.
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:
Figur 1 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Systems zum Pumpen einer kompressiblen
Flüssigkeit,
Figur 2 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Systems zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit,
Figur 3 eine Darstellung einer dritten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Systems zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Chromatographie-Anlage mit
einem erfindungsgemäßen System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit.
Figur 1 beschreibt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit.
Das System umfasst zwei Pumpen, eine erste Pumpe (10) und eine zweite Pumpe (20), deren jeweilige Pumpenauslassleitungen (12, 22) in ein Verbindungsstück (36) zusammengeführt werden und aus diesem Verbindungsstück (36) in eine gemeinsame Auslassleitung (40) ausgeleitet werden.
Die Pumpen sind in der vorliegenden Ausführungsform an ein Reservoir (28) angeschlossen, wobei die Fluidleitung (30), über die ein Fluid in die erste Pumpe (10) geleitet wird, eine Abzweigung umfasst, so dass über die Fluidleitung (32) entsprechend die zweite Pumpe (20) mit Fluid versorgt wird.
Die erste Pumpe (10) weist zwei Kolben (14, 16) auf, deren Pumpenkopf jeweils über eine Kühlung (15, 17) verfügt. Die zweite Pumpe (20) umfasst ebenfalls zwei Kolben (24, 26), die jeweils mit einer Pumpenkopfkühlung (25, 27) ausgestattet sind. Eine Pumpenkopfkühlung ist insbesondere zur Aufrechterhaltung eines flüssigen
Zustands des Fluids zweckmäßig, da so eine Gasbildung wirksam verhindert werden kann.
Über das Verbindungsstück (36), über welches die jeweilige
Pumpenauslassleitungen (12, 22) zusammengeführt werden, wird das Fluid in die Auslassleitung (40) geleitet. In der Auslassleitung (40) ist der vorliegenden
Ausführungsform zunächst ein Pulsationsdämpfer (44) vorgesehen, der
beispielsweise als relativ großes Gefäß ausgeführt sein kann, in welches das Fluid ein- und ausgeleitet wird. Nachfolgend, in Flussrichtung gesehen, ist vorliegend ein Wärmetauscher (46) und ein Durchflussmesser (48) angeordnet.
Der Durchflussmesser (48) ist mit einer Steuerungseinheit (50) verbunden, über die die zweite Pumpe (20) steuerbar ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerungseinheit (50) über die Steuerleitung (52) mit der zweiten Pumpe (20) und über die Messleitung (54) mit dem Durchflussmesser (48) verbunden.
Die Pumpleistung der zweiten Pumpe (20) ist über die Steuerungseinheit (50) in Abhängigkeit der Durchflussmessung steuerbar. Hierbei wird vorzugsweise in der Steuereinheit (50) ein Sollwert der Flussrate mit einem Istwert derselben verglichen und zum Angleichen der beiden Werte die Pumpleistung der zweiten Pumpe (20) entsprechend angepasst. Aufgrund der Kompressibilität des Fluids, beispielsweise des flüssigen oder überkritischen Kohlendioxids (CO2) ist der Istwert üblich immer geringer als der Sollwert, so dass die Pumpleistung der zweiten Pumpe (20) immer größer oder gleich null ist. Der Sollwert der ersten Pumpe (10) ist in der vorliegenden Ausführungsform über die Chromatographie-Anlagen-Steuerung (56) ermittelbar, wobei eine Datenleitung (58) eine Verbindung zwischen der Chromatographie-Anlagen-Steuerung (56) und der Steuerungseinheit (50) herstellt, über die die Steuerungseinheit (50) die
entsprechenden Werte erhält. Dem Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass die Chromatographie-Anlagen-Steuerung (56) und die Steuerungseinheit (50) in einem Gerät ausgebildet sein können. Die Steuerung der ersten Pumpe (10) ist über die Chromatographie-Anlagen-Steuerung (56) möglich, wobei die entsprechende Verbindung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die dargestellten Vorrichtungen
insbesondere für einen Umbau einer vorhandenen HPLC-Anlage geeignet, wobei die Steuerungseinheit (50) separat von der Chromatographie-Anlagen-Steuerung (56) vorhanden ist. Die zweite Pumpe (20) wird so gesteuert, dass aufgrund der
Kompression der kompressiblen Flüssigkeit fehlendes Volumen basierend auf dem Vergleich zwischen Sollwert der Flussrate und Istwert der Flussrate über die
Pumpleistung der zweiten Pumpe (20) zugegeben wird.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit.
Diese Ausführungsform weist ebenfalls zwei Pumpen, eine erste Pumpe (10) und eine zweite Pumpe (20) auf, wobei deren jeweilige Pumpenauslassleitungen (12, 22) in ein Verbindungsstück (36) zusammengeführt werden und aus diesem
Verbindungsstück (36) in eine gemeinsame Auslassleitung (40) ausgeleitet werden. In der Auslassleitung (40) ist ein Durchflussmesser (48) vorgesehen, der mit einer Steuerungseinheit (50) verbunden ist, über die die zweite Pumpe (20) steuerbar ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerungseinheit (50) über die
Steuerleitung (52) mit der zweiten Pumpe (20) und über die Messleitung (54) mit dem Durchflussmesser (48) verbunden.
Die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung entspricht daher in vielen Einzelheiten des in Figur 1 dargestellten Systems, wobei gleiche Bezugszeichen identische Bestandteile bezeichnen, so dass auf die in Bezug auf Figur 1 ausgeführten Darlegungen auch für die zweite Ausführungsform Geltung haben.
Die in Figur 2 dargelegte Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere darin, dass die Sollwerte der Flussrate der ersten Pumpe (10) nicht durch die
Chromatographie-Anlagen-Steuerung (56) bereitgestellt werden.
Daher ist die Bestimmung dieser Sollleistung über andere Methoden zu bewirken. In der vorliegenden Ausführungsform wird die entsprechende Flussrate der ersten Pumpe (10) über die Frequenz der ersten Pumpe (10) bestimmt. Hierzu ist in der Auslassleitung (12) der ersten Pumpe (10) ein Drucksensor vorgesehen, der über Messleitung (64) mit der Steuerungseinheit (50) verbunden ist. Aus der Messung der Druckunterschiede, die bei einem Kolbenhub einer Kolbenpumpe einhergehen, kann die Pumpfrequenz ermittelt werden. Aus der Multiplikation der Pumpfrequenz mit dem bekannten Hubvolumen ergibt sich die Flussrate der ersten Pumpe (10) als Sollwert. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit ist in der Auslassleitung (12) der ersten Pumpe (10) zwischen dem über die über Messleitung (64) mit der
Steuerungseinheit (50) verbundenen Sensor und dem Verbindungsstück (36) ein Rückschlagventil (68) vorgesehen.
Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit.
Diese Ausführungsform weist ebenfalls zwei Pumpen, eine erste Pumpe (10) und eine zweite Pumpe (20) auf, wobei deren jeweilige Pumpenauslassleitungen (12, 22) in ein Verbindungsstück (36) zusammengeführt werden und aus diesem
Verbindungsstück (36) in eine gemeinsame Auslassleitung (40) ausgeleitet werden. In der Auslassleitung (40) ist ein Durchflussmesser (48) vorgesehen, der mit einer Steuerungseinheit (50) verbunden ist, über die die zweite Pumpe (20) steuerbar ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerungseinheit (50) über die
Steuerleitung (52) mit der zweiten Pumpe (20) und über die Messleitung (54) mit dem Durchflussmesser (48) verbunden.
Die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung entspricht daher in vielen Einzelheiten der in den Figuren 1 beziehungsweise 2 dargestellten Systeme, wobei gleiche Bezugszeichen identische Bestandteile bezeichnen, so dass auf die in Bezug auf Figur 1 beziehungsweise Figur 2 ausgeführten Darlegungen auch für die dritte Ausführungsform Geltung haben.
Die in Figur 3 dargelegte Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere von der in Figur 2 beschriebenen Ausgestaltung darin, dass das System eine gekühlte Fluidzuleitung aufweist. So ist zwischen dem Reservoir (24) und den Einleitungen zu der ersten Pumpe (10) und der zweiten Pumpe (20) eine Kühlung für das Fluid (34) vorgesehen.
Diese Ausgestaltung ist insbesondere für Reservoirs zweckmäßig, bei denen das Fluid unter relativ geringem Druck gelagert und den Pumpen zugeführt wird. Bei CO2 kann eine Gasbildung auftreten, falls das Reservoir einen Druck von 60 bar oder geringer aufweist, so dass eine entsprechende Kühlung zweckmäßig ist, um das Fluid beim Zuführen in die Pumpen im flüssigen oder überkritischen Zustand zu halten. Einzelheiten bezüglich der entsprechenden Temperatur beziehungsweise des entsprechenden Drucks ergeben sich aus dem Siedediagramm des Fluids.
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Chromatographie-Anlage 100 mit einem erfindungsgemäßen System zum System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit.
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 Fig. 4 gezeigt ist, werden die jeweiligen Fluide in Vorratsbehältern (102, 104) vorgehalten und mit einem erfindungsgemäßen System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit (106) beziehungsweise einer Pumpe (108) der Anlage zugeführt. Insbesondere wird das weiterhin in einem überkritischen Zustand eingesetzte Gas in einem Speichertank (102) gelagert und über ein
erfindungsgemäßes System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit (106) den weiteren Bestandteilen der Anlage bereitgestellt. Das Lösungsmittel wird in einem Speichertank (104) bereitgestellt, welches über eine Pumpe (108) gefördert zu den weiteren Bestandteilen der Anlage wird. In dem vorliegend beschriebenen System (100) ist vorzugsweise in jeder Fluidzuleitung eine Vorbereitungsstufe (1 10, 1 12) 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. Je nach Ausgestaltung des Systems zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit (106) kann die Komponente (1 10) Teil des erfindungsgemäßen Systems (106) sein. In der Lösungsmittelleitung kann bevorzugt eine Zugabeeinheit (1 14) vorgesehen sein, beispielsweise ein Injektor, über den eine aufzutrennende Mischung in das System (100) eingeleitet werden, bevor das CO2 und das Lösungsmittel in einen Mischer (1 16) geleitet und von diesem einer Chromatographiesäule (1 18) zugeführt werden.
In dem vorliegenden System (100) sind der Chromatographiesäule (1 18) zwei Analyseeinheiten nachgeschaltet, wobei hierzu eine Probeausleiteinheit (120) mit einem Massenspektrometer (122) verbunden ist und nach der Probeausleiteinheit ein UV-Detektor (124) vorgesehen ist. Der in der Leitung 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
erfindungsgemäßen Gas-Flüssig-Abscheider (130) eingeleitet, wobei das Gas der Anlage über Auslass (132) abgeleitet wird.
Die Flüssigkeit wird in einen Fraktionssammler (134) eingeleitet und in diesem fraktioniert. Das in den fraktionierten Proben enthaltene Lösungsmittel kann aus den Proben entfernt werden.
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. So können auch Anlagen, die eine Ermittlung der Soll-Flussrate der ersten Pumpe über die Chromatographie-Anlagen-Steuerung ermöglichen eine Kühlung des Fluids zwischen Reservoir und Pumpen umfassen. Ferner können die optionalen
Komponenten, beispielsweise der Pulsationsdampfer oder der Wärmetauscher an anderen Stellen angeordnet sein, falls diese vorhanden sind.

Claims

Patentansprüche
1 . Ein System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit, umfassend
mindestens zwei Pumpen, eine erste Pumpe (10) und eine zweite Pumpe (20), deren jeweilige Pumpenauslassleitungen (12, 22) in ein
Verbindungsstück (36) zusammengeführt werden und aus diesem
Verbindungsstück (36) in eine gemeinsame Auslassleitung (40) ausgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pumpe (20) über eine Steuerungseinheit (50) steuerbar ist, wobei die Steuerungseinheit (50) mit einem Durchflussmesser (48) in
Wirkverbindung steht und die Pumpleistung der zweiten Pumpe (20) über die Steuerungseinheit (50) in Abhängigkeit der Durchflussmessung steuerbar ist.
2. System gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Durchflussmesser (48) in der gemeinsamen Auslassleitung (40) angeordnet ist.
3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der gemeinsamen Auslassleitung (40) in Flussrichtung gesehen nach dem Verbindungsstück (36) und vor dem Durchflussmesser (48) ein
Wärmetauscher (46) vorgesehen ist.
4. System gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der gemeinsamen Auslassleitung (40) in
Flussrichtung gesehen nach dem Verbindungsstück (36) und vor dem
Durchflussmesser (48) ein Pulsationsdämpfer (44) vorgesehen ist.
5. System gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe (10) und/oder die zweite Pumpe (20) als Kolbenpumpe mit zwei Kolben ausgestaltet ist.
6. System gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Pumpenauslassleitung (12) in
Flussrichtung gesehen zwischen dem Auslass der ersten Pumpe (10) und dem Verbindungsstück (36) ein Druckmesssensor (16) vorgesehen ist, wobei der Druckmesssensor (16) in Wirkverbindung mit der Steuerungseinheit (50) steht.
7. System gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpleistung der ersten Pumpe (10) höher ist als die Pumpleistung der zweiten Pumpe (20), wobei die Pumpleistung der ersten Pumpe (10) vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist wie die
Pumpleistung der zweiten Pumpe (20).
8. Chromatographie-Anlage umfassend ein System zum Pumpen einer
kompressiblen Flüssigkeit gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.
9. Chromatographie-Anlage gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromatographie-Anlage zusätzlich zum System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 eine dritte Pumpe umfasst, die mit einem
Flüssigkeitsreservoir für eine zweite Flüssigkeit verbunden ist.
10. Chromatographie-Anlage gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromatographie-Anlage eine Chromatographiesäule und in
Flussrichtung gesehen nachfolgend mindestens ein Rückdruckregler aufweist.
1 1 . Chromatographie-Anlage gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Flussrichtung gesehen nach dem Rückdruckregler ein Gas-Flüssig- Abscheider vorgesehen ist.
12. Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Chromatographie- Anlage über eine Chromatographie-Anlagen-Steuerung (56) steuerbar ist und die Chromatographie-Anlagen-Steuerung (56) mit der Steuerungseinheit (50) des System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 in Wirkverbindung steht oder eine Einheit mit dieser bildet.
13. Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromatographie- Anlage als SFC-Anlage ausgestaltet ist, wobei eine Chromatographie mit einem Lösungsmittelgradienten durchführbar ist.
14. Verfahren zur Durchführung einer Chromatographie umfassend den Einsatz einer Chromatographie-Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13.
15. Set zum Umbauen einer HPLC-Anlage in eine Chromatographie-Anlage
gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, umfassend mindestens ein System zum Pumpen einer kompressiblen
Flüssigkeit gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 sowie einen Gas-Flüssig-Abscheider.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016164544A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-13 Waters Technologies Corporation Cooling of pump heads in carbon dioxide chromatography systems
US11185830B2 (en) 2017-09-06 2021-11-30 Waters Technologies Corporation Fluid mixer
CN114207433A (zh) 2019-08-12 2022-03-18 沃特世科技公司 用于色谱系统的混合器
US11988647B2 (en) 2020-07-07 2024-05-21 Waters Technologies Corporation Combination mixer arrangement for noise reduction in liquid chromatography
WO2022010665A1 (en) 2020-07-07 2022-01-13 Waters Technologies Corporation Mixer for liquid chromatography
WO2022066752A1 (en) 2020-09-22 2022-03-31 Waters Technologies Corporation Continuous flow mixer
US11796367B2 (en) * 2021-05-07 2023-10-24 Analog Devices, Inc. Fluid control system
DE102022101546A1 (de) * 2022-01-24 2023-07-27 Alexander Bozic Chromatographie-Anlage
DE102022113684A1 (de) 2022-05-31 2023-11-30 Alexander Bozic Chromatographie-Anlage mit Fluid-Recycling

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3917531A (en) * 1974-02-11 1975-11-04 Spectra Physics Flow rate feedback control chromatograph
US5108264A (en) * 1990-08-20 1992-04-28 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for real time compensation of fluid compressibility in high pressure reciprocating pumps
US8215922B2 (en) 2008-06-24 2012-07-10 Aurora Sfc Systems, Inc. Compressible fluid pumping system for dynamically compensating compressible fluids over large pressure ranges
EP2591349B1 (de) * 2010-07-07 2016-06-08 GE Healthcare Bio-Sciences AB Fluidmischung in einem einweg-fluidbearbeitungssystem
JP6031098B2 (ja) * 2011-06-17 2016-11-24 ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン 超臨界流体クロマトグラフィー用の開放型常圧回収のための方法および装置
GB2495777B (en) * 2011-10-21 2018-10-31 Agilent Technologies Inc Sensor stabilization by adjusting temperature gradient
CN104470609B (zh) 2012-07-18 2017-11-03 赛诺菲-安万特德国有限公司 气液分离器
EP3108239A1 (de) 2014-02-17 2016-12-28 Sanofi-Aventis Deutschland GmbH Pumpsystem für chromatographieanwendungen

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