FI63065B - FOERFARANDE FOER UPPDELNING AV EN BLANDNING INNEHAOLLANDE EN KETOS OCH EN ALDOS I SINA BESTAONDSDELAR - Google Patents

FOERFARANDE FOER UPPDELNING AV EN BLANDNING INNEHAOLLANDE EN KETOS OCH EN ALDOS I SINA BESTAONDSDELAR Download PDF

Info

Publication number
FI63065B
FI63065B FI771667A FI771667A FI63065B FI 63065 B FI63065 B FI 63065B FI 771667 A FI771667 A FI 771667A FI 771667 A FI771667 A FI 771667A FI 63065 B FI63065 B FI 63065B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
zeolite
adsorbent
zone
raffinate
fructose
Prior art date
Application number
FI771667A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI771667A (en
FI63065C (en
Inventor
Richard William Neuzil
James William Priegnitz
Original Assignee
Uop Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uop Inc filed Critical Uop Inc
Publication of FI771667A publication Critical patent/FI771667A/fi
Publication of FI63065B publication Critical patent/FI63065B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI63065C publication Critical patent/FI63065C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K3/00Invert sugar; Separation of glucose or fructose from invert sugar
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H1/00Processes for the preparation of sugar derivatives
    • C07H1/06Separation; Purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/24Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of an isomerase, e.g. fructose

Description

ΓΒΐ rt«KUULUTUSjULKAI8U 7 n , ' LBi (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT 6 3 0 6 5 2¾¾ c (45) v':;vnfty 11 34 2933 ' w ' (51) Kv.lk3/IncCI.3 C 13 K 5/00ΓΒΐ rt «ANNOUNCEMENTS8U 7 n, 'LBi (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT 6 3 0 6 5 2¾¾ c (45) v':; vnfty 11 34 2933 'w' (51) Kv.lk3 / IncCI.3 C 13 K 5 / 00

SUOMI —FINLAND (21) fwntt«»kemui —Mwwwseiimiig T7166TFINLAND —FINLAND (21) fwntt «» kemui —Mwwwseiimiig T7166T

(22) Htlcamlsptivi — AnaBitninpdif 25.05.77 (23) ΑΜαιρΜνλ—GIM|h«ud«g 25.05.77 (41) Tullut JulklMlul — Bllvlt offuntllf 28.11.77(22) Htlcamlsptivi - AnaBitninpdif 25.05.77 (23) ΑΜαιρΜνλ — GIM | h «ud« g 25.05.77 (41) Tullut JulklMlul - Bllvlt offuntllf 28.11.77

Patentti-ja reki^ihallitu. /44) Nihtivilcipanon j. kuuLJulk*™ p™.- ’ ’poPatent and sleigh ^ admired. / 44) Nihtivilcipanon j. kuLJulk * ™ p ™ .- ”'po

Patent- och regitterstyreleen ' 7 Anuektn uti«|d och utUkrHtwi pubiicend ^±.±^.q<- (32)(33)(31) Pyydetty utuolkeui—B«|ftrd priorttet 27.05· 76 27.O5.76, O6.O7.76 USA(US) 690768, 690769, 702831 Toteennäytetty—Styrkt (71) U0P Inc., Ten U0P Plaza - Algonquin & Mt. Prospect Roads, Des Plaines, Illinois, USA(US) (72) Richard William Neuzil, Downers Grove, Illinois, James William Priegnitz, Elgin, Illinois, USA(US) (7*0 Berggren Oy Ah (5^) Menetelmä ketoosin ja aldoosin sisältävän seoksen jakamiseksi aineosiinsa - Förfarande för uppdelning av en blandning innehällande en ketos och en aldos i sinä heständsdelar_____ _ ________Patent- och regitterstyreleen '7 Anuektn uti «| d och utUkrHtwi pubiicend ^ ±. ± ^ .q <- (32) (33) (31) Pyydetty utuolkeui — B« | ftrd priorttet 27.05 · 76 27.O5.76, O6 .O7.76 USA (US) 690768, 690769, 702831 Proven — Styrkt (71) U0P Inc., Ten U0P Plaza - Algonquin & Mt. Prospect Roads, Des Plaines, Illinois, USA (72) Richard William Neuzil, Downers Grove, Illinois, James William Priegnitz, Elgin, Illinois, USA (7 * 0 Berggren Oy Ah (5 ^) Method for Ketosis and to subdivide the mixture containing aldose into its constituents - Förfarande för uppdelning av en blandning innehällande en ketos och en Aldos i sinä heständsdelar _____ _ ________

Esillä oleva keksintö koskee monosakkaridien erottamista adsorption avulla kiinteässä kerroksessa. Tarkemmin sanoen keksintö koskee menetelmää yhden komponentin erottamiseksi sellaisesta seoksesta, joka sisältää ketoosia ja aldoosia, jossa menetelmässä käytetään sellaista adsorptioainetta, jonka muodostaa kiteinen alumiinisili-kaatti, joka adsorboi selektiivisesti joko ketoosin tai aldoosin niitä sisältävästä seoksesta.The present invention relates to the separation of monosaccharides by adsorption in a solid bed. More specifically, the invention relates to a process for separating one component from a mixture comprising ketose and aldose, which process comprises using an adsorbent formed by crystalline aluminosilicate which selectively adsorbs either ketose or aldose from a mixture containing them.

On hyvin tunnettua, että kiteisiä alumiinisilikaatteja voidaan käyttää määrättyjen hiilivetylajien erottamiseksi niiden seoksista, kuten normaalien parafiinien erottamiseksi haarautuneen ketjun omaa-vista parafiineista ja olefiinihiilivetyjen erottamiseksi parafiini-hiilivedyistä. X- ja Y-zeoliitteja on käytetty menetelmissä erillisten hiilivetyisomeerien erottamiseksi. Niinpä X- ja Y-zeoliitteja sisältäviä adsorboimisaineita on käytetty alkyyli-trisubstituoitu-jen bentseeni-isomeerien erottamiseksi (US-patentti 3 114 782), alkyyli-tetrasubstituoitujen monosyklisten aromaattisten isomeerien erottamiseksi (US-patentti 3 864 416) ja spesifisten alkyylisubsti-tuoitujen naftaliinien erottamiseksi (US-patentti 3 668 267). Ehkä kaikkein laajimmin käytetyt menetelmät ovat ne, joita käytetään paraksyleenin erottamiseksi Cg-aromaattisten yhdisteiden seoksesta (US-patentit 3 558 730, 3 558 732, 3 626 020, 3 663 638 ja 3 734 974).It is well known that crystalline aluminosilicates can be used to separate certain hydrocarbon species from their mixtures, such as to separate normal paraffins from branched chain paraffins and to separate olefinic hydrocarbons from paraffinic hydrocarbons. X and Y zeolites have been used in methods for separating individual hydrocarbon isomers. Thus, adsorbents containing X and Y zeolites have been used to separate alkyl trisubstituted benzene isomers (U.S. Patent 3,114,782), to separate alkyl tetrasubstituted monocyclic aromatic isomers (U.S. Patent 3,864,416), and to specific alkylated alkyls. (U.S. Patent 3,668,267). Perhaps the most widely used methods are those used to separate paraxylene from a mixture of C 8 aromatic compounds (U.S. Patents 3,558,730, 3,558,732, 3,626,020, 3,663,638 and 3,734,974).

2 630652 63065

Esillä oleva keksintö ei koske hiilivetyjen erottamista vaan tarkemmin sanoen monosakkaridien erottamista. Olemme todenneet, että sellaiset adsorptioaineet, jotka muodostuvat määrätyistä zeoliiteis-tä, jotka sisältävät yhden tai useamman määrätyn kationin vaihdettavissa olevissa kationien sidoskohdissa, omaavat selektiivisen ad-sorptiokyvyn ketoosin ja aldoosin välillä, kun taas määrätyt muut kationinvaihtozeoliitit omaavat määrätyn selektiivisyyden aldoosin ja ketoosin välillä tehden täten mahdolliseksi ketoosin (tai aldoosin) erottamisen seoksesta, joka sisältää ketoosia ja aldoosia, selektiivisen, kiinteässä kerroksessa suoritetun adsorption avulla. Keksinnön mukaisen menetelmän eräs spesifinen toteuttamismuoto koskee fruktoosin erottamista fruktoosia ja glukoosia sisältävästä seoksesta.The present invention does not relate to the separation of hydrocarbons but more particularly to the separation of monosaccharides. We have found that adsorbents consisting of certain zeolites containing one or more specific cations at interchangeable cationic bonding sites have a selective adsorption capacity between ketose and aldose, while certain other cation exchange zeolites have a certain selectivity enabling the separation of ketose (or aldose) from a mixture containing ketose and aldose by selective solid bed adsorption. A specific embodiment of the method according to the invention relates to the separation of fructose from a mixture containing fructose and glucose.

Fruktoosia pidetään kaikkein parhaiten liukenevana ja makeimpana sokerilajina. Sakkaroosiin verrattuna, jonka makeus on 1,0, on fruktoosin suhteellinen makeus noin 1,4 ja glukoosin 0,7. Kirjallisuudessa on esitetty, että eräs puhtaassa muodossa olevan fruktoosin käyttö on kalorialähde sellaisille potilaille, joille ravinto on annettava verisuoneen, kun taas glukoosi ei ole sopiva tähän tarkoitukseen. Vaikkakin fruktoosia esiintyy yleisesti luonnossa, ovat erittäin puhdaslaatuisen fruktoosin erotusmenetelmät kuitenkin vaikeammat kuin menetelmät erittäin puhtaan glukoosin saamiseksi. Erittäin puhdasta glukoosia voidaan nimittäin valmistaa helposti hydrolysoimalla tärkkelystä mineraalihapoilla korotetussa lämpötilassa, jota seuraa puhdistus ja kiteyttäminen, kun taas eräs menetelmä erittäin puhtaan fruktoosin saamiseksi käsittää sakkaroosin hydroly-soimisen, liukenemattoman kalkki-fruktoosi-kompleksin erottamisen, sen hapottamisen hapoilla, jotka muodostavat liukenemattomia kalsium-suoloja, kationi- ja anioniepäpuhtauksien erottamisen, saadun liuoksen väkevöimisen ja lopuksi fruktoosin kiteyttämisen. On tehty laajoja kokeita fruktoosin valmistamiseksi hydrolysoimalla sellaisia fruktoosipitoisia polysakkarideja, jotka on uutettu Jerusalem-artisokasta. On myös yritetty käyttää useita menetelmiä glukoosin erottamiseksi inverttisokerista, jolloin fruktoosi jää jäljelle, kuten muodostamalla glukoosin liukenemattomia bentsidiini-johdannaisia ja glukoosin natriumkloridi-additiotuotteita, mutta näitä menetelmiä ei ole pystytty toteuttamaan käytännössä.Fructose is considered to be the most soluble and sweetest type of sugar. Compared to sucrose, which has a sweetness of 1.0, the relative sweetness of fructose is about 1.4 and that of glucose 0.7. It has been reported in the literature that one use of fructose in pure form is a source of calories for patients who need to be fed a blood vessel, whereas glucose is not suitable for this purpose. Although fructose is common in nature, methods for separating high-purity fructose are more difficult than methods for obtaining high-purity glucose. Namely, high purity glucose can be easily prepared by hydrolyzing starch with mineral acids at elevated temperature followed by purification and crystallization, while one method of obtaining high purity fructose involves hydrolysis of sucrose, separation of insoluble lime-fructose complex, acidification, acidification salts, separation of cationic and anionic impurities, concentration of the resulting solution and finally crystallization of fructose. Extensive attempts have been made to prepare fructose by hydrolyzing fructose-containing polysaccharides extracted from Jerusalem artichoke. Attempts have also been made to use several methods to separate glucose from invert sugar, leaving fructose, such as by forming insoluble benzidine derivatives of glucose and sodium chloride addition products of glucose, but these methods have not been practicable.

3 6 30 6 53 6 30 6 5

Esillä olevan keksinnön kohteena on näin ollen aikaansaada menetelmä ketoosin ja aldoosin erottamiseksi sellaisesta seoksesta, joka sisältää näitä kumpaakin aineosaa, sellaisten ketoosi- ja aldoosituotteiden saamiseksi, jotka sisältävät ketoosia ja aldoo-sia suuremmassa väkevyydessä kuin lähtöaineseoksessa. Tarkemmin sanoen keksinnön kohteena on aikaansaada menetelmä fruktoosin ja glukoosin konsentraattien valmistamiseksi lähtöaineseoksesta, kuten inverttisokeriliuoksesta, tai paljon fruktoosia sisältävästä maissisiirapista, joka sisältää näitä kahta aineosaa.It is therefore an object of the present invention to provide a process for separating ketose and aldose from a mixture containing both of these ingredients in order to obtain ketosis and aldose products containing ketose and aldose in a higher concentration than in the starting material mixture. More specifically, it is an object of the invention to provide a process for the preparation of concentrates of fructose and glucose from a starting material mixture, such as an invert sugar solution, or from high fructose corn syrup containing the two ingredients.

Esillä oleva keksintö on suunnattu täten menetelmään ketoosin ja aldoosin sisältävän seoksen jakamiseksi aineosiinsa saattamalla seos adsorptio-olosuhteissa kosketukseen adsorptioaineen kanssa, minkä jälkeen adsorboituneen aineosan sisältävä adsorptioaine saatetaan kosketukseen veden kanssa ja desorboitunut aineosa otetaan talteen, tunnettu siitä, että seos saatetaan kosketukseen kiteisen alumiinisilikaatin kanssa, joka ketoosin adsorboimiseksi selektiivisesti on (1) X-zeoliitti, joka vaihdettavissa kationin asemissa sisältää ainakin yhden kationin, joka on natrium, kalium, barium tai strontium, tai (2) Y-zeoliitti, joka vaihdettavissa kationin asemissa sisältää ainakin yhden kationin, joka on ammonium, natrium, kalium, kalsium, strontium, barium tai näiden yhdistelmä, tai joka aldoosin adsorboimiseksi selektiivisesti on (3) X-zeoliitti, joka vaihdettavissa kationin asemissa sisältää kaliumkationeja.The present invention is thus directed to a process for dividing a mixture containing ketose and aldose into its components by contacting the mixture with an adsorbent under adsorption conditions, then contacting the adsorbent containing the adsorbed component with water and recovering the desorbed component, contacting the mixture with aluminium. which for selectively adsorbing ketosis is (1) an X-zeolite at the cation-exchangeable positions containing at least one cation which is sodium, potassium, barium or strontium, or (2) a Y-zeolite at the exchangeable cation positions containing at least one cation at the cation-exchange site. ammonium, sodium, potassium, calcium, strontium, barium, or a combination thereof, or which for selectively adsorbing aldose is (3) X-zeolite containing potassium cations at interchangeable cationic positions.

Adsorptio voidaan suorittaa lämpötila-alueella noin 20-100°C ja noin 1-17,5 atajn paineessa.The adsorption can be carried out at a temperature in the range of about 20 to 100 ° C and a pressure of about 1 to 17.5.

Menetelmä voidaan soveltaa sellaisen seoksen jakamiseen, jossa ketoosi ja aldoosi ovat heksooseja, jolloin esimerkiksi ketoosi on fruktoosi ja aldoosi on glukoosi tai dekstroosi.The method can be applied to the distribution of a mixture in which ketose and aldose are hexoses, in which case, for example, ketosis is fructose and aldose is glucose or dextrose.

Käsiteltävä seos voi esimerkiksi olla inverttisokeriliuos tai paljon fruktoosia sisältävä maissisiirappi.The mixture to be treated may be, for example, an invert sugar solution or a high-fructose corn syrup.

Ketoosin ja aldoosin väkevyys raaka-aineseoksessa voi tällöin olla noin 0,5-30 paino-%, edullisesti 1-15 paino-%.The concentration of ketose and aldose in the raw material mixture can then be about 0.5-30% by weight, preferably 1-15% by weight.

4 63065 X- tai Y-zeoliitin osasten suuruus voi olla noin 0,25-1,20 mm, edullisesti noin 0,30-1,60 mm.The particle size of the X or Y zeolite may be about 0.25-1.20 mm, preferably about 0.30-1.60 mm.

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan menetelmä voidaan suorittaa vaiheittaisena menetelmänä siten, että (a) X- tai Y-zeoliittiä sisältävän kolonnin läpi ylläpidetään nesteen nettovirtaus yhdessä suunnassa, joka kolonni sisältää vähintään kolme sarjaan kytkettyä vyöhykettä, joista jokainen toimii erillisesti, päätevyöhykkeiden ollessa yhdistetty toisiinsa jatkuvan kiertovirtauksen aikaansaamiseksi vyöhykkeiden läpi, (b) kolonnissa ylläpidetään adsorptiovyöhyke, joka käsittää sen X- tai Y-zeoliitin, joka sijaitsee käsiteltävän nesteen tulo-kohdan muodostaman ylävirran puoleisen rajan ja raffinaatin pois-tokohdan muodostaman alavirran puoleisen rajan välillä, (c) kolonnissa ylläpidetään välittömästi ylävirtaan adsorptio-vyöhykkeestä puhdistusvyöhyke, joka sijaitsee uutteen poistokoh-dan muodostaman ylävirran puoleisen rajan ja mainitun käsiteltävän nesteen tulokohdan muodostaman alavirran puoleisen rajan välillä, (d) kolonnissa ylläpidetään välittömästi ylävirtaan puhdistus-vyöhykkeestä desorptiovyöhyke, joka sijaitsee veden tulokohdan muodostaman ylävirran puoleisen rajan ja mainitun uutteen poisto-kohdan muodostaman alavirran puoleisen rajan välillä, (e) käsiteltävä neste johdetaan adsorptiovyöhykkeeseen ja siinä adsorboidaan selektiivisesti toinen, ja adsorptiovyöhyk-keestä poistetaan toisen aineosan sisältävä raffinaattivirta, (f) desorptiovyöhykkeeseen johdetaan vettä ja vyöhykkeessä olevasta adsorptioaineesta syrjäytetään se aineosa, joka on selektiivisesti adsorboitunut siihen aikaisemmassa jaksossa, (g) desorptiovyöhykkeestä poistetaan uutevirta, joka käsittää vettä ja selektiivisesti adsorboitunutta aineosaa, (h) ainakin osa poistetusta uutevirrasta johdetaan erotus-laitteeseen ja siinä erotetaan ainakin osa vedestä ja muodostetaan tuotevirta, joka käsittää selektiivisesti adsorboituneen aineosan, (i) jaksottaisesti siirretään X- tai Y-zeoliittiä sisältävässä kolonnissa alavirran suuntaan nesteen virtaussuuntaan nähden adsorptiovyöhykkeen läpi käsiteltävän nesteen tulokohtaa, raffinaatin poistojohtoa, veden tulokohtaa ja uutteen poistokohtaa, eri vyöhykkeiden siirtämiseksi X- tai Y-zeoliitissä ja uutteen 5 63065 poistovirran ja raffinaatin poistovirran aikaansaamiseksi.According to one embodiment of the invention, the process can be carried out as a stepwise process by (a) maintaining a net flow of liquid through a column containing X or Y zeolite in one direction, the column containing at least three series-connected zones, each operating separately, the end zones being connected by a continuous flow (b) maintaining an adsorption zone comprising an X or Y zeolite located between the upstream boundary of the liquid inlet to be treated and the downstream boundary of the raffinate outlet; (c) maintaining the column immediately upstream of the boundary formed by the zeolite; from the adsorption zone, a purification zone located between the upstream boundary formed by the extract outlet and the downstream boundary formed by said inlet of the liquid to be treated, (d) the column is maintained immediately upstream of the purification zone; a desorption zone located between the upstream boundary of the water inlet and the downstream boundary of said extract outlet; water is removed and the component selectively adsorbed to it in the previous section is displaced from the adsorbent in the zone, (g) an extract stream comprising water and selectively adsorbed component is removed from the desorption zone, (h) at least a portion of the removed extract stream is and forming a product stream comprising a selectively adsorbed component, (i) periodically passing in a column containing X or Y zeolite downstream of the liquid flow direction through the adsorption zone to be treated a liquid inlet, a raffinate outlet line, a water inlet and an extract outlet, to move different zones in the X or Y zeolite and to provide an extract 5 63065 effluent and a raffinate effluent.

Ainakin osa raffinaatin poistovirrasta voidaan johtaa erotus-laitteeseen ja siinä erotetaan ainakin osa vedestä raffinaatti-tuotteen aikaansaamiseksi, joka sisältää vähemmän vettä.At least a portion of the raffinate effluent can be passed to a separation device and separates at least a portion of the water to provide a raffinate product that contains less water.

Välittömästi ylävirtaan desorptiovyöhykkeestä voidaan ylläpitää puskurivyöhyke, joka sijaitsee veden tulokohdan muodostaman alavirran puoleisen rajan ja raffinaatin poistokohdan muodostaman ylävirran puoleisen rajan välillä.Immediately upstream of the desorption zone, a buffer zone may be maintained between the downstream boundary formed by the water inlet and the upstream boundary formed by the raffinate outlet.

Keksinnön muut päämäärät ja toteuttamismuodot käsittävät yksityiskohtia, jotka koskevat syöttöseoksia, adsorptioaineita, desorptioaineita ja käsittelyolosuhteita, joista kaikkia käsitellään jäljempänä keksintöä yksityiskohtaisesti selostettaessa .Other objects and embodiments of the invention include details regarding feed compositions, adsorbents, desorbents, and processing conditions, all of which are discussed below in the description of the invention.

Tässä selityksessä käytetyt määritelmät selostetaan tarkemmin menetelmän toiminnan, päämäärien ja etujen yhteydessä.The definitions used in this specification will be explained in more detail in connection with the operation, aims and advantages of the method.

Syöttöseos on sellainen seos, joka sisältää yhtä tai useampaa uutekomponenttia ja yhtä tai useampaa raffinaattikomponenttia, jotka erotetaan keksinnön mukaisen menetelmän avulla. Termi "syöttövirtaus" tarkoittaa sellaista syöttöseosvirtaa, joka kulkee menetelmässä käytetyn adsorptioaineen lävitse.A feed mixture is a mixture containing one or more extract components and one or more raffinate components which are separated by the process of the invention. The term "feed stream" means a feed mixture stream that passes through the adsorbent used in the process.

6 63065 "Uutekomponentti" on sellainen yhdiste tai yhdistelaji, joka selektiivisesti adsorboituu adsorptioaineeseen, kun taas "raffinaatti-aineosa" on sellainen yhdiste tai yhdistelaji, joka adsorboituu selektiivisesti. Tässä menetelmässä ketoosin ollessa uutekomponentti on aldoosi raffinaattikomponentti ja päinvastoin. Termillä "desorptiomateriaali" tarkoitetaan yleisesti sellaista materiaalia, joka kykenee desorboimaan uutekomponentin. Termi "desorptiovirta" tai "desorptioaineen tulovirta" tarkoittaa sitä virtausta, jonka mukana desorptiomateriaali kulkee adsorptioaineeseen. "Raffinaatti-virta" tai "raffinaattipoistovirta" tarkoittaa sellaista virtausta, jonka avulla raffinaattiaineosa poistetaan adsorptioaineesta. Raf-finaattivirran koostumus voi vaihdella oleellisesti 100 %:sta de-sorptioainetta oleellisesti 100 %:iin raffinaatin aineosia. Termi "uutevirta" tai "uutteen poistovirta" tarkoittaa sellaista virtausta, jonka avulla uutemateriaali, joka on desorptioaineen desorboimaa, poistetaan adsorptioaineesta. Uutevirran koostumus voi samalla tavoin vaihdella oleellisesti 100 %:sta desorptioainetta oleellisesti 100 %:iin uutekomponentteja. Ainakin osa uutevirtaa ja edullisesti ainakin osa raffinaattivirtaa johdetaan erotuskäsittelystä erotus-laitteisiin, tavallisesti fraktioimislaitteisiin, joissa desorptio-aine erotetaan, jolloin saadaan uutetuote ja raffinaattituote. Termeillä "uutetuote" ja "raffinaattituote" tarkoitetaan sellaisia tuotteita, jotka on valmistettu menetelmällä, joka käsittää vastaavasti uutekomponentin ja raffinaattikomponentin suuremmissa väkevyyksissä kuin ne, jotka esiintyvät uutevirrassa ja raffinaattivirrassa. Vaikkakin on mahdollista valmistaa erittäin puhdasta ketoosituotetta ja aldoosituotetta (tai molempia) suurella talteensaantiasteella, on huomattava, että adsorptioaine ei koskaan adsorboi täydellisesti uutekomponenttia eikä adsorptioaine jätä täysin adsorboimatta raf-finaattikomponenttia. Tämän johdosta uutevirrassa voi esiintyä vaihtelevia määriä raffinaattikomponenttia ja samalla tavoin uutekomponenttia voi esiintyä vaihtelevia määriä raffinaattivirrassa riippuen käytetyistä käsittelyolosuhteista. Uute- ja raffinaattivirrat ,erotetaan sitten edelleen toisistaan ja syöttöseoksesta käyttäen sarjaa kussakin määrätyssä virrassa olevan uutekomponentin ja raffi-naattikomponentin väkevöittämisiä. Tarkemmin sanoen on esimerkiksi ketoosin väkevyyssuhde vähemmän selektiivisesti adsorboituneeseen aldoosiin nähden alin raffinaattivirrassa, seuraavaksi korkein syöt-töseoksessa ja korkein uutevirrassa. Samalla tavoin vähemmän selektiivisesti adsorboituneen aldoosin väkevyyssuhde selektiivisemmin 7 63065 adsorboituneeseen ketoosiin nähden on suurin raffinaattivirrassa, seuraavaksi suurin syöttöseoksessa ja alin uutevirrassa.6 63065 An "extract component" is a compound or species of compounds that selectively adsorbs to an adsorbent, while a "raffinate component" is a compound or species of compounds that is selectively adsorbed. In this method, when ketose is the extract component, the aldose is the raffinate component and vice versa. The term "desorption material" generally refers to a material capable of desorbing an extract component. The term "desorption stream" or "desorbent input stream" means the flow with which the desorption material enters the adsorbent. "Raffinate stream" or "raffinate effluent" means a stream that removes a raffinate component from an adsorbent. The composition of the raffinate stream can range from substantially 100% desorbent to substantially 100% raffinate constituents. The term "extract stream" or "extract effluent" means a stream by which an extract material desorbed by an desorbent is removed from the adsorbent. Similarly, the composition of the extract stream can range from substantially 100% desorbent to substantially 100% extract components. At least a portion of the extract stream, and preferably at least a portion of the raffinate stream, is passed from the separation treatment to separation equipment, usually fractionation equipment, in which the desorbent is separated to obtain an extract product and a raffinate product. The terms "extract product" and "raffinate product" refer to products prepared by a process comprising the extract component and the raffinate component at higher concentrations, respectively, than those present in the extract stream and the raffinate stream. Although it is possible to prepare a high purity ketose product and an aldose product (or both) with a high recovery rate, it should be noted that the adsorbent never completely adsorbs the extract component and the adsorbent does not completely adsorb the raffinate component. As a result, varying amounts of raffinate component may be present in the extract stream, and similarly, varying amounts of extract component may be present in the raffinate stream depending on the treatment conditions used. The extract and raffinate streams are then further separated from each other and from the feed mixture using a series of concentrations of the extract component and the raffinate component in each particular stream. More specifically, for example, the concentration ratio of ketose to less selectively adsorbed aldose is lowest in the raffinate stream, followed by the highest in the feed mixture and highest in the extract stream. Similarly, the concentration ratio of the less selectively adsorbed aldose to the more selectively 7,63065 adsorbed ketose is highest in the raffinate stream, followed by the highest in the feed mixture, and lowest in the extract stream.

Termillä "selektiivinen huokostilavuus" adsorboimisaineesta puheenollen tarkoitetaan sitä adsorptioaineen tilavuutta, joka adsorboi selektiivisesti uutekomponentin syöttöseoksesta. Termillä adsorptioaineen "ei-selektiivinen huokostilavuus" tarkoitetaan adsorptioaineen sitä tilavuutta, joka ei selektiivisesti adsorboi uutekomponent-tia syöttöseoksesta. Tämä tilavuusmäärä käsittää adsorptioaineen ne huokoset, joissa ei ole adsorptiosidoksia, ja adsorboivien osasten väliset huokostilavuudet. Selektiivinen huokostilavuus ja ei-selektiivinen huokostilavuus esitetään yleensä tilavuusmäärinä ja niillä on merkitystä määrättäessä sellaisen nesteen sopivat virtausmäärät, joita vaaditaan johdettaviksi käsittelyvyöhykkeeseen tehokkaan käsittelyn aikaansaamiseksi adsorptioaineen määrättyä tilavuutta käytettäessä. Adsorptioaineen virratessa käsittelyvyöhykkeeseen (joka kuvataan tarkemmin jäljempänä), jota käytetään tämän keksinnön eräässä toteuttamismuodossa, sen ei-selektiivinen huokostilavuus yhdessä sen selektiivisen huokostilavuuden kanssa kuljettaa nesteen tähän vyöhykkeeseen. Ei-selektiivistä huokostilavuutta käytetään määrättäessä se nestemäärä, jonka on virrattava samaan vyöhykkeeseen vastavirrassa adsorptioaineeseen nähden ei-selektiivisessä huokostilavuu-dessa olevan nesteen syrjäyttämiseksi. Mikäli vyöhykkeeseen tulevan nesteen, virtausnopeus on pienempi kuin tähän vyöhykkeeseen virtaavan adsorptiomateriaalin ei-selektiivinen huokostilavuus, tapahtuu adsorp-tioaineessa nesteen nettovirtaus vyöhykkeeseen. Koska tämä nettovir-taus perustuu siihen nesteeseen, joka esiintyy adsorptioaineen ei-selektiivisissä huokosissa, käsittää se useimmissa tapauksissa vähemmän selektiivisesti kiinnittyneitä syöttöaineen aineosia. Adsorptioaineen selektiivinen huokostilavuus voi määrätyissä tapauksissa adsorboida raffinaattimateriaalin osia siitä nesteestä, joka ympäröi adsorptioaineen, koska määrätyissä tapauksissa tapahtuu kilpailua uutemateriaalin ja raffinaattimateriaalin välillä selektiivisen huokostilavuuden adsorptiokohdissa. Mikäli suuri määrä raffinaatti-materiaalia uutemateriaaliin nähden ympäröi adsorptioaineen voi raffinaattimateriaali olla sellaista, että adsorptioaine adsorboi sitä.The term "selective pore volume" of an adsorbent refers to the volume of adsorbent that selectively adsorbs the extract component from the feed mixture. The term "non-selective pore volume" of the adsorbent means that volume of the adsorbent which does not selectively adsorb the extract component from the feed mixture. This volume volume comprises those pores of the adsorbent which do not have adsorption bonds and the pore volumes between the adsorbent particles. Selective pore volume and non-selective pore volume are generally expressed in volume amounts and are relevant in determining the appropriate flow rates of liquid required to be introduced into the treatment zone to provide effective treatment using a given volume of adsorbent. As the adsorbent flows into the treatment zone (described in more detail below) used in one embodiment of the present invention, its non-selective pore volume, together with its selective pore volume, transports the liquid to this zone. The non-selective pore volume is used to determine the amount of liquid that must flow into the same zone upstream of the adsorbent to displace the liquid in the non-selective pore volume. If the flow rate of the liquid entering the zone is lower than the non-selective pore volume of the adsorption material flowing into this zone, a net flow of liquid into the zone takes place in the adsorbent. Because this net flow is based on the liquid present in the non-selective pores of the adsorbent, in most cases it comprises less selectively attached feedstock components. The selective pore volume of the adsorbent may, in certain cases, adsorb portions of the raffinate material from the liquid surrounding the adsorbent, because in certain cases there is competition between the extract material and the raffinate material at the selective pore volume adsorption sites. If a large amount of raffinate material relative to the extract material surrounds the adsorbent, the raffinate material may be such that it is adsorbed by the adsorbent.

Sellaiset seokset, jotka voidaan syöttää keksinnön mukaisessa menetelmässä, ovat niitä, jotka sisältävät ketoosia ja aldoosia, ja tar- 63065 8 kemmin sanoen ja edullisesti ketoosin ja aldoosin vesiliuoksia. Vaikkakin syötetty seos voi sisältää useampaa kuin yhtä ketoosia ja useampaa kuin yhtä aldoosia, niin tavallisesti syötetty seos sisältää yhtä ketoosia ja yhtä aldoosia kumpaakin väkevyyksissä noin 0,5-30 paino-% ja edullisemmin noin 1-15 paino-%. Menetelmää voidaan käyttää ketopentoosin erottamiseksi aldopentoosista, mutta tavallisemmin sitä käytetään ketoheksoosin erottamiseksi aldoheksoo-sista. Hyvin tunnettuja ketoheksooseja ovat fruktoosi (levuloosi) ja sorboosi, hyvin tunnettuja aldoheksooseja ovat glukoosi (dekstroo-si), mannoosi ja galaktoosi, kun taas vähemmän tunnettuja aldoheksooseja ovat guloosi, taloosi, alloosi, altroosi ja idoosi. Edullisia heksoosipitoisia käsiteltäviä seoksia ovat inverttisokerin vesi-liuokset, jotka on muodostettu hydrolysoitaessa sakkaroosia happamilla aineilla ekvimolaarisiksi määriksi fruktoosia ja glukoosia. Muita edullisia käsiteltäviä seoksia ovat vesiliuokset, jotka sisältävät paljon maissisiirapin fruktoosia (tavallisesti noin 40-45 %), ja jotka on valmistettu isomeroitaessa entsymaattisesti glukoosiliuok-sia.Such mixtures which can be fed in the process according to the invention are those containing ketose and aldose, and more particularly and preferably aqueous solutions of ketose and aldose. Although the feed mixture may contain more than one ketose and more than one aldose, usually the feed mixture will contain one ketose and one aldose each at concentrations of about 0.5-30% by weight and more preferably about 1-15% by weight. The method can be used to separate ketopentose from aldopentose, but more commonly it is used to separate ketohexose from aldhexose. Well known ketohexoses include fructose (levulose) and sorbose, well known aldohexoses include glucose (dextrose), mannose and galactose, while lesser known aldohexoses include gulose, houseose, allose, altrose and idose. Preferred hexose-containing mixtures to be treated are aqueous solutions of invert sugar formed by the hydrolysis of sucrose with acidic substances to equimolar amounts of fructose and glucose. Other preferred compositions to be treated are aqueous solutions which are high in corn syrup fructose (usually about 40-45%) and which have been prepared by enzymatic isomerization of glucose solutions.

Sen desorptioaineen, jota käytetään keksinnön mukaisessa menetelmässä, on täytettävä useita vaatimuksia. Ensiksikin sen on syrjäytettävä uuteaineosa adsorptioaineesta käytettäessä kohtuullista massan virtausnopeutta ilman, että se itse adsorboituu niin voimakkaasti, että tämä estää haitallisesti uutekomponentin syrjäyttämästä desorboitua materiaalia seuraavassa adsorptiojaksossa. Sen tulee myös olla selek-tiivisempi kaikkien uutekomponenttien suhteen mitä tulee raffinaat-tikomponenttiin kuin mitä se on desorptioaineena raffinaattikompo-nentin suhteen. Sen tulee sopia yhteen määrätyn adsorptioaineen ja määrätyn syöttöseoksen kanssa. Se ei saa pienentää tai huonontaa adsorptioaineen kriittistä selektiivisyyttä uutekomponentin ja raf-finaattiaineosan suhteen. Sen täytyy olla helposti erotettavissa syöttöseoksesta sen kulkiessa jatkokäsittelyyn, edullisesti tislauksen avulla. Koska raffinaatti- ja uutetuotteet ovat ravintoaineita, jotka ovat tarkoitetut ihmisten käytettäviksi, tulee desorptioai-neiden olla myös myrkyttömiä. Desorptioaineiden on lopuksi oltava helposti saatavia kohtuullisin kustannuksin. Vesi täyttää nämä vaatimukset ja on sopiva desorptioaine keksinnön mukaisessa menetelmässä.The desorbent used in the process of the invention must meet several requirements. First, it must displace the extract component from the adsorbent at a reasonable mass flow rate without itself adsorbing so strongly that this adversely prevents the extract component from displacing the desorbed material in the next adsorption cycle. It should also be more selective for all extract components with respect to the raffinate component than it is as a desorbent with respect to the raffinate component. It must be compatible with the specified adsorbent and the specified feed mixture. It must not reduce or impair the critical selectivity of the adsorbent for the extract component and the raffinate component. It must be easily separable from the feed mixture as it passes for further processing, preferably by distillation. Since raffinate and extract products are nutrients intended for human consumption, desorbents must also be non-toxic. Finally, desorbents must be readily available at a reasonable cost. Water meets these requirements and is a suitable desorbent in the process of the invention.

On tunnettua, että adsorptioaineen määrätyt ominaisuudet ovat välttämättömiä selektiivisen adsorptiomenetelmän menestyksellistä käyttä- 9 63065 mistä varten. Tällaisia ominaisuuksia ovat mm. seuraavat: uute- komponentin määrätyn tilavuuden adsorptiokyky tilavuusosaa kohden adsorptioainetta ja myös riittävän suuri adsorptio- ja desorptiono-peus. Toinen välttämätön ominaisuus on adsorboivan aineen kyky erottaa käsiteltävän seoksen komponentit, so. että adsorboivalla aineella on selektiivinen adsorptiokyky (B) johonkin komponenttiin nähden toiseen komponenttiin verrattuna. Selektiivisyydellä (B) , jota käytetään tässä selityksessä, ymmärretään adsorboidun faasin näiden kahden aineosan suhdetta samojen kahden aineosan suhteeseen adsorboimattomassa faasissa tasapaino-olosuhteissa. Suhteellinen selektiivisyys ilmenee alla olevasta yhtälöstä 1.It is known that certain properties of the adsorbent are necessary for the successful use of a selective adsorption method. Such features include e.g. the following: the adsorption capacity of a given volume of the extract component per volume of adsorbent and also a sufficiently high adsorption and desorption rate. Another necessary property is the ability of the adsorbent to separate the components of the mixture to be treated, i. that the adsorbent has a selective adsorption capacity (B) over one component over another. By selectivity (B) used in this specification is meant the ratio of the two components of the adsorbed phase to the ratio of the same two components in the non-adsorbed phase under equilibrium conditions. Relative selectivity is shown in Equation 1 below.

Yhtälö 1Equation 1

Selektiivisyys - (E) = (tilavuus-* C/tllavuus-% D)KSelectivity - (E) = (volume * C / volume% D) K

(tilavuus-% C/tilavuus-% D)u jolloin C ja D ovat käsiteltävän aineen kaksi komponenttia tilavuus-%: eina laskettuna, ja A ja U tarkoittavat vastaavasti adsorboituja ja adsorboimattomia faaseja. Mikäli selektiivisyys näiden kahden aineosan välillä lähenee arvoa 1,0, ei adsorboiva aine adsorboi pääasiallisesti toista komponenttia toiseen verrattuna. Vertailtaessa adsorboivan aineen selektiivisyyttä komponentin C suhteen komponenttiin D verrattuna, niin arvo (B), joka on suurempi kuin 1,0, osoittaa, että adsorboiva aine adsorboi pääasiallisesti komponenttia C. Mikäli arvo (B) on pienempi kuin 1,0 osoittaa tämä, että aineosa D adsorboituu pääasiallisesti, jolloin jäljelle jää enemmän komponenttia C adsorboimattomaan faasiin ja adsorboidussa faasissa on enemmän komponenttia D. Ihannetapauksessa tulee desorboivien aineiden selektiivisyyden olla noin 1 tai vähemmän kuin 1 kaikkien uuteaineosien suhteen niin, että kaikki uuteaineosat voidaan uuttaa yhtenä luokkana ja kaikki raffinaattiaineosat jäävät selvästi jäljelle raffinaattivirtaan. Vaikkakin uutekomponentin erottaminen raffinaattikomponentista on teoreettisesti mahdollinen silloin, kun adsorboivan aineen selektiivisyys uutekomponentin suhteen raffinaatti-komponenttiin verrattuna on suurempi kuin 1, on edullista, että tämä selektiivisyys lähenee arvoa 2. Samoin kuin suhteellinen haih-tuvuuskin, niin mitä suurempi on selektiivisyys sitä helpompi on suorittaa erottaminen.(volume% C / volume% D) u wherein C and D are the two components of the substance to be treated, calculated as volume%, and A and U denote adsorbed and non-adsorbed phases, respectively. If the selectivity between the two components approaches 1.0, the adsorbent will not adsorb one component to the other. When comparing the selectivity of the adsorbent with respect to component C over component D, a value (B) greater than 1.0 indicates that the adsorbent mainly adsorbs component C. If the value (B) is less than 1.0, this indicates that component D is mainly adsorbed, leaving more component C in the non-adsorbed phase and more component D in the adsorbed phase. Ideally, the selectivity of desorbents should be about 1 or less for all extractants so that all extractants can be extracted in one category and all raffinate components clearly remain. remaining in the raffinate stream. Although it is theoretically possible to separate the extract component from the raffinate component when the selectivity of the adsorbent for the extract component relative to the raffinate component is greater than 1, it is preferred that this selectivity approach 2. As the relative volatility, the greater the selectivity separation.

Dynaamista koelaitetta käytetään erilaisten adsorboivien aineiden kokeilemiseksi käytettäessä määrättyä syötettyä seosta ja desorboi- 6 30 6 5 10 mismateriaalia adsorboivan aineen adsorptiokyvyn selektiivisyyden ja vaihtonopeuden mittaamiseksi. Tällaisen laitteiston voi muodostaa adsorptiokammio, jonka tilavuus on noin 70 ml ja jonka vastakkaisissa päissä on syöttö- ja poistokohdat, lämpötilan ja paineensäätö-laite ennakolta määrätyn vakiopaineen takaamiseksi, ja analyyttiset laitteet, kuten refraktometrit, polarimetrit ja kromatograafiset laitteet, kammiosta poistuvassa virrassa olevan yhden tai useamman aineosan kvantitativiisen tai kvalitatiivisen määrityksen suorittamiseksi. Tällä laitteistolla suoritetulla sykäyskokeella voidaan määrittää erilaisten adsorptiojärjestelmien selektiivisyys ja muut tärkeät arvot. Adsorptioaine täytetään tasapainoon käyttäen määrättyä desorboivaa materiaalia. Sopivana ajankohtana syöttöpulssi, joka sisältää määrätyssä väkevyydessä analyysiainetta ja määrättyä ketoosia tai al-doosia tai molempia, kaikki desorboimisaineella laimennettuina, injektoidaan useiden minuuttien kuluessa. Desorboivan aineen virtaus lopetetaan ja analyysiaine ja ketoosi ja aldoosi eluoidaan neste-kiinteäaine-kromatograafisen käsittelyn avulla. Poistuva aine analysoidaan muodostuneiden vastaavien aineosien huippujen määräämiseksi.A dynamic test apparatus is used to test various adsorbents using a given feed mixture and desorbent to measure the selectivity and rate of adsorption of the adsorbent. Such equipment may consist of an adsorption chamber with a volume of about 70 ml, with inlet and outlet points at opposite ends, a temperature and pressure control device to ensure a predetermined constant pressure, and analytical equipment such as refractometers, polarimeters and chromatographic devices. to perform a quantitative or qualitative determination of several components. The pulsation test performed with this equipment can be used to determine the selectivity and other important values of different adsorption systems. The adsorbent is filled to equilibrium using a specified desorbent material. At an appropriate time, a feed pulse containing a specified concentration of analyte and a specified ketose or aldose, or both, all diluted with a desorbent, is injected over several minutes. The flow of desorbent is stopped and the analyte and ketose and aldose are eluted by liquid-solid chromatography. The effluent is analyzed to determine the peaks of the corresponding constituents formed.

Tästä kokeesta saatujen tietojen perusteella voidaan laskea adsorp-tioaineen toiminta huokostilavuuden perusteella, uutekomponentin kapasiteettiluku, toisen aineosan selektiivisyys toisen suhteen ja desorboivan aineen uutekomponentin desorptionopeus. Uutekomponentin kapasiteettilukua voidaan kuvata uutekomponentin huipun keskuksen ja analyysikomponentin huipun tai jonkin muun vertailukohdan väliseksi etäisyydeksi. Se esitetään sen desorptioaineen tilavuutena kuutio-senttimetreissä, joka on pumpattu tämän ajanjakson kuluessa, jota huippujen välinen etäisyys edustaa. Uutekomponentin selektiivisyy-dellä (B) raffinaattikomponentin suhteen ymmärretään uutekomponentin huipun ja analyysiaineen huipun (tai muun vertailukohdan) keskusten välistä etäisyyttä verrattuna vastaavaan etäisyyteen raffinaatti-komponentin huipun ja analyysiaineen huipun keskusten välillä. Uute-komponentin vaihtonopeutta desorboimisaineen kanssa voidaan yleensä luonnehtia huippukaarien leveydellä niiden puolivälissä. Mitä kapeampi on huipun leveys sitä suurempi on desorptionopeus. Desorptionopeus voidaan myös määritellä analyysiaineen huippukaaren keskiosan ja juuri desorboituneen uutekomponentin keskikohdan välisenä etäisyytenä. Tämä etäisyys on jälleen se desorptioainetilavuus, joka on pumpattu tämän ajanjakson kuluessa.Based on the data obtained from this experiment, the activity of the adsorbent based on the pore volume, the capacity number of the extract component, the selectivity of the second component with respect to the other component and the desorption rate of the extractant component of the desorbent can be calculated. The capacity number of the extract component can be described as the distance between the center of the peak of the extract component and the peak of the analysis component or some other reference point. It is expressed as the volume in cubic centimeters of desorbent pumped during this period, represented by the distance between the peaks. By selectivity of the extract component (B) for the raffinate component is meant the distance between the peak of the extract component and the centers of the analyte peak (or other reference point) compared to the corresponding distance between the raffinate component peak and the analyte peak centers. The rate of exchange of the extract component with the desorbent can generally be characterized by the width of the peak arcs in the middle of them. The narrower the width of the peak, the greater the desorption rate. The desorption rate can also be defined as the distance between the center of the peak arc of the analyte and the center of the freshly desorbed extract component. This distance is again the volume of desorbent pumped during this period.

11 6 30 6 511 6 30 6 5

Adsorboimisjärjestelmiä voidaan myös tutkia varsinaisten kokeiden avulla jatkuvassa vastavirtaan toimivassa neste-kiinteäainekontakti-laitteessa, jollainen on kuvattu esimerkiksi US-patenteissa 2 985 589 ja 3 706 812. Muita yksityiskohtia adsorptioaineen tutkimustekniikasta voidaan saada A.J. deRosset'in, R.W. Neuzil'in, D.J. Korous'in ja D.H. Rosback'in julkaisussa "Separation of Cg Aromatics by Adsorption", joka on esitetty yhdistyksessä American Chemical Society, Los Angeles, California 28 maaliskuuta - 2. huhtikuuta 1971.Adsorption systems can also be studied by actual experiments in a continuous countercurrent liquid-solid contact device, as described, for example, in U.S. Patents 2,985,589 and 3,706,812. Further details of the adsorbent research technique can be obtained from A.J. deRosset'in, R.W. Neuzil'in, D.J. Korous and D.H. Rosback, "Separation of Cg Aromatics by Adsorption," presented at the American Chemical Society, Los Angeles, California, March 28-April 2, 1971.

Sellaisiin adsorptioaineisiin, joita käytetään keksinnön mukaisessa menetelmässä, sisältyvät kiteiset alumiinisilikaattirakenteet, joissa alumiinioksidi- ja piioksiditetraedrit ovat sitoutuneet toisiinsa avoimeksi kolme-dimensioiseksi verkkorakenteeksi. Kiteisiä alumiini-silikaatteja nimitetään usein "molekyyliseuloiksi" erikoisesti mikäli niiden suorittama erottaminen riippuu pääasiallisesti käsiteltyjen molekyylien koon välisistä eroavaisuuksista. Keksinnön mukaisessa menetelmässä ei termi "molekyyliseulat" ole kuitenkaan erikoisen sopiva, koska ketoosin erottaminen aldoosista riippuu ilmeisesti toiselta puolen sähkökemiallisen vetovoiman eroavaisuuksista ketoosin ja adsorptioaineen välillä ja toiselta puolen aldoosin ja adsorptioaineen välillä pikemminkin kuin molekyylien fysikaalisen koon eroavaisuuksista.Adsorbents used in the process of the invention include crystalline aluminosilicate structures in which alumina and silica tetrahedra are bonded together to form an open three-dimensional network structure. Crystalline aluminosilicates are often referred to as "molecular sieves", especially if the separation they perform depends mainly on differences in the size of the molecules treated. the method according to the invention does not, the term "molecular sieves" is, however, particularly suitable since the separation of ketose from an aldose obviously depends on the other side of the differences in electrochemical attraction between the adsorbent and the ketose and an aldose, and on the other side of the adsorbent rather than the physical size differences in the molecules.

Hydratoidussa muodossa käsittävät kiteiset alumiinisilikaatit yleensä sellaiset zeoliitit, joilla on kaava IIn hydrated form, the crystalline aluminosilicates generally comprise zeolites of the formula I

M2^n0:Al203 : wSi02 :yH20 IM2 ^ n0: Al2O3: wSiO2: yH2O I

jossa kaavassa "M" on kationi, joka tasapainoittaa alumiini-keskisen tetraedrin sähkövalenssin ja jota yleensä nimitetään vaihtuvaksi kationisidokseksi, "n" on kationin valenssi, "w" tarkoittaa Si02~ mooleja ja "y" vesimooleja. Kationi "M" voi olla yksiarvoinen, kaksiarvoinen tai kolmiarvoinen tai näiden seos.wherein "M" is a cation that balances the electric valence of the aluminum-centered tetrahedron and is generally referred to as an alternating cationic bond, "n" is the valence of the cation, "w" means moles of SiO 2 and "y" means moles of water. The cation "M" may be monovalent, divalent or trivalent or a mixture thereof.

Zeoliittia X hydratoidussa tai osittain hydratoidussa muodossa voidaan esittää moolioksidien avulla, kuten kaavasta II ilmenee:Zeolite X in hydrated or partially hydrated form can be represented by molar oxides, as shown in formula II:

(0,9+0,2)M2/,n0:Al203: (2,5+0,5) SiC>2 :yH20 II(0.9 + 0.2) M 2 /, nO: Al 2 O 3: (2.5 + 0.5) SiO 2: yH 2 O II

63065 12 jossa "M" on ainakin yksi sellainen kationi, jonka valenssi ei ole suurempi kuin 3, n on "M":n valenssi, ja y:n arvo on aina noin 9 riippuen "M":n laadusta ja kiteen hydratoitumisasteesta. Kuten kaavasta II ilmenee, on X-zeoliitin Si02/Al203-moolisuhde 2,5+0,5.63065 12 wherein "M" is at least one cation having a valence not greater than 3, n is the valence of "M", and the value of y is always about 9 depending on the quality of "M" and the degree of hydration of the crystal. As shown in formula II, the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the X zeolite is 2.5 + 0.5.

Kationi "M" voi olla yksi tai useampi erilaisista kationeista, kuten vetykationi, alkalimetallikationi tai maa-alkalimetallikationi tai jokin muu valittu kationi, ja sitä nimitetään yleisesti vaihdettavissa olevaksi kationiasemaksi. X-zeoliittiä valmistettaessa on kationi "M" tavallisesti pääasiallisesti natrium ja zeoliittiä nimitetään tämän johdosta natrium-X-zeoliitiksi. Riippuen zeoliitin valmistuksessa käytettyjen reagoivien aineiden puhtaudesta voi epäpuhtauksina olla kuitenkin läsnä myös muita edellä mainittuja kationeja.The cation "M" may be one or more of various cations, such as a hydrogen cation, an alkali metal cation or an alkaline earth metal cation, or any other selected cation, and is generally referred to as an exchangeable cationic position. In the preparation of X-zeolite, the cation "M" is usually predominantly sodium and the zeolite is therefore referred to as sodium X-zeolite. However, depending on the purity of the reactants used in the preparation of the zeolite, other cations mentioned above may also be present as impurities.

Y-zeoliittiä hydratoidussa tai osittain hydratoidussa muodossa voidaan esittää samalla tavoin moolioksideina siten kuin kaavassa III on esitetty: (0,9+0,2)M2/n°:A12°3:wS i02:yH2° 111 jossa "M" on ainakin yksi kationi, jonka valenssi ei ole suurempi kuin 3, "n” on "M":n valenssi, "w" on suurempi kuin noin 3 aina noin 6, ja "Y" on aina noin 9 riippuen "M":n laadusta ja kiteen hydratoitumisasteesta. Y-zeoliiteissa voi Si02/Al203-moolisuhde täten olla noin 3-6. Kationi "M" voi olla yksi tai useampi useista kationeista samoin kuin X-zeoliitin kysymyksessä ollessa, mutta Y-zeoliittia valmistettaessa kationi "M" on myös tavallisesti pääasiallisesti natrium. Sellainen Y-zeoliitti, joka sisältää pääasiallisesti nat-riumkationeja vaihtuvien kationien asemissa, on tämän johdosta tässä yhteydessä nimeltään natrium-Y-zeoliitti.Y-zeolite in hydrated or partially hydrated form can be represented in the same way as molar oxides as shown in formula III: (0.9 + 0.2) M2 / n °: A12 ° 3: wS iO2: yH2 ° 111 where "M" is at least one cation having a valence not greater than 3, "n" is the valence of "M", "w" is greater than about 3 to about 6, and "Y" is always about 9 depending on the quality of "M", and In Y-zeolites, the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 may thus be about 3 to 6. The cation "M" may be one or more of several cations, as in the case of the X-zeolite, but in the preparation of the Y-zeolite the cation "M" is also usually Y-zeolite, which contains mainly sodium cations at the positions of the exchangeable cations, is therefore in this context called sodium Y-zeolite.

Ne kationit, jotka sijaitsevat vaihdettavissa olevien kationien asemissa zeoliitissä,voidaan korvata muilla kationeilla hyvin tunnettujen ioninvaihtomenetelmien avulla, esimerkiksi saattamalla zeoliit-ti tai zeoliittiä sisältävä perusmateriaali kosketuksiin sellaisen kationin tai sellaisten kationien liukoisen suolan vesiliuoksen kanssa, joka halutaan zeoliittiin. Sen jälkeen kun haluttu ioninvaihto on tapahtunut, poistetaan zeoliitti vesiliuoksesta, pestään ja kuivataan haluttuun vesipitoisuuteen. Tällaisilla menetelmillä voidaan nat-riumkationit ja mahdolliset muut kationit, joita voi esiintyä vaihtuvissa asemissa epäpuhtauksina natrium-X tai natrium-Y zeolii-teissä, korvata osittain tai pääasiallisesti muilla kationeilla.Those cations located at the positions of the exchangeable cations in the zeolite can be replaced by other cations by well known ion exchange methods, for example by contacting the zeolite or zeolite-containing base material with an aqueous solution of a cation or soluble salt of such cations. After the desired ion exchange has taken place, the zeolite is removed from the aqueous solution, washed and dried to the desired water content. By such methods, sodium cations and any other cations which may be present at alternating positions as impurities in sodium-X or sodium-Y zeolites can be partially or mainly replaced by other cations.

13 ' 6306513 '63065

Termillä "perusmateriaali", jota käytetään tässä yhteydessä, tarkoitetaan X ja Y zeoliittia sisältävää materiaalia, jota voidaan käyttää alempana kuvattujen erikoisadsorboimisaineiden valmistamiseksi. Zeoliitti on tavallisesti läsnä perusmateriaalissa määrissä, jotka ovat alueella noin 75-98 paino-%, laskettuna perusmateriaalin haihtuvia aineita sisältämättömästä koostumuksesta. Haihtuvista aineista vapailla koostumuksilla ymmärretään yleensä perusmateriaalia sen jälkeen, kun sitä on kalsinoitu lämpötilassa 900°C, tarkoituksella poistaa haihtuvat aineet. Perusaineen jäljellä oleva osa on yleensä amorfista materiaalia, kuten piioksidia, alumiinioksidia tai piioksidi-alumiinioksidi-seosta, tai erilaisia yhdisteitä, kuten savea, joka materiaali esiintyy perusteellisena seoksena zeoliitin pienten osasten kanssa. Tämä amorfinen materiaali voi olla apuaineena valmistettaessa X- tai Y-zeoliittia (esimerkiksi suoritettaessa tarkoituksella epätäydellinen seoliitin puhdistaminen sen valmistuksen aikana), tai sitä voidaan lisätä suhteellisen puhtaaseen X-tai Y-zeoliittiin, mutta kummassakin tapauksessa sen tarkoituksena on toimia sideaineena ja auttaa muodostamaan tai agglomeroimaan zeoliitin kovat kiteiset osaset. Perusmateriaali on tavallisesti osasten, kuten pursotteiden, aggregaattien, tablettien, pillereiden, makropallosten tai rakeiden muodossa, jotka on valmistettu jauhamalla jotain edellä mainittua ainetta haluttuun osaskokoon. Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyn adsorboimisaineen osasten koko on edullisesti alueella noin 0,25 - 1,2 mm ja edullisimmin noin 0,3-0,6 mm. Esimerkkejä sopivista perusmateriaaleista, joita voidaan käyttää keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäviä adsorptioaineita valmistettaessa, ovat "Molecular Sieves 13X" ja "SK-40", joista kumpaakin valmistaa Linde Company, Tonawanda, New York. Ensin mainittu tuote sisältää X-zeoliittia ja viimemainittu Y-zeoliittia.The term "base material" as used herein means an X and Y zeolite-containing material that can be used to prepare the special adsorbents described below. The zeolite is usually present in the base material in amounts ranging from about 75 to 98% by weight, based on the volatile matter-free composition of the base material. Volatile-free compositions are generally understood to mean the base material after it has been calcined at 900 ° C for the purpose of removing volatiles. The remainder of the base material is generally an amorphous material, such as silica, alumina, or a silica-alumina mixture, or various compounds, such as clay, which material is present in intimate admixture with small particles of zeolite. This amorphous material may be an excipient in the preparation of the X or Y zeolite (e.g., by intentionally performing incomplete purification of the zeolite during its preparation), or may be added to a relatively pure X or Y zeolite, but in either case is intended to act as a binder and help form or to agglomerate the hard crystalline particles of the zeolite. The base material is usually in the form of particles, such as extrudates, aggregates, tablets, pills, macrospheres or granules, prepared by grinding any of the above substances to the desired particle size. The particle size of the adsorbent used in the process of the invention is preferably in the range of about 0.25 to 1.2 mm and most preferably about 0.3 to 0.6 mm. Examples of suitable base materials that can be used in preparing the adsorbents used in the process of the invention include "Molecular Sieves 13X" and "SK-40", both of which are manufactured by Linde Company, Tonawanda, New York. The former product contains X-zeolite and the latter Y-zeolite.

On todettu, että X- ja Y-zeoliitit,jotka sisältävät mainittuja kationeja vaihtuvien kationien asemissa, täyttävät edellä mainitut vaatimukset ja ne ovat tämän johdosta sopivia tässä menetelmässä käytettäviksi. Muutamat sopivista zeoliiteista sisältävät pääasiallisesti vain määrättyä kationilajia vaihtuvien kationien asemissa, kun taas jotkin muut ovat oleellisesti täydellisesti vaihdetut käyttäen valittuja kationipareja. Zeoliittia voidaan pitää oleellisesti täysin vaihdettuna silloin kun zeoliitin jäännösnatriumpitoisuus ioninvaihdon jälkeen on pienempi kuin noin 2 paino-% Na20. Erikoisesti 14 6 3 0 65 olemme todenneet, että X-zeoliitin muodostamilla adsorptioaineilla, jotka sisältävät vaihdettavissa kationin asemissa natriumkationeja, bariumkationeja tai strontiumkationeja, on kaikilla selektiivisyyt-tä ketoosiin nähden aldoosiin verrattuna. Muita samanlaisia selektiivisyyden omaavia adsorptioaineita ovat X-zeoliitit, jotka sisältävät kationiparina bariumin ja kaliumin tai bariumin ja stron-tiumin vaihdettavissa olevissa kationin asemissa. Zeoliitti X-adsorptioaineessa, jossa on bariumia ja kaliumia vaihdettavissa kationin asemissa, on bariumin ja kaliumin painosuhde edullisesti alueella noin 1:1-100:1 ja vielä edullisemmin alueella noin 1:1-10:1. Zeoliitti X-adsorptioaineessa, jossa on bariumia ja strontiumia vaihtuvissa kationin asemissa, on bariumin ja strontiumin painosuhde edullisesti alueella noin 1:1-15:1 ja vielä edullisemmin noin 5:1-15:1.It has been found that the X and Y zeolites containing said cations at the positions of the alternating cations meet the above requirements and are therefore suitable for use in this process. Some of the suitable zeolites contain essentially only a certain type of cation at the positions of the variable cations, while some others are substantially completely exchanged using selected cation pairs. The zeolite can be considered to be substantially completely exchanged when the residual sodium content of the zeolite after ion exchange is less than about 2% by weight of Na 2 O. In particular, we have found that the adsorbents formed by X-zeolite, which contain sodium cations, barium cations or strontium cations at the interchangeable cation positions, all have selectivity for ketosis over aldose. Other similar adsorbents with selectivity are X-zeolites which contain barium and potassium as the cation pair or barium and strontium at the interchangeable cationic positions. The zeolite X adsorbent having barium and potassium at the interchangeable cationic positions preferably has a weight ratio of barium to potassium in the range of about 1: 1 to 100: 1, and more preferably in the range of about 1: 1 to 10: 1. The zeolite X adsorbent having barium and strontium at alternating cationic positions preferably has a weight ratio of barium to strontium in the range of about 1: 1 to 15: 1, and more preferably about 5: 1 to 15: 1.

Toiselta puolen on todettu, että X-zeoliitti, joka sisältää kaliumia vaihtuvissa kationin asemissa, on sopiva käytettäväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä johtuen sen selektiivisyydestä aldoosiin nähden ketoosiin verrattuna. Tällainen adsorptioaine voidaan valmistaa käyttäen oleellisesti täydellistä "Molecular Sieves 13X" (Na-X zeoliitti)-anionin vaihtoa kaliumkationeilla (käyttäen tavallisesti KCl-liuosta), pesemällä käsitelty materiaali vedellä ylimääräisen ioninvaihtoliuoksen poistamiseksi ja kuivaamalla adsorboi-misaine niin, että sen painohäviö on pienempi kuin noin 10 paino-%, hehkuttamalla (LOI) lämpötilassa 900°C.On the other hand it has been found that the X zeolite contains potassium changing the positions of the cation is suitable for use in the method of the invention due to its selectivity, with respect to the aldose compared to ketosis. Such an adsorbent can be prepared using substantially complete "Molecular Sieves 13X" (Na-X zeolite) anion exchange with potassium cations (usually using KCl solution), washing the treated material with water to remove excess ion exchange solution, and drying the adsorbent to less weight loss. about 10% by weight, by annealing (LOI) at 900 ° C.

Edelleen on todettu, että sellaiset adsorptioaineet, jotka muodostaa Y-zeoliitti ja jotka sisältävät vaihtuvissa kationin asemissa ainakin yhden sellaisen kationin, joka on valittu ryhmästä, jonka muodostavat ammonium, natrium, kalium, kalsium, strontium, barium ja näiden yhdistelmät on sopiva käytettäväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä johtuen niiden selektiivisyydestä ketoosiin nähden aldoosiin verrattuna. Nämä zeoliitit vaihdetaan oleellisesti täydellisesti valitun kationin tai kationien avulla. Eräs erittäin edullinen adsorptioaine on sellainen perusmateriaali, joka sisältää Y-zeoliittiä ja amorfista materiaalia, jossa on kalsiumkationeja vaihtuvissa kationin asemissa.It has further been found that Adsorbents which form a Y zeolite and which contain, at alternating cationic positions, at least one cation selected from the group consisting of ammonium, sodium, potassium, calcium, strontium, barium and combinations thereof are suitable for use in the present invention. in the method due to their selectivity for ketosis over aldose. These zeolites are exchanged substantially completely with the selected cation or cations. A very preferred adsorbent is a base material containing Y zeolite and an amorphous material with calcium cations at alternating cationic positions.

On yllättävää, ettei ennakolta voida tietää jonkin adsorptioaineen sopivuutta keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäväksi. Useil- 63065 15 la X- ja Y-zeoliittien ja amorfisen materiaalin muodostamilla adsorptioaineilla ei todellisuudessa ole selektiivisyyttä ketoosin eikä aldoosin suhteen eivätkä ne tämän johdosta ole sopivia käytettäviksi keksinnön mukaisessa menetelmässä. Esimerkiksi sellainen Y-zeoliitti, joka sisältää ammoniumkationeja vaihtuvissa kationin asemissa, omaa selektiivisyyttä ketoosiin nähden aldoosiin verrattuna, mutta sellainen Y-zeoliitti, jossa on vetykationeja vaihtuvissa kationin asemissa, ei omaa minkäänlaista selektiivisyyttä sen paremmin ketoosin kuin aldoosinkaan suhteen.It is surprising that it is not possible to know in advance the suitability of an adsorbent for use in the process according to the invention. The adsorbents formed by many X- and Y-zeolites and amorphous material do not in fact have selectivity for ketose or aldose and are therefore not suitable for use in the process according to the invention. For example, a Y zeolite containing ammonium cations at variable cation positions has a selectivity for ketose over aldose, but a Y zeolite with hydrogen cations at variable cation positions has no selectivity for ketose or aldose.

Sellainen X-zeoliitti, jossa on kaliumia vaihtuvissa kationin asemissa, näyttää olevan ainutlaatuinen X-zeoliittien joukossa mitä tulee sen kykyyn selektiivisesti adsorboida aldoosia ketoosiin verrattuna. Sellaisella adsorptioaineella, jonka muodostaa joko cesium-vaihdettu X- tai Y-zeoliitti, ei ole selektiivisyyttä sen paremmin aldoosin kuin ketoosinkaan suhteen. Kaliumvaihdetulla Y-zeoliitilla, toisin kuin kaliumvaihdetulla X-zeoliitilla, on selektiivisyyttä ketoosiin nähden aldoosiin verrattuna. Sellaisilla adsorptioaineilla, jotka muodostuvat X-zeoliiteistä, joissa on vaihtuvissa kationin asemissa joko bariumia tai strontiumia tai barium- ja kaliumkationeja, on selektiivisyyttä ketoosiin nähden aldoosiin verrattuna, kun taas X-zeoliitin muodostamilla adsorptioaineilla, joissa vaihtuvissa kationin asemissa on joko kalsiumia tai magnesiumia, ei ole selektiivisyyttä aldoosin eikä ketoosin suhteen.Such an X-zeolite with potassium at the variable cation positions appears to be unique among X-Zeolites in its ability to selectively adsorb aldose over ketosis. An adsorbent formed by either a cesium-exchanged X or Y zeolite has no selectivity for aldose or ketosis. Potassium-exchanged Y zeolite, in contrast to potassium-exchanged X zeolite, has selectivity for ketosis over aldose. Adsorbents consisting of X-zeolites with either barium or strontium or barium and potassium cations at variable cation positions have selectivity for ketose over aldose, while X-zeolite adsorbents with magnesium at either cationic or cationic positions have either calcium there is no selectivity for aldose or ketosis.

Mitä tulee sellaisiin Y-zeoliitin muodostamiin adsorptioaineisiin, joissa on vaihtuvissa kationin asemissa alkuaineiden jaksottaisen järjestelmän ryhmän IIA metalleja, on kaikilla sellaisilla, jotka sisältävät kalsiumia, strontiumia tai bariumia, selektiivisyyttä ketoosiin nähden aldoosiin verrattuna, mutta magnesiumpitoisilla Y zeoliiteillä ei ole selektiivisyyttä sen paremmin ketoosin kuin aldoosinkaan suhteen. Sellaisista sopivista Y-zeoliittien muodostamista adsorptioaineista, joissa on Ca-, Sr- tai Ba-kationia vaihtuvissa kationin asemissa, olemme todenneet, että adsorptioaine, jonka muodostaa Y-zeoliitti ja jossa on Ca-kationeja näissä asemissa, on ylivoimainen niihin adsorptioaineisiin verrattuna, jotka sisältävät Sr- tai Ba-kationeja. Syy siihen, miksi jotkut adsorptioaineet ovat sopivia käytettäviksi keksinnön mukaisessa menetelmässä ja jotkut eivät ole, ei ole täysin selvä.With respect to Y-zeolite adsorbents having Group IIA metals of the Periodic Table of the Elements at variable cationic positions, all those containing calcium, strontium or barium have selectivity over ketose over aldose, but magnesium-containing Y zeolites have no selectivity for it. aldose. Of suitable adsorbents formed by Y zeolites having Ca, Sr or Ba cations at alternating cationic positions, we have found that the adsorbent formed by Y zeolite and having Ca cations at these positions is superior to those adsorbents which contain Sr or Ba cations. The reason why some Adsorbents are suitable for use in the process of the invention and some are not is not entirely clear.

6 30 6 5 166 30 6 5 16

Adsorptioainetta voidaan käyttää tiiviin kiinteän kerroksen muodossa, joka saatetaan vaihdellen kosketuksiin käsiteltävän seoksen ja desorboimismateriaalien kanssa. Yksinkertaisimmassa keksinnön toteuttamismuodossa käytetään adsorptioainetta yhden ainoan staattisen kerroksen muodossa, jolloin menetelmä on ainoastaan puoli-jatkuva. Erään toisen toteuttamismuodon mukaisesti voidaan käyttää kahta tai useampaa pysyvää kerrosta, jotka ovat kosketuksissa sopivien venttiililaitteiden välityksellä toisiinsa niin, että käsiteltävä seos johdetaan yhden tai useamman adsorptiokerroksen lävitse, kun taas desorptiomateriaalit voivat kulkea sarjassa olevan yhden tai useamman kerroksen lävitse. Käsiteltävän seoksen ja desorptio-aineiden virtaus voi tapahtua joko suunnassa ylöspäin tai alaspäin desorböivan aineen lävitse. Mitä hyvänsä tavanomaista laitteistoa, jota käytetään staattisessa kerroksessa nesteen ja kiinteän aineen kosketuksen aikaansaamiseksi, voidaan käyttää.The adsorbent can be used in the form of a dense solid layer which is brought into alternating contact with the mixture to be treated and the desorption materials. In the simplest embodiment of the invention, the adsorbent is used in the form of a single static layer, whereby the process is only semi-continuous. According to another embodiment, two or more permanent layers can be used which are in contact with each other via suitable valve devices so that the mixture to be treated is passed through one or more adsorption layers, while desorption materials can pass through one or more layers in series. The flow of the mixture to be treated and the desorbents can take place either upwards or downwards through the desorbent. Any conventional equipment used in the static layer to bring the liquid and solid into contact can be used.

Vastavirtaan liikkuvalla kerroksella tai sentapaisella vastavirtaan liikkuvalla järjestelmällä on kuitenkin paljon suurempi erotustehok-kuus kuin kiinteällä adsorptiokerrosjärjestelmällä ja ne ovat tämän johdosta edullisempia. Liikkuvaa kerrosta tai senkaltaista käyttävissä menetelmissä tapahtuvat adsorptio- ja desorptiokäsittelyt jatkuvasti mikä mahdollistaa sekä uute- että raffinaattivirran jatkuvan valmistamisen sekä syöttö- ja desorboimisainevirtojen jatkuvan käytön. Simuloidun liikkuvaa kerrosta käyttävän vastavirtajärjestelmän käsittelyperiaatteet ja eri vaiheet on esitetty US-patentissa 2 985 589. Tällaisessa järjestelmässä monien nesteiden tulokohtien peräkkäinen liikkuminen alaspäin adsorptiokammiossa jäljittelee kammion sisältävän adsorptioaineen liikettä ylöspäin. Ainoastaan neljä tulolinjaa on aktiivista jokaisena ajankohtana; syöttövirta/ desorp-tioaineen tulovirta, raffinaatin poistovirta ja uutteen poistovirta. Tämän kiinteän adsorptioaineen simuloidun, ylöspäin suuntautuneen virtauksen kanssa tapahtuu samanaikaisesti sen nesteen virtaus, joka täyttää tiiviissä kerroksessa olevan adsorptioaineen huokos-tilavuuden. Vastavirtakosketusta ylläpidettäessä voidaan nesteen virtaus alaspäin adsorptiokammiossa aikaansaada pumpun avulla. Aktiivisen nesteen tulokohdan liikkuessa sarjan lävitse, so. kammion yläosasta sen pohjalle, siirtyy kammion kierrätyspumppu eri vyöhykkeiden lävitse, jotka tarvitsevat erilaisia virtausnopeuksia. Voidaan käyttää ohjelmoitua virtauksen säätölaitetta näiden virtausnopeuksien aikaansaamiseksi ja säätämiseksi.However, a countercurrent moving bed or similar countercurrent moving system has a much higher separation efficiency than a fixed adsorption bed system and is therefore more advantageous. In processes using a moving bed or the like, the adsorption and desorption treatments take place continuously, which enables the continuous production of both extract and raffinate streams and the continuous use of feed and desorbent streams. The handling principles and various steps of a simulated moving bed countercurrent system are set forth in U.S. Patent 2,985,589. In such a system, the successive downward movement of multiple liquid inlets in the adsorption chamber mimics the upward movement of the adsorbent containing the chamber. Only four input lines are active at any given time; feed stream / desorbent feed stream, raffinate effluent and extract effluent. Simultaneously with the simulated upward flow of this solid adsorbent, there is a flow of the liquid that fills the pore volume of the adsorbent in the dense bed. By maintaining countercurrent contact, a downward flow of liquid in the adsorption chamber can be provided by a pump. As the active fluid inlet moves through the series, i. from the top of the chamber to its bottom, the chamber recirculation pump moves through different zones that require different flow rates. A programmed flow control device may be used to provide and control these flow rates.

6 30 6 56 30 6 5

Aktiivisen nesteen tulokohdat jakavat tehokkaasti adsorptiokammion erillisiksi vyöhykkeiksi, joilla kullakin on eri tehtävä. Keksinnön mukaisen menetelmän tässä toteuttamismuodossa on yleensä välttämätöntä, että läsnä on kolme erillistä käsittelyvyöhykettä tarkoituksella toteuttaa menetelmä, vaikkakin muutamissa tapauksissa voidaan käyttää myös neljättä vyöhykettä.The active liquid inlets efficiently divide the adsorption chamber into separate zones, each with a different function. In this embodiment of the process according to the invention, it is generally necessary for three separate treatment zones to be present in order to carry out the process, although in a few cases a fourth zone may also be used.

Adsorptiovyöhyke 1 määritellään sinä adsorboivana aineena, joka sijaitsee käsiteltävän aineen tulovirtauksen ja raffinaatin poistovir-tauksen välillä. Tässä vyöhykkeessä raaka-aine on kosketuksissa adsorptioaineen kanssa, uutekomponentti adsorboidaan ja raffinaatti-virta poistetaan. Koska yleinen virtaus vyöhykkeen 1 lävitse tapahtuu vyöhykkeeseen tulevasta syöttövirtauksesta raffinaattivirtaukseen, joka poistuu vyöhykkeestä, katsotaan virtauksen tässä vyöhykkeessä tapahtuvan myötävirtaan suoritettaessa käsittely syöttökohdasta raffinaatin poistovirtaukseen.Adsorption zone 1 is defined as the adsorbent located between the inlet stream of the substance to be treated and the effluent stream of raffinate. In this zone, the feedstock is in contact with the adsorbent, the extract component is adsorbed and the raffinate stream is removed. Since the general flow through zone 1 occurs from the feed stream entering the zone to the raffinate stream leaving the zone, the flow in this zone is considered to be downstream when performing treatment from the feed point to the raffinate effluent stream.

Välittömästi vastavirrassa nesteen virtaukseen nähden vyöhykkeessä 1 on puhdistusvyöhyke, vyöhyke 2. Puhdistusvyöhykkeen muodostaa adsorptioaine, joka sijaitsee uutteen poistovirtauksen ja tulevan aineen syöttövirtauksen välillä. Vyöhykkeessä 2 tapahtuvat peruskäsittelyt ovat syrjäytys adsorptioaineen ei-selektiivisestä huokos-tilavuudesta, joka koskee sitä mahdollista raffinaattimateriaalia, joka on kulkeutunut vyöhykkeeseen 2 vaihdettaessa adsorboimisaine tähän vyöhykkeeseen, ja sellaisen mahdollisen raffinaattimateriaa-lin desorptio, joka on adsorboitunut adsorboimisaineen selektiiviseen huokostilavuuteen tai adsorboivien osasten pinnoille. Puhdistus aikaansaadaan johtamalla osa vyöhykkeestä 3 poistuvaa uutevirran materiaalia vyöhykkeeseen 2 tämän vyöhykkeen rajalla vastavirtaan katsottuna eli uutteen poistovirta raffinaattimateriaalin syrjäytyksen aikaansaamiseksi. Materiaalivirtaus vyöhykkeessä 2 tapahtuu myötävirrassa uutteen poistovirrasta käsiteltävän aineen tulovirtaan.Immediately upstream of the liquid flow, zone 1 has a purification zone, zone 2. The purification zone is formed by an adsorbent located between the extract discharge stream and the incoming substance feed stream. The basic treatments in zone 2 are the displacement of the non-selective pore volume of the adsorbent for the possible raffinate material that has migrated to zone 2 when the adsorbent is changed to this zone, Purification is accomplished by directing a portion of the extract stream material leaving zone 3 to zone 2 at the boundary of this zone as viewed upstream, i.e., the extract effluent stream to effect displacement of the raffinate material. The material flow in zone 2 occurs downstream of the extract effluent into the inlet of the substance to be treated.

Välittömästi vastavirrassa vyöhykkeen 2 suhteen, mitä tulee nesteen virtaukseen vyöhykkeessä 2, on desorptiovyöhyke eli vyöhyke 3. Desorptiovyöhykkeen muodostaa adsorptioaine, joka sijaitsee desorp-tioaineen tulokohdan ja uutteen poistovirran välillä. Desorptiovyöhykkeen tehtävänä on antaa sen desorptiomateriaalin, joka tulee i.(: tähän vyöhykkeeseen, syrjäyttää uutekomponentti, joka adsorboitui adsorptioaineeseen aikaisemman kosketuksen aikana syötetyn aineen 63065 18 kanssa vyöhykkeessä 1 käsittelyn aikaisemman jakson aikana. Nesteen virtaus vyöhykkeessä 3 tapahtuu oleellisesti samassa suunnassa kuin vyöhykkeessä 1 ja 2.Immediately upstream of zone 2 with respect to the flow of liquid in zone 2 is the desorption zone, i.e. zone 3. The desorption zone is formed by an adsorbent located between the inlet of the desorbent and the outlet stream of the extract. The purpose of the desorption zone is to allow the desorption material that enters i. .

Muutamissa tapauksissa voidaan käyttää puskurivyöhykettä, vyöhykettä 4. Tämä vyöhyke, jota voidaan pitää adsorptioaineena, joka sijaitsee raffinaatin poistovirran ja desorboimisaineen tulovirran välillä sijaitsee, mikäli sitä käytetään, välittömästi vastavirrassa nes-tevirtauksen suhteen vyöhykkeeseen 3. Vyöhykettä 4 voidaan käyttää hyväksi sen desorptioaineen määrän säilyttämiseksi, jota käytettiin desorptiovaiheessa, koska osa raffinaattivirtausta, joka poistettiin vyöhykkeestä 1, voi joutua vyöhykkeeseen 4, ja syrjäyttää tässä vyöhykkeessä olevan desorptiomateriaalin siitä pois desorptiovyö-hykkeeseen. Vyöhyke 4 sisältää riittävästi adsorboimisainetta niin, että se raffinaattimateriaali, joka on siinä raffinaattivirrassa, joka poistuu vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4, voidaan estää joutumasta vyöhykkeeseen 3 ja likaamsta sitä uutevirtaa, joka poistetaan vyöhykkeestä 3. Siinä tapauksessa, että neljättä käsittelyvyöhykettä ei käytetä, on vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4 johdettua raf-finaattivirtaa huolellisesti valvottava jotta virtaus suoraan vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3 voidaan pysäyttää silloin, kun siinä raffi-naattivirrassa, joka kulkee vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3, on riittävä määrä raffinaattimateriaalia niin, että uutteen poistovirtaus ei tule epäpuhtaaksi.In a few cases, a buffer zone, zone 4, may be used. This zone, which can be considered as an adsorbent located between the raffinate effluent and the desorbent inlet, if used, is immediately upstream of the liquid stream to zone 3. Zone 4 can be utilized to recover its desorption. which was used in the desorption step because part of the raffinate stream removed from zone 1 may enter zone 4 and displace the desorption material in this zone therefrom out of the desorption zone. Zone 4 contains sufficient adsorbent so that the raffinate material in the raffinate stream exiting zone 1 to zone 4 can be prevented from entering zone 3 and contaminating the extract stream removed from zone 3. In the case that the fourth zone is treated, the raffinate stream introduced into zone 4 must be carefully monitored so that the flow directly from zone 1 to zone 3 can be stopped when there is a sufficient amount of raffinate material in the raffinate stream passing from zone 1 to zone 3 so that the effluent does not become effluent.

Syklinen tulo- ja poistovirtausten järjestely adsorptioaineen kiinteän kerroksen lävitse voidaan aikaansaada käyttämällä hyväksi putkisto järjestelmää, jossa olevia venttiilejä käytetään peräkkäisesti aikaansaamaan syöttö- ja tulovirtausten vaihtuminen, jolloin mahdollistetaan nestevirtaus kiinteän adsorptioaineen suhteen vastavirrassa. Eräs toinen käsittelytapa, jossa voidaan aikaansaada kiinteän adsorptioaineen vastavirtaus nestevirtauksen suhteen, käsittää pyörivän lautasventtiilin käytön, jossa tulo- ja poistovirtaukset ovat kosketuksissa tämän venttiilin kanssa, ja ne linjat, joiden lävitse käsiteltävän aineen syöttö, uutteen poisto, desorptioaineen syöttö ja raffinaatin poisto tapahtuu, siirtyvät samassa suunnassa adsorp-tiokerroksen lävitse. Sekä putkistosovitelma että lautasventtiili-sovitelma ovat tältä alalta tunnettuja. Määrätynlaisia pyöriviä lautasventtiilejä, joita voidaan käyttää hyväksi tässä käsittelyssä, on esitetty US-patenttijulkaisuissa n:ot 3 040 777 ja 3 422 848.Cyclic arrangement of inlet and outlet flows through the solid bed of adsorbent can be accomplished by utilizing a piping system in which valves are used sequentially to cause supply and inlet flows to alternate, thereby allowing fluid to flow countercurrent to the solid adsorbent. Another treatment method in which countercurrent flow of solid adsorbent to liquid flow can be achieved involves the use of a rotary poppet valve in which the inlet and outlet streams are in contact with this valve, and the lines through which the substance to be treated, extract, desorbent and raffinate are discharged in the same direction through the adsorption layer. Both the piping arrangement and the poppet valve arrangement are known in the art. Certain types of rotary poppet valves that can be utilized in this process are disclosed in U.S. Patent Nos. 3,040,777 and 3,422,848.

19 6306519 63065

On huomattava, että ainakin osa uutteen poistovirtaa joutuu virtaamaan erotuslaitteisiin, joissa ainakin osa desorboimisainetta poistetaan sellaisen tuotteen aikaansaamiseksi, joka sisältää pienemmän määrän desorboimisainetta. On edullista, että ainakin osa raffinaa-tin poistovirtauksesta joutuu erotuslaitteisiin, joissa ainakin osa desorboimisainetta poistetaan sellaisen desorboimisvirtauksen aikaansaamiseksi, jota voidaan käyttää käsittelyssä uudelleen, ja sellaisen raffinaattituotteen aikaansaamiseksi, joka sisältää pienemmän määrän desorboimisainetta. Tavallinen erotuslaite on fraktioi-mispatsas.It should be noted that at least a portion of the extract effluent must flow to separation devices in which at least a portion of the desorbent is removed to provide a product containing a smaller amount of desorbent. It is preferred that at least a portion of the raffinate effluent be subjected to separation devices in which at least a portion of the desorbent is removed to provide a desorbent stream that can be reused in the treatment and to provide a raffinate product containing a smaller amount of desorbent. The usual separation device is a fractionation column.

Vaikkakin sekä neste- että höyryfaasissa tapahtuvia käsittelyjä voidaan käyttää useissa adsorboisissa erotuskäsittelyissä, on nestefaasissa tapahtuva käsittely edullisempi keksinnön mukaisessa menetelmässä johtuen tarvittavista alhaisemmista lämpötiloista ja saaduista suuremmista uutetuotteen saannoista. Adsorptio-olosuhteisiin sisältyy lämpötila-alue noin 20-200°C, alueen 20-l00°C ollessa edullisimman, ja painealue, joka on noin ilmakehän paineesta arvoon noin 35 ilmakehää, jolloin nestefaasin takaamiseksi alue noin ilmakehän paineesta arvoon noin 17,5 ilmakehää on edullisempi. Desorp-tio-olosuhteisiin sisältyvät samat lämpötila- ja painealueet kuin adsorptio-olosuhteisiinkin.Although both liquid and vapor phase treatments can be used in a variety of adsorbent separation treatments, liquid phase treatment is more preferred in the process of the invention due to the lower temperatures required and the higher yields of extract obtained. Adsorption conditions include a temperature range of about 20 to 200 ° C, with a range of 20 to 100 ° C being most preferred, and a pressure range of about atmospheric pressure to about 35 atmospheres, wherein a range of about atmospheric pressure to about 17.5 atmospheres is required to provide a liquid phase. cheaper. Desorption conditions include the same temperature and pressure ranges as adsorption conditions.

Seuraavat esimerkit kuvaavat sitä ainutlaatuista selektiivisyyttä, joka on ominainen keksinnön mukaiselle menetelmälle.The following examples illustrate the unique selectivity inherent in the process of the invention.

Esimerkki 1 Tässä esimerkissä esitetään retentiotilavuus- ja selektiivisyystu-lokset, jotka saatiin sykäyskokeilla käyttäen yhtätoista adsorptio-ainetta, joista yksi käsittää A-zeoliitin, toinen Y-zeoliitin ja yhdeksän X-zeoliittejä. Tarkemmin sanoen A-zeoliitin muodostama adsorptioaine oli "Linde 5A"-molekyyliseula (kalsium-ioninvaihto, A-zeoliitti), Y-zeoliitti oli valmistettu suorittamalla oleellisesti täydellinen ioninvaihto tuotteessa "Linde SK-40" kaliumin avulla ja X-zeoliitin muodostamat adsorptioaineet olivat "Linde 13X"-molekyyli-seuloja, joissa oli suoritettu oleellisesti täydellinen ioninvaihto metallien K, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Ba+K ja Ba+Sr kationeilla. Kaikkien adsorptioaineiden osasten suuruusalue oli suunnilleen 0,4-0,8 mm (Na-X = ei-vaihdetut 13X seulat).Example 1 This example shows the retention volume and selectivity results obtained by pulse experiments using eleven adsorbents, one comprising A zeolite, the other Y zeolite and nine X zeolites. More specifically, the adsorbent formed by zeolite A was a "Linde 5A" molecular sieve (calcium ion exchange, zeolite A), the zeolite Y was prepared by performing substantially complete ion exchange in "Linde SK-40" with potassium, and the adsorbents formed by zeolite X were " Linde 13X "molecular sieves with substantially complete ion exchange with the cations of metals K, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Ba + K and Ba + Sr. The particle size range of all adsorbents was approximately 0.4-0.8 mm (Na-X = non-exchanged 13X screens).

20 6 3 0 6 5 Käytetty sykäys-koelaitteisto ja - menetelmä on kuvattu aikaisemmin. Adsorboimisaineita kokeiltiin 70 ml:n kuumennuslaitteella varustetussa kierukkapatsaassa, jota pidettiin lämpötilassa 55°C ja paineessa 4,4 ilmakehää (abs.) ja käyttämällä puhdasta vettä desorboimismateriaa-lina. Kunkin kokeen käsittelysarja oli seuraava: Desorboimisaine (vesi) johdettiin jatkuvasti adsorptioainetta sisältävän patsaan lävitse sen nominaalisen tilavuusvirtauksen ollessa tunnissa (LHSV) noin 1,0. Sopivana ajankohtana desorboimisaineen virtaus lopetettiin, 4,7 ml:n näyte 10 paino-%:sta vedessä olevaa fruktoosia injektoitiin patsaaseen näytteenottolaitteen kautta ja desorptioai-neen virtaus saatettiin uudelleen käyntiin. Poistuva sokeri todettiin jatkuvan refraktometri-analysaattorin avulla ja huippukäyrä piirettiin. Toinen näyte, joka sisälsi 10 paino-% glukoosia, käsiteltiin samalla tavoin. Bentseenin kyllästetty vesiliuos injektoitiin samalla tavoin sen toimiessa analyysiaineena, josta adsorptio-aineen osasten välinen tilavuus voitiin määrätä. Täten kehitettiin kustakin kokeillusta adsorptioaineesta kolme piikkiä, yksi glukoosille, toinen fruktoosille ja kolmas bentseenille. Glukoosin retentiotilavuus laskettiin mittamalla etäisyys ajankohdasta nolla eli vertailukohdasta glukoosiniikin keskikohtaan ja vähentämällä tästä se etäisyys, joka vastasi adsorptioaineen osien välistä tilavuutta, joka saatiin mittaamalla etäisyys samasta vertailupisteestä bentseenipiikin keskikohtaan. Muutamia adsorptioaineita käytettäessä olivat sekä fruktoosin että glukoosin piikit oleellisesti bentseenin piikin päällä mikä osoitti, että molemmat inono-sakkaridit olivat suhteellisen adsorboimattomia kysymyksessä olevaa adsorptioainetta käytettäessä veden läsnäollessa. Adsorptioaineen selektiivisyys fruktoosin suhteen glukoosiin verrattuna on se osamäärä, joka saadaan jaettaessa fruktoosin retentiotilavuus glukoosin vastaavalla tilavuudella. Näiden kokeiden tulokset on esitetty alla olevassa taulukossa 1.20 6 3 0 6 5 The pulse test apparatus and method used have been described previously. The adsorbents were tested in a helical column equipped with a 70 ml heating apparatus maintained at 55 ° C and 4.4 atmospheres (abs.) And using pure water as the desorption material. The treatment sequence for each experiment was as follows: The desorbent (water) was continuously passed through a column containing the adsorbent at a nominal volume flow per hour (LHSV) of about 1.0. At the appropriate time, the flow of desorbent was stopped, a 4.7 ml sample of 10% by weight of fructose in water was injected into the statue via a sampling device, and the flow of desorbent was restarted. The sugar leaving was found to be continuous using a refractometer analyzer and the peak curve was plotted. A second sample containing 10% by weight of glucose was treated in the same manner. A saturated aqueous solution of benzene was similarly injected while acting as an analyte from which the interparticle volume of the adsorbent could be determined. Thus, three peaks were developed from each adsorbent tested, one for glucose, one for fructose, and a third for benzene. The glucose retention volume was calculated by measuring the distance from time zero, i.e. from the reference point to the center of the glucose peak, and subtracting from this the distance corresponding to the volume between the parts of the adsorbent obtained by measuring the distance from the same reference point to the center of the benzene peak. When a few adsorbents were used, both the fructose and glucose peaks were substantially on top of the benzene peak, indicating that both inono-saccharides were relatively non-adsorbed when the adsorbent in question was used in the presence of water. The selectivity of the adsorbent for fructose over glucose is the quotient obtained by dividing the retention volume of fructose by the corresponding volume of glucose. The results of these experiments are shown in Table 1 below.

63065 2163065 21

Taulukko 1table 1

Erilaisten adsorptioaineiden selektiivisyydet fruktoosin suhteen glukoosiin verrattunaSelectivities of different adsorbents for fructose compared to glucose

Koe Adsorptioaine Fruktoosin Glukoosin retentio- Selektiivi- retentio- tilavuus, ml syys (B) tilavuus, ml 1 Na-X 7,1 5,0 1,42 2 K-X 11,9 21,6 0,55 3 K-Y 10,8 4,9 2,21 4 Cs-X Molemmat olivat suhteellisen adsorboimattaniaTest Adsorbent Fructose Glucose retention Selective retention volume, ml Sep (B) volume, ml 1 Na-X 7.1 5.0 1.42 2 KX 11.9 21.6 0.55 3 KY 10.8 4 .9 2.21 4 Cs-X Both were relatively unadsorbed

5 Mg-X5 Mg-X

6 Ca-X6 Ca-X

7 Ca-A7 Ca-A

8 Sr-X 8,0 1,3 6,15 9 Ba-X 27,1 9,6 2,82 10 Ba-K-X 16,4 7,5 2,19 11 Ba-Sr-X 21,3 4,2 5,08 Sr-X 8.0 1.3 6.15 9 Ba-X 27.1 9.6 2.82 10 Ba-KX 16.4 7.5 2.19 11 Ba-Sr-X 21.3 4, 2 5.0

Ne adsorboimisaineet, joita käytettiin kokeissa 1-4, olivat kolme X-zeoliittiä ja yksi Y-zeoliitti, joista kukin sisälsi vaihtuvissa katio-niasemissa alkuaineiden jaksottaisen järjestelmän ryhmän IA metallien kationeja. Kokeessa 2 käytetyn K-X adsorptioaineen selektiivisyys oli 0,55 (fruktoosin suhteen glukoosiin verrattuna) ja tämän johdosta sillä todella oli selektiivisyyttä glukoosiin nähden fruktoosiin verrattuna. Kokeessa 1 käytetyllä Na-X adsorptioaineella (selektiivisyys 1,42) ja kokeessa 3 käytetyllä K-Y adsorptioaineella (selektiivisyys 2,21) oli molemmilla selektiivisyyttä fruktoosin suhteen glukoosiin verrattuna, kun taas kokeessa 4 käytetyllä Cs-X adsorptioaineella ei ollut suhteellista selektiivisyyttä kumpaankaan näihin aineisiin verrattuna.The adsorbents used in Experiments 1-4 were three X-zeolites and one Y-zeolite, each containing cations of Group IA metals of the Periodic Table of the Elements at alternating cationic positions. The K-X adsorbent used in Experiment 2 had a selectivity of 0.55 (relative to fructose to glucose) and, as a result, actually had selectivity to glucose over fructose. The Na-X adsorbent used in Experiment 1 (selectivity 1.42) and the KY adsorbent used in Experiment 3 (selectivity 2.21) both had selectivity for fructose over glucose, while the Cs-X adsorbent used in Experiment 4 had no relative selectivity for either of these substances. .

Kokeissa 5, 6, 8 ja 9 käytetyt adsorptioaineet olivat X-zeoliittejä, jotka sisälsivät jaksottaisen järjestelmän ryhmän IIA metallien kationeja vaihtuvissa kationien asemissa, kun taas kokeessa 7 käytetty adsorptioaine oli kalsium-vaihdettu A-zeoliitti. Sekä fruktoosi että glukoosi olivat suhteellisen adsorboimattomia käytettäessä Mg-X, Ca-X ja Ca-A adsorptioaineita veden läsnäollessa kokeissa 5, 6 ja 7, mutta vastaavasti Sr-X ja Ba-X adsorptioaineilla, joita käytettiin kokeissa 8 ja 9, oli selektiivisyyttä fruktoosiin nähden glukoosiin verrattuna. Vaikkakaan tätä seikkaa ei ole lopullisesti määritelty, niin oletetaan, että adsorptioaineet, jotka sisältävät X-zeoliittejä ja joissa on vaih- 63065 22 elettävissä kationiasemissa ryhmän HA kationi, tulevat yleensä vähemmän happamiksi liikuttaessa alaspäin jaksosta 3 jaksoon 6 alkuaineiden jaksottaisessa järjestelmässä valittaessa ryhmän IIA kationia. Täten adsorptioaineet, jotka sisältävät Ca- tai Mg-vaihdettuja X-zeoliittejä, ovat sopimattomia käytettäviksi keksinnön mukaisessa menetelmässä koska ne ovat liian happamia, kun taas Ba- tai Sr-vaihdettua X-zeoliittia sisältävät adsorptioaineet ovat sopivia keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäviksi, koska ne ovat vähemmän happamia.The adsorbents used in Experiments 5, 6, 8 and 9 were X-zeolites containing cations of Group IIA metals of the Periodic Table at alternating cationic positions, while the adsorbent used in Experiment 7 was calcium-exchanged A-zeolite. Both fructose and glucose were relatively non-adsorbed using Mg-X, Ca-X and Ca-A adsorbents in the presence of water in Experiments 5, 6 and 7, but Sr-X and Ba-X adsorbents used in Experiments 8 and 9, respectively, had selectivity for fructose. compared to glucose. Although not definitively defined, it is assumed that adsorbents containing X zeolites and having a group HA cation at the 63065 22 living cationic positions generally become less acidic as they move down from Section 3 to Section 6 in the Periodic Table of Elements when selecting a Group IIA cation. Thus, Adsorbents containing Ca- or Mg-substituted X-zeolites are unsuitable for use in the process of the invention because they are too acidic, while Adsorbents containing Ba- or Sr-substituted X-zeolite are suitable for use in the process of the invention because they are less acidic.

Kokeissa 10 ja 11 käytetyt adsorptioaineet olivat X-zeoliittejä, jotka sisälsivät vaihdettavissa kationiasemissa kationiparit Ba ja K ja vastaavasti Ba ja Sr. Kokeessa 10 käytetyllä Ba-K-X adsorptioaineella oli selektiivisyyttä fruktoosin suhteen glukoosiin verrattuna, kun taas kokeessa 2 käytetyllä K-X adsorptioaineella ei sitä ollut, mutta Ba-K-X adsorptioaineen selektiivisyys ei ollut yhtä suuri kuin kokeessa 9 käytetyn Ba-X adsorptioaineen. Kokeessa 11 käytetyn Ba-Sr-X adsorptioaineen selektiivisyys fruktoosi-glukoosin suhteen oli pienempi kuin kokeessa 8 käytetyllä Sr-X adsorptioaineella, mutta suurempi kuin kokeessa 9 käytetyllä Ba-X adsorptioaineella.The adsorbents used in Experiments 10 and 11 were X-zeolites containing cation pairs Ba and K and Ba and Sr, respectively, at the exchangeable cationic positions. The Ba-K-X adsorbent used in Experiment 10 had selectivity for fructose over glucose, whereas the K-X adsorbent used in Experiment 2 did not, but the selectivity of the Ba-K-X adsorbent was not as high as that of the Ba-X adsorbent used in Experiment 9. The selectivity of the Ba-Sr-X adsorbent used in Experiment 11 for fructose-glucose was lower than that of the Sr-X adsorbent used in Experiment 8, but higher than that of the Ba-X adsorbent used in Experiment 9.

Esimerkki IIExample II

Sen seikan takaamiseksi, että fruktoosi voitiin erottaa sellaisesta seoksesta, joka sisälsi fruktoosin ja glukoosin liuosta, jossa oli 20 paino-% sekä fruktoosia että glukoosia vedessä, suoritettiin koe 440 ml:n adsorptioaineen patsaassa, joka sisälsi barium-vaihdettua X-seo-liittia sellaisessa patsaassa, jonka sisähalkaisija oli 1,27 cm ja korkeus 2,28 m. Adsorptioaine oli sama jota käytettiin esimerkin I kokeessa 9 ja samaa käsittelylämpötilaa ja painetta kuin esimerkissä I käytettiin myös tässä tapauksessa. Desorptioaine johdettiin ensin veden avulla adsorptioaineen kautta, tämän jälkeen injektoitiin käsiteltävän aineen annos ja tämän jälkeen desorptioaineen virtaus johdettiin uudelleen. Poistuva aine analysoitiin sekä taittokertoimen että polaarisuuden suhteen ja tämän yhdistelmän avulla määrättiin pikemminkin kvantitatiivisesti kuin kvalitatiivisesti fruktoosi- ja glukoosi-määrät poistovirrassa. Näissä analyyseissä käytetyt suuremmat näytemäärät aiheuttivat suuremman patsaan käytön kuin esimerkissä I.To ensure that fructose could be separated from a mixture containing a solution of fructose and glucose containing 20% by weight of both fructose and glucose in water, a test was performed on a column of 440 ml of adsorbent containing barium-exchanged X-seo compound in such a manner. in a column with an inner diameter of 1.27 cm and a height of 2.28 m. The adsorbent was the same as used in Experiment 9 of Example I and the same processing temperature and pressure as in Example I were also used in this case. The desorbent was first passed with water through the adsorbent, then a dose of the substance to be treated was injected, and then the flow of desorbent was recirculated. The effluent was analyzed for both refractive index and polarity, and this combination was used to quantify rather than qualitatively the amounts of fructose and glucose in the effluent. The larger sample volumes used in these analyzes resulted in a higher column use than in Example I.

Tässä esimerkissä saadut tulokset sekä esimerkin I kokeen 9 tulokset (joissa käytettiin samaa adsorptioainetta) on esitetty taulukossa 2.The results obtained in this example as well as the results of Experiment 9 of Example I (using the same adsorbent) are shown in Table 2.

63065 2363065 23

Taulukko 2Table 2

Selektiivisyysvertailu käytettäessä Ba-X adsorptioainettaSelectivity comparison using Ba-X adsorbent

Koe Fruktoosin Glukoosin Selektiivisyys retentiotilavuus, retentiotilavuus, (B) ml mlExperiment Fructose Glucose Selectivity retention volume, retention volume, (B) ml ml

Esimerkki II 105,0 35 3,0Example II 105.0 35 3.0

Esimerkin IExample I

koe 9 27,1 9,6 2,82test 9 27.1 9.6 2.82

Selektiivisyys, joka saatiin käsiteltäessä fruktoosia ja glukoosia yhdessä, oli oleellisesti sama kuin se, joka saatiin kun niitä käsiteltiin erikseen.The selectivity obtained by treating fructose and glucose together was essentially the same as that obtained when treated separately.

Esimerkki IIIExample III

Tässä esimerkissä on esitetty glukoosin ja fruktoosin oiikkien leveydet ja retentiotilavuudet ja fruktoosin selektiivisyys glukoosin ja veden suhteen, jotka saatiin suoritettaessa sykäyskokeet käyttäen 10 erilaista adsorptioainetta. Näistä kymmenestä adsorptioaineesta yhden muodosti X-zeoliitti ja yhdeksän Y-zeoliitit. Tarkemmin sanoen X-zeoliitin muodostama adsorptioaine oli "Linde 13X"-molekyyliseula, joka oli oleellisesti täysin vaihdettu Ca-kationeilla, ja yhdeksän Y-zeoliitin muodostamaa adsorptioainetta olivat "Linde SK-40"-tuottei-ta, jotka oli oleellisesti täysin ioni-vaihdettu käyttäen vety-, ammonium-, Na-, K-, Cs-, Mg-, Ca-, Sr- ja Ba-kationeja. Näitä kymmentä adsorptioainetta on jäljempänä merkitty vastaavasti zeoliittiadsorboimis-aineiksi NH^-Y, H-Y, Na-Y, K-Y, Cs-Y, Mg-Y, Ca-Y, Ca-X, Sr-Y ja Ba-Y. Kaikkien näiden adsorptioaineiden osasten koko oli suunnilleen 0,4-0,8 mm.This example shows the widths and retention volumes of glucose and fructose and the selectivity of fructose for glucose and water obtained by performing pulsation experiments using 10 different adsorbents. Of these ten adsorbents, one consisted of X-zeolite and nine of Y-zeolites. More specifically, the adsorbent formed by the X-zeolite was a "Linde 13X" molecular sieve that was substantially completely exchanged with Ca cations, and the nine adsorbents formed by the Y-zeolite were "Linde SK-40" products that were substantially completely ion-exchanged. using hydrogen, ammonium, Na, K, Cs, Mg, Ca, Sr and Ba cations. These ten adsorbents are hereinafter referred to as zeolite adsorbents NH 2 -Y, H-Y, Na-Y, K-Y, Cs-Y, Mg-Y, Ca-Y, Ca-X, Sr-Y and Ba-Y, respectively. The particle size of all these adsorbents was approximately 0.4-0.8 mm.

Adsorptioaineet kokeiltiin 70 ml:n kuumennuskierukalla varustetussa patsaassa, jota pidettiin samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä I ja käyttäen esimerkin I mukaista menetelmää sillä eroavaisuudella, että sen jälkeen, kun käsittely 10 paino-%:sella glukoosilla oli suoritettu, injektoitiin deuteriumoksidijakso. Deuteriumoksidilla on toinen taittokerroin kuin vedellä ja täten deuteriumoksidi voidaan todeta refraktometrillä samalla tavoin kuin sokeritkin. Kustakin adsorptioaineesta kokeiltiin neljä piikkiä, jotka kehitettiin yksi glukoosille, toinen fruktoosille, kolmas deuteriumoksidille ja neljäs bentsee-nille. Glukoosin, fruktoosin ja veden sekä deuteriumoksidin retentio-arvot saatiin esimerkissä I kuvatulla menetelmällä. Näiden kokeiden tulokset on esitetty taulukossa 3.The adsorbents were tested in a 70 ml heating coil column maintained under the same conditions as in Example I and using the method of Example I, except that after treatment with 10% by weight glucose, a period of deuterium oxide was injected. Deuterium oxide has a different refractive index than water and thus deuterium oxide can be detected by refractometer in the same way as sugars. For each adsorbent, four peaks were tested, one developed for glucose, the other for fructose, the third for deuterium oxide, and the fourth for benzene. Retention values for glucose, fructose and water as well as deuterium oxide were obtained by the method described in Example I. The results of these experiments are shown in Table 3.

63065 2463065 24

Kokeessa 1 käytetyllä NH4-Y-zeoliittiadsorptioaineella oli hyvä se-lektiivisyys 6,5 fruktoosin suhteen glukoosiin verrattuna ja kohtalainen, vaikkakin jossain määrin alhainen, selektiivisyys 0,71 fruktoosin suhteen veteen verrattuna. Desorptioaineen edullisimmat selektii-visyydet uutekomponentin suhteen ovat noin 1,0-1,5 niin, että uutekom-ponentti voi helposti syrjäyttää desorptioaineen adsorptioaineesta adsorptiovyöhykkeessä samalla kun se silti sallii uutekomponentin poistamisen yhdessä desorboimismateriaalin sopivien määrien kanssa adsorptioaineesta desorptiovyöhykkeessä. Kokeessa 2 käytetyllä H-Y zeoliitillä ei ollut selektiivisyyttä fruktoosin eikä glukoosin suhteen veden läsnäollessa sillä molemmat eluoituivat samanaikaisesti. Sekä kokeessa 3 käytetyllä Na-Y-zeoliitti-adsorboimisaineella että kokeessa 4 käytetyllä K-Y-zeoliittiadsorboimisaineella oli selektiivisyys fruktoosin suhteen glukoosiin verrattuna vaikkakin vähemmän kuin se, joka aikaansaatiin NH^-Y adsorboimisainetta käytettäessä, mutta kokeessa 5 käytetyllä Cs-Y-zeoliitti-adsorboimisaineella ei ollut selektiivisyyttä näiden kummankaan suhteen. Fruktoosin selektiivisyydet veden suhteen käytettäessä Na-Y ja K-Y-zeoliitti-adsorptioaineita olivat myös tällöin pienemmät kuin 1,0.The NH4-Y zeolite adsorbent used in Experiment 1 had a good selectivity for 6.5 fructose over glucose and a moderate, albeit somewhat low, selectivity for 0.71 fructose over water. The most preferred selectivities of the desorbent over the extract component are about 1.0-1.5 so that the extract component can easily displace the desorbent from the adsorbent in the adsorption zone while still allowing the extract component to be removed together with appropriate amounts of desorbent material from the adsorbent. The H-Y zeolite used in Experiment 2 had no selectivity for fructose or glucose in the presence of water as both eluted simultaneously. Both the Na-Y zeolite adsorbent used in Experiment 3 and the KY zeolite adsorbent used in Experiment 4 had a selectivity for fructose over glucose, although less than that obtained with the NH 4 -Y adsorbent, but the Cs-Y-zeolite adsorbent used in Experiment 5 did not. there was no selectivity for either of these. The selectivities of fructose with respect to water using Na-Y and K-Y zeolite adsorbents were also less than 1.0.

Kokeessa 6 käytetyllä Mg-Y-zeoliitillä eikä kokeessa 8 käytetyllä Ca-X adsorptioaineella ollut selektiivisyyttä glukoosin ja fruktoosin välillä, koska molemmat eluoituivat samanaikaisesti. Kokeissa 9 ja 10 vastaavasti käytetyillä Sr-Y-zeoliitillä ja Ba-Y-zeoliitillä oli kummallakin huomattava selektiivisyys fruktoosin suhteen, mutta niillä oli myös korkein selektiivisyys fruktoosiin nähden veden suhteen kaikista kokeilluista adsorptioaineista mikä osoitti, että suurempia desorptioaineen (veden) määriä tarvittiin desorboimaan fruktoosi-uutekomponentti. Paras yleinen käyttökelpoisuus sykähdyskokeen avulla mitattuna saatiin kokeessa 7 käytetylle Ca-Y-zeoliitille. Tällä adsorptioaineella oli paras selektiivisyys fruktoosin ja glukoosin välillä, ihanteellinen selektiivisyys fruktoosin ja veden välillä, ja sellaiset huippujen leveydet, jotka osoittivat suhteellisen nopeita siirtoarvoja. Näistä syistä Ca-Y-zeoliitti on edullisin adsorptioaine keksinnön mukaisessa menetelmässä.The Mg-Y zeolite used in Experiment 6 and the Ca-X adsorbent used in Experiment 8 had no selectivity between glucose and fructose because both eluted simultaneously. The Sr-Y zeolite and Ba-Y zeolite used in Experiments 9 and 10, respectively, each had significant selectivity for fructose, but also had the highest selectivity for fructose over water of all the adsorbents tested, indicating that higher amounts of desorbent (water) were required to desorb. -uutekomponentti. The best overall utility as measured by the pulse test was obtained for the Ca-Y zeolite used in Experiment 7. This adsorbent had the best selectivity between fructose and glucose, the ideal selectivity between fructose and water, and peak widths that showed relatively fast transfer values. For these reasons, Ca-Y zeolite is the most preferred adsorbent in the process of the invention.

6 30 6 5 256 30 6 5 25

•H•B

to p vo mto p vo m

O I'' vo oo av PO I '' vo oo av P

o - * ·» *» ^ *· p o -P O O -P P Ρ P Pm ® A p cd rd rd <d ^ 3 to > > > > p φ ·Η Ρ Ή Ή 10 A > 3 3 3 3 >ι -μ -Ρ ρ -Ρ >, ·Η Ρ Ρ ·Η to ο ο ο ο Ρ \ 3 3 3 3 ·Η Ρ Ή Ρ *—! Ή CO Ρ Ο) Φ φ 0) ρ O to m mo O vo ΐ" G -POO » Ρ - « Ρ Ή *· Ή - " Ο) a Ρ Ο ό to ^pmto to o to vn m ό φ a α ο ο ο ρ ο λ ρ 3 3 ο οο ο :td J) MH Ρ Ρ P Ρ G 10 A ϋ A AA * 3 3 3 3 G Ρ Μ ρ ρ •H Ρ Ρ Ρ Ρo - * · »*» ^ * · po -POO -PP Ρ P Pm ® A p cd rd rd <d ^ 3 to>>>> p φ · Η Ρ Ή Ή 10 A> 3 3 3 3> ι - μ -Ρ ρ -Ρ>, Η Ρ Ρ Ρ · Η to ο ο ο ο Ρ \ 3 3 3 3 · Η Ρ Ή Ρ * -! Ή CO Ρ Ο) Φ φ 0) ρ O to m mo O vo ΐ "G -POO» Ρ - «Ρ Ή * · Ή -" Ο) a Ρ Ο ό to ^ pmto to o to vn m ό φ a α ο ο ο ρ ο λ ρ 3 3 ο οο ο: td J) MH Ρ Ρ P Ρ G 10 A ϋ A AA * 3 3 3 3 G Ρ Μ ρ ρ • H Ρ Ρ Ρ Ρ

•H•B

CO ;Π3 Cfd Ή CCd Ή !id ·ΗCO; Π3 Cfd Ή CCd Ή! Id · Η

o Ρ P Ρ P Ρ P Ρ Po Ρ P Ρ P Ρ P Ρ P

o Ρ P p p P (0 P (0 P COo Ρ P p p P (0 P (0 P CO

4J gto (Uto Φ Φ Φ Φ φ Φ A O tl) to to to 3 *· O Ρ tO Γ" O -H -H -H -H (N P p CN 00 p tO-P » tO -H * « (J 10 Hi * M (tl ‘ *4J gto (Uto Φ Φ Φ Φ φ Φ AO tl) to to 3 * · O Ρ tO Γ "O -H -H -H -H (NP p CN 00 p tO-P» tO -H * «(J 10 Hi * M (tl '*

vp 3 A oo 0 3^ 00 O A 0 A <N O * '"O VOvp 3 A oo 0 3 ^ 00 O A 0 A <N O * '"O VO

33 O A o Ρ O Ρ Ρ O Ρ Ρ P33 O A o Ρ O Ρ Ρ O Ρ Ρ P

ρ > ρ a -rt a td a m a 3ρ> ρ a -rt a td a m a 3

φ rd A 3 (d 3 G 3 3 3 Cφ rd A 3 (d 3 G 3 3 3 C

Ό P P G P (d P rd 1—I (dΌ P P G P (d P rd 1 — I (d

>1 -H O' to O'EjO'S 0'S> 1 -H O 'to O'EjO'S 0'S

>1 ρ e <0 to S> 1 ρ e <0 to S

to O -h !<0 to :rd to :rd to :td to •p -p to Ai to a: Ai a: > p o φ Φ Φ Φ •p c o to to to to m ρ φ a eo h Is* (N en vo ρ ρ 3 * *· » *· - « O Ai φ lp fp P (N P CN P"to O -h! <0 to: rd to: rd to: td to • p -p to Ai to a: Ai a:> po φ Φ Φ Φ • pco to to to to m ρ φ a eo h Is * ( N en vo ρ ρ 3 * * · »* · -« O Ai φ lp fp P (NP CN P "

Ai Φ AUAi Φ AU

Ai P 3 Φ P toAi P 3 Φ P to

3 G3 G

rd G Φ Grd G Φ G

H Φ Φ Φ PH Φ Φ Φ P

ΌΡ-p tn en o tNoorr r- m n* cn pjdPO'·*· - - - - φ 3 :rd o m αν o n* 00 r- 00 1 O cn G to λ; pm <n m m m <n m ρ1 n1 p Ai rd G to 3ΌΡ-p tn en o tNoorr r- m n * cn pjdPO '· * · - - - - φ 3: rd o m αν o n * 00 r- 00 1 O cn G to λ; pm <n m m m <n m ρ1 n1 p Ai rd G to 3

O Φ NP PO Φ NP P

ρ Ό Φ £ Aρ Ό Φ £ A

Ρ Φ > ft > Φ «* Ρ P rd O rd ρ P CO τη G P to Ό PrdOOO τ O vo r» m 00 rd G A Ό O * * «.k» *. > * *Ρ Φ> ft> Φ «* Ρ P rd O rd ρ P CO τη G P to Ό PrdOOO τ O vo r» m 00 rd G A Ό O * * «.k» *. > * *

Ρ -h p A σν p t^Ooo r" vo 1 OPΡ -h p A σν p t ^ Ooo r "vo 1 OP

G to p o 3 cm <n cn m <N m cn mmG to p o 3 cm <n cn m <N m cn mm

Φ O ft A PΦ O ft A P

PO OBOO

0) A0) A

P 3 <d p 1 p en oP 3 <d p 1 p en o

P PP P

P rd PP rd P

W -m ft * Ρ Φ I S* >r >· X >r >tW -m ft * Ρ Φ I S *> r> · X> r> t

OG ·*< X I * I I II IIOG · * <X I * I I II II

(OP SI rdltO O' (d rd ptd Ό td 2® 2 A U g O U to® < Φ(OP SI rdltO O '(d rd ptd Ό td 2® 2 A U g O U to® <Φ

O pm m p vo vo Γ" 00 av OO pm m p vo vo Γ "00 av O

A PA P

63065 2663065 26

Esimerkki IVExample IV

Tämä esimerkki kuvaa keksinnön mukaisen menetelmän kykyä erottaa ketoosi aldoosista työskenneltäessä käyttäen erästä edullista toteuttamismuotoa, jossa käytetään hyväksi jatkuvaa, simuloituun liikkuvaan kerrokseen perustuvaa vastavirtausjärjestelmää. Erikoisesti tämä esimerkki kuvaa niitä koetuloksia, jotka saatiin käytettäessä synteettistä, 16,5 paino-%:sta fruktoosi- ja glukoosiseosta vedessä käyttäen bariumvaihdettua X-zaoliitti-adsorptioainetta, jonka osasten koko oli suunnilleen 0,4-0,8 mm, ja desorptioaineena vettä puoli-tehdasmittakaavaa olevassa kokeilulaitteessa (kuvattu US-patentissa 3 706 816). Lyhyesti sanoen laitteessa oli 24 adsorboimiskammiota, joiden kunkin tilavuus oli noin 18,8 ml. Adsorptiokammiot oli kytketty sarjaan toisiinsa nähden pienen halkaisijan omaavien yhdys-putkien avulla ja käyttäen pyörivää venttiiliä, jossa oli erillinen putkisto. Venttiilissä oli syöttö- ja poistokohdat, jotka johtivat käsiteltävän aineen virtaukseen ja desorboimisaineen kammioihin ja uute- ja raffinaattivirrat kammioista pois. Käsittelemällä pyörivää venttiiliä ja ylläpitämällä määrätyt paine-erot ja virtausnopeudet eri putkissa, jotka johtivat kammiosarjaan ja niistä pois, aikaansaatiin simuloitu vastavirtaus. Adsorptioaine pysyy paikoillaan samalla kun neste virtaa sarjaan kytkettyjen kammioiden lävitse tavalla, joka tarkasteltuna mistä hyvänsä asemasta adsorptiokammioissa, muodostaa jatkuvan vastakkaissuuntaisen virtauksen. Pyörivän venttiilin käsittely suoritettiin jaksottaisesti niin,että mahdollistettiin uuden käsittelyn tapahtuminen adsorptioaineen kerroksissa, jotka sijaitsivat pyörivän venttiilin aktiivisten syöttö- ja poistokohtien välillä. Pyörivään venttiiliin oli yhdistetty syöttö- ja poistojohdot, joiden kautta nesteet virtasivat käsittelyyn ja siitä pois. Pyörivässä venttiilissä oli käsiteltävän aineen syöttöjohto, jonka lävitse uutetta ja raffinaattia sisältävä käsiteltävä seos johdettiin, uute-virran poistojohto, jonka lävitse johdettiin desorboimisaine seoksena uutekomponentin kanssa, desorptioaineen syöttöjohto, jonka lävitse desorptioaine johdettiin, ja raffinaattivirran poistojohto, jonka lävitse raffinaattikomponentti johdettiin seoksena desorptioaineen kanssa. Lisäksi käytettiin huuhtomisaineen syöttöjohtoa tarkoituksella huuhtoa pois syötetyt aineosat niistä johdoista, jotka olivat aikaisemmin sisältäneet käsiteltävää materiaalia ja jotka tämän jälkeen sisälsivät raffinaatti- tai uutevirran. Käytettynä huuhtomis-aineena oli desorptiomateriaali, joka poistui sitten laitteistosta uutteen ja raffinaatin poistovirtojen osana. Raffinaatin ja uutteen poistovirrat otettiin talteen ja analysoitiin fruktoosin ja glukoosin 27 63065 väkevyyksien suhteen kromatograafista analyysiä käyttäen, mutta niistä ei yritetty poistaa desorboimisainetta. Fruktoosin saanto määrättiin laskemalla raffinaattivirtaan "menetetyn" fruktoosin määrä, määräämällä tämä määrä aikayksikössä laitteeseen syötetyn fruktoosin prosenttimääränä ja vähentämällä tämä prosenttimäärä 100 %:sta. Kokeiden käyttöpaine oli 10,2 ilmakehää ja käsittelylämpö-tilat kokeissa 1 ja 2 olivat vastaavasti 50 ja 75°C. Uutteen poisto-virran fruktoosipuhtaus (prosenttina sokereiden kokonaismäärä) ja fruktoosisaanto on esitetty alla taulukossa 4.This example illustrates the ability of the method of the invention to separate ketosis from aldose when working using a preferred embodiment that utilizes a continuous, simulated moving bed countercurrent system. In particular, this example illustrates the experimental results obtained using a synthetic 16.5% by weight mixture of fructose and glucose in water using a barium-exchanged X-zaolite adsorbent having a particle size of approximately 0.4-0.8 mm and water as the desorbent. in a semi-factory scale experimental device (described in U.S. Patent 3,706,816). Briefly, the apparatus had 24 adsorption chambers, each with a volume of about 18.8 ml. The adsorption chambers were connected in series by means of connecting pipes of small diameter relative to each other and using a rotary valve with separate piping. The valve had inlet and outlet points that led to the flow of treatment medium and desorbent into the chambers and extract and raffinate flows out of the chambers. By treating the rotary valve and maintaining the specified pressure differences and flow rates in the various tubes leading into and out of the chamber series, a simulated counterflow was obtained. The adsorbent remains in place while the liquid flows through the chambers connected in series in such a way that, viewed from any position in the adsorption chambers, it forms a continuous flow in the opposite direction. The treatment of the rotary valve was carried out periodically so as to allow a new treatment to take place in the layers of adsorbent located between the active supply and discharge points of the rotary valve. The rotary valve was connected to supply and discharge lines through which liquids flowed into and out of the treatment. The rotary valve had a treatment feed line through which the treated mixture containing extract and raffinate was passed, an extract stream discharge line through which the desorbent was passed as a mixture with the extract component, a desorbent feed line through which the desorbent was passed, and a raffinate through which the desorbent was passed. In addition, a rinse aid supply line was used to intentionally flush out the components from the lines that had previously contained the material to be treated and which subsequently contained a raffinate or extract stream. The rinsing agent used was desorption material, which then left the apparatus as part of the extract and raffinate effluent streams. Raffinate and extract effluents were collected and analyzed for fructose and glucose concentrations of 27,63065 using chromatographic analysis, but no attempt was made to remove desorbent. The yield of fructose was determined by calculating the amount of fructose "lost" in the raffinate stream, determining this amount per unit time as the percentage of fructose fed to the apparatus, and subtracting this percentage from 100%. The operating pressure of the experiments was 10.2 atmospheres and the processing temperatures in Experiments 1 and 2 were 50 and 75 ° C, respectively. The fructose purity (as a percentage of total sugars) and fructose yield of the extract effluent are shown in Table 4 below.

Taulukko 4Table 4

Koe Uutevirta, fruktoosin- Fruktoosin saanto, % puhtaus, % 1 80 60 2 80 71Experiment Extract stream, fructose- Yield of fructose,% purity,% 1 80 60 2 80 71

Kokeiden 1 ja 2 tulokset eivät välttämättä esitä niitä optimeja, jotka voidaan aikaansaada.The results of Experiments 1 and 2 do not necessarily represent the optimums that can be obtained.

Esimerkki VExample V

Tässä esimerkissä toistettiin pääasiallisesti esimerkin 4 mukainen käsittelytapa, mutta käyttäen adsorptioaineena Ca-Y-zeoliittiä ketoo-sin erottamiseksi aldoosista. Erikoisesti esittää tämä esimerkki niitä tuloksia, jotka saatiin käsiteltäessä maissisiirapin vesiliuosta käyttäen adsorptioaineena Ca-Y-zeoliittiä, joka on kuvattu esimerkissä 3, ja käyttäen desorboimisaineena deionisoitua vettä.In this example, the procedure of Example 4 was essentially repeated, but using Ca-Y zeolite as the adsorbent to separate ketose from aldose. In particular, this example shows the results obtained by treating an aqueous solution of corn syrup using Ca-Y zeolite as described in Example 3 as an adsorbent and deionized water as a desorbent.

Raaka-ainetta käsiteltiin veden 50 %:na sokeriliuoksena. Sen kiinteä-ainepitoisuus oli 52 % glukoosia, 42 % fruktoosia ja 6 % korkeampia sakkarideja. Käsittelylämpötila oli 60°C. Uutteen tulovirran fruktoosin puhtaus (prosenttina läsnäolvien sokerien kokonaismäärästä) ja fruktoosin saanto on esitetty taulukossa 5. (Käytetty paine oli 10,5 ilmakehää).The raw material was treated as a 50% sugar solution in water. Its solids content was 52% glucose, 42% fructose and 6% higher saccharides. The treatment temperature was 60 ° C. The purity of the fructose of the extract inlet stream (as a percentage of the total amount of sugars present) and the yield of fructose are shown in Table 5. (The pressure used was 10.5 atmospheres).

28 6306528 63065

Taulukko 5Table 5

Koe Uutevirta, fruktoosin Fruktoosin saanto, % puhtaus, % 1 97 10 2 94 49 3 92 65 4 87 83 5 84 88 6 80 90Experiment Extract stream, fructose Yield of fructose,% purity,% 1 97 10 2 94 49 3 92 65 4 87 83 5 84 88 6 80 90

Selvyyden vuoksi on uute- ja raffinaattivirtojen analyysit eräässä fruktoosipuhtauden käyrässä., nimittäin 85 %:n fruktoosipitoi-suudessa, esitetty alla olevassa taulukossa 6.For the sake of clarity, the analyzes of the extract and raffinate streams in a fructose purity curve, namely at a fructose content of 85%, are shown in Table 6 below.

Taulukko 6Table 6

Uute- ja raffinaattivirran analyysit 85 %:n saantoarvossaExtract and raffinate stream analyzes at 85% yield

Uutevirta Raffinaattivirta % fruktoosia 88,3 10,7 % glukoosia 11,7 79,5 % korkeampia sakkarideja jälkiä 9,8 % sokereita 14,9 13,3Extract stream Raffinate stream% fructose 88.3 10.7% glucose 11.7 79.5% higher saccharide traces 9.8% sugars 14.9 13.3

Edellä olevien kokeiden tulokset eivät välttämättä edusta niitä optimiarvoja, jotka voidaan aikaansaada.The results of the above experiments do not necessarily represent the optimum values that can be obtained.

Esimerkki VIExample VI

Tässä esimerkissä esitetään ksyloosin, joka on aldopentoosi, ja ribuloosin, joka on ketopentoosi, piikinleveydet ja retentioti-lavuudet sekä selektiivisyys ribuloosin suhteen verrattuna ksy-loosiin ia veteen, jotka arvot saatiin suorittamalla sykä-yskoe käyttäen Ca-Y-faujasiittiadsorptioainetta. Adsorptioaineen rakeiden koko oli noin 0,4-0,8 mm.This example shows the peak widths and retention volumes of xylose, which is aldopentose, and ribulose, which is ketopentose, and the selectivity for ribulose over xylose and water, which values were obtained by performing a pulse test using a Ca-Y faujasite adsorbent. The grain size of the adsorbent was about 0.4-0.8 mm.

33

Adsorptioainetta koestettiin 70 cm :n kierukkakolonnissa samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä I ja käyttäen samaa menetelmää kuin esimerkissä I sillä erotuksella, että analyysiaineena käytettiin sakkaroosia ja kierukkakolonni pidettiin 60°C:ssa. Tässä esimerkissä käytetty syöttösykäys sisälsi 2 % kutakin ribuloosia, ksyloo- sia ja sakkaroosia sekä 20 % D_0 lopun ollessa vettä. Sykäyksen ti- 3 1 lavuus oli 10 cm .The adsorbent was tested on a 70 cm helical column under the same conditions as in Example I and using the same method as in Example I, except that sucrose was used as the analyte and the helical column was kept at 60 ° C. The feed pulse used in this example contained 2% each of ribulose, xylose and sucrose and 20% D_0 with the remainder being water. The volume of the pulse was 10 cm.

29 6306529 63065

Sykäyskokeen tulokset on esitetty taulukossa 7.The results of the pulse test are shown in Table 7.

Taulukko 7 kärjen kohdilta,ml Retentiotilavuus, ml Selektiivisyys (B)Table 7 for tip points, ml Retention volume, ml Selectivity (B)

Sakka- Ksy- Ribu- Ksy- Ribu- Ribu-/Ksy- Ribu-/Vesi roosi loosi loosi loosi loosi loosi loosi loosi 10,4 10,0 20,4 2,20 38,8 17,6 3,2Precipitate Ksy- Ribu- Ksy- Ribu- Ribu- / Ksy- Ribu- / Water rose lodge lodge lodge lodge lodge lodge lodge 10.4 10.0 20.4 2.20 38.8 17.6 3.2

Kuten taulukosta 7 ilmenee, Ca-Y-faujasiittiadsorptioaineella oli hyvä selektiivisyys 17,6 ribuloosin suhteen verrattuna ksy-loosiin. Selektiivisyys 3,2 ribuloosin suhteen veteen verrattuna osoittaa, että tarvittaisiin suhteellisesti suurempaa määrää desorptioainetta uutekomponentin ribuloosin uuttamiseksi kuin milloin uutekomponentin selektiivyys desorptioaineeseen verrattuna on edullisella alueella noin 1,0-1,5.As shown in Table 7, the Ca-Y faujasite adsorbent had good selectivity for 17.6 ribulose compared to xylose. The selectivity for 3.2 ribulose over water indicates that a relatively larger amount of desorbent would be required to extract the ribulose of the extract component than when the selectivity of the extract component over the desorbent is in the preferred range of about 1.0-1.5.

Claims (11)

30 6 30 6 530 6 30 6 5 1. Menetelmä ketoosin ja aldoosin sisältävän seoksen jakamiseksi aineosiinsa saattamalla seos adsorptio-olosuhteissa kosketukseen adsorptioaineen kanssa, minkä jälkeen adsorboituneen aineosan sisältävä adsorptioaine saatetaan kosketukseen veden kanssa ja täten desorboitunut aineosa otetaan talteen, tunnettu siitä, että seos saatetaan kosketukseen kiteisen alumiinisili-kaatin kanssa, joka ketoosin adsorboimiseksi selektiivisesti on (1) X-zeoliitti, joka vaihdettavissa kationin asemissa sisältää ainakin yhden kationin, joka on natrium, kalium, barium tai strontium, tai (2) Y-zeoliitti, joka vaihdettavissa kationin asemissa sisältää ainakin yhden kationin, joka on ammonium, natrium, kalium, kalsium, strontium, barium tai näiden yhdistelmä, tai joka aldoosin adsorboimiseksi selektiivisesti on (3) X-zeoliitti, joka vaihdettavissa kationin asemissa sisältää kaiiumkationeja.A method for dividing a mixture containing ketose and aldose into its ingredients by contacting the mixture with an adsorbent under adsorption conditions, then contacting the adsorbent containing the adsorbed ingredient with water and thus recovering the desorbed ingredient, characterized in that the mixture is contacted with crystalline aluminum. for selective adsorption of ketosis is (1) an X-zeolite at the interchangeable cation positions containing at least one cation which is sodium, potassium, barium or strontium, or (2) a Y-zeolite at the interchangeable cation positions containing at least one cation which is ammonium , sodium, potassium, calcium, strontium, barium, or a combination thereof, or which, to selectively adsorb aldose, is (3) X-zeolite containing potassium cations at interchangeable cationic positions. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että adsorptio suoritetaan lämpötila-alueella noin 20-100°C ja noin 1-17,5 ata:n paineessa.Process according to Claim 1, characterized in that the adsorption is carried out in a temperature range from about 20 to 100 ° C and at a pressure of about 1 to 17.5 ata. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ketoosi ja aldoosi ovat heksooseja.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the ketose and aldose are hexoses. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ketoosi on fruktoosi ja aldoosi on glukoosi tai dekstroosi.Process according to Claim 3, characterized in that the ketose is fructose and the aldose is glucose or dextrose. 5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsiteltävän seoksen muodostaa inverttisokeriliuos.Process according to Claims 1 to 4, characterized in that the mixture to be treated is formed by an invert sugar solution. 6. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsiteltävän seoksen muodostaa paljon fruktoosia sisältävä maissisiirappi.Process according to Claims 1 to 4, characterized in that the mixture to be treated consists of high-fructose corn syrup. 7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ketoosin ja aldoosin väkevyys raaka-aineseoksessa on noin 0,5-30 paino-%, edullisesti 1-15 paino-%. 6 30 6 5 31Process according to Claim 5 or 6, characterized in that the concentration of ketose and aldose in the raw material mixture is about 0.5 to 30% by weight, preferably 1 to 15% by weight. 6 30 6 5 31 8. Patenttivaatimusten 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että X- tai Y-zeoliitin osasten suuruus on noin 0,25-1,20 mm, edullisesti noin 0,30-0,60 mm.Process according to Claims 1 to 7, characterized in that the particle size of the X or Y zeolite is about 0.25 to 1.20 mm, preferably about 0.30 to 0.60 mm. 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että (a) mainittua X- tai Y-zeoliittiä sisältävän kolonnin läpi ylläpidetään nesteen nettovirtaus yhdessä suunnassa, joka kolonni sisältää vähintään kolme sarjaan kytkettyä vyöhykettä, joista jokainen toimii erillisesti, päätevyöhykkeiden ollessa yhdistetty toisiinsa jatkuvan kiertovirtauksen aikaansaamiseksi vyöhykkeiden läpi, (b) kolonnissa ylläpidetään adsorptiovyöhyke, joka käsittää sen X- tai Y-zeoliitin, joka sijaitsee käsiteltävän nesteen tulo-kohdan muodostaman ylävirran puoleisen rajan ja raffinaatin poisto-kohdan muodostaman alavirran puoleisen rajan välillä, (c) kolonnissa ylläpidetään välittömästi ylävirtaan adsorptio-vyöhykkeestä puhdistusvyöhyke, joka sijaitsee uutteen poistokoh-dan muodostaman ylävirran puoleisen rajan ja mainitun käsiteltävän nesteen tulokohdan muodostaman alavirran puoleisen rajan välillä, (d) kolonnissa ylläpidetään välittömästi ylävirtaan puhdistus-vyöhykkeestä desorptiovyöhyke, joka sijaitsee veden tulokohdan muodostaman ylävirran puoleisen rajan ja mainitun uutteen poisto-kohdan muodostaman alavirran puoleisen rajan välillä, (e) käsiteltävä neste johdetaan adsorptiovyöhykkeeseen ja siinä adsorboidaan selektiivisesti toinen, ja adsorptiovyöhykkeestä poistetaan toisen aineosan sisältävä raffinaattivirta, (f) desorptiovyöhykkeeseen johdetaan vettä ja vyöhykkeessä olevasta X- tai Y-zeoliitistä syrjäytetään se aineosa, joka on selektiivisesti adsorboitunut siihen aikaisemmassa jaksossa, (g) desorptiovyöhykkeestä poistetaan uutevirta, joka käsittää vettä ja selektiivisesti adsorboitunutta aineosaa, (h) ainakin osa poistetusta uutevirrasta johdetaan erotuslait-teeseen ja siinä erotetaan ainakin osa vedestä ja muodostetaan tuotevirta, joka käsittää selektiivisesti adsorboituneen aineosan, (i) jaksottaisesti siirretään X- tai Y-zeoliittiä sisältävässä kolonnissa alavirran suuntaan nesteen virtaussuuntaan nähden adsorptiovyöhykkeen läpi käsiteltävän nesteen tulokohtaa, raffinaatin poistojohtoa, veden tulokohtaa ja uutteen poistokohtaa, eri 63065 32 vyöhykkeiden siirtämiseksi X- tai Y-zeoliitissä ja uutteen pois-tovirran ja raffinaatin poistovirran aikaansaamiseksi.A method according to claim 1, characterized in that (a) a net flow of liquid in one direction is maintained through a column containing said X or Y zeolite, the column comprising at least three series-connected zones, each operating separately, the end zones being connected by a continuous circulating flow (b) maintaining an adsorption zone comprising an X or Y zeolite located between the upstream boundary of the liquid inlet to be treated and the downstream boundary of the raffinate outlet; (c) maintaining the column immediately upstream; from the adsorption zone, a purification zone located between the upstream boundary of the extract outlet and the downstream boundary of said liquid inlet to be treated, (d) a desorption zone immediately upstream of the purification zone is maintained in the column; is located between the upstream boundary formed by the water inlet and the downstream boundary formed by said extract outlet, (e) the liquid to be treated is introduced into the adsorption zone and selectively adsorbs the second, - or displacing from the Y-zeolite the component selectively adsorbed to it in the previous section, (g) removing an extraction stream comprising water and the selectively adsorbed component from the desorption zone, generating a product stream comprising a selectively adsorbed component, (i) periodically passing in a column containing X or Y zeolite downstream of the liquid flow direction through the adsorption zone the point of entry of the liquid to be treated, r an affinity outlet line, a water inlet point, and an extract outlet point, to move the different 63065 32 zones in the X or Y zeolite and to provide an extract outlet stream and a raffinate outlet stream. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa raffinaatin poistovirrasta johdetaan ero-tuslaitteeseen ja siinä erotetaan ainakin osa vedestä raffinaat-tituotteen aikaansaamiseksi, joka sisältää vähemmän vettä.A method according to claim 9, characterized in that at least a part of the raffinate outlet stream is passed to a separation device and at least a part of water is separated therein to obtain a raffinate product containing less water. 11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että välittömästi ylävirtaan desorptiovyöhykkeestä ylläpidetään puskurivyöhyke, joka sijaitsee veden tulokohdan muodostaman alavirran puoleisen rajan ja raffinaatin poistokohdan muodostaman ylävirran puoleisen rajan välilläA method according to claim 9, characterized in that a buffer zone is maintained immediately upstream of the desorption zone, located between the downstream boundary formed by the water inlet and the upstream boundary formed by the raffinate outlet.
FI771667A 1976-05-27 1977-05-25 FOERFARANDE FOER UPPDELNING AV EN BLANDNING INNEHAOLLANDE EN KETOS OCH EN ALDOS I SINA BESTAONDSDELAR FI63065C (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US69076976A 1976-05-27 1976-05-27
US69076876A 1976-05-27 1976-05-27
US69076976 1976-05-27
US69076876 1976-05-27
US70283176A 1976-07-06 1976-07-06
US70283176 1976-07-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI771667A FI771667A (en) 1977-11-28
FI63065B true FI63065B (en) 1982-12-31
FI63065C FI63065C (en) 1983-04-11

Family

ID=27418532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI771667A FI63065C (en) 1976-05-27 1977-05-25 FOERFARANDE FOER UPPDELNING AV EN BLANDNING INNEHAOLLANDE EN KETOS OCH EN ALDOS I SINA BESTAONDSDELAR

Country Status (18)

Country Link
JP (1) JPS52145531A (en)
BR (1) BR7703419A (en)
CA (1) CA1151644A (en)
DE (1) DE2723334C2 (en)
DK (1) DK231577A (en)
EG (1) EG12624A (en)
ES (1) ES459177A1 (en)
FI (1) FI63065C (en)
FR (1) FR2352829A1 (en)
GB (1) GB1574915A (en)
HU (1) HU180970B (en)
IE (1) IE45056B1 (en)
IT (1) IT1078962B (en)
LU (1) LU77435A1 (en)
NL (1) NL7705800A (en)
PH (1) PH17289A (en)
PL (1) PL111184B1 (en)
YU (1) YU129177A (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA774573B (en) * 1976-08-02 1978-06-28 Uop Inc Process for separating a monosaccharide from an oligosaccharide by selective adsorption
FR2697023B1 (en) * 1992-10-16 1994-12-30 Roquette Freres Low-calorie glucose soluble polymer and process for the preparation of this polymer.
FI114553B (en) * 2001-12-31 2004-11-15 Danisco Sweeteners Oy Method for recovering sugars
FR3097855B1 (en) * 2019-06-28 2021-07-23 Ifp Energies Now Liquid phase separation of second generation sugars by adsorption on FAU type zeolite with Si / Al atomic ratio less than 1.5

Also Published As

Publication number Publication date
IT1078962B (en) 1985-05-08
EG12624A (en) 1979-06-30
HU180970B (en) 1983-05-30
IE45056L (en) 1977-11-27
BR7703419A (en) 1978-03-14
LU77435A1 (en) 1977-09-09
FR2352829B1 (en) 1980-03-07
CA1151644A (en) 1983-08-09
ES459177A1 (en) 1978-05-01
PH17289A (en) 1984-07-06
DE2723334C2 (en) 1986-10-09
PL111184B1 (en) 1980-08-30
IE45056B1 (en) 1982-06-16
FR2352829A1 (en) 1977-12-23
JPS52145531A (en) 1977-12-03
FI771667A (en) 1977-11-28
DK231577A (en) 1977-11-28
FI63065C (en) 1983-04-11
NL7705800A (en) 1977-11-29
PL198428A1 (en) 1978-03-13
DE2723334A1 (en) 1977-12-08
GB1574915A (en) 1980-09-10
YU129177A (en) 1982-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3696107A (en) Improved hydrocarbon separation process
FI73240C (en) SEPARATION AV ARABINOS GENOM SELECTIVE ADSORPTION I ZEOLITMOLEKYLSAOLL.
US3864416A (en) Separation of tetra-alkyl substituted aromatic hydrocarbon isomers
JPS6045856B2 (en) Separation method
JPS6335636B2 (en)
US4238243A (en) Technique to reduce the zeolite molecular sieve solubility in an aqueous system
JPS6311052B2 (en)
EP0034054A1 (en) Process for the separation of three components from a mixture by solid-bed adsorption and desorption
US4226977A (en) Process for separating a ketose from an aldose by selective adsorption
US4373025A (en) Process for the isomerization of glucose
US4051192A (en) Separation of bi-alkyl substituted monocyclic aromatic isomers
FI63065B (en) FOERFARANDE FOER UPPDELNING AV EN BLANDNING INNEHAOLLANDE EN KETOS OCH EN ALDOS I SINA BESTAONDSDELAR
US4340724A (en) Process for separating a ketose from an aldose by selective adsorption
US4358322A (en) Process for separating a ketose from an aldose by selective adsorption
US4345946A (en) Process for use of a zeolite molecular sieve adsorbent in an aqueous system
US4442285A (en) Process for separating glucose from fructose by selective adsorption
US4325742A (en) Rare earth cation exchanged adsorbents for carbohydrate separations
GB1589213A (en) Method of manufacturing a zeolitic adsorbent
US4287001A (en) Esterified aluminosilicate adsorbent as for resolution of sugar components
US4349668A (en) Process for separating glucose from fructose by selective adsorption
NL8000946A (en) METHOD FOR SEPARATING ORTHO-CHLORONITROBENES
EP0322869B1 (en) Process for separating dichlorocumene isomer
FI84839B (en) Process for separating psicose from other ketoses
US4714783A (en) Separation of nitrobenzaldehyde isomers
US4333768A (en) Technique to reduce the zeolite molecular sieve solubility in an aqueous system

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: UOP INC.