KR101533508B1 - Three-port in Three-zone simulated moving bed (TT-SMB) operation for improving the separation performance - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정을 이용한 혼합물의 분리방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 세 크로마토그라피 구역 및 세 포트(탈착제 유입포트, 분리대상 혼합물 유입포트 및 생산물 배출포트)의 구성을 포함하는 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치를 사용한 혼합물의 분리 공정에서, 스위칭 구간을 전반부와 후반부로 나누어, 포트의 위치를 달리함으로써 불순물이 적게 포함되는 시간적 구간 동안만 생산물(추출물 또는 라피네이트)을 생산하는 분리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이에 따라, 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서보다 적은 양의 흡착제를 사용하는 한편, 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정” 및 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”에서보다 높은 순도의 생산물을 얻을 수 있는 혼합물의 분리방법을 제공할 수 있다.
The present invention relates to a method for separating a mixture using a similar mobile bed adsorptive separation (SMB) process wherein the composition of the three chromatographic zones and the three ports (desorbent inlet port, separation inlet mixture inlet port and product outlet port) (SMB) apparatus, the switching section is divided into a first half portion and a second half portion. By varying the position of the port, only the product (extract or raffinate The present invention also provides a separation method for producing a separation membrane.
Accordingly, the conventional four-zone SMB process and the conventional four-zone SMB process, while using a smaller amount of the adsorbent in the conventional four-zone SMB process, Quot; three-zone SMB process " can provide a method for separating a mixture that can yield products of higher purity.

Description

혼합물 분리향상을 위한 세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리 공정의 운전 방법{Three-port in Three-zone simulated moving bed (TT-SMB) operation for improving the separation performance}[0001] The present invention relates to a three-port three-port simulated moving bed (TT-SMB)

본 발명은 혼합물 분리향상을 위한 세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리 공정의 운전 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for operating a three-zone three-port similar mobile bed adsorption separation process for improving the separation of a mixture.

흡착을 사용한 분리방법은 물질의 안정성 확보 및 높은 분리 효율을 장점으로 하는 분리방법이다. 액상 흡착 분리로는 크로마토그라피 분리방법이 많이 사용되고 있는데, 기존의 회분식 크로마토그라피 분리방법은 혼합물을 분리하기 위해 사용되는 이동상, 즉 탈착제의 사용량이 매우 크므로 추후 이동상으로부터 생산물을 분리하는 과정에서 에너지 소모량이 증가하게 된다. 또한 회분식 반응의 단점으로 인해 생산성이 저하되는 문제가 있었다. The separation method using adsorption is a separation method that secures stability of material and high separation efficiency. In the liquid phase adsorption separation furnace, the chromatographic separation method is widely used. In the conventional batch chromatographic separation method, since the mobile phase used for separating the mixture, that is, the desorbent is used in a very large amount, The consumption amount is increased. In addition, there is a problem that the productivity is deteriorated due to the disadvantage of the batch reaction.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 향류 흐름(counter current flow)의 개념을 도입한 연속공정으로써 다량의 고순도 제품을 생산할 수 있는 실제 이동층 흡착 분리(True Moving Bed: TMB) 공정이 개발되었다.In order to solve these problems, an actual moving bed adsorption separation (TMB) process capable of producing a large amount of high purity product as a continuous process adopting the concept of counter current flow has been developed.

이러한 실제 이동층 흡착 분리(TMB) 공정에서는 고정상과 이동상이 서로 반대 방향으로 움직여 향류 접촉을 일으키므로, 분리하고자 하는 혼합물 용액이 TMB 컬럼의 중간부분으로 주입되면, 혼합물 속의 성분들의 고정상에 대한 흡착력의 차이로 인하여, 흡착력이 강한 성분(추출물, extract)은 고정상의 흐름에 따라 컬럼의 아래 쪽으로 배출되고, 흡착력이 약한 성분(라피네이트, raffinate)은 이동상을 따라 컬럼의 위쪽에서 배출된다. 따라서, 이러한 연속 공정을 사용하는 실제 이동층 흡착 분리(TMB) 공정에서는 혼합물 속의 두 성분간의 분리도 차이가 크지 않더라도 두 성분의 컬럼 내의 고정상과의 흡착력 차이가 있다면 컬럼의 양쪽 끝에서 분리가 가능하였다. In this actual moving bed adsorption separation (TMB) process, the stationary phase and the mobile phase move countercurrently to cause countercurrent contact, so that when the mixture solution to be separated is injected into the middle portion of the TMB column, Due to the difference, the component with strong adsorption (extract) is discharged to the bottom of the column according to the flow of the stationary phase, and the component with weak adsorption (raffinate) is discharged from the column above the mobile phase. Therefore, in the actual mobile bed adsorption separation (TMB) process using this continuous process, separation can be performed at both ends of the column if there is a difference in adsorption force between the two components in the mixture, .

그러나 실제 이동층 흡착 분리(TMB) 공정은 기존의 회분식 공정에 비해 충진제의 양을 증가시켜야 하고, 충진제의 마찰 유출 또는 충돌 등으로 인해 정상상태의 조업이 어려운 단점이 있었다. 또한, 향류 흐름에 의한 흡착제 입자들의 역혼합(back mixing)이 큰 문제가 될 뿐 아니라, 이를 방지하기 위해 적은 양의 탈착제를 사용하게 될 경우에는 분리효율 및 생산성이 낮아지는 문제가 발생하였다. However, the actual moving bed adsorption separation (TMB) process has a disadvantage in that the amount of the filler must be increased compared to the conventional batch process, and the operation of the steady state is difficult due to friction or leakage of the filler. In addition, back mixing of adsorbent particles by countercurrent flow is a big problem, and when a small amount of desorbent is used to prevent this, separation efficiency and productivity are lowered.

이러한 실제 이동층 흡착 분리(TMB) 고정의 단점을 극복하기 위하여, 실제로는 움직이지 않지만 마치 고정상이 움직이는 것과 같은 효과를 내는 공정인 유사 이동층 흡착 분리(Simulated Moving Bed:SMB) 공정이 개발되었다. 이는 1961년 미국특허 제2,985,589호 에서 제안되었다. 상기 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정에서는 고정상의 이동을 컬럼(column) 사이의 포트(port) 이동을 통해 모사(simulation)하였다. 도 1은 종래 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정의 공정도이다. 종래 기본적인 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정에서는 총 4개의 구역이 하나 또는 그 이상의 컬럼으로 구성되어있고, 각 구역 사이에 탈착제(desorbent) 유입포트, 추출물(extract-강 흡착질) 배출포트, 혼합물(feed) 유입포트 및 라피네이트(raffinate-약 흡착질) 배출포트가 위치한다. 상기와 같이 4개의 구역과 4개의 포트로 구성된 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정을 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”이라 부른다.In order to overcome the disadvantages of the actual mobile bed adsorption separation (TMB) fixation, a simulated moving bed (SMB) process has been developed which is a process that does not actually move, but has the same effect as moving the stationary phase. This was proposed in U.S. Patent No. 2,985,589 in 1961. In the simulated moving bed adsorption separation (SMB) process, the movement of the stationary phase is simulated through the port movement between the columns. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a flow diagram of a conventional similar mobile bed adsorptive separation (SMB) process. In a conventional basic similar-mobile bed sorbent separation (SMB) process, a total of four zones are comprised of one or more columns, with a desorbent inlet port, an extract- a feed inlet port and a raffinate outlet port are located. A similar moving bed adsorption separation (SMB) process consisting of four zones and four ports as described above is referred to as " four zone similar mobile bed adsorption separation (four-zone SMB) process ".

상기 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정에서는 고정상의 흐름을 모사하기 위하여 일정 시간이 지날 때마다 모든 유입 포트와 배출포트를 이동상 유체의 이동방향으로 한 컬럼씩 이동시켜주었다. 이러한 포트 이동으로 마치 각 컬럼이 이동상 탈착제의 이동방향의 반대 방향으로 이동한 것과 같은 효과를 만들어낸다. 상기와 같은 포트의 이동을 스위치(switch)라고 하며, 각 스위치 간의 시간 간격을 스위치 시간(switch time, tsw) 또는 스위칭 구간(switching period)라고 한다.In the similar moving bed adsorption separation (SMB) process, all the inlet ports and the outlet ports are moved in the moving direction of the moving phase fluid by a predetermined time each time to simulate the flow of the fixed phase. This port movement produces the same effect as if each column moved in the opposite direction of the moving direction of the mobile phase desorbent. The movement of the port is referred to as a switch, and the time interval between the switches is referred to as a switch time (tsw) or a switching period.

분리해야 할 대상 혼합물(분리대상 혼합물, feed)은 제 2 구역과 제 3 구역 사이의 혼합물 유입포트로 유입되고, 고정상에 대한 흡착력이 강한 추출물 성분(extract)은 포트가 이동함에 따라 제 3 구역에서 제 2 구역으로, 다시 제 2 구역에서 제 1 구역으로 이동하게 되며, 제 1 구역에서 탈착제인 이동상 유체에 의해 탈착되면서 제 1 구역과 제 2 구역 사이의 추출물 배출포트에서 생산물로 얻어지게 되었다. 고정상에 대한 흡착력이 약한 라피네이트(raffinate) 성분은 포트가 이동함에 따라 제 3 구역과 제 4 구역 사이의 라피네이트 배출포트에서 생산물로 얻어진다.The target mixture to be separated (the mixture to be separated) is introduced into the mixture inlet port between the second and third sections, and the extract having a strong adsorption ability to the stationary phase is extracted from the third section To the second zone again from the second zone to the first zone and to the product at the extract outlet port between the first zone and the second zone while being desorbed by the mobile phase fluid as the desorbent in the first zone. A raffinate component with poor adsorption to the stationary phase is obtained as a product at the raffinate outlet port between the third and fourth zones as the port moves.

이와 같이 상기 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정은 가상의 고정상의 흐름을 만들어 이동상과의 향류 접촉을 모사함으로써, 전술한 실제 이동층 흡착 분리(TMB) 공정에서 고정상의 흐름에서 생기는 현실적인 문제점을 극복할 수 있었다.Thus, the simulated moving bed adsorptive separation (SMB) process overcomes the practical problem of the flow of the fixed bed in the actual moving bed adsorption separation (TMB) process described above by simulating the countercurrent contact with the mobile phase by creating a virtual fixed bed flow Could.

도 2는 종래 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정의 일례로, “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서 주기적 정상상태(cyclic steady state)에 도달하였을 때, 두 생산물 포트에서의 농도 구배를 보여준다. 구체적으로 도 2(a) 및 도 2(b)는 각각 추출물(extract) 배출포트 및 라피네이트(raffinate) 배출포트에서의 농도 구배를 나타낸다.Figure 2 is an example of a conventional similar mobile bed adsorptive separation (SMB) process. When a cyclic steady state is reached in a " four-zone SMB process, Lt; / RTI > Specifically, Figures 2 (a) and 2 (b) show the concentration gradient at the extract outlet port and the raffinate outlet port, respectively.

상기 도 2의 각각의 생산물 배출포트의 농도 구배에 있어서, 추출물과 라피네이트는 서로에게 불순물이 된다. 순수한 추출물이 얻어져야 하는 추출물 배출포트에서는 스위칭 구간의 전반부에 불순물이 되는 라피네이트가 함께 나오고(도 2(a)), 순수한 라피네이트가 얻어져야 하는 라피네이트 배출포트에서는 스위칭 구간의 후반부에 불순물이 되는 추출물이 함께 나오고 있음을 알 수 있다(도 2(b)). 그러므로 상기 도 2에 나와있는 것과 같이, 종래 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정의 생산물 배출포트에 있어서, 비교적 불순물이 많이 포함된 구간을 어떻게 처리하는가가 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치의 분리 성능을 향상시키는데 중요한 역할을 한다고 할 수 있다.
In the concentration gradient of each product discharge port in Fig. 2, the extract and raffinate become impurities to each other. (Fig. 2 (a)). In the raffinate outlet port where the pure raffinate should be obtained, impurities are present in the latter half of the switching section in the extract outlet port where the pure extract should be obtained (Fig. 2 (b)). Therefore, as shown in FIG. 2, how to treat a section containing relatively large amounts of impurities in the product discharge port of the conventional similar moving bed adsorption separation (SMB) It can play an important role in improving performance.

종래 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치가 일반적으로 4구역으로 구성되는 반면, 흡착제(adsorbent)의 사용을 줄이기 위하여 3개의 크로마토그라피 구역과 4개의 포트를 가지는 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”이 제안되었다. 상기 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”은 종래 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정에서 도 1의 제 3 구역에 해당하는 크로마토그라피 구역에서의 혼합물이 전부 라피네이트(raffinate) 생산물로 얻어지는 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정(SMB without zone IV)”과, 종래 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정에서 도 1의 제 2 구역에 해당하는 크로마토그라피 구역에서의 혼합물이 전부 추출물(extract) 생산물로 얻어지는 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정(SMB without zone I)”로 구분된다. Conventional similar moving bed adsorptive separation (SMB) devices generally consist of four zones, while the "three zone-like moving bed adsorptive separation" with three chromatographic zones and four ports to reduce the use of adsorbents -zone SMB) process " has been proposed. The above-described " three zone-like mobile bed adsorption separation (three-zone SMB) process " means that the mixture in the chromatographic zone corresponding to the third zone of FIG. 1 in the conventional similar mobile bed adsorption separation (SMB) ) And the chromatographic section corresponding to the second zone of Fig. 1 in the conventional similar mobile bed adsorptive separation (SMB) process, Quot; SMB without zone I ", in which the mixture in step (1) is entirely obtained as an extract product.

도 3은 일반적인 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”의 구성 및 운전 모식도를 나타낸다. 상기 일반적인 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”의 운전 방법으로는 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”과 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”의 두 가지 방법이 보고되고 있다. Fig. 3 shows the construction and operation of the general three-zone SMB process. The above-mentioned general three-zone SMB process can be classified into a "process for removing the fourth zone (SMB without zone IV)" and a process for " SMB without zone I process "have been reported.

도 3(a)는 상기 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정” 의 공정 모식도로, 상기 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정” 에서는 종래 “4 구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB, 도1) 공정”에서의 제 4 구역이 없으므로 구역 3의 출구에서 구역 1의 입구로 순환되는 유체가 없고, 구역 3의 출구에서 배출된 유체는 모두 라피네이트 생산물로 얻어지게 된다. 또한, 도 3(b)는 상기 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”의 공정 모식도로, “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”에서는 종래 “4 구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”의 제 1 구역이 생략되어 제 4 구역의 배출포트에서 배출되는 유체가 모두 추출물(extract) 생산물로 얻어지게 된다. 3 (a) is a schematic process diagram of the " SMB without zone IV process " in the above " SMB without zone IV process " There is no fluid circulating from the outlet of zone 3 to the inlet of zone 1 because there is no fourth zone in the conventional " four-zone SMB (Fig. 1) process " All fluids will be obtained as raffinate products. 3 (b) is a process schematic diagram of the " SMB without zone I process " in the above " SMB without zone I process " The first zone of the conventional " four zone-like SMB process " is omitted and all of the fluid discharged from the discharge port of the fourth zone is obtained as an extract product.

상기 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”은 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”과는 다르게 탈착제가 모든 크로마토그라피 구역을 지났을 때 재사용 되지 않는다는 특징을 가진다. 즉, 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서의 유체흐름은 폐쇄 루프(closed loop)인 반면, “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”은 개방 루프(open loop)를 가진다. 이러한 특징으로 인해 일반적으로 상기 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”은 종래의 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에 비해 흡착제(adsorbent)의 소비량이 약 3/4이 되나, 탈착제의 사용은 증가하였다. The "three zone-like mobile bed adsorption separation (three-zone SMB) process" is different from the conventional "four zone-like mobile bed adsorption separation (four-zone SMB process)" in that the desorbent is not re- . That is, the fluid flow in the conventional "four zone-like moving bed adsorption separation (four-zone SMB) process" is a closed loop while the "three zone-like moving bed adsorption separation (three-zone SMB) And has an open loop. Because of this feature, the " three zone-like moving bed adsorption separation (three-zone SMB) process " generally requires a smaller amount of adsorbent This was about 3/4, but the use of desorbent was increased.

상기 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”은 종래의 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서보다 추출물 배출포트에서 높은 유량으로 생산물을 얻는 것을 특징으로 한다. 이 때, 도 2(a)에서 볼 수 있듯이 추출물 배출포트에서의 생산물 농도구배에 있어서 주 불순물이 포함되지 않은 시간적 구간보다 주 불순물이 포함된 시간적 부분에서 생산물의 농도가 높으므로 전체적인 배출유량이 늘어나게 되면 전체 생산물에서 불순물의 비율이 늘어나게 되어 생산물의 평균 순도는 감소하게 된다.The " SMB without zone I process " as used herein refers to a process in which a product is obtained at a high flow rate at the extract outlet port in a conventional " four zone-like SMB process " . In this case, as shown in FIG. 2 (a), in the product concentration gradient at the outlet port of the extract, the concentration of the product is higher in the temporal portion containing the main impurity than in the temporal region not containing the main impurity, The proportion of impurities in the total product increases and the average purity of the product decreases.

또한, 상기 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”은 종래의 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서보다 라피네이트 배출포트에서 높은 유량으로 생산물을 얻는 것을 특징으로 한다. 이 때, 도 2(b)에서 볼 수 있듯이 라피네이트 배출포트에서의 생산물 농도구배에 있어서 주 불순물이 포함되지 않은 시간적 구간보다 주 불순물이 포함된 시간적 부분에서 라피네이트 생산물의 농도가 높으므로 전체적인 배출유량이 늘어나게 되면 전체 생산물에서 불순물의 비율이 늘어나게 되어 생산물의 평균 순도는 감소하게 된다. It should be noted that the "SMB without zone IV process" described above can be applied to a raffinate discharge port at a higher flow rate than in a conventional "four zone-like moving bed adsorption separation (four-zone SMB) Thereby obtaining a product. In this case, as shown in FIG. 2 (b), in the product concentration gradient at the raffinate outlet port, the concentration of the raffinate product is higher in the temporal portion containing the main impurity than in the temporal portion not containing the main impurity, As the flow rate increases, the proportion of impurities in the total product increases, resulting in a decrease in the average purity of the product.

전술한 바와 같이, “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”은 개방루프를 가지기 때문에 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”에서는 라피네이트 배출포트에서 얻어지는 라피네이트 생산물의 유량이 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서보다 높고, 마찬가지로 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”은 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서보다 높아진다.As described above, since the "three zone-like moving bed adsorption separation (three-zone SMB) process" has an open loop, in the "SMB without zone IV process" The SMB without zone I process "is higher than that in the conventional" four zone-like moving bed adsorption separation (four-zone SMB process) ", and similarly, the flow rate of the raffinate product obtained from the" Quot; four zone-like mobile bed adsorption separation (four-zone SMB) process ".

또한, 스위칭 구간의 전반부에서는 추출물 배출포트로부터 생산되는 추출물 생산물에 라피네이트가 포함되어 불순물로 작용하고, 스위칭 구간의 후반부에서는 라피네이트 배출포트로부터 생산되는 라피네이트 생산물에 추출물이 포함되어 불순물로 작용하게 된다. 그러나, 각 생산물에 불순물이 포함되는 구간은 도 2에 나타난 바와 같이 생성물과 불순물의 농도가 높은 구간이다. In the first half of the switching period, the extract product produced from the extract outlet port contains raffinate and acts as an impurity. In the latter half of the switching section, the raffinate product produced from the raffinate outlet port contains the extract and acts as an impurity do. However, as shown in Fig. 2, the section where impurities are included in each product is a section where the concentration of the product and the impurity is high.

따라서, 전술한 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”을 사용하게 되면 불순물이 포함된 생산물의 높아진 유량 때문에 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”보다 순도가 저하되는 단점이 있다.
Thus, the use of the above-described " three zone-like mobile bed adsorption separation (three-zone SMB process) " results in the conventional " four- zone similar mobile bed sorbent separation " process due to the increased flow rate of the impurity- There is a drawback that the purity is lowered.

본 발명에서는 3개의 크로마토그라피 구역 및 3개의 포트(탈착제 유입포트, 분리대상 혼합물 유입포트 및 생산물 배출포트)의 구성을 포함하는 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치를 사용한 혼합물의 분리 공정에서, 스위칭 구간을 전반부와 후반부로 나누어, 포트의 위치를 달리함으로써. 불순물이 적게 포함되는 시간적 구간 동안만 생산물(추출물 또는 라피네이트)을 생산하는 분리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In the present invention, in the separation process of a mixture using a similar mobile bed adsorptive separation (SMB) apparatus, which comprises the construction of three chromatographic zones and three ports (desorbent inlet port, separation subject inlet port and product outlet port) By dividing the switching section into the first half and the second half, by changing the positions of the ports. (Extract or raffinate) only during a time interval during which the impurities are contained in a small amount.

이에 따라, 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서보다 적은 양의 흡착제를 사용하는 한편, 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정” 및 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”에서보다 높은 순도의 생산물을 얻을 수 있는 혼합물의 분리방법을 제공할 수 있다.
Accordingly, the conventional four-zone SMB process and the conventional four-zone SMB process, while using a smaller amount of the adsorbent in the conventional four-zone SMB process, Quot; three-zone SMB process " can provide a method for separating a mixture that can yield products of higher purity.

본 발명에서는 제 Ⅰ 내지 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 규정된 3개의 크로마토그라피 구역을 포함하고, ΔtA 구간 및 ΔtB 구간으로 규정되는 스위칭 구간을 포함하는 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치로서, In the present invention, a similar moving bed adsorptive separation (SMB) apparatus comprising three chromatographic zones defined by the first to third chromatographic zones, and including a switching interval defined by a Δt A section and a Δt B section,

ΔtA 구간에서는, In the interval Δt A ,

탈착제 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역과 유체 연결된 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역; 및 상기 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 분리대상 혼합물 유입포트 및 라피네이트 배출포트가 유체 연결된 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역을 포함하고, A chromatograhy zone I in fluid communication with the desorbent inlet port; A second chromatography chromatographic region fluidly connected to the first chromatographic region; And a third chromatography zone fluidly connected to the second chromatography zone, the separation subject mixture inlet port and the raffinate outlet port being fluidly connected,

ΔtB 구간에서는,In the? T B section,

제 Ⅲ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 추출물 배출포트가 유체 연결된 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역과 유체연결되지 않고, 탈착제 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 분리대상 혼합물 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역을 포함하는 유사 이동층 흡착 분리 장치를 제공한다. A chromatography chromatographic section fluidly connected to the Ⅲ chromatographic section and fluidly connected to the extract outlet port; A chromatographic region II fluidly connected to the desolvating agent inlet port in fluid communication with the first chromatographic section; Chromatographic separation zone in fluid communication with the second chromatographic zone and comprising a third chromatography zone in fluid communication with the separation subject mixture inlet port.

이때, 유사 이동층 흡착 분리 장치 하기 일반식 1 내지 2를 만족하는할 수 있다. At this time, the similar moving bed adsorption separation apparatus may satisfy the following general formulas (1) and (2).

[일반식 1][Formula 1]

Figure 112013107251307-pat00001
Figure 112013107251307-pat00001

[일반식 2][Formula 2]

Figure 112013107251307-pat00002
Figure 112013107251307-pat00002

상기 일반식 1 내지 2에서 ΔtA는 스위칭 구간의 전반부의 시간을 나타내고, ΔtB는 스위칭 구간의 후반부의 시간을 나타내며, tsw는 스위칭 시간을 나타내고,

Figure 112015040705837-pat00061
는 스위칭 구간에 대한 전반부의 시간(ΔtA)의 비율을 나타낸다.
In the equations (1) and (2),? T A represents the time of the first half of the switching period ,? T B represents the time of the second half of the switching period, t sw represents the switching time,
Figure 112015040705837-pat00061
Represents the ratio of the time of the first half of the switching period (Δt A).

본 발명에서는 3개의 크로마토그라피 구역 및 3개의 포트 구성을 가지는 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치에서, 스위칭 구간의 전반부에는 생산물에 불순물이 많이 포함되는 추출물 배출포트를 사용하지 않고, 후반부에는 생산물에 불순물이 많이 포함되는 라피네이트 배출포트를 사용하지 않으며, In the present invention, in a similar mobile bed adsorption separation (SMB) apparatus having three chromatographic zones and three port configurations, an extract outlet port containing a large amount of impurities in the product is not used in the first half of the switching section, It does not use a raffinate discharge port containing a lot of impurities,

종래 “4구역 유사이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서보다 생산물의 유량을 높임으로써, By increasing the flow rate of the product in the conventional " four-zone SMB process, "

흡착제의 절감을 통한 생산성(productivity)의 향상은 물론 종래 “제 4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정” 및 “제 3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”에서보다 배출되는 생산물의 순도(purity)를 극대화시킬 수 있다.
In addition to the improvement in productivity through reduction of the adsorbent, the conventional four-zone SMB process and the three-zone SMB process have been proposed It is possible to maximize the purity of the more excreted product.

도 1은 종래 4구역 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정의 운전방법을 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래 4구역 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정의 운전방법에서 각 생산물 배출포트에서의 농도 구배를 나타내는 그래프로써, 각 각 추출물 배출포트에서의 농도 구배(a) 및 라피네이트 배출포트에서의 농도구배(b)를 나타낸다.
도 3은 종래 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”의 운전방법을 나타내는 모식도로, 도 3(a)는 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”을 도 3(b)는 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”의 운전방법을 나타내는 모식도이다.
도 5는 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”을 사용하였을 때의 생산물 농도구배 그래프이다.
도 6은 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”을 사용하였을 때의 생산물 농도구배 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”에서

Figure 112013107251307-pat00004
값이 0.5 일 때의 생산물 농도구배 그래프이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional 4 zone-like moving bed adsorption separation (SMB) operation method.
FIG. 2 is a graph showing the concentration gradient at each product discharge port in the operation method of the conventional four-zone-like moving bed adsorption separation (SMB) process shown in FIG. 1, wherein the concentration gradient (a) and (B) at the raffinate outlet port.
FIG. 3 is a schematic view showing a conventional method of operating a "three zone-like moving bed adsorption separation (three-zone SMB) process", wherein FIG. 3 (a) And Fig. 3 (b) shows the " first zone excluded SMB without zone I process ".
4 is a schematic diagram showing a method of operating a " three-zone three-port similar mobile bed adsorption separation (TT-SMB) process " according to the present invention.
5 is a graph of product concentration gradient when the " fourth zone without SVI without zone IV " process is used.
6 is a graph of the product concentration gradient when the " first zone excluded SMB without zone I process " is used.
Figure 7 is a flow chart of a " three-zone three-port similar mobile bed adsorptive separation (TT-SMB) process "
Figure 112013107251307-pat00004
Is a product concentration gradient at a value of 0.5.

본 발명은 제 Ⅰ 내지 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 규정된 3개의 크로마토그라피 구역을 포함하고, ΔtA 구간 및 ΔtB 구간으로 규정되는 스위칭 구간을 포함하는 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치로서, The present invention is a similar moving bed adsorptive separation (SMB) apparatus comprising three chromatographic zones defined by the chromatographic zones I to III, comprising a switching section defined by a section Δt A and a section Δt B ,

ΔtA 구간에서는, In the interval Δt A ,

탈착제 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역과 유체 연결된 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역; 및 상기 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 분리대상 혼합물 유입포트 및 라피네이트 배출포트가 유체 연결된 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역을 포함하고, A chromatograhy zone I in fluid communication with the desorbent inlet port; A second chromatography chromatographic region fluidly connected to the first chromatographic region; And a third chromatography zone fluidly connected to the second chromatography zone, the separation subject mixture inlet port and the raffinate outlet port being fluidly connected,

ΔtB 구간에서는,In the? T B section,

제 Ⅲ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 추출물 배출포트가 유체 연결된 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역과 유체연결되지 않고, 탈착제 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 분리대상 혼합물 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역을 포함하는 유사 이동층 흡착 분리 장치에 관한 것이다. A chromatography chromatographic section fluidly connected to the Ⅲ chromatographic section and fluidly connected to the extract outlet port; A chromatographic region II fluidly connected to the desolvating agent inlet port in fluid communication with the first chromatographic section; To a similar moving bed adsorption separation apparatus in fluid communication with the second chromatography zone and comprising a third chromatography zone in fluid communication with the separation subject mixture inlet port.

이때, 상기 분리 장치는 일반식 1 내지 2를 만족한다.At this time, the separation apparatus satisfies the general formulas 1 to 2.

[일반식 1][Formula 1]

Figure 112013107251307-pat00005
Figure 112013107251307-pat00005

[일반식 2] [Formula 2]

Figure 112013107251307-pat00006
Figure 112013107251307-pat00006

상기 일반식 1 내지 2에서 ΔtA는 스위칭 구간의 전반부의 시간을 나타내고, ΔtB는 스위칭 구간의 후반부의 시간을 나타내며, tsw는 스위칭 시간을 나타내고,

Figure 112015040705837-pat00062
는 스위칭 구간에 대한 전반부의 시간(ΔtA)의 비율을 나타낸다.
In the equations (1) and (2),? T A represents the time of the first half of the switching period ,? T B represents the time of the second half of the switching period, t sw represents the switching time,
Figure 112015040705837-pat00062
Represents the ratio of the time of the first half of the switching period (Δt A).

이하, 본 발명에 따른 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치를 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, a similar moving bed adsorptive separation (SMB) apparatus according to the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 예시적인 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치는 3개의 크로마토그라피 구역 및 3개의 포트로 구성된다. 따라서, 본 발명에 따른 분리 장치를 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 장치”로 명명할 수 있다. An exemplary similar moving bed adsorptive separation (SMB) device in accordance with the present invention comprises three chromatographic zones and three ports. Therefore, the separation apparatus according to the present invention can be referred to as a " three-zone three-port similar moving bed adsorption separation (TT-SMB) apparatus ".

본 발명에 따른 예시적인 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 장치”에서 3개의 크로마토그라피 구역은 각각 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역, 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역 및 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 규정할 수 있으며, 상기 크로마토그라피 구역은 개방 루프로 구성될 수 있다. 상기 크로마토그라피 구역은 1개 이상의 크로마토그라피 컬럼을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 1개 내지 5개, 보다 구체적으로는 1개 내지 3개의 크로마토그라피 컬럼을 포함할 수 있다.In an exemplary " three-port three-port similar mobile bed adsorptive separation (TT-SMB) apparatus " according to the present invention, the three chromatographic zones are defined as Zone I chromatography zone, Zone II chromatographic zone and Zone III chromatographic zone, respectively. And the chromatographic zone may be configured as an open loop. The chromatographic zone may comprise at least one chromatographic column, and in particular may comprise from 1 to 5, more particularly from 1 to 3 chromatographic columns.

상기 크로마토그라피 구역에는 포트가 유체 연결된다. 구체적으로, 본 발명에서는 3개의 포트가 유체 연결되는데, 이때, 포트는 탈착제 유입포트, 분리대상 혼합물 유입포트 및 생산물 배출포트(추출물 배출포트 또는 라피네이트 배출포트)일 수 있다. 상기 크로파토그라피 구역에의 포트의 연결위치는 후술하도록 한다. The port is fluidly connected to the chromatographic section. Specifically, in the present invention, three ports are fluidly connected, wherein the ports can be a desorbent inlet port, a separation subject mixture inlet port, and a product outlet port (an extract outlet port or a raffinate outlet port). The connection position of the port to the crossover region will be described later.

또한, 본 발명에 따른 예시적인 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 장치”는 설정된 스위칭 구간마다 각 포트들의 이동을 제어하기 위한 밸브를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 밸브에 의해 본 발명의 분리장치에서는 유체의 이동에 대한 고정상의 향류 흐름의 모사가 가능하다. 상기 밸브의 종류는 이 분야에서 일반적으로 사용되는 밸브라면 특별히 제한되지 않으며, 구체적으로, 로터리 밸브, 다방향 밸브, 다기능성 밸브 또는 온-오프 밸브 등을 사용할 수 있다. Further, an exemplary " three-zone three-port similar moving bed adsorptive separation (TT-SMB) apparatus " according to the present invention may further include a valve for controlling the movement of each port for each set switching interval. With such a valve, it is possible to simulate the flow of the fixed phase countercurrent to the movement of the fluid in the separating device of the present invention. The type of the valve is not particularly limited as long as it is a valve commonly used in this field. Specifically, a rotary valve, a multi-directional valve, a multifunctional valve or an on-off valve can be used.

본 발명에 따른 예시적인 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 장치”는 스위칭 구간을 전반부 및 후반부로 구분하여 상기 분리 장치의 구성을 달리할 수 있다. 본 발명에서 스위치는 각 크로마토그라피 컬럼이 이동상 탈착제의 이동방향의 반대 방향으로 이동한 것과 같은 효과를 나타내는 포트의 이동을 의미하며, 스위칭 구간은 각 스위치 간의 시간 간격으로 규정될 수 있다. 상기 스위칭 구간은 스위치 시간(switch time, tsw)이라 할 수도 있다. 이러한 스위칭 구간의 전반부 및 후반부는 각각 ΔtA 구간 및 ΔtB 구간으로 규정할 수 있는데, ΔtA구간은 tA1 시간에서 tA2까지의 시간의 구간을 의미하며, ΔtB 구간은 tB1 시간에서 tB2 시간까지의 구간을 의미할 수 있다. 이때, tA1은 스위칭 구간의 시작 시점과 같고, tB2는 스위칭 구간의 마지막 시점과 같으며, tA2는 tB1와 동일한 시점을 갖는다.An exemplary " three-port three-port similar moving bed adsorptive separation " (TT-SMB) apparatus according to the present invention may be configured by dividing the switching section into a first half portion and a second half portion. In the present invention, a switch means a movement of a port, which has the same effect as when each chromatographic column is moved in a direction opposite to the moving direction of the mobile phase desorbent, and the switching period may be defined as a time interval between the respective switches. The switching period may be referred to as a switch time (tsw). There the first half and the second half of such a switching interval may be defined as Δt A period and Δt B intervals, respectively, Δt A period refers to a period of time up to t A 2 at t A 1 hour and, Δt B interval t B 1 It can mean the interval from time to t B 2 hours. In this case, t A 1 is equal to the starting point of the switching period, t B 2 is equal to the last point of the switching period, and t A 2 has the same point as t B 1.

본 발명에 따른 예시적인 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 장치”는, 3개의 크로마토그라피 구역 및 3개의 포트를 가지고, 스위칭 구간의 전반부, 즉, ΔtA 구간에서는 탈착제 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역과 유체 연결된 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역; 및 상기 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 분리대상 혼합물 유입포트 및 라피네이트 배출포트가 유체 연결된 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역을 포함하는 장치 구성을 가지며,An exemplary "three zone three ports similar to a moving bed adsorption separation (TT-SMB) apparatus" according to the invention, has three chromatographic zones, and three ports, detaching the first half, i.e., Δt A period of the switching interval the A first chromatographic region in fluid communication with the inlet port; A second chromatography chromatographic region fluidly connected to the first chromatographic region; And a third chromatography zone in fluid communication with the second chromatography zone, the separation subject mixture inlet port and the raffinate outlet port comprising a fluidly connected third chromatography zone,

또한, 스위칭 구간의 후반부, 즉, ΔtB 구간에서는 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 추출물 배출포트가 유체 연결된 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역과 유체연결되지 않고, 탈착제 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 분리대상 혼합물 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역을 포함하는 장치 구성을 가질 수 있다. In the latter half of the switching period, that is,? T B Chromatographic region fluidly connected to the Ⅲ chromatographic region and fluidly connected to the extract outlet port; A chromatographic region II fluidly connected to the desolvating agent inlet port in fluid communication with the first chromatographic section; A second chromatographic zone in fluid communication with the second chromatographic zone and a third chromatographic zone in fluidic connection with the subject mixture inlet port.

종래 유사 이동층 흡착 분리 장치, 예를 들어, 4개의 크로마토그라피 구역 및 4개의 포트 구성을 가지는 “4구역 유사 이동층 흡착 분리 장치”의 경우, 추출물 배출포트에서는 스위칭 구간의 전반부 부분에 불순물(라피네이트)이 많이 배출되며, 라피네이트 배출포트에서는 스위칭 구간의 후반부 부분에 불순물(추출물)이 많이 배출된다(도 2 참조). 따라서, 본 발명에서는 스위칭 구간의 전반부에는 추출물 배출포트를 사용하지 않고, 스위칭 구간의 후반부에는 라피네이트 배출포트를 사용하지 않음으로써, 높은 순도의 생산물을 얻을 수 있다. 또한, 3개의 크로마토그라피 구역을 사용하는 개방 루프로 구성됨으로써, 높은 유량으로 불순물이 포함되지 않는 시간적 구간에서 집중적으로 생산물을 얻으므로, 생산물의 순도를 더욱 높일 수 있다.In the case of a conventional similar moving bed adsorption separation apparatus, for example, a " four-zone similar mobile bed adsorption separation apparatus " having four chromatographic zones and four port configurations, impurities A large amount of impurities (extract) are discharged in the latter half portion of the switching section in the raffinate discharge port (see FIG. 2). Therefore, in the present invention, a product of high purity can be obtained by not using the extract discharge port in the first half of the switching section and not using the raffinate discharge port in the second half of the switching section. Also, by constituting the open loop using three chromatographic zones, it is possible to obtain a product intensively in a temporal section in which impurities are not contained at a high flow rate, thereby further increasing the purity of the product.

이때, 상기 스위칭 구간의 전반부에는 추출물 배출포트를 사용하지 않고, 스위칭 구간의 후반부에는 라피네이트 배출포트를 사용하지 않는 장치 구현하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 두 개의 배출포트(추출물 배출포트 및 라피네이트 배출포트)를 설치하되 밸브를 이용하여 유체의 흐름을 제한함으로써, 전반부 및 후반부에 각각 하나의 배출포트만이 사용되도록 할 수 있다. 즉, 전반부에서는 추출물 배출포트를 잠그고 후반부에는 라피네이트 배출포트를 잠금으로써, 분리 장치가 스위칭 구간에 걸쳐 하나의 배출포트만을 사용하도록 할 수 있다. At this time, there is no particular limitation on a method for implementing the device that does not use the extract discharge port in the first half of the switching section and does not use the raffinate discharge port in the latter half of the switching section. For example, two discharge ports (extract discharge port and raffinate discharge port) may be provided, but only one discharge port may be used for each of the first half and the second half by limiting the flow of the fluid using the valve. That is, by locking the extract outlet port in the first half and locking the raffinate outlet port in the second half, the separator can use only one outlet port over the switching interval.

또한, 예를 들어, 하나의 생산물 배출포트를 설치한 후, 전반부에는 상기 배출포트를 라피네이트 생산물 저장탱크를 연결하였다가, 후반부에는 상기 배출포트를 추출물 생산물 저장탱크를 연결하는 방식을 이용할 수 도 있다. 이 경우, 상기 배출포트는 전반부 동안에는 라피네이트 생산물 배출포트로 이용되며, 후반부에는 추출물 생산물 배출포트로 이용될 수 있다. In addition, for example, after one product discharge port is installed, the discharge port is connected to the raffinate product storage tank in the first half, and the discharge port is connected to the extract product storage tank in the latter half have. In this case, the discharge port can be used as a raffinate product discharge port during the first half, and can be used as an extract product discharge port in the second half.

본 발명에 따른 유사 유동층 흡착 분리 장치에서 스위칭 구간의 전반부(ΔtA 구간) 및 후반부(ΔtB 구간)는 하기 일반식 1 내지 2를 만족할 수 있다. In the similar fluidized bed adsorption separation apparatus according to the present invention, the first half of the switching period (? A section) and the second half section (? TB section) may satisfy the following formulas (1) and (2).

[일반식 1][Formula 1]

Figure 112013107251307-pat00008
Figure 112013107251307-pat00008

[일반식 2][Formula 2]

Figure 112013107251307-pat00009
Figure 112013107251307-pat00009

상기 일반식 1 내지 2에서 ΔtA는 스위칭 구간의 전반부의 시간을 나타내고, ΔtB는 스위칭 구간의 후반부의 시간을 나타내며, tsw는 스위칭 시간을 나타내고,

Figure 112015040705837-pat00063
는 스위칭 구간에 대한 전반부의 시간(ΔtA)의 비율을 나타낸다.In the equations (1) and (2),? T A represents the time of the first half of the switching period ,? T B represents the time of the second half of the switching period, t sw represents the switching time,
Figure 112015040705837-pat00063
Represents the ratio of the time of the first half of the switching period (Δt A).

여기서 ΔtA구간은 tA1 시간에서 tA2까지의 시간의 구간을 의미하고, ΔtB 구간은 tB1 시간에서 tB2 시간까지의 구간을 의미할 수 있다. 이때, tA1은 스위칭 구간의 시작 시점과 같고, tB2는 스위칭 구간의 마지막 시점과 같으며, tA2는 tB1와 동일한 시점을 갖는다. Where Δt A interval section means, and the interval of time Δt B in A t 1 to time t 2 A can mean a range of up to t B 2 B 1 t hours at the time. In this case, t A 1 is equal to the starting point of the switching period, t B 2 is equal to the last point of the switching period, and t A 2 has the same point as t B 1.

상기 일반식에서 스위칭 구간(tsw)의 시간은 특별히 제한되지 않으며, 혼합물의 특성에 따라 적절히 조절될 수 있다. 또한, 상기 식에서 스위칭 구간에 대한 전반부(ΔtA)의 시간의 비율(

Figure 112013107251307-pat00011
)은 배출되는 생산물의 순도가 높은 범위에서 적절히 조절될 수 있다. 상기
Figure 112013107251307-pat00012
의 범위는 하기 혼합물의 분리방법에서 구체적으로 설명하도록 한다. In the above general formula, the time of the switching section t sw is not particularly limited and can be appropriately adjusted according to the characteristics of the mixture. In the above equation, the ratio of the time of the first half? T A to the switching interval
Figure 112013107251307-pat00011
) Can be appropriately controlled within a range of high purity of the product to be discharged. remind
Figure 112013107251307-pat00012
Is specifically described in the separation method of the following mixture.

본 발명에 따른 유사 이동층 흡착 분리 장치에서는 하나의 스위칭 구간이 반복적으로 수행된다. 하나의 스위칭 구간은 전반부(ΔtA 구간) 및 후반부(ΔtB 구간)로 구성되므로, 상기 분리 장치에서는 전반부 및 후반부의 장치 구성이 반복적으로 이루어지게 된다.
In the similar moving bed adsorbing and separating apparatus according to the present invention, one switching section is repeatedly performed. One switching period is divided into a first half (Δt A section) and a second half section (Δt B The apparatus configuration of the first half and the second half is repeatedly performed.

또한, 본 발명은 유사 이동층 흡착 분리 장치를 사용한 혼합물의 분리방법에 관한 것이다. The present invention also relates to a method for separating a mixture using a similar moving bed adsorption separation apparatus.

본 발명에 따른 혼합물의 분리방법에서는 전술한 분리 장치, 즉, 제 Ⅰ 내지 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 규정된 3개의 크로마토그라피 구역을 포함하고, ΔtA 구간 및 ΔtB 구간으로 규정되는 스위칭 구간을 포함하는 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치를 사용할 수 있다. The separation method of the mixture according to the present invention comprises the above-described separation apparatus, that is, three chromatographic zones defined by the chromatographic zones I to III, and includes a switching section defined by the? T A section and the? T B section Similar mobile bed adsorptive separation (SMB) devices can be used.

본 발명에 따른 분리방법에서 ΔtA 구간, 즉 스위칭 구간의 전반부에서는 제 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ 크로마토그라피 구역 순으로 유체의 이동이 이루어지고, 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역으로 탈착제가 유입되는 단계; 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 분리대상 혼합물을 유입되는 단계; 및 상기 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역에서 라피네이트 생산물이 배출되는 단계에 의해 혼합물의 분리가 이루어질 수 있으며, In the separation method according to the present invention, the fluid is moved in the order of Δt A , that is, in the first half of the switching section, in the order of the I, II, and III chromatographic zones, and the desorbent is introduced into the I chromatography zone; Introducing the mixture to be separated into the Ⅲ chromatographic section; And separating the mixture by the step of discharging the raffinate product in the III chromatography zone,

ΔtB 구간, 즉 스위칭 구간의 후반부에서는 제 Ⅱ, Ⅲ 및 Ⅰ 크로마토그라피 구역 순으로 유체의 이동이 이루어지며, 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역으로 탈착제가 유입되는 단계; 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 분리대상 혼합물이 유입되는 단계; 및 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역에서 추출물 생산물이 배출되는 단계에 의해 혼합물의 분리가 이루어질 수 있다. In step Δt B , that is, in the second half of the switching section, fluid is transferred in the order of II, III and I chromatographic zones, and the desorbent is introduced into the II chromatographic zone; The step of introducing the mixture to be separated into the Ⅲ chromatographic section; And separation of the mixture by the step of discharging the extract product in the first chromatographic region.

본 발명에 따른 혼합물의 분리방법에서 사용되는 분리 장치는 3개의 구역(크로마토그라피 구역) 및 3개의 포트 구성이 이용되므로, 이에 의한 분리방법을 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”이라 할 수 있다.Since the separation apparatus used in the separation method according to the present invention uses three zones (chromatographic zone) and three port configurations, the separation method is called "three zone three port similar moving bed adsorptive separation (TT-SMB ) Process. &Quot;

본 발명에 따른 혼합물의 분리방법에서는 스위칭 구간을 전반부와 후반부로 나누어, 각 생산물(추출물 또는 라피네이트)의 배출포트의 농도 구배에서 불순물이 많이 포함되는 시간적 구간에 배출포트를 사용하지 않고, 3개의 크로마토그라피 구역의 사용으로 인해 불순물이 적게 포함되는 시간적 구간에서는 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서보다 유량을 높임으로써, 불순물이 포함되지 않는 시간적 구간에서 집중적으로 생산물을 얻으므로, 생산물의 순도를 높일 수 있다.In the method for separating a mixture according to the present invention, the switching section is divided into a first half portion and a second half portion, and a discharge port is not used in a time interval in which a concentration gradient of the exhaust port of each product (extract or raffinate) By increasing the flow rate in the time domain in which the impurity is less contained due to the use of the chromatographic zone than in the conventional " four-zone SMB process, " The purity of the product can be increased.

본 발명에 따른 혼합물의 분리방법에서 사용 가능한 분리대상 혼합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 흡착특성이 선형 또는 비선형인 혼합물을 사용할 수 있다. 그 구체적인 예로는, 방향족 탄화수소, 에틸벤젠, 키랄 화합물 또는 라세미(racemic) 혼합물 등 분리가 어려운 물질(selectivity가 낮은 물질)을 포함하는 것이 좋다.The kind of the mixture to be separated which can be used in the separation method of the mixture according to the present invention is not particularly limited and a mixture having a linear or nonlinear adsorption characteristic can be used. Specific examples thereof include a substance which is difficult to separate such as an aromatic hydrocarbon, an ethylbenzene, a chiral compound, or a racemic mixture (a substance having low selectivity).

본 발명에서 도 4는 본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(Three-port in three-zone SMB, TT-SMB) 공정”의 예시적인 운전 방법을 나타내는 모식도이다. 4 is a schematic diagram showing an exemplary operating method of a " three-port in three-zone SMB (TT-SMB) process " according to the present invention.

상기 도 4에 나타난 바와 같이, TT-SMB에 따른 운전 방법에서는 혼합물 유입포트, 탈착제 유입포트, 추출물 배출포트, 라피네이트 배출포트의 구성을 가지나, 스위칭 구간의 전반부에서는 추출물 배출포트가 잠기고 후반부에서는 라피네이트 배출포트가 잠기므로, 실질적으로 사용되는 포트는 스위칭 구간 전체에 걸쳐 3개의 포트가 사용된다. As shown in FIG. 4, the operation method according to the TT-SMB has the composition of the mixture inlet port, the desorbent inlet port, the extract outlet port, and the raffinate outlet port. In the first half of the switching section, Since the raffinate discharge port is locked, three ports are actually used throughout the switching period.

본 발명에 따른 혼합물의 분리 방법은, 4구역으로 구성되며 인접하는 2개의 포트들이 각각 크로마토그라피 구역을 통하여 연결된 구조인 폐쇄 루프를 가지는 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”과 비교하였을 때, 스위칭 구간의 전반부에서는 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역에서 배출되는 유체가 모두 라피네이트 생산물로, 스위칭 구간의 후반부에서는 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역에서 배출되는 유체가 모두 추출물 생산물로 얻어지는 개방 루프를 가질 수 있다. The method for separating a mixture according to the present invention is a four-zone similar four-zone SMB process having a closed loop having four zones and two adjacent ports connected to each other through a chromatographic zone In the first half of the switching section, the fluid discharged from the Ⅲ chromatographic section is all the raffinate product, and in the latter half of the switching section, the fluid discharged from the Ⅰ chromatographic section is an open loop Lt; / RTI >

탈착제 유입포트는 스위칭 구간의 전반부에서는 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역의 유입노드에 위치하고, 스위칭 구간의 후반부에서는 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역의 유입노드에 위치한다. 그러므로 스위칭 구간의 전반부에서는 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역으로, 후반부에서는 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역으로 탈착제의 유입이 이뤄진다. 또한, 하나의 생산물 배출포트(라피네이트 배출포트 또는 생산물 배출포트)는 스위칭 구간의 전반부와 후반부 중 하나의 구간에서 사용되지 않으므로, 생산물이 얻어지지 않거나 얻어지는 상황이 하나의 스위칭 구간마다 반복된다. 하나의 스위칭 구간이 지나게 되면 혼합물 유입포트, 생산물 배출포트는 각각 유체의 흐름방향으로 한 크로마토그라피 컬럼만큼 이동하게 된다. The desorbent inlet port is located at the inlet node of the Ⅰ chromatographic section in the first half of the switching section and at the inlet node of the Ⅱ chromatographic section in the latter half of the switching section. Therefore, desorbent is introduced into the first chromatographic section in the first half of the switching section and to the Ⅱ chromatographic section in the latter half. Further, since one product discharge port (raffinate discharge port or product discharge port) is not used in one of the first half and the second half of the switching period, a situation in which a product is not obtained or is obtained is repeated for each switching period. When one switching period passes, the mixture inlet port and the product outlet port are respectively moved by a single chromatographic column in the flow direction of the fluid.

본 발명에 따른“세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”에서 3개의 크로마토그라피 구역은 각기 다른 역할을 담당한다. 스위칭 구간의 전반부에서는 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역 사이의 혼합물 유입포트를 통해 주입된 물질 중 흡착력이 강한 물질(A, 추출물; extract)은 흡착제에 흡착되고, 흡착력이 약한 물질(B, 라피네이트; raffinate)은 이동상 즉 탈착제(desorbent)를 따라 이동하여 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역의 라피네이트 배출포트를 통해 남아있는 모든 유체와 함께 라피네이트 생산물로 얻어지게 된다. 스위칭 구간의 전반부에서는 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역이 분리 영역이 된다. In the " three-zone three-port similar mobile bed adsorption separation (TT-SMB) process " according to the present invention, the three chromatographic zones play different roles. In the first half of the switching section, the substance (A, extract) having high adsorption power among the substances injected through the mixture inlet port between the Ⅱ chromatographic section and the Ⅲ chromatographic section is adsorbed on the adsorbent and the substance , Raffinate moves along the mobile phase, desorbent, and is obtained as a raffinate product along with all the remaining fluid through the raffinate outlet port of the Ⅲ chromatographic zone. In the first half of the switching section, the Ⅱ chromatographic region and the Ⅲ chromatographic region become the separation regions.

스위칭 구간의 후반부에서는 탈착제(desorbent)가 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역으로 유입된다. 분리대상 혼합물은 스위칭 구간의 전반부와 후반부에 모두 동일하게 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역 사이의 혼합물 유입포트를 통해 유입된다. 스위칭 구간의 후반부에서는 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역의 유체가 제 Ⅰ 구역으로 이동하여 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역의 추출물 배출포트를 통해 남아있는 모든 유체가 추출물 생산물로 얻어지게 된다. 스위칭 구간의 후반부에서는 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역과 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역이 분리 영역이 된다. In the latter half of the switching period, desorbent enters the II chromatographic region. The mixture to be separated flows through the mixture inlet port between the II chromatographic zone and the III chromatography zone equally in the first half and the second half of the switching zone. In the latter half of the switching section, the fluid in the Ⅲ chromatographic section moves to the Ⅰ section and all the remaining fluid through the extract port in the Ⅰ chromatographic section is obtained as an extract product. In the latter half of the switching section, the Ⅲ chromatographic region and the Ⅰ chromatographic region become the separation regions.

스위칭 구간의 전반부에서는 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역이, 스위칭 구간의 후반부에서는 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역이 재생 영역이다. 즉, 상기 스위칭 구간의 전반부에서의 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역과 스위칭 구간의 후반부에서의 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역으로 탈착제의 유입이 이뤄지면서 크로마토그라피 컬럼을 씻어주는 역할을 한다. In the first half of the switching section, the first chromatographic region is located, and in the latter half of the switching region, the second chromatography region is the regeneration region. That is, the desorption agent is introduced into the first chromatographic region in the first half of the switching period and the second chromatographic region in the latter half of the switching period, thereby washing the chromatographic column.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합물의 분리방법에서 스위칭 구간의 전반부에서는 추출물 배출포트를 사용하지 않음으로, 유체 흐름이 모두 라피네이트 배출포트로부터 배출될 수 있으며, 스위칭 구간의 후반부에서는 라피네이트 배출포트를 사용하지 않으므로, 유체 흐름이 모두 추출물 배출포트로부터 배출될 수 있다. As described above, in the method for separating a mixture according to the present invention, since the extract outlet port is not used in the first half of the switching section, all the fluid flow can be discharged from the raffinate discharge port. In the latter half of the switching section, Since no ports are used, all of the fluid flow can be drained from the extract outlet port.

이 때, 스위칭 구간의 전반부는 하기 일반식 1에 의하여 그 구간이 설정될 수 있고, 스위칭 구간의 후반부는 하기 일반식 2에 의하여 그 구간이 설정될 수 있다. In this case, the first half of the switching period can be set by Equation (1) below, and the second half of the switching period can be set by Equation (2) below.

[일반식 1][Formula 1]

Figure 112013107251307-pat00013
Figure 112013107251307-pat00013

[일반식 2][Formula 2]

Figure 112013107251307-pat00014
Figure 112013107251307-pat00014

상기 일반식 1 내지 2에서 ΔtA는 스위칭 구간의 전반부의 시간을 나타내고, ΔtB는 스위칭 구간의 후반부의 시간을 나타내며, tsw는 스위칭 시간을 나타내고,

Figure 112015040705837-pat00064
는 스위칭 구간에 대한 전반부의 시간(ΔtA)의 비율을 나타낸다.In the equations (1) and (2),? T A represents the time of the first half of the switching period ,? T B represents the time of the second half of the switching period, t sw represents the switching time,
Figure 112015040705837-pat00064
Represents the ratio of the time of the first half of the switching period (Δt A).

본 발명에서 각 생산물 배출포트, 즉, 추출물 배출포트 및 라피네이트 배출포트에서 배출되는 생산물의 유량을 조절하는 시간은

Figure 112013107251307-pat00016
의 영향을 받게된다.In the present invention, the time for adjusting the flow rate of the product discharged from each product discharge port, i.e., the extract discharge port and the raffinate discharge port,
Figure 112013107251307-pat00016
.

여기서 상기

Figure 112013107251307-pat00017
의 범위는 특별히 제한되지 않으며, 0.1 내지 0.9, 0.2 내지 0.8, 0.3 내지 0.7, 0.4 내지 0.6, 0.45 내지 0.55 일 수 있으며, 보다 구체적으로 0.5일 수 있다. 상기 값이 0.1 미만이면, 라피네이트 생산 구간이 짧아져 라피네이트 생산물의 생산량이 저하될 수 있고, 컬럼 내 라피네이트 물질의 잔류로 인해 추출물 생산물의 순도가 저하될 수 있다. 마찬가지로 0.9를 초과하면, 추출물 생산 구간이 짧아져 추출물 생산물의 생산량이 저하될 수 있고, 컬럼 내 추출물 물질의 잔류로 인해 라피네이트 생산물의 순도가 저하될 수 있다. 특히,
Figure 112013107251307-pat00018
의 범위가 0.45 내지 0.55인 것이 생산물의 순도 측면에서 바람직하다.Here,
Figure 112013107251307-pat00017
Is not particularly limited and may be 0.1 to 0.9, 0.2 to 0.8, 0.3 to 0.7, 0.4 to 0.6, 0.45 to 0.55, and more specifically 0.5. If the value is less than 0.1, the raffinate production period may be shortened to reduce the yield of the raffinate product, and the purity of the extract product may be lowered due to the residual raffinate material in the column. Likewise, if it exceeds 0.9, the yield of the extract may be shortened and the yield of the extract product may be lowered, and the purity of the raffinate product may be lowered due to the residue of the extract material in the column. Especially,
Figure 112013107251307-pat00018
Is in the range of 0.45 to 0.55 in view of the purity of the product.

본 발명에 따른 혼합물의 분리방법에서, 분리 대상 혼합물은 흡착특성을 지니는 것이 좋은데, 흡착특성이 선형적일 경우(linear isotherm), 스위칭 구간에 대한 전반부의 시간의 비율을 나타내는

Figure 112013107251307-pat00019
는 하기 일반식 3에 의하여 그 범위가 설정될 수 있다.In the separation method according to the present invention, the separation target mixture preferably has adsorption characteristics. When the adsorption characteristic is linear (linear isotherm), the ratio of the time of the first half to the switching interval
Figure 112013107251307-pat00019
The range can be set by the following general formula (3).

[일반식 3][Formula 3]

Figure 112013107251307-pat00020
Figure 112013107251307-pat00020

상기 일반식 3에서 ε는 본 발명에 따른 세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정에서 사용하는 크로마토그라피 컬럼 내부의 흡착제의 공극률을 나타내고, m2는 삼각좌표 이론에서 설명되는 TT-SMB 장치의 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역의 유량 비율을 나타내며, m3는 삼각좌표 이론에서 설명되는 세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정의 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역의 유량 비율을 나타낼 수 있다. 또한, HA는 혼합물의 강흡착질(추출물)의 헨리상수를 나타내며, HB는 혼합물의 약흡착질(라피네이트)의 헨리상수를 나타낼 수 있다.In the formula (3), ε represents the porosity of the adsorbent in the chromatographic column used in the three-zone three-port similar mobile bed adsorption separation (TT-SMB) process according to the present invention, and m 2 represents the porosity of TT - represents the flow rate ratio of the Ⅱ chromatographic section of the SMB device, and m 3 represents the flow rate ratio of the Ⅲ chromatographic section of the three-zone three-port similar mobile bed adsorptive separation (TT-SMB) process as described in the triangular coordinate theory . Also, H A represents the Henry's constant of the strong adsorbate (extract) of the mixture, and H B represents the Henry's constant of the weakly adsorbate (raffinate) of the mixture.

또한, 본 발명에 따른 혼합물의 분리방법에서, 추출물 배출포트 및 라피네이트 배출포트로부터 배출되는 생산물의 유량을 조절하기 위해 스위칭 구간을 전반부와 후반부로 나눔에 있어서,In addition, in the method of separating the mixture according to the present invention, in order to control the flow rate of the product discharged from the extract outlet port and the raffinate outlet port, in dividing the switching section into the first half and the second half,

스위칭 구간의 전반부에 추출물 배출포트를 잠그고 스위칭 구간의 후반부에 라피네이트 배출포트를 잠그는 구성에 대해서,A configuration in which the extract discharge port is locked in the first half of the switching section and the raffinate discharge port is locked in the second half of the switching section,

스위칭 구간의 전반부의 노드 모델은 하기 일반식 4 내지 일반식 11에 의하여 설정될 수 있다.The node model of the first half of the switching period can be set by the following equations (4) to (11).

이때, Q는 유량을 나타내고, C는 농도를 나타내며, 위 첨자에 쓰인 in은 유입을 나타내고, out은 배출을 나타낼 수 있다. 또한, 아래 첨자로 쓰인 i는 생산물의 종류를 나타내고, 이는 추출물 또는 라피네이트가 될 수 있다. 아래 첨자에 쓰인 E와 R은 각각 추출물(extract)과 라피네이트(raffinate)를 나타낼 수 있다.At this time, Q represents the flow rate, C represents the concentration, in is used to represent the inlet, and out can represent the outlet. Also, i, used as a subscript, indicates the type of product, which can be an extract or raffinate. E and R, used in the subscripts, can represent extracts and raffinates, respectively.

탈착제 노드 (Ⅰ구역의 유입포트)Desorption agent node (inlet port of zone I)

[일반식4][Formula 4]

Figure 112013107251307-pat00021
Figure 112013107251307-pat00021

[일반식 5][Formula 5]

Figure 112013107251307-pat00022
Figure 112013107251307-pat00022

추출물 노드 (Ⅰ구역의 배출포트)Extract node (exhaust port in zone I)

[일반식 6][Formula 6]

Figure 112013107251307-pat00023
Figure 112013107251307-pat00023

[일반식 7][Formula 7]

Figure 112013107251307-pat00024
Figure 112013107251307-pat00024

혼합물 노드 (Ⅱ구역과 Ⅲ구역 사이의 유입포트)Mixed node (inlet port between zone II and zone III)

[일반식 8][Formula 8]

Figure 112013107251307-pat00025
Figure 112013107251307-pat00025

[일반식 9][Formula 9]

Figure 112013107251307-pat00026
Figure 112013107251307-pat00026

라피네이트 노드 (Ⅲ구역의 배출포트)Raffinate node (exhaust port in zone III)

[일반식 10][Formula 10]

Figure 112013107251307-pat00027
Figure 112013107251307-pat00027

[일반식 11][Formula 11]

Figure 112013107251307-pat00028
Figure 112013107251307-pat00028

상기 일반식 4 내지 11에 나타난 바와 같이, 스위칭 구간의 전반부에서, Ⅰ구역의 유량은 탈착제의 유입 유량과 동일하며(일반식 4 참조), 본 발명의 개방 루프를 가지므로 상기 Ⅰ구역에 유입되는 생산물의 농도는 0이 된다(일반식 5 참조). 또한, 전반부에서는 추출물 배출포트를 잠그므로, Ⅱ구역의 유량은 Ⅰ구역의 유량과 동일하고, 추출물의 유량은 0이되며, Ⅱ구역으로 유입되는 생산물의 농도는 Ⅰ구역에서 배출되는 생산물의 농도와 동일하다(일반식 6 내지 7 참조). Ⅱ구역과 Ⅲ구역 사이에서는 혼합물이 공정 내로 유입된다. 따라서, Ⅲ구역에서의 유량은 Ⅱ구역의 유량과 혼합물 유입 유량을 합한 값이다(일반식 8 참조). 또한, Ⅲ구역으로 유입되는 생산물의 농도와 Ⅲ구역의 유량를 곱한 값은 Ⅱ구역에서 배출되는 생산물의 농도와 Ⅱ구역의 유량을 곱한 값과 혼합물의 농도와 혼합물의 주입 유량을 곱한 값의 합이다(일반식 9 참조). 따라서, 공정에서 배출되는 라피네이트의 유량은 Ⅲ구역의 유량이며, 라피네이트의 농도는 Ⅲ구역에서 배출되는 생산물의 농도이다. As shown in the above general formulas 4 to 11, in the first half of the switching section, the flow rate of the first zone is equal to the flow rate of the desorbent (refer to the general formula 4), and since it has the open loop of the present invention, The concentration of the resulting product becomes zero (see Formula 5). In addition, since the extract outlet port is locked in the first half, the flow rate of the Ⅱ zone is equal to the flow rate of the Ⅰ zone, the flow rate of the extract is 0, and the concentration of the product introduced into the Ⅱ zone is the concentration of the product discharged from the zone I (See formulas 6 to 7). Between Zone II and Zone III, the mixture enters the process. Therefore, the flow rate in the zone III is the sum of the flow rate in the zone II and the flow rate of the mixture (see equation 8). Also, the product concentration of the product entering the zone III multiplied by the flow rate of the zone III is the product of the concentration of the product discharged in zone II multiplied by the flow rate in zone II, the product of the concentration of the mixture and the injection flow rate of the mixture See equation 9). Thus, the flow rate of the raffinate discharged from the process is the flow rate of the zone III, and the concentration of the raffinate is the concentration of the product discharged from the zone III.

또한, 스위칭 구간의 후반부의 노드 모델은 하기 일반식 12 내지 일반식 19에 의하여 설정될 수 있다.The node model of the latter half of the switching period may be set by the following equations (12) to (19).

탈착제 노드 (Ⅱ구역의 유입포트)Desorption node (inlet port in zone II)

[일반식 12][Formula 12]

Figure 112013107251307-pat00029
Figure 112013107251307-pat00029

[일반식 13][Formula 13]

Figure 112013107251307-pat00030
Figure 112013107251307-pat00030

혼합물 노드 (Ⅱ구역과 Ⅲ구역 사이의 유입포트)Mixed node (inlet port between zone II and zone III)

[일반식 14][Formula 14]

Figure 112013107251307-pat00031
Figure 112013107251307-pat00031

[일반식 15][Formula 15]

Figure 112013107251307-pat00032
Figure 112013107251307-pat00032

라피네이트 노드 (Ⅲ구역의 배출포트)Raffinate node (exhaust port in zone III)

[일반식 16][Formula 16]

Figure 112013107251307-pat00033
Figure 112013107251307-pat00033

[일반식 17][Formula 17]

Figure 112013107251307-pat00034
Figure 112013107251307-pat00034

추출물 노드 (Ⅰ구역의 배출포트)Extract node (exhaust port in zone I)

[일반식 18][Formula 18]

Figure 112013107251307-pat00035
Figure 112013107251307-pat00035

[일반식 19][Formula 19]

Figure 112013107251307-pat00036
Figure 112013107251307-pat00036

상기 일반식 12 내지 19에 나타난 바와 같이, 스위칭 구간의 후반부에서, Ⅱ구역의 유량은 탈착제의 유입 유량과 동일하며(일반식 12 참조), 본 발명의 개방 루프를 가지므로 상기 Ⅱ구역에 유입되는 생산물의 농도는 0이 된다(일반식 13 참조). Ⅱ구역과 Ⅲ구역 사이에서는 혼합물이 공정 내로 유입된다. 따라서, Ⅲ구역에서의 유량은 Ⅱ구역의 유량과 혼합물 유입 유량을 합한 값이다(일반식 14 참조). 또한, Ⅲ구역으로 유입되는 생산물의 농도와 Ⅲ구역의 유량를 곱한 값은 Ⅱ구역에서 배출되는 생산물의 농도와 Ⅱ구역의 유량을 곱한 값과 혼합물의 농도와 혼합물의 주입 유량을 곱한 값의 합이다(일반식 15 참조). 또한, 라피네이트 배출포트를 잠그므로, Ⅰ구역의 유량은 Ⅲ구역의 유량과 동일하며, Ⅰ구역에 유입되는 생산물의 농도는 Ⅲ구역에서 배출되는 생산물의 농도이다(일반식 16 내지 17 참조). 또한, 공정에서 배출되는 추출물의 유량은 Ⅰ구역의 유량과 동일하며, 추출물의 농도는 Ⅰ구역에서배출되는 생산물의 농도와 동일하다(일반식 18 내지 19 참조).
As shown in the above general formulas 12 to 19, in the latter half of the switching section, the flow rate of the zone II is equal to the flow rate of the desorbent (refer to the general formula 12), and since it has the open loop of the present invention, The concentration of the resulting product is zero (see Formula 13). Between Zone II and Zone III, the mixture enters the process. Therefore, the flow rate in the zone III is the sum of the flow rate in the zone II and the flow rate of the mixture introduction (see equation 14). Also, the product concentration of the product entering the zone III multiplied by the flow rate of the zone III is the product of the concentration of the product discharged in zone II multiplied by the flow rate in zone II, the product of the concentration of the mixture and the injection flow rate of the mixture See equation 15). Also, since the raffinate outlet port is locked, the flow rate in zone I is equal to the flow in zone III, and the concentration of product introduced into zone I is the concentration of the product discharged in zone III (see formulas 16-17). In addition, the flow rate of the extract from the process is equal to the flow rate in zone I, and the concentration of the extract is the same as the concentration of the product discharged in zone I (see formulas 18 to 19).

이하, 본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(Three-port in Three-zone SMB; TT-SMB) 공정”을 사용한 혼합물의 분리방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a method for separating a mixture using a three-port three-zone SMB (TT-SMB) process according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(Three-port in Three-zone SMB; TT-SMB) 공정”을 사용한 혼합물의 분리방법은 예를 들어, 방향족 탄화수소의 혼합물의 분리, 에틸벤젠의 분리 공정, 키랄 화합물의 분리 공정 등에 적용될 수 있으며, 의약품 제조 과정 중 최종 산물 혹은 중간 물질인 racemic 혼합 의약품의 분리 공정 등에 적용될 수 있다.
The separation method of the mixture using the "three-port in three-zone SMB (TT-SMB) process" according to the present invention can be carried out by, for example, separation of a mixture of aromatic hydrocarbons, Separation process of chiral compounds, and the like, and may be applied to a separation process of a racemic mixed medicament, which is a final product or an intermediate product in a pharmaceutical manufacturing process.

도 2는 종래 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정에서의 각 포트에서의 농도 구배를 나타내는 그래프로, 추출물(extract) 배출포트에서의 농도 구배(도 2(a))를 보면, 불순물이 되는 물질 즉 라피네이트(raffinate)의 대부분이 한 스위칭 구간의 전반부에 존재함을 알 수 있으며, 또한, 라피네이트(raffinate) 배출포트에서의 농도구배(도 2(b))를 보면, 불순물이 되는 물질 즉 추출물(extract)의 대부분이 한 스위칭 구간의 후반부에 존재함을 알 수 있다.FIG. 2 is a graph showing the concentration gradient at each port in a conventional similar moving bed adsorption separation (SMB) process, wherein the concentration gradient at the extract outlet port (FIG. 2 (a) In other words, it can be seen that most of the raffinate exists in the first half of one switching period, and the concentration gradient (Fig. 2 (b)) at the raffinate discharge port shows that the substance It can be seen that most of the extract is present in the latter half of one switching period.

상기 추출물 생산물의 초반부에 존재하는 불순물의 대부분은 한 스위칭 구간에서의 후반부에 유입되는 라피네이트이다. 한 스위칭 구간의 후반부에 들어간 라피네이트는 곧바로 유사 이동층 흡착 분리장치가 스위칭되는 시간을 만나게 되므로, 탈착제와 함께 앞으로 이동할 시간이 충분히 확보되지 않는다. 따라서, 불순물이 되는 라피네이트는 이동하기 전에 추출물 배출포트가 한 컬럼 앞으로 위치를 이동하는 시간을 만나므로 추출물 배출포트에서 배출되게 된다.Most of the impurities present in the early part of the extract product are raffinates flowing into the latter half of one switching period. The raffinate entering the latter half of one switching section immediately meets the switching time of the similar moving bed adsorption separation apparatus, so that sufficient time for moving forward with the desorbing agent is not secured. Therefore, the raffinate, which becomes an impurity, is discharged from the extract outlet port since the extract outlet port meets the time for moving to the position before the column before moving.

또한, 상기 라피네이트 생산물의 후반부에 존재하는 불순물의 대부분은 한 스위칭 구간에서의 전반부에 유입되는 추출물이다. 한 스위칭 구간의 전반부에 유입되는 라피네이트는 탈착제와 함께 비교적 긴 시간동안 라피네이트 배출포트 방향으로 이동하며, 추출물은 후반부에 라피네이트 배출포트에서 배출된다.
In addition, most of the impurities present in the latter half of the raffinate product are extracts that enter the first half of one switching period. The raffinate entering the first half of one switching section moves with the desorbent toward the raffinate outlet port for a relatively long time and the extract is discharged from the raffinate outlet port at the latter half.

본 발명의 실시예에 따른 “세 구역 세 포트 유사이동층 흡착 분리(Three-port in Three-zone SMB; TT-SMB)공정”에서는 스위칭 구간을 전반부 및 후반부로 구분하고, 3개의 크로마토그라피 구역 및 3개의 포트를 사용하며, 전반부에서는 추출물 배출포트를, 후반부에서는 라피네이트 배출포트를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다. In the " three-port in three-zone SMB (TT-SMB) process " according to the embodiment of the present invention, the switching section is divided into a first half portion and a second half portion, and three chromatographic regions Three ports are used, and an extract discharge port is not used in the first half and a raffinate discharge port is not used in the second half.

이러한 방법을 통해, 불순물이 적게 포함되는 구간의 생산물의 유량을 종래 “제 4구역 유사이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”보다 높일 수 있다.With this method, the flow rate of the product of the section containing less impurities can be made higher than that of the conventional " fourth zone-like moving bed adsorption separation (four-zone SMB process) ".

본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”에 대한 모식도는 도 4를 통해 확인할 수 있다. A schematic diagram of the " three-port three-port similar mobile bed adsorption separation (TT-SMB) process " according to the present invention can be seen in FIG.

본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사이동층 흡착 분리(TT-SMB) 장치”를 사용하는 혼합물의 분리방법은 다음과 같은 점에서 종래 SMB 운전방법과 차이를 갖는다.The separation method of the mixture using the "three-port three-port similar moving bed adsorption separation (TT-SMB) apparatus" according to the present invention differs from the conventional SMB operation method in the following points.

첫째, “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”의 2가지 배열을 한 스위칭 기간 동안 혼합하여 사용하는 것이다. 본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”에서는 스위칭 구간을 전반부와 후반부로 나누어, 전반부에서는 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”을, 후반부에서는 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”과 유사한 구성을 가지는 분리 장치를 사용한다. 즉, 탈착제가 스위칭 구간의 전반부에서는 제 I 구역으로 유입되고, 후반부에서는 제 Ⅱ 구역으로 유입된다. 또한 스위칭 구간의 전반부에서는 제 Ⅲ 구역에서 배출되는 유체가 모두 라피네이트 생산물로 얻어지며, 후반부에서는 제 I 구역에서 배출되는 유체가 모두 추출물 생산물로 얻어진다.First, two arrangements of "three zone-like mobile bed adsorption separation (three-zone SMB) process" are used during a switching period. In the "three-port three-port similar mobile bed adsorption separation (TT-SMB) process" according to the present invention, the switching section is divided into a first half portion and a second half portion. Quot; and " SMB without zone I process " in the latter half. That is, the desorbent flows into the zone I in the first half of the switching period and into the zone II in the latter half of the switching period. In the first half of the switching period, all of the fluid discharged from the third region is obtained as a raffinate product, and in the latter half, the fluid discharged from the first region is obtained as an extract product.

둘째, 종래 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”을 사용하였을 때와 비교하여, “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”을 사용하는 스위칭 구간의 전반부에서는 추출물 생산물을 생산하지 않고, “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”을 사용하는 스위칭 구간의 후반부에서는 라피네이트 생산물을 생산하지 않는다.Second, compared with the conventional case where the "three zone-like moving bed adsorption separation (three-zone SMB) process" was used, the switching period using the "fourth zone without SMB without zone IV process" Does not produce the extract product in the first half and does not produce the raffinate product in the latter half of the switching period using the " SMB without zone I process ".

셋째, 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”에서보다 스위칭 구간의 전반부에서는 라피네이트 배출포트의 유량이 증가하고, 스위칭 구간의 후반부에서는 추출물 배출포트의 유량이 증가한다. Thirdly, the flow rate of the raffinate discharge port increases in the first half of the switching section and the flow rate of the extract discharge port increases in the latter half of the switching section than in the conventional "four-zone SMB process".

넷째, “세 구역 세 포트 유사이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”에서는 실질적으로 스위칭 구간 중 3개의 포트가 사용되므로, 기존의 4개의 포트가 사용되는 공정에 비해 펌프의 개수가 적게 든다는 장점이 있다. 이는 펌프를 구성하는 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 공정 운전시 종래 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정에 비해서 유량을 간단히 조절할 수 있다.
Fourth, since three ports are used in the "three-port three-port similar moving bed adsorption separation (TT-SMB) process", the number of pumps is reduced compared to the process in which four ports are used . This not only makes it possible to reduce the cost of constructing the pump, but also allows the flow rate to be simply controlled during the operation compared to the conventional similar moving bed adsorption separation (SMB) process.

실시예Example  And 비교예Comparative Example

실시예에 따른 SMB 장치를 사용하는 혼합물의 분리방법에서는 한 구역(zone)당 1개의 컬럼을 가지는“3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”에 대하여“세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(Three-port in Three-zone SMB; TT-SMB) 공정”이 사용되었을 때의 개선된 성능을 확인하기 위해 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 표 1의 선형 흡착 계수 (linear isotherm parameter)를 적용하여 상기 일반식 3로부터 설정되는

Figure 112013107251307-pat00037
의 값은 0.26 내지 0.74 로 계산되었다.In the method of separating a mixture using an SMB device according to the embodiment, the "three zone-like moving bed adsorption separation (three-zone SMB) process", which has one column per zone, Simulation studies were conducted to verify the improved performance when the "Three-port in Three-zone SMB (TMB) process" was used. (3) is applied by applying the linear adsorption coefficient of Table 1
Figure 112013107251307-pat00037
Was calculated to be 0.26 to 0.74.

이 때,

Figure 112013107251307-pat00038
의 값이 0.26 미만이면, 라피네이트 생산 구간이 짧아져 라피네이트 생산물의 생산량이 저하될 수 있고, 컬럼 내 라피네이트 물질의 잔류로 인해 추출물 생산물의 순도가 저하될 수 있다. 마찬가지로 0.74보다 큰 값을 가지게 되면, 추출물 생산 구간이 짧아져 추출물 생산물의 생산량이 저하될 수 있고, 컬럼 내 추출물 물질의 잔류로 인해 라피네이트 생산물의 순도가 저하될 수 있다. 본 실시예에서는
Figure 112013107251307-pat00039
의 값은 0.3, 0.5 및 0.7을 사용하였다.At this time,
Figure 112013107251307-pat00038
Is less than 0.26, the raffinate production interval may be shortened to reduce the yield of the raffinate product, and the purity of the extract product may be lowered due to the residual raffinate material in the column. Likewise, if the value is larger than 0.74, the production yield of the extract may be shortened and the yield of the extract product may be lowered, and the purity of the raffinate product may be lowered due to the residue of the extract material in the column. In this embodiment,
Figure 112013107251307-pat00039
The values of 0.3, 0.5, and 0.7 were used.

또한, 비교예로는 종래 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”의 형태인“제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”과 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”을 사용하는 분리 공정과 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”을 사용하였다.As a comparative example, the " SMB without zone IV process " and the " first zone excluded process ", which are the conventional "three zone-like mobile bed adsorption separation (three- A separation process using the "SMB without zone I process" and a "four zone-like mobile bed adsorption separation process (four-zone SMB process)" were used.

본 발명에 따른 실시예 및 비교예에서는 크로마토그라피 한 구역 당 1개의 컬럼을 가지는 공정을 설계하였고, 종래 “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”은 1111, “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”은 1110, “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”은 0111 배열로 명명하였다.In the examples and the comparative examples according to the present invention, a process having one column per chromatographic area was designed. Conventionally, " four zone-based SMB process " 1110 " and " SMB without zone I process " is designated as 0111 arrangement.

상기 실시예 및 비교예의 분리 대상 혼합물은 비교적 낮은 선택도(selectivity)인 1.5를 갖도록 설정되었다. 이때, 선택도(selectivity)가 낮은 물질은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, racemic 혼합 의약품 등을 사용할 수 있다. 상기 racemic 혼합 의약품의 경우, 이성질체 중 한쪽 타입(R-form 또는 S-form)은 의약 효과를 갖는 반면, 다른 한쪽 타입은 의약 효과가 없거나 태아 기형 유발 및 발암작용 등의 부작용이 크기 때문에 두 타입을 고순도로 분리해야 할 필요성이 있다. 이러한 이성질체는 용해도, 끓는점 및 녹는점 등의 물리·화학적 성질이 유사하므로, 일반적인 분리방법으로는 두 타입을 분리하기 힘들며, 본 발명에 따른 흡착 분리방법을 사용하는 것이 상기 이성질체를 고순도로 분리할 수 있다.The mixture to be separated in the above Examples and Comparative Examples was set to have a relatively low selectivity of 1.5. At this time, the substance having a low selectivity is not particularly limited. For example, racemic mixed medicines and the like can be used. In the case of the racemic mixed medicines, one of the isomeric forms (R-form or S-form) has a medicinal effect, while the other type has no medicinal effect or causes adverse effects such as fetal malformations and carcinogenic effects. There is a need to separate them in high purity. Since these isomers have similar physical and chemical properties such as solubility, boiling point, and melting point, it is difficult to separate the two types by a general separation method, and using the adsorption separation method according to the present invention can separate the isomers with high purity have.

본 발명에서는 상용 프로그램인 gPROMS Modelbuilder를 이용하여, 생산물 배출포트, 혼합물 유입포트 및 컬럼 내부의 농도 구배 등을 예측할 수 있는 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정” 모사기, “4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정” 모사기 및 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정” 모사기를 구현하였고, 각 공정 결과의 분리 성능은 순도(purity), 회수율(recovery), 생산성(productivity) 및 용매 소비량(eluent consumption)의 4가지 성능 지표로 비교되었다.In the present invention, a "three-zone similar mobile layer adsorption separation (three-zone SMB) process" simulator capable of predicting the concentration gradient in the product discharge port, mixture inlet port and column using the commercial program gPROMS Modelbuilder (TT-SMB) process ", and the separation performance of each process result is shown in terms of purity, Recovery, productivity, and solvent consumption (eluent consumption).

상기 공정들의 모사기를 만들기 위해서는 두 개의 수학적 모델이 필요하다. 하나는 단일 컬럼에서의 각 성분의 흡착 및 분리 거동을 표현하는 컬럼(column) 모델이고, 다른 하나는 여러 컬럼을 유사 이동층 흡착 분리 공정의 모형(configuration)이 되도록 연결하는 노드(node) 모델이다.Two mathematical models are needed to create a simulator for these processes. One is a column model expressing the adsorption and separation behavior of each component in a single column and the other is a node model connecting multiple columns in a similar mobile layer adsorption separation process configuration .

본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 컬럼(column) 모델에서 사용한 수학적 모델식은 equilibrium-dispersive model 식이다. 상기 모델식은 각 물질에 대한 미분 방정식 형태의 물질 수지식(differential mass balance equation), 흡착평형식(equilibrium isotherm)과 초기 및 경계 조건(initial and boundary conditions)으로 이루어져 있다. 또한 상기 노드(node) 모델은 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치의 모형(configuration)을 표현하기 위해 각 컬럼과 포트의 연결에 있어서의 유량, 농도 관계에 대한 물질 수지식들로 이루어져 있다.The mathematical model equation used in the column model of the examples and comparative examples according to the present invention is equilibrium-dispersive model equation. The model equation consists of a differential mass balance equation, equilibrium isotherm and initial and boundary conditions for each material. The node model also consists of material knowledge of the flow and concentration relationships in each column and port connection to represent the configuration of a similar mobile bed sorbent separation (SMB) device.

상기 전술한 바와 같이, 수학적 모델식들을 이용한 일반적인 SMB 공정 모사기의 수행을 위한 SMB 시스템 및 공정 변수들(SMB system and operating parameters)을 하기 표 1 및 2에 나타내었다.As described above, the SMB system and the SMB system and operating parameters for performing a general SMB process simulator using mathematical model equations are shown in Tables 1 and 2 below.

Figure 112013107251307-pat00040
Figure 112013107251307-pat00040

Figure 112013107251307-pat00041
Figure 112013107251307-pat00041

상기 표 1은 일반적인 SMB 공정을 위한 SMB 시스템 변수들을 나타내고, 표 2는“4구역 유사 이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”, “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정” 및 “세 구역 세 포트유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”의 공정 변수를 나타낸다. 상기 각 공정은 한 컬럼의 최대유량이 30 ml/min이 되도록 설정되었다. 또한, 모든 공정에 있어서 분리대상 혼합물(feed)의 농도는 3 g/l로 설정되었고, 스위칭 구간의 길이는 SMB1111과 SMB1110에서는 1.12 분(min), 나머지 다른 공정에 있어서는 1.24 분(min)으로 설정되었다. 스위칭 구간의 길이는 삼각좌표 이론(triangle theory)으로부터 계산되었는데, 공정마다 서로 상이한 이유는 SMB1111 및 SMB1110 공정에서는 1구역의 유량이 최대값인 30 ml/min인 반면, 나머지 공정에서는 3구역의 유량이 최대값인 30 ml/min으로 설정되기 때문이다.“3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”은 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정”과 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정”의 두 가지 경우를 사용하였다. 본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”에서는

Figure 112013107251307-pat00042
값이 0.3, 0.5 및 0.7인 경우로 나누어, 각각 TT1, TT2 및 TT3로 명명하였다. 스위칭 구간의 전반부와 후반부는 각각 step A와 step B로 나타내었다. Table 1 shows the SMB system parameters for a typical SMB process. Table 2 shows the four-zone SMB process, the three-zone SMB process, &Quot; and " three zone three port similar mobile bed adsorptive separation (TT-SMB) process ". Each of the above steps was set so that the maximum flow rate of one column was 30 ml / min. The concentration of the feed to be separated in all processes was set at 3 g / l. The switching section length was set to 1.12 minutes (min) for SMB1111 and SMB1110, and to 1.24 minutes (min) for the remaining processes . The length of the switching section is calculated from the triangle theory. The reason for this difference is that the flow rate of the first zone is 30 ml / min in the SMB1111 and SMB1110 processes, The "three zone-like mobile bed adsorption separation (three-zone SMB) process" is a "three-zone SMB without zone IV process" and a " And the "SMB without zone I process" (except for the first zone). In the " three-zone three-port similar moving bed adsorption separation (TT-SMB) process "
Figure 112013107251307-pat00042
Values were 0.3, 0.5, and 0.7, respectively, and were named TT1, TT2, and TT3, respectively. The first half and the second half of the switching period are represented by step A and step B, respectively.

본 발명에 따른 실시예 및 비교에의 분리 공정의 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The results of the separation process according to Examples and Comparative Examples according to the present invention are shown in Table 3 below.

Figure 112013107251307-pat00043
Figure 112013107251307-pat00043

상기 표 3에 나타난 바와 같이, SMB1111 공정에서보다 세 구역만으로 구성된 SMB1110, SMB0111, TT1, TT2 및 TT3 공정의 결과가 생산성(productivity)의 측면에서 우수한 결과를 나타내는 반면, 용매 사용량(eluent consumption)은 높은 것을 확인할 수 있다. 이는 세 구역만으로 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 공정이 구성되면서 흡착제의 사용이 줄어들며, 개방루프의 사용으로 용매의 재사용 단계가 생략되었기 때문이다. 또한

Figure 112013107251307-pat00044
값이 0.5인 TT2 공정은 순도(purity) 및 회수율(recovery)면에서 SMB1111, SMB1110, SMB0111 공정에 비해 뛰어난 분리 성능을 보임을 확인할 수 있다. TT1, TT2, TT3의 결과에서
Figure 112013107251307-pat00045
값이 증가할수록 추출물 생산물의 순도, 라피네이트 생산물의 회수율, 생산성, 용매사용량이 향상됨을 확인할 수 있고, 반대로
Figure 112013107251307-pat00046
값이 감소할수록 라피네이트 생산물의 순도와 추출물 생산물의 회수율, 생산성, 용매사용량이 향상되는 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 3, the results of the SMB1110, SMB0111, TT1, TT2 and TT3 processes composed of only three zones in the SMB1111 process show excellent results in terms of productivity, while the eluent consumption is high . This is because the use of the adsorbent is reduced because only three zones constitute a similar mobile bed adsorption separation (SMB) process, and the use of the open loop eliminates the step of reusing the solvent. Also
Figure 112013107251307-pat00044
It can be seen that the TT2 process with a value of 0.5 shows excellent separation performance compared to the SMB1111, SMB1110 and SMB0111 processes in terms of purity and recovery. From the results of TT1, TT2, TT3
Figure 112013107251307-pat00045
As the value increases, it can be confirmed that the purity of the extract product, the recovery rate of the raffinate product, the productivity, and the solvent consumption are improved,
Figure 112013107251307-pat00046
As the value decreases, the purity of the raffinate product and the recovery rate, productivity and solvent consumption of the extract product are improved.

결과적으로, 본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”은 종래 “3구역 유사이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정” 및 “4구역 유사이동층 흡착 분리(four-zone SMB) 공정”보다 고순도의 물질을 생산하는 것이 가능하다. As a result, the " three-zone three-port similar mobile bed adsorptive separation (TT-SMB) process " It is possible to produce materials of higher purity than the " four-zone SMB process ".

상기 표 2와 표 3의 SMB1110, SMB0111, TT2 공정 결과 중 생산물들의 농도구배 그래프를 도 5 내지 7에 나타내었다. 상기 도 5 내지 7에서 (a)는 추출물 배출포트에서의 생산물의 농도구배를 나타내며, (b)는 라피네이트 배출포트에서의 생산물의 농도구배를 나타낸다. 5 to 7 show graphs of concentration gradients of the products in the SMB1110, SMB0111, and TT2 process results of Tables 2 and 3 above. FIGS. 5 to 7 (a) show the concentration gradient of the product at the extract outlet port, and (b) show the concentration gradient of the product at the raffinate outlet port.

도 5는 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정” 중 “제 4 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone IV) 공정” (SMB1110)을 사용했을 때의 생산물 농도구배 그래프이다. 스위칭 구간의 전반부의 라피네이트 생산물에는 거의 순수한 탈착제가 나오는데, 이는 불필요한 용매의 소비로 해석할 수 있다.FIG. 5 is a graph showing the product concentration gradient when the "SMB without zone IV process" (SMB1110) is used in the "three zone-like moving bed adsorption separation (three-zone SMB) to be. The raffinate product in the first half of the switching section is almost pure desorbent, which can be interpreted as the consumption of unnecessary solvent.

또한, 도 6은 “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”중 “제 1 구역 제외 유사 이동층 흡착 분리(SMB without zone I) 공정” (SMB0111)을 사용하였을 때, 도 7은 본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”에서

Figure 112013107251307-pat00047
값이 0.5였을 때(TT2)의 생산물 농도구배 그래프이다. 두 그래프의 농도구배는 비슷해 보이지만, 표 3에서와 같이 TT2 공정의 순도가 훨씬 높은 것을 확인할 수 있다. 이는 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(TT-SMB) 공정”에서는 도 6에 도시한 것과 같이 불순물이 거의 포함되지 않은 순수한 부분만 생산물로 생산하고, 나머지 부분은 생산 노드의 밸브를 닫아 생산물로 얻지 않기 때문이다.6, when the " SMB without zone I process " (SMB0111) is used in the "three zone-like mobile bed adsorption separation (three-zone SMB process) Quot; three-port three-port similar mobile bed adsorptive separation (TT-SMB) process "
Figure 112013107251307-pat00047
(TT2) when the value is 0.5. The concentration gradients of the two graphs are similar, but the purity of the TT2 process is much higher as shown in Table 3. In the " three-port three-port similar moving bed adsorption separation (TT-SMB) process ", only pure portions substantially free from impurities are produced as shown in FIG. 6, .

위의 결과를 종합하면, “3구역 유사 이동층 흡착 분리(three-zone SMB) 공정”에 본 발명에 따른 “세 구역 세 포트 유사 이동층 흡착 분리(Three-port in Three-zone SMB; TT-SMB) 공정”의 운전방법을 적용함으로써, 유량조절을 통해 효과적으로 분리 성능을 향상시켰다고 할 수 있다.In conclusion, the three-zone three-zone SMB process according to the present invention can be applied to the three-zone SMB process, SMB) process ", it can be said that the separation performance is effectively improved by controlling the flow rate.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예에는 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능하다. 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. Such modifications, alterations, and additions should be regarded as falling within the scope of the following claims.

Claims (4)

제 Ⅰ 내지 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 규정된 3개의 크로마토그라피 구역을 포함하고, ΔtA 구간 및 ΔtB 구간으로 규정되는 스위칭 구간을 포함하는 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치로서,
ΔtA 구간에서는,
탈착제 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역과 유체 연결된 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역; 및 상기 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 분리대상 혼합물 유입포트 및 라피네이트 배출포트가 유체 연결된 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역을 포함하고,
ΔtB 구간에서는,
제 Ⅲ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 추출물 배출포트가 유체 연결된 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되지 않고, 탈착제 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역; 상기 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역과 유체 연결되고, 분리대상 혼합물 유입포트가 유체 연결된 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역을 포함하며,
하기 일반식 1 내지 2를 만족하는 유사 이동층 흡착 분리 장치:
[일반식 1]
Figure 112015040705837-pat00048

[일반식 2]
Figure 112015040705837-pat00049

상기 일반식 1 내지 2에서 ΔtA는 스위칭 구간의 전반부의 시간을 나타내고, ΔtB는 스위칭 구간의 후반부의 시간을 나타내며, tsw는 스위칭 시간을 나타내고,
Figure 112015040705837-pat00065
는 스위칭 구간에 대한 전반부의 시간(ΔtA)의 비율을 나타낸다.
A similar mobile bed adsorptive separation (SMB) apparatus comprising three chromatographic zones defined by a first to a third chromatographic zone, the switching zone comprising a switching section defined by a Δt A section and a Δt B section,
In the interval Δt A ,
A chromatograhy zone I in fluid communication with the desorbent inlet port; A second chromatography chromatographic region fluidly connected to the first chromatographic region; And a third chromatography zone fluidly connected to the second chromatography zone, the separation subject mixture inlet port and the raffinate outlet port being fluidly connected,
In the? T B section,
A chromatography chromatographic section fluidly connected to the Ⅲ chromatographic section and fluidly connected to the extract outlet port; A chromatographic region II fluidly connected to the desolvating agent inlet port in fluid communication with the first chromatographic section; A third chromatographic region fluidly connected to the second chromatographic region, the separation subject mixture inlet port being in fluid communication with the second chromatographic region,
A similar moving bed adsorptive separation apparatus satisfying the following general formulas 1 to 2:
[Formula 1]
Figure 112015040705837-pat00048

[Formula 2]
Figure 112015040705837-pat00049

In the equations (1) and (2),? T A represents the time of the first half of the switching period ,? T B represents the time of the second half of the switching period, t sw represents the switching time,
Figure 112015040705837-pat00065
Represents the ratio of the time of the first half of the switching period (Δt A).
제 1 항에 있어서,
전체 스위칭 구간 내에서 ΔtA 구간 및 ΔtB 구간을 포함하는 스위칭 구간이 반복적으로 이루어지는 유사 이동층 흡착 분리 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the switching section including the? T A section and the? T B section is repeatedly performed in the entire switching section.
제 Ⅰ 내지 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 규정된 3개의 크로마토그라피 구역을 포함하고, ΔtA 구간 및 ΔtB 구간으로 규정되는 스위칭 구간을 포함하는 유사 이동층 흡착 분리(SMB) 장치를 이용한 혼합물의 분리방법으로서,
ΔtA 구간에서는,
제 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ 크로마토그라피 구역 순으로 유체의 이동이 이루어지고, 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역으로 탈착제가 유입되는 단계; 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 분리대상 혼합물이 유입되는 단계; 및 상기 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역에서 라피네이트 생산물이 배출되는 단계를 포함하고,
ΔtB 구간에서는,
제 Ⅱ, Ⅲ 및 Ⅰ 크로마토그라피 구역 순으로 유체의 이동이 이루어지며, 제 Ⅱ 크로마토그라피 구역으로 탈착제가 유입되는 단계; 제 Ⅲ 크로마토그라피 구역으로 분리대상 혼합물이 유입되는 단계; 및 상기 제 Ⅰ 크로마토그라피 구역에서 추출물 생산물이 배출되는 단계를 포함하며,
하기 일반식 1 내지 2를 만족하는 혼합물의 분리방법:
[일반식 1]
Figure 112015040705837-pat00051

[일반식 2]
Figure 112015040705837-pat00052

상기 일반식 1 내지 2에서 ΔtA는 스위칭 구간의 전반부의 시간을 나타내고, ΔtB는 스위칭 구간의 후반부의 시간을 나타내며, tsw는 스위칭 시간을 나타내고,
Figure 112015040705837-pat00066
는 스위칭 구간에 대한 전반부의 시간(ΔtA)의 비율을 나타낸다.
A method for separating a mixture using a similar moving bed adsorption separation (SMB) apparatus comprising three chromatographic zones defined by the chromatographic zones I to III, comprising a switching section defined by a section Δt A and a section Δt B ,
In the interval Δt A ,
The fluid is transferred in the order of the first, the second, the third and the third chromatography zone, and the desorbent is introduced into the first chromatographic zone; The step of introducing the mixture to be separated into the Ⅲ chromatographic section; And discharging the raffinate product in the third chromatographic zone,
In the? T B section,
II, III, and I chromatographic zones, and introducing desorbent into the second chromatographic zone; The step of introducing the mixture to be separated into the Ⅲ chromatographic section; And discharging the extract product in said I chromatography zone,
A method for separating a mixture satisfying the following general formulas 1 to 2:
[Formula 1]
Figure 112015040705837-pat00051

[Formula 2]
Figure 112015040705837-pat00052

In the equations (1) and (2),? T A represents the time of the first half of the switching period ,? T B represents the time of the second half of the switching period, t sw represents the switching time,
Figure 112015040705837-pat00066
Represents the ratio of the time of the first half of the switching period (Δt A).
제 3 항에 있어서,
분리대상 혼합물은 방향족 탄화수소, 에틸벤젠, 키랄 화합물 또는 라세미(racemic) 혼합물인 혼합물의 분리 방법.
The method of claim 3,
The separation subject mixture is an aromatic hydrocarbon, ethylbenzene, chiral compound or racemic mixture.
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