MÉTODO CROM&TOGRAF CQ SEMSCOOTIKÍUO ¥ U DISPOSITIVO CORRESPONDIERE PARA L SEPARACIÓN DE EZCL S BIN IAS Y DE
COMPONENTES MÚLTIPLES DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método cromatográfico semi-continuo para separar mezclas binarias y de componentes múltiples y a los dispositivos asociados. Los métodos cromatográficos permiten la separación y purificación de productos químicos, químicos finos, biológicos y farmacéuticos. En comparación con otros procesos de separación térmicos tienen la ventaja particular de que se pueden efectuar a temperaturas moderadas y que por consiguiente cuidan el producto (M. Juza, M. Mazzotti y M. Morbidelli, Trends in Biotechnology, 18, 2000, páginas 108-118; S. Imamoglu, Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, 26, 2002, páginas 211-231). En muchas aplicaciones, en particular en el campo de la ciencia de vida frecuentemente sólo es posible obtener con el auxilio de métodos cromatográficos los elevados requisitos de pureza que adicionalmente se exigen de los productos finales (M. Schulte y J. Strube, Journal of Chromatography A 906, 2001, páginas 399-416) . Se encuentra muy difundido el llamado proceso por lotes. Es particularmente flexible y técnicamente comparativamente sencillo de estructurar. En ciclos sucesivos REF.:188312 se carga en la columna cromatográfica en cada caso un pulso finito de la mezcla de sustancias a ser separadas. Después de esto se lixivia con uno o varios disolventes. Los diferentes componentes se adsorben con diferente intensidad al fluir a través de la columna cromatográfica, a consecuencia de eso se separa y se fraccionan a la salida de la columna. Después de esto sigue una fase de regeneración en lecho sólido. Solamente es posible comenzar con un nuevo lote o bien si ya se terminó con el lote previo o si el componente que se adsorbe con más intensidad del lote anterior migró suficientemente lejos para que el componente que se adsorbe más débilmente no lo alcance. Por lo tanto, el proceso por lotes requiere por lo general mucho tiempo para purificar una cantidad dada de producto. Además de la forma de funcionamiento por lotes existen las alternativas continuas que se usan principalmente en la producción técnica a media y gran escala (B. Clay, Chemical Market Report 259, 2001, página 15) . Por lo general consumen una menor cantidad de disolvente y permiten una mayor productividad. El principio de la cromatografía continua en contracorriente se conoce por M. Nega a y F. Sho i, Journal of Chromatography 590, 1992, páginas 113-117. Las instalaciones adecuadas para llevar a cabo la cromatografía continua a contracorriente como, en particular las llamadas instalaciones (SMB = Simulated Moving Bed) de lecho móvil simulado se describen, por ejemplo en los documentos US 2,621,149 B; US 2,985,589 B y se pueden obtener comercialmente . Por lo general, en una instalación SMB se conectan varias columnas individuales para formar un circuito cerrado. En un sitio del circuito se alimenta carga, el cual por lo general contiene una mezcla binaria (A+B) . En otro sitio del circuito se suministra disolvente puro. El perfil de concentración interno resultante para la mezcla de sustancias A+B se ajusta después de una fase de arranque. El componente (A) que se adsorbe más débilmente se extrae en la llamada salida de refino, en tanto que el componente (B) que se adsorbe con mayor intensidad se obtiene en la salida del extracto. En la operación de la instalación SMB las entradas y salidas se conectan en sucesión de manera periódica pero no necesariamente simultánea en dirección del flujo de líquido mediante válvulas como, por ejemplo, válvulas individuales, válvulas de varios pasos, bloques de válvulas, compuertas o válvulas de rotación, de manera que se produce aparentemente un movimiento de contracorriente del flujo de líquido y la fase estacionaria. Las zonas que se identifican entre las respectivas entradas y salidas en el proceso SMB desempeñan los papeles siguientes en el proceso total de separación: Zona I : desorción del componente (A) de adsorción intensa, Zona II: desorción del componente (B) de adsorción débil, Zona III: adsorción del componente (A) de adsorción intensa, Zona IV: adsorción del componente (B) de adsorción débil . En la bibliografía de patentes se encuentran una serie de perfeccionamientos del método de lecho móvil simulado, principalmente con el objeto de obtener mejores rendimientos de separación y/o ampliar el método para separar múltiples componentes. En la patente US 6,712,973 B, por ejemplo, se efectúa una conexión asincrónica de los sitios de alimentación y descarga, mediante lo cual se obtienen grados de libertad adicionales para influir en las longitudes de zona centrales. En la patente US 5,102,553 B se patenta una forma de funcionamiento en la que los caudales se pueden modificar durante un periodo de conmutación, mediante la cual la toma de producto se puede adaptar mejor al desarrollo temporal del perfil de concentración axial, tanto en el extracto como también en el refinado. H. Schramm, M. Kaspereit y A. Seidel Morgenstern, Journal of Chromatography A 1006, 2003, páginas 77-86 proponen además una modulación de las concentraciones de alimentación que conduce a un notable incremento de la productividad. Sin embargo, en este caso la ventaja económica frente a la forma de funcionamiento SMB convencional se ve fuertemente restringida por los límites de solubilidad de la mezcla de sustancias en el agente de lixiviación. Finalmente, la patente US 6,602,420 B describe un método para purificar sacarosa con el auxilio del proceso SMB en el que se aprovecha el llamado efecto de "desplazamiento" . En este aspecto el efecto de "desplazamiento" describe la propiedad de los componentes de soluciones altamente concentradas de poderse desalojar mutuamente a consecuencia de mecanismos de efecto recíproco, de lo cual resulta un efecto de separación adicional. Otros procesos conocidos en la bibliografía de patentes son los métodos ISMB y SSMB. En el llamado proceso SMB perfeccionado (ISMB según sus siglas en inglés) , a diferencia principal con relación al proceso SMB convencional se desacoplan del reciclado la alimentación y descarga (D. Costesson, G. Rearick y M. Kearne, Zuckerindustrie 125, 2000, páginas 333-335) . Después de que tuvo lugar el suministro de la carga y del agente de lixiviación y la salida del refino tiene lugar un reciclado puro. A continuación los puertos se conectan sincrónicos a una columna siguiente en la dirección de flujo. La necesidad de energía de la fase de reciclado es un factor dominante en los costos totales de las plantas industriales a gran escala. Esto se puede reducir en el proceso ISMB en virtud de que la bomba de reciclado no está impulsando permanentemente (F. Lutin, M. Bailly y D.Bar. Desaltination 148, 2002 páginas 121-124) . El proceso SMB secuencial (SSMB) se consiguió para obtener varias fracciones de una mezcla de sustancias y se usa exclusivamente en la industria azucarera (S. Baudouin y X. Lancrenon, Industries Alimentaires et Agricoles, 120, 2003, páginas 42-48). De manera similar al proceso SMB, se disponen varias columnas en un circuito cerrado. Contrariamente a la forma de funcionar del SMB convencional, la alimentación y descarga se efectúa en forma discontinua. Además es posible alimentar carga en varios sitios del circuito. Los flujos de producto también se pueden recolectar en cualquier momento a la salida de cada columna. El reciclado de fracciones impuras se puede efectuar o bien en la misma o en una columna adyacente. SSMB corresponde a una disposición inteligente de varias columnas para lotes, en principio se trata de un proceso discontinuo y sólo aprovecha parcialmente las ventajas de una contracorriente simulada. Adicionalmente resulta un problema complejo de programación que se debe solucionar para la operación óptima de este tipo de instalaciones. En la exposición de patente US 6,805,799 se presenta una nueva forma de funcionamiento "SMB-Focusing" , con cuyo auxilio es posible separar mezclas de varias sustancias en una "instalación SMB". En este se obtiene un perfil de gradiente al ajustar de zona en zona diferencias, por ejemplo, de contenido de sal o valor pH. Mediante esto se deberá lixiviar a la salida de la zona sólo un componente. La carga se alimenta en la primera zona, y los componentes se obtienen sucesivamente de acuerdo a su capacidad de lixiviado en las zonas respectivas. De manera similar al proceso SSMB, en este caso no se aprovecha el efecto de contracorriente. Esta estructura corresponde más bien a una operación acoplada de varias columnas para lote. El uso de esta forma de funcionamiento se limita a problemas de separación en los que es posible encontrar una magnitud de influencia externa adicional (por ejemplo, contenido de sal o valor pH) sobre el efecto de separación. Además es necesario formar un gradiente significativo . El proceso SMB convencional así como todas las ampliaciones continuas que se conocen hasta ahora (VARICOL, PowerFeed, ModiCon, ISMB, etc) solamente se pueden usar para la separación binaria debido al principio. Incluso la obtención de un componente de una mezcla solamente es posible si este último es el componente más intensamente o más débilmente adsorbido. Esto es una desventaja frente a la forma de funcionamiento por lote, la que por consiguiente permite una operación más flexible. Este es el motivo por el que la parte principal de las aplicaciones industriales se lleva a cabo en la forma de funcionamiento por lote. En virtud del hecho de que el proceso SMB convencional solamente puede subdividir en dos fracciones una mezcla de varias sustancias, su aplicación en la separación de varias sustancias requiere del uso de varias instalaciones SMB, las que se disponen, por ejemplo, en una cascada. La patente US 6,602,420 B describe, por ejemplo, la obtención industrial de sacarosa con una cascada de instalaciones SMB. Sin embargo, esto significa un considerable volumen de inversión. Resulta económicamente más favorable la operación de una sola instalación SMB en la que las etapas individuales de separación se efectúan temporalmente sucesivas hasta que la mezcla de varias sustancias se separó en sus componentes individuales. Sin embargo, esto va aunado a un elevado gasto de producción y de tiempo. Sin embargo, en este caso la tecnología SMB pierde frente a la forma de funcionamiento por lote las ventajas hasta ahora elogiadas con relación a la productividad y consumo de disolvente. Además de la cromatografía por lotes, en la separación de mezclas de varias sustancias también se estableció lo que se conoce como la cromatografía anular (Finke et al., J. Agrie. Food Chem., 50,2002, páginas 185-201; F. Hilbrig, Journal of Chromatography B, 790,2003, páginas 1-17) . En la cromatografía anular la carga se alimenta localizada sobre una columna en rotación, en tanto que sobre el resto de la circunferencia se proporciona agente de lixiviación. Mediante la rotación de la columna cromatográfica se producen bandas que salen en diferentes ángulos. Por consiguiente es posible separar una mezcla de varias sustancias en sus componentes individuales. En la cromatografía anular, la separación tiene lugar principalmente en dirección axial a pesar del movimiento radial. Por este motivo la cromatografía anular es análoga a un proceso por lotes con muchas columnas dispuestas en circuito. Se requieren grandes cantidades notables de disolvente. Se conocen las dificultades al distribuir la solución sobre la cabeza así como la región de los productos en el fondo de una unidad de CAC (cromatografía anular continua) , y una alimentación y descarga uniforme de los componentes de sustancia sobre una columna en rotación constituyen un reto de ingeniería técnica que hasta ahora no se pudo solucionar satisfactoriamente para una instalación grande' con un rendimiento correspondientemente alto. Sin embargo es favorable la posibilidad de poder separar continuamente una mezcla de varias sustancias. Por lo tanto existía la urgente necesidad de un proceso cromatográfico que permite la separación de sustancias de mezclas binarias y múltiples, siendo que el método debería de poderse usar económicamente en una sola instalación. Por lo tanto es el objeto de la invención un proceso cromatográfico semi-continuo para la separación de sustancias de mezclas binarias y múltiples en una instalación que consta de varias columnas individuales conectadas una con otra en circuito en una dirección X, caracterizado porque la separación bidimensional se obtiene de modo que a) en la etapa 1 del periodo p en una columna m se alimenta carga y en las otras columnas un flujo de agente de lixiviación en la dirección Y, b) en la etapa 2 del periodo p fluye un flujo de agente de lixiviación por las columnas conectadas en la dirección X y forma lo que se llama un flujo circulante, c) en la etapa 1 del periodo p+1 en la columna m+l se alimenta carga adicional y en las otras columnas flujo de agente de lixiviación adicional en la dirección Y, d) en la etapa 2 del periodo p+1 nuevamente fluye un flujo de agente de lixiviación por las columnas conectadas en la dirección x y forma lo que se llama un flujo circulante, e) y a) a d) se repiten continuamente. El método de conformidad con la invención se funda en el principio de la cromatografía de contracorriente simulada. Mediante la modificación del proceso SMB en la que los componentes de sustancias migran sobre bandas diagonales de manera similar a la cromatografía anular se logró inesperadamente que estos componentes de sustancias se pueden separar en un solo aparato. El método de conformidad con la invención combina además la forma de funcionamiento por lote con la tecnología SMB que permite una separación se i-continua de mezclas de varias sustancias . En virtud de esta combinación, el nuevo método se beneficia tanto de la flexibilidad del proceso por lotes como también de la mayor productividad y menor consumo de disolvente del proceso SMB. Además de esto, en comparación con la forma de funcionamiento por lote usual se aprovecha mejor el agente de adsorción. Para esto es más fácil realizar un concepto de conducción del proceso que en el caso del proceso SMB convencional. El método de conformidad con la invención es adecuado para separar mezclas binarias y por consiguiente puede sustituir el proceso SMB convencional. Además, a diferencia del proceso SMB convencional también se puede usar para la separación de mezclas de varias sustancias. Una forma de realización particular del método de conformidad con la invención se explica mediante la figura 1. La figura 1 muestra los elementos básicos de un dispositivo para el método de conformidad con la invención, sin limitarse a ellos. Varias columnas (S*) cromatográficas, al menos 2, preferiblemente 3 a 12 se conectan en serie. En la dirección Y (1) radial se hace incidir la carga en el fondo a lo largo de toda la anchura, y constituye la entrada (A*) a la columna, opuesta se encuentra la salida (B*) de la columna.
Cada columna está conectada con la columna adyacente en la dirección X con un distribuidor (V*) especial, el cual comprende una entrada (C*) al distribuidor y una salida (D*) del distribuidor. El circuito cromatográfico se cierra al conectar el final de la última columna con el principio de la primera columna mediante un distribuidor VA. Alternativamente el final de la última columna se conecta con el comienzo de la primera columna mediante dos distribuidores VE por el conducto K en la secuencia VE-K-VA. Las columnas (S*) cromatográficas comprenden, al igual que una columna SMB en la dirección X dos fritas y filtros laterales. Además, en la dirección Y dos fritas y filtros adicionales permiten el flujo en la dirección Y. Cada columna se llena con una fase estacionaria que en función del problema de separación puede ser una fase normal, inversa, quiral, de intercambio de iones o polimérica. Se empacan preferiblemente de la manera siguiente: primero se incorporan las fritas y filtros inferiores y laterales, la fase sólida se introduce desde arriba, de preferencia en el proceso de lechada, y se comprime mediante un émbolo de accionamiento hidráulico o un chorro de líquido. Después de esto se incorporan la frita superior y el filtro. En el periodo p se alimenta en la etapa 1 (= fase de inyección) carga en la columna Sm a través de la entrada Am de carga, todas las demás columnas reciben agente de lixiviación fresco. Todos los distribuidores (B*) se encuentran cerrados en la dirección X, de manera que el líquido alimentado abandona la columna (S*) en la salida (B*) de columna. La salida (B*) de cada columna se puede conectar con todos los recipientes de producto mediante válvulas de fraccionamiento. Durante la fase de inyección es posible ajustar el caudal de cada columna independientemente una de otra. Bien mirado, en esta dirección el proceso se opera como proceso por lotes. Los caudales se debieran ajustar de manera que el respectivo componente buscado se obtiene con la pureza y el rendimiento deseados . En la segunda etapa se separa a lo largo de la dirección X (2) al proceder de manera que se alimenta disolvente fresco en la entrada (Cn) de distribuidor de un distribuidor (Vn) dado, siendo que usualmente m > n. En la salida (Dn) de distribuidor del mismo distribuidor (Vn) se descarga el flujo circulante. Vn está cerrado en la dirección X; todos los demás distribuidores (V*) están abiertos en la dirección X y por consiguiente permiten un flujo circulante por todas las columnas. Todo el perfil de concentración se transporta en la dirección X En la salida (Dn) de distribuidor pueden resultar dos situaciones: 1. ó bien sale disolvente puro, el cual se puede seguir utilizando, 2. ó salen los componentes que se adsorben con más facilidad, los cuales se pueden conducir a los correspondientes recipientes de producto. Este método corresponde por consiguiente a una hábil combinación de la forma de funcionamiento SMB y por lotes en un solo aparato, siendo que, por así decir, se pasa alternativamente de una forma de funcionamiento a la otra. Las sustancias componentes migran, como lo muestran las ilustraciones siguientes, de manera similar a la cromatografía anular en diferentes trayectorias transversales . La separación se efectúa a lo largo de dos coordenadas, lo cual es una diferencia fundamental con relación a la cromatografía anular así como los métodos cromatográficos tradicionales que se conocen hasta ahora. Se trata de un auténtico método cromatográfico bidimensional. Es posible influir en la trayectoria a lo largo de la cual se forman las trayectorias de los diferentes componentes mediante los caudales ajustados en la dirección radial y axial . Es la tarea de la proyección del proceso configurar el proceso de separación en función de la mezcla de sustancias existente y de sus propiedades dinámicas de manera que únicamente se puede obtener el componente en cada caso deseado en la salida (B*) superior de una columna (S*) dada. La separación en la dirección X axial se asemeja al proceso SMB convencional, siendo que tiene lugar sin alimentación de carga. Por este motivo es posible proyectar esta etapa de manera relativamente sencilla en comparación con el proceso SMB convencional. El caudal se puede ajustar de manera que al final del periodo la columna (Sn) en la que incide el agente de lixiviación fresco se regenera completamente, es decir que sólo abandona la columna disolvente puro. Los valores correctos para los caudales se determinan mediante un cálculo de proyección basado en un modelo o de manera experimental. Para entender y analizar el comportamiento dinámico de este proceso se construyó el siguiente modelo matemático. Cada columna se subdivide en etapas tanto en la dirección axial como también en la dirección radial en las que se supone un equilibrio termodinámico entre la fase líquida y la fase sólida. Este modelo de etapas (píate model) que en la figura 2 se representa gráficamente en la dirección axial reproduce muy bien el comportamiento dinámico de separaciones cromatográficas y permite un estudio apegado a la realidad de las propiedades dinámicas. El número de etapas es una medida de la eficiencia hidrodinámica y se determina mediante la ecuación Van-Deemter (Guiochon, G. 2002, Journal of Chromatography A, 965, 129-161) HßtP As,
HETP es la "altura equivalente a placa teórica", una medida para la eficiencia dinámica de fluencia de una columna cromatográfica, y se determina experimentalmente mediante pruebas de pulso. La siguiente ecuación resulta en la dirección X axial si se observa el equilibrio de masa alrededor de una etapa:
De manera análoga a esto es posible construir la siguiente ecuación en la dirección Y radial
c -1 - c T* se/* i • tfßa r se/-4 i =- ??,-"."»»;i= ?,— .í;b = -.? K & °ca ÍC &
Ci"1'14 describe la concentración en la fase líquida del componente k en la etapa (ij), siendo que i representa la posición horizontal (dirección X axial) y j la posición vertical (dirección Y radial) . í?j,k a su vez es la concentración correspondiente en la fase sólida. nsp corresponde al número de componentes. Entre la fase líquida y la sólida reina un equilibrio de adsorción el cual con validez general se describe mediante la siguiente llamada ecuación de isotérmicas:
Muchas separaciones de sustancias se sujetan a una ley de adsorción lineal. Esto es particular el caso con soluciones altamente diluidas. Se caracterizan mediante el llamado coeficiente de Henry:
T0 es el tiempo de retención, y corresponde al tiempo que requiere una sustancia que no se puede absorber para atravesar la columna cromatográfica en la respectiva dirección axial o radial. eext describe finalmente la porosidad del paquete. Este modelo describe muy bien las separaciones cromatográficas como se ilustró impresionantemente en muchas publicaciones (entre otras Ludemann-Hombourger, O. y Nicoud, R.-M, 2000, Separation Science and Technology, 35, 1829-1862) . El modelo matemático puede servir adicionalmente para proyectar el proceso. Si resulta la una o la otra forma de operación depende de la elección de los caudales así como de las propiedades de adsorción del componente a ser separado.
Las columnas (S*) son atravesadas por el flujo en dos diferentes direcciones, preferiblemente direcciones X (2) e Y (1) perpendiculares una a otra. Las columnas se pueden configurar geométricamente ya sea como anillos divididos cilindricos (en el caso de 2 columnas resultan semianillos), o placas cuadradas. Si las columnas son anillos divididos, entonces se omite el último distribuidor VE en virtud de que el final de la última columna se puede conectar directamente con el primer distribuidor VA, mediante lo cual resulta una estructura total cilindrica. Para la gama de alta presión, de 20 a 200 bar se prefieren formas cilindricas a prueba de presión, en tanto que en la gama de baja presión es posible usar columnas cuadradas . Entre las columnas se encuentran en la dirección X axial los distribuidores (V*), los cuales satisfacen las funciones siguientes: 1. El perfil de concentración radial que se genera en la columna (S*) cromatográfica a lo largo de la dirección Y (1) se debe poder transportar a la columna adyacente sin grandes efectos de entremezclado al fluir a través de la columna en la dirección X (2) . 2. En el flujo a través de las columnas en la dirección X (2) , cada distribuidor (V*) debe permitir tanto la alimentación de un flujo fresco de agente de lixiviación en el flujo circulante (a través de C*) como también la salida del flujo circulante (a través de D*) . 3. En el flujo a través de las columnas en la dirección Y (1) los distribuidores (V*) deben separar las columnas cromatográficas hidrodinámicamente una de otra
(circuito de flujo y D* cerrado) , de manera que en cada columna puede incidir un caudal radial propio definido. La figura 3 muestra una forma de realización particular del dispositivo con la estructura total de todo el sistema incluida la periferia, que consta de bombas, válvulas y recipientes. Se conectan en serie N columnas . Además se parte desde una mezcla general de varias sustancias con nsp componentes (nsp > 2) . Cada columna se subdivide a lo largo de la dirección Y radial en zonas G equidistantes o gradualmente más finas. El distribuidor conecta cada zona G g de la columna m con la zona G g de la columna m+l, de manera que el perfil de concentración de la columna m se transmite a la columna m+l. En cada zona se recolecta el líquido, a continuación se transmite mediante una combinación de válvulas de cierre (v*), que constituyen el distribuidor V*, ya sea a la siguiente columna o a la salida (D*) de distribuidor. Al flujo circulante se le puede alimentar agente de lixiviación fresco a través de la entrada (C*) de distribuidor, una válvula sencilla. El agente de lixiviación a la salida del distribuidor (D*) de ser posible se vuelve a utilizar, siendo que opcionalmente es posible analizarlo y volverlo a fraccionar correspondientemente con el auxilio de un detector. En la dirección Y radial se introduce carga o agente de lixiviación en las entradas inferiores de las columnas . La carga se puede conducir a varias columnas simultáneamente. Preferiblemente la carga se introduce en una columna, de manera que se usan válvulas (F?-FN) de distribución limpias. Contrariamente a esto, para la entrada (E?-EN) de agente de lixiviación se proporcionan válvulas reguladoras, con lo que es posible predeterminar el caudal de agente de lixiviación en la dirección Y radial de cada columna independientemente una de otra. Alternativamente es posible usar bombas de impulsión para la entrada de agente de lixiviación en lugar de las válvulas reguladoras. La salida de la columna se puede conducir o bien a través de las válvulas px-pnsp ele fraccionamiento a uno de los recipientes de producto o conducir mediante R al recipiente de agente de lixiviación. Es posible proporcionar adicionalmente un recipiente de desechos para desechar fracciones de corte alteradas (en la figura 3 no dibujado por motivos del cuadro de conjunto) . La figura 4 muestra otra realización del dispositivo de conformidad con la invención con en total tres columnas cromatográficas. También se caracterizan las conexiones. Las columnas S?-S3 tienen una forma cuadrada o de anillo dividido con la anchura B, la altura H y la profundidad T. En la dirección Y radial se encuentran las entradas A?-A3 a las columnas así como las salidas B?-B3 de las columnas. En las entradas a las columnas se alimenta con el auxilio de una válvula de dos pasos en cada caso agente de lixiviación o carga. Las salidas B?-B3 de las columnas se conectan mediante las válvulas de fraccionamiento a los respectivos recipientes de la descarga. En el caso de una mezcla de tres sustancias en tres recipientes son adecuadas las válvulas de tres pasos . Además se encuentran entre las columnas, en la dirección X axial los distribuidores V?-V4. Los distribuidores subdividen como en la figura 3 las columnas en zonas G y se fijan directamente a las columnas. La figura 4 muestra ejemplarmente una subdivisión en seis zonas. Se subdivide el perfil de flujo radial que se produce con el paso del flujo en la dirección X en zonas que se recolectan por los distribuidores y se distribuyen a la siguiente columna. Simultáneamente es posible, como se expuso en la descripción del funcionamiento, alimentar agente de lixiviación fresco por las conexiones C?-C4. A través de las respectivas conexiones D?-D se extrae un flujo paralelamente a esto. De acuerdo a la figura 3, los distribuidores V* se pueden realizar con auxilio de válvulas de distribución, con la desventaja que además del enorme número de válvulas que se requiere se producen muchas conexiones con un volumen correspondientemente alto de retención. En una forma de realización particular los distribuidores V* se fabrican como componentes individuales compactos. Cada distribuidor debe permitir un paso de flujo homogéneo sin grandes pérdidas de presión, y en particular no debe trastornar fuertemente el perfil radial de concentración. En cada periodo durante la fase de inyección radial (etapa 1) debe separar una de otra (dirección X cerrada) las regiones cromatográficas. En cambio, en la fase de separación SMB axial (etapa 2) debe ser posible alimentar a través de un distribuidor agente de lixiviación al flujo circulante. El flujo de retorno se debe descargar en el mismo sitio y eventualmente se debe volver a utilizar. Para el método de conformidad con la invención es necesario que todos los distribuidores V* cumplan con estas funciones. Esto se logró mediante la construcción representada en la figura 5. Consta de dos componentes: un cuerpo (1) básico y un cilindro (2) rotatorio. En el cuerpo básico del distribuidor se fresan vías para el agente de lixiviación que en cada caso constituyen una salida D* y una entrada C* de distribuidor. En la dirección axial se proporcionan canales en el cuerpo básico que son cerrados y abiertos mediante un cilindro rotatorio. Y es que en el cilindro (2) se encuentran agujeros a la altura de los canales del cuerpo (1) básico. Si se gira el cilindro (2) es posible conectar o interrumpir los canales del cuerpo (1) básico. Para este propósito los canales se estrechan en el centro a un canal cilindrico (ver sección AA'), el cual se cierra según se requiera mediante el mecanismo de cierre precedentemente mencionado. Figuras Las figuras 1 a 5 muestran dispositivos para el método de conformidad con la invención, sin limitarlo a esto. Símbolos de referencia 1 Dirección Y 2 Dirección X A* Entrada a la columna B* Salida de la columna C* Entrada de distribuidor D* Salida de distribuidor E?-EN Entrada de agente de lixiviación F?-FN Válvulas de distribución de carga Los elementos E y F constituyen juntos la entrada A* de la columna G Subdivisión de la columna en la dirección Y radial denominadas zonas G pi_pnsp válvulas de fraccionamiento a los recipientes de producto R Válvula + línea al recipiente de agente de lixiviación Los elementos P y R constituyen juntos la salida B* de la columna S* Columna K Conexión entre el primero y el último distribuidor, constituye el flujo circulante V* Distribuidor VE Ultimo distribuidor VA Primer distribuidor v* Válvulas de cierre del distribuidor para controlar el flujo circulante H Altura de la columna B Anchura de la columna T Profundidad de la columna B' Anchura del distribuidor T' Profundidad del distribuidor Figura 1: Elementos básicos de un dispositivo para nuevo método Figura 2: Modelo de etapa de una columna cromatográfica Figura 3 : Estructura de todo el sistema con válvulas Figura 4: Conexiones y estructura Figura 5: Estructura del distribuidor Figura 6: Simulación del nuevo método usando el ejemplo de una mezcla de dos sustancias Figura 7 : Principio de la separación de una mezcla de sustancias ternaria Figura 8: Perfil de concentración de los componentes A, B y C (estudio 1) Figura 9: Perfil de concentración de los componentes A, B y C (estudio 2) Ejemplos Ejemplo 1: Simulación de la separación de una mezcla de sustancias binaria La figura 6 ilustra la forma de funcionar de este método utilizando el ejemplo de una mezcla de dos sustancias
(A+B) . Para este propósito se utilizan tres columnas cromatográficas. Se supone una adsorción lineal con comportamiento ideal, es decir, sin tomar en cuenta efectos de dispersión, difusión u otros que ensucian el frente. Además, por motivos de simplificación se supone que el componente (A) que se adsorbe fácilmente es el doble de rápido que el componente (B) de difícil adsorción. Además, los caudales se ajustan iguales (Qy) en todas las columnas en la dirección Y radial, y son la mitad del caudal en la dirección X axial (Qx) . Qx a su vez se selecciona de manera que el componente (B) de difícil adsorción migró en total una mitad de longitud de columna más al final de la segunda etapa. El ejemplo construido de esta manera deberá servir en este punto sólo para el entendimiento de las etapas individuales y del proceso en general . En la figura 6 se puede seguir como se desarrollan los perfiles de concentración de los componentes A y B sobre las tres columnas cromatográficas en el curso de seis periodos. En el primer periodo (renglón 1 en la figura 6) la carga se alimenta a la segunda columna durante la fase de carga/etapa 1. El componente A migra hacia el centro de la columna, en tanto que el componente B carga un cuarto de la columna. En la fase de separación SMB/etapa 2 el agente de lixiviación fluye en la dirección X. Al final del primer periodo el componente A se encuentra tanto en la dirección X como también en la dirección Y más alejado del componente B, lo cual es el resultado de la separación bidimensional
(renglón 1, columna 2, figura 6). Para el periodo 2, etapa 1 la carga se alimenta ahora a la tercera columna (renglón 2 columna 1, figura 6) . En esta etapa se obtiene tanto a la salida de la segunda como también de la tercera columna el componente A. El componente B requiere en virtud de su adsorción más fuerte cuatro periodos para ser descargado a la salida de la primera columna. Como se desprende ahora en total de la figura 6, la mezcla de dos sustancias se puede separar mediante estos ajustes. Ambos componentes se descargan separados en las respectivas salidas superiores (dirección Y) de las columnas. De manera similar al proceso SMB convencional también en este caso se obtiene un equilibrio cíclico. En este caso y en el supuesto de un comportamiento ideal este se produce exactamente después de cuatro periodos. En este punto se hace notar que en la simulación presentada únicamente se usaron tres columnas cromatográficas, lo cual no hubiera sido posible en el caso del proceso SMB convencional. En este nuevo método incluso alcanzan dos columnas, lo cual sin embargo es a costa de una baja productividad. Ejemplo 2: Separación de una mezcla de sustancias ternaria En la operación de este nuevo método se diferencia entre dos etapas que se llevan a cabo sucesivamente y que constituyen un periodo del sistema, como se ilustra en la figura 7 mediante el ejemplo de una separación de sustancias ternaria con siete columnas en total. En la primera etapa (= fase de carga) la carga se alimenta en la dirección Y radial en un sitio (A4) del circuito y por lo demás en las columnas (A?-A3, A5-A7) restantes se alimenta disolvente puro. Los distribuidores (V?-V7) separan una de otra las columnas (S?-S7) cromatográficas en esta etapa, mediante lo cual el caudal de cada columna cromatográfica individual se puede ajustar independientemente una de otra. Los caudales individuales se ajustan de manera que el respectivo componente buscado se obtiene en la respectiva salida (B?-B7) de la respectiva columna cromatográfica con la pureza deseada. Los valores correctos para los caudales se determinan mediante un cálculo de proyección basado en un modelo o experimentalmente. En la segunda etapa (= fase de separación SMB) se separa a lo largo de la dirección X al alimentar disolvente fresco en un distribuidor Vi del circuito a través de Ci . Todos los demás distribuidores V2-V7 se encuentran abiertos en la dirección X. Todo el perfil de concentración se transporta en la dirección X. El caudal de la separación SMB se ajusta de manera que al final del periodo la columna en la que se aplicó el agente de lixiviación fresco (aquí la columna 1) se regenera completamente, es decir, que solamente abandona la columna disolvente puro. En la salida Di de distribuidor pueden resultar dos situaciones: 1. ó bien se presenta disolvente puro, el cual se puede reciclar (flujo de reciclado), 2. ó bien se presentan los componentes más fáciles de absorber, los cuales se conducen a los respectivos recipientes de producto. El que resulte una u otra forma de operación depende de la elección de los caudales y de las propiedades de adsorción de los componentes a ser separados. Opcionalmente es posible integrar en el flujo de reciclado un detector de varios componentes, para en el caso del paso de un componente indeseado poder conmutar a desecho. Tan pronto concluye la segunda etapa termina el periodo y sigue un nuevo periodo. Los sitios de alimentación para carga y agente de lixiviación en la dirección (A?-A7) radial así como las salidas (B?-B7) de las columnas se mueven una columna más allá en la dirección de flujo. De acuerdo a la figura 7 la alimentación de carga se desplaza de A4 a A5. Las salidas de las columnas se conectan correspondientemente con los nuevos recipientes de producto. En la dirección axial la alimentación del agente de lixiviación se desplaza de la entrada Cl a la C2 del distribuidor y la descarga del agente de lixiviación de la salida Di a la D2 del distribuidor. Mediante esta conmutación repetida se forma en la dirección X axial una contracorriente simulada entre la fase sólida y el líquido. Esto se deberá ilustrar mediante una separación ternaria de sustancia con las siguientes características de sustancias . Propiedades de sustancias de una mezcla ternaria
Propiedades de sustancias de una mezcla ternaria (continuación)
El número de las columnas cromatográficas es de seis. La primera carga se alimenta a la segunda columna (en A2) . La alimentación del agente de lixiviación se efectúa en la etapa 2 del periodo 1 (dirección X) en el distribuidor 1 (mediante Ci) . Los parámetros de operación libres son los caudales en dirección axial y radial, los cuales varían en los estudios siguientes: -Estudio 1: Posición de carga inicial = 5, Qhor = 15 ml/min, Qver = 15 ml/min, La figura 6 muestra el perfil de concentración bidimensional resultante para los respectivos componentes
(A,B,C) al final del décimo periodo. La carga se alimentó justamente a la penúltima columna en la posición 5. El componente A es el de más fácil adsorción, el componente C la más fuerte y B el componente intermedio. Las zonas de alta concentración son de color rojo oscuro, en tanto que la solución pura es azul . Se puede reconocer que los componentes migran a lo largo de diferentes trayectorias. Estudio 2: Posición de carga inicial = 3, Qor = 25 ml/min, Qver = 15 ml/min, En este estudio se aumentó el caudal horizontal por 10 ml/min, de manera que los componentes se separaron con más intensidad en la dirección X axial . La posición de carga inicial se desplazó simultáneamente de la quinta a la tercera columna. Es posible influir en la posición de las trayectorias transversales a lo largo de las que migran los componentes mediante esta modificación dirigida del caudal axial y del sitio de alimentación de la carga. En este estudio se pudo lograr que los componentes A y C migraran en cada caso hacia la derecha o izquierda con relación al sitio de alimentación, en tanto que el componente B intermedio encuentra un camino recto hacia la salida. La figura 9 muestra los perfiles de concentración estacionarios al final del décimo periodo. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.