用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法与流程

技术特征：

1.一种用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配制复杂混合物的进样液，复杂混合物含有3种以上组分，并测定其中目标物的浓度；

(2)用模拟移动床色谱所采用的色谱单柱确定在模拟移动床色谱分离体系所用固定相和流动相中目标物的干扰组分，并赋予干扰组分的浓度；

当所述干扰组分结构未知，其浓度无法测定时，所述赋予干扰组分的浓度为假定干扰组分浓度；

(3)逆法建立目标物和干扰组分的单柱色谱模型并求解：

①用i代表目标物和干扰组分，i＝1为目标物，i＝2为干扰组分；用进样液采集2～5条组分i的模拟移动床所用色谱单柱的实际流出曲线数据；

②选择单一组分的吸附等温线描述组分i的单柱的吸附行为；

③选择色谱模型描述组分i的色谱行为；所述单柱色谱模型为理想色谱模型；

④采用差分法求解组分i的单柱色谱模型，获得组分i的单柱计算流出曲线；

⑤设定组分i的吸附等温线参数和单柱色谱模型计算参数的初始值，通过调整吸附等温线参数和单柱色谱模型计算参数来求解单柱色谱模型，获得组分i的计算流出曲线，使组分i的计算流出曲线与实际流出曲线相吻合，由此确定组分i的吸附等温线参数和单柱色谱模型的计算参数；

其中，单柱模型计算参数包括时间步长τ和空间步长h；

并且，单柱的理想色谱模型的差分求解方法如下：

qi＝f(Ci) (2)

式(1)为理想色谱模型，式(2)为吸附等温线，其中i代表组分i，Ci,qi分别为组分i在流动相与固定相的浓度，u为流动相的流速，F为相比，F＝(1-ε)/ε，ε为孔隙率，t代表时间，x代表位置；

进而，将式(1)写成：

式中，

再将式(3)中项向后差分，项向前差分，建立显式差分格式：

式中，τ为时间步长，h为空间步长，j表示当前的塔板，j＝1,2,…,L/h,n代表时间，n＝kτ，k＝1,2,3...，

显式差分格式稳定性条件：

或者将式(3)中项和项都向后差分，建立隐式差分格式：

上述两种差分格式边界条件：Ci,F为进料液中组分i的浓度，tp为进料时间；

通过对上述显式差分格式或者隐式差分格式迭代求解，获得组分i单柱计算流出曲线Ci(L,t)-t，L为色谱柱长；

所述的采集组分i的模拟移动床所用色谱单柱的实际流出曲线数据为采集线性条件下组分i的色谱单柱的实际制备色谱的流出曲线数据，以及采集过载条件下组分i的色谱单柱的实际制备色谱的流出曲线数据；

(4)建立并求解模拟移动床色谱模型：

SMB体系由M根色谱柱构成，分别标记为z＝1,2,3,…,M，单柱色谱模型结合结点模型构成模拟移动床色谱模型，利用SMB模型参数和SMB操作参数，对模拟移动床色谱模型求解，所述的SMB模型参数包括组分i的吸附等温线参数、组分i的单柱色谱模型的计算参数和结点模型参数，所述的SMB操作参数包括组分i的进料浓度、SMB各带流速、进样时间、切换时间；根据色谱柱柱头连接点的衔接关系得到组分i的进样浓度曲线，按照差分格式对组分i的进样浓度曲线与组分i的色谱柱内浓度曲线同时差分迭代求解，得到组分i的色谱单柱流出曲线；根据色谱柱柱尾的连接点的衔接关系，得到组分i的SMB体系的流出曲线；

然后，再按切换时间将所有连接点的衔接关系下移一根柱子，进入下一次循环，继续求得组分i的SMB体系的流出曲线，达到设定循环后求解结束；

(5)用SMB色谱模型优化SMB色谱体系操作参数；

(6)在由SMB色谱模型优化出来的分离条件下进行实际分离。

2.根据权利要求1所述的一种用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法，其特征在于，所述的用SMB色谱模型优化SMB色谱体系分离目标物和干扰组分的操作参数是按单因素法或单纯形或正交设计或均匀设计或响应面设计或遗传算法进行的。

3.根据权利要求1所述的一种用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法，其特征在于，所述复杂混合物的进样液按SMB分离体系的流动相的配比配制。

4.根据权利要求1所述的一种用模拟移动床色谱分离复杂混合物中目标物的优化方法，其特征在于，按照SMB的三角形理论，在三角形区域内选实验点用SMB色谱模型计算，得到优选实验点对应的SMB色谱体系操作参数。