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Zusammenfassung:
In den letzten Jahre ist das klassische Konzept der Simulierten Gegenstromchromatographie (SMB) [1] vielschichtig weiterentwickelt worden. [2-7]. Vor kurzem wurde eine neuartige Prozesserweiterung vorgestellt, die auf einer Kombination von Auslassfraktionierung und interner Rückführung basiert [8]. Kern dieses Verfahrens ist es, mindestens einen der beiden Auslassströme nur in dem Abschnitt innerhalb einer Schaltzeit aufzufangen, in dem die gewünschte, integrale Zielreinheit noch erfüllt wird. Für den Rest der Schaltzeit wird der Auslassstrom in einem Puffertank gesammelt. Der Inhalt dieses Tanks wird dann im Rahmen eines festzulegenden Zulaufregimes abwechselnd zum Feedtank in die SMB-Trennvorrichtung eingebracht. Da die gewünschte Zielreinheit nicht mehr über den ganzen Takt, sondern nur in einem Anschnitt erreicht werden muss, können deutlich produktivere Betriebspunkte ausgewählt werden. Das Verwenden eines Puffertanks verhindert zum einen die Produktverluste, die bei einer Fraktionierung ohne Rückkopplung auftreten würden, zum anderen führt das gezielte Wiedereinbringen der bereits vorgetrennten Mischung zu Reinheitsgewinnen. Der vorgeschlagene Prozess lässt sich, ausgehend vom konventionellen SMB-Verfahren, mit Hilfe von zwei zusätzlichen 3-Wege Ventilen realisieren.
Im Rahmen dieses Beitrags sollen der beschriebene Prozess im Detail erläutert und sein Potential anhand von Simulationsergebnissen dargestellt werden. Für den untersuchten Beispielfall mit linearen Isothermen und Zielreinheiten von 90% in Raffinat und Extrakt konnten die Produktivitäten und Produktkonzentrationen fast verdoppelt und der Solventverbrauch um 40 % gesenkt werden. Für den untersuchten Beispielfall mit nicht-linearen Isothermen und gleichen Reinheitsanforderungen konnte eine gewählte Zielfunktion aus Produktivität und Ausbeute gegenüber dem konventionellen Verfahren um 57% gesteigert werden. Abschließend werden die Unterschiede zwischen dem vorgestellten Prozess und einer ausschließlichen Fraktionierung, wie sie in [9] vorgestellt wurde, diskutiert.
[1] D.B. Broughton, C.G. Gerhold, US Pat. 2 985 589 (1961)
[2] O. Ludemann-Hombourger, R.M. Nicoud, M. Bailly, Sep. Sci. Technol. 35 (2000) 1829.
[3] D. Antos, A. Seidel-Morgenstern, Chem. Eng. Sci. 56 (2001) 6667.
[4] S. Abel, M. Mazzotti, M. Morbidelli, J. Chromatogr. A 944 (2002) 23.
[5] Z. Zhang, M. Mazzotti, M. Morbidelli, J. Chromatogr. A 1006 (2003) 87.
[6] H. Schramm, M. Kaspereit, A. Kienle, A. Seidel-Morgenstern, J. Chromatogr. A 1006 (2003) 77.
[7] L.C. Keßler, L. Gueorguieva, U. Rinas, A. Seidel-Morgenstern, J. Chromatogr. A 1176 (2007) 69.
[8] L.C. Keßler, A. Seidel-Morgenstern, PREP 2007 - 20th International Symposium, Exhibit & Workshops on Preparative / Process Chromatography, Ion Exchange, Adsorption / Desorption Processes & Related Separation Techniques, Baltimore, MD, U.S.A., 2007.
[9] Y.-S. Bae, C.-H. Lee, J. Chromatogr. A 1122 (2006) 161.
