JPH08155206A - 一定のリサイクル流量を有する疑似移動床での分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 一サイクルの間を通して、ほぼ一定の前記混
合物のリサイクル流量Ｑc をリサイクルポンプによって
循環させ、この流量Ｑc は装置内の注入されたまたは採
取された出入口のｚ流量の中で最も大きい流量よりも大
きいものである。また、各帯域の出口で溶出された容量
が、サイクルの間を通して、二つの連続する入れ換えの
間で、帯域毎にほぼ一定のままであるように、サイクル
の間中すべての導入および採取の回路を、互いに独立し
た手段により入れ換えさせる。 【効果】 従来型疑似移動床を使用するあらゆるクロマ
トグラフィー分離に適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はほぼ一定のリサイクル流
量を有する疑似移動床での分離方法に関するものであ
る。

【０００２】この方法は、特に、従来型疑似移動床を使
用するあらゆるクロマトグラフィー分離に適用され、本
方法がその新しい世代を成している。例えばキシレンの
分離、正およびイソパラフィンの分離、糖（グルコー
ス、フラクトース）の分離、並びに光学異性体またはア
ミノ酸の分離といったようなごく最近の適用を挙げるこ
とができる。

【０００３】

【従来技術および解決すべき課題】従来技術は、第一に
疑似向流の、第二に疑似並流の基礎記述を構成している
米国特許第 2 985 589号および第 4 498 991号に例証さ
れている。入るまたは出る流束のそれぞれは、同時にか
つ周期的に他のすべての流束と入れ替わることが明瞭に
規定されている。米国特許第 5 114 590号では、それぞ
れの流束は、他の流束と同時に、周期毎に入れ替わった
ままであるが、特に入れ替え周期の持続時間Ｔの間に二
つの異なる位置を取るものは例外である。従って従来技
術では、流束のそれぞれの連続する二つの入れ替えの間
の単独周期Ｔが認識されており、この周期を塔または独
立床の区画の数ｎで掛けた積：ｎ. Ｔがサイクルの時間
である。

【０００４】このような従来型疑似移動床での分離方法
は、基本的には、リサイクルポンプ上の４あるいは５の
異なる流量で操作され、これらの流量はこの方法の４ま
たは５の帯域の流量に対応している。工業的実施では、
異なる各流束を伝達するラインのパージに対応する実際
的な理由から、このポンプ上に６または７の異なる流量
で操作される方法さえ知られている。幾つかの不都合
は、各サイクルの間に、この方法での帯域の数と同じ回
数リサイクルポンプが流量を変えることから生じてい
る： ・このポンプは、各流量のうちの最も大きい流量の大き
さにされていなければならず、すなわちこのポンプは事
実上他のものに対しては過大となっている。 ・各流量変化毎に、塔内の圧力断面が突然の不可避の変
動を受け、なかでも圧力制御下に外に出る流束（精製
物）の流量を混乱させる。 ・これらの変化毎で、次の流量への移行は瞬時には起こ
らず、例えば工業的プラントでは、一つの流量から他の
流量へ移るために２秒かかるということは、既に正確な
調整を必要としていることである。その結果およそ2000
秒のサイクルでは約10秒間、流量は一定しないことにな
る。 ・リサイクルポンプに対して帯域の位置がどこにあろう
と、各帯域内の流量は一定していることが常時確認され
なければならない。リサイクル流量および出入りの測定
および調節の不完全さを考慮すると、流量の変動を２％
以下にすることは難しい。

【０００５】しかし、従来技術ＷＯ第 9322022号は、一
定のリサイクル流量を有する疑似移動床システムを記載
しており、そこでは実際導入点および採取点と同じ方法
でリサイクルポンプを移動させている。従ってポンプは
いつも同じ帯域内に位置づけられるので、必然的に一定
の流量を保つことになる。しかしこのシステムは、疑似
移動床の各区画が別の塔の中にあること、かつ導入およ
び採取回路との連結および前後の区画との連結の他に、
各区画がリサイクルポンプの吸い込みおよび送り出しに
つながりかつ分離し得ることを課しているので、明らか
にこのシステムの価格は大変高いものとなる。

【０００６】この従来技術はまた、欧州特許 A-0577079
および米国特許 A-3268605にも例証されている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の対象は、注入お
よび抜き取り点と共に周期的に移動するポンプに頼らず
に、上記で挙げられた不都合を防ぐことのできる、ほぼ
一定のリサイクル流量を有する疑似移動床での分離方法
を記述することである。

【０００８】より一般的には、本発明は、少なくとも一
つの溶媒の存在下の少なくとも二つの成分からなる仕込
物の、溶媒と成分との混合物のリサイクルポンプを備え
た少なくとも４帯域、最も多くてもｚ帯域を定めている
クロマトグラフィー塔のｎ区画を有する装置の中で行わ
れる、疑似移動床での分離方法に関するものであり、前
記リサイクルポンプは区画ｎと区画１との間に位置し
て、一サイクルの間各帯域のそれぞれに順次置かれ、塔
のｎ区画を有する装置は、一サイクルの間、導入および
採取のｚ回路のそれぞれが、それに対応する導入または
採取ｎ点の各々に連続してつながれているような、導入
および採取のｚ. ｎ点を有しているものであり、本方法
は、一定のサイクルの間、ほぼ一定の前記混合物のリサ
イクル流量Ｑc をリサイクルポンプによって循環させ、
この流量Ｑc は装置内での注入されたまたは採取された
出入りのｚ流量のうち最も大きい流量よりも値が大きい
こと、かつ各帯域の出口で溶出された容量が、このサイ
クルの中の連続した二つの入れ替えの間で、帯域毎にほ
ぼ一定のままであるように、すべての導入および採取回
路を、互いに独立している手段を使ってこのサイクル中
ずっと入れ替えさせることを特徴とする。

【０００９】互いに独立した手段という表現で、輪（一
周）(boucle)の中ヘまたは輪からの流体の出入りのどち
らかを指揮するｎ. ｚ弁、あるいは輪の中へまたは輪か
らの出入りを指揮するｎ位置にあるｚ弁を意味し、前記
各弁は制御中枢につながっている。

【００１０】リサイクルポンプが区画ｎと区画１との間
に現れてくるような、区画の番号づけシステムが採用さ
れている。この番号づけはもちろん任意である。他のあ
らゆる取り決めが採用されてもよい。

【００１１】第一実施方法により、非常に高い純度が求
められるときは、すべての流束を異なる瞬間で入れ替え
させてもよい。より正確には、次の関係： 0.975 Ｔ. Ｑk ＜( Ｔ^j _i+1 −Ｔ^j-1 _i ).Ｑ^p _k ＜1.02
5 Ｔ. Ｑk （ここで、ｊは導入または採取点の直前の区画番号、ｉ
は採取または導入回路の最も遅いものがサイクルの初め
以来位置を取り替えた度数、Ｔ、Ｑk およびＱ^p _k は、
それぞれ、相当する従来型疑似移動床の一定の時間間
隔、相当する従来型疑似移動床の帯域ｋの一定流量、お
よびポンプが帯域ｐにあるときの一定リサイクルを有す
る疑似移動床の帯域ｋの流量を表す）により定義される
時間間隔（Ｔ^j _i+1 −Ｔ^j-1 _i ）の後、回路のそれぞれ
をそれに適した時間連続(sequencage)で入れ替えさせて
もよい。

【００１２】好ましくは、回路のそれぞれは次の関係： 0.9975Ｔ. Ｑk ＜( Ｔ^j _i+1 −Ｔ^j-1 _i ).Ｑ^p _k ＜1.00
25Ｔ. Ｑk により定義される時間間隔の後、入れ替えられてもよ
い。これらの条件で、100％に達し得る純度で物質を分
離することができる。

【００１３】より純度の低い物質を得るのに対応した本
方法の第二実施方法により、サイクルの間中すべての導
入および採取回路を、時間間隔( Ｔ_i+1 −Ｔ_i ）（ここ
で０およびｎ−１の間に含まれるｉは、導入および採取
点の全体がサイクルの初めから既に入れ替わった度数を
表す）で同時に入れ替えさせてもよく、( Ｔ_i+1 −
Ｔ_i ）は次の関係： 0.975 Ｔ. ＱM ＜( Ｔ_i+1 −Ｔ_i ).ＱMk＜1.025 Ｔ. Ｑ
M （ここで、Ｔ、ＱM およびＱMkは、それぞれ、相当する
従来型疑似移動床の一定の時間間隔、相当する従来型疑
似移動床の分離帯域内の平均加重流量、リサイクルポン
プが帯域ｋにあるときの一定リサイクルを持つ疑似移動
床の分離帯域内の平均加重流量を表す）により定義され
る。

【００１４】有利には、次の関係： 0.9975Ｔ. ＱM ＜( Ｔ_i+1 −Ｔ_i ).ＱMk＜1.0025Ｔ. Ｑ
M により定義される時間間隔で、すべての導入および採取
回路を、サイクル中を通して同時に入れ替えることによ
り、この特殊な実施方法により分離される物質の純度を
本質的に改善することができる。

【００１５】このように記述された本方法を、複数の回
路の前進がそれぞれ液体流の流れと同一方向に行われる
か逆方向に行われるかにより、向流または並流の疑似移
動床で行ってもよい（例えば米国第 2 985 589号、第 4
498 991号）。

【００１６】ほぼ一定した流量リサイクルポンプを作動
させることにより、自動的に従来技術の困難さを解消す
る。実際、 ・ポンプは、先に引き起こされた流量のうち最も大きい
流量よりも好ましくは小さい唯一つの流量で大きさが決
められる。 ・圧力断面はもはや、命令変更時に混乱を受けない。 ・流量はほぼ一定のままであり、流量の調節がゆっくり
としか反応しないことは重要ではない。 ・サイクル中を通して各帯域の流量は一定のままではな
い。しかしシステムの内部的統一が厳密に確保されるた
めには、これらの流量（出入りの流量を表す）間の違い
が一定のままであることで十分である。

【００１７】このシステムを使用するために、一般に若
干の拘束が必要である： −サイクルのトータルの時間はそれぞれの流束で等し
い、すなわち出入りする各流束は、他の流束とほぼ同じ
時間内で輪の全体を巡らなければならない。必然的に、
各区画は同じ時間（すなわちサイクル時間）がたつとこ
れら流束に対して同一の位置にあることになる。 −本発明の上記された第一実施方法で、各流束の管理は
他の流束に対して独立して行われなければならない。す
なわち区画毎および流束毎のいずれかの弁（全部でｎｚ
弁）、あるいは流束毎のｎ位置弁、すなわち全部でｚ弁
で行う。 −この第一方法により、もし特殊な流束の結合点が次の
流束の結合点よりも時として速く移動する（流量の方向
に）ならば、最初の構成(configuration) でこの帯域に
含まれる区画の数は少なくとも２でなければならない、
そうしないと、サイクルの特殊な瞬間(moments) 毎に、
二つの同じ区画の間にこれら二つの流束が戻ることにな
る。より正確には、このシステムはシステムの全体の中
に、少なくとも２ｚ−２の区別される区画を含んでい
る。

【００１８】４帯域（i=１〜４）のそれぞれにＣi 区画
を有する４帯域従来型疑似移動床（Ｌ. Ｍ. Ｓ. ）の一
般的な場合は、まず最初に再循環平均加重流量 ＱM ：

【数１】 （ここで、Ｑ₄ は帯域４の流量、およびＳ、Ｅ、Ｒは、
それぞれ、溶媒、抽出物および精製物の溶媒の流量であ
る）を定義する。

【００１９】従来疑似移動床から一定リサイクル流量疑
似移動床への転換(transposition)は、次の規則による
第一近似値で行われる：各帯域の出口でelueされた容量
はほぼ一定のままである：

【数２】 ここで、 −Ｑk は従来型疑似移動床内の帯域ｋでの流量を表す
（４帯域を持つ疑似移動床ではＱ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ 、
Ｑ₄ ） −Ｔは従来型疑似移動床の入れ替え周期を表す（単独
値） −Ｑ^p _k は、ポンプが帯域ｐにあるときの、一定リサイ
クル流量の疑似移動床内の帯域ｋでの流量を表す −Ｔ^j _i+1 は、採取されたまたは導入された流束が、ｊ
番目の区画の出口から次の区画の出口まで入れ替わると
きの瞬間を表す（ここで： ・ｊは、導入または採取点の直前の区画の番号であり、 ・ｉは、ｚ回路のうち最も遅いものがサイクルの初めか
ら既に入れ替わった度数である。［Ｑ^p _k ］および［Ｔ
^j _i+1 ］はサイズｎ×ｎの平方マトリックスであり、こ
こでｎは本方法での区画の数を表す。これらのマトリッ
クスは以下のものを含む： −第一のものでは、異なる少なくともｚ² の項、 −第二では、異なる少なくともｎ×ｚの項。

【００２０】方程式により具体化された規則は、次の
その有効条件を決定するために、検討されなければなら
ない： ・この規則は等温吸着の形態について何ら予断をしな
い：あらゆる従来型疑似移動床において、各帯域から出
る容量Ｑｋ×Ｔはサイクルの間中ほぼ一定のままであ
る。 ・厳密に真実であるために、この規則は、質量の伝達
が、適用された流量の範囲内の直線速度に依存しないこ
とを課する。もしVan Demeter (HEPT=f(VSL)) 曲線がこ
の範囲で非常に勾配している(pentue)のであるならば、
専門技術者の力の範囲で修正を行う必要があるだろう。

【００２１】今度は具体的に、それぞれ２区画または２
塔の４帯域（すなわち全部で８塔または８区画）を有す
る従来型疑似移動床および一定リサイクル流量の疑似移
動床のための等式(egalite) から由来する一連の方程
式を検討しよう。定義により、 −帯域１は溶媒の注入点と抽出物の抜き取り点との間に
含まれ、この帯域内の流量の値は、従来型疑似移動床で
はＱ₁ ＝Ｑ₄ ＋Ｓである。 −帯域２は抽出物の抜き取り点と仕込物の注入点との間
に含まれ、この帯域で内の流量の値は、従来型の疑似移
動床ではＱ₂ ＝Ｑ₄ ＋Ｓ−Ｅである。 −帯域３は仕込物の注入点と精製物の抜き取り点との間
に含まれ、この帯域内の流量の値は、従来型疑似移動床
ではＱ₃ ＝Ｑ₄ ＋Ｒである。 −帯域４は精製物の抜き取り点と溶媒の注入点との間に
含まれ、この帯域内の流量の値は、従来型疑似移動床で
はＱ₄ である。 −一定リサイクル流量の疑似移動床のリサイクルポンプ
に適用される一定流量はＱc である。

【００２２】それぞれ、従来型疑似移動床および一定リ
サイクル流量の疑似移動床に対して作成された表１およ
び表２では、これらの表の各枠内に、各塔または区画が
各帯域に対して入れ替えられる瞬間およびこの入れ替え
が起こる直前の塔または区画内の流量が相次いで示され
ている。従ってこれらの表の各縦列は特殊な区画に対応
しており、一方表１の各横列は従来型疑似移動床の特殊
な工程に対応している。また表２の各横列は、実際、一
連の異なる工程に対応している、すなわち例えばｐ番目
の横列は、８区画のそれぞれのｐ番目の入れ替えを示し
ている。慣例に従って、導入および採取点（従って帯
域）が左から右へ入れ替わると想定するとき、Ｔ^j _p は
ｊ番目の区画（区画を左から右へ番号をつけて）のｐ番
目の入れ替えを示すことになるだろう。

【００２３】区画８と区画８の出口の抽出物および精製
物の採取との間にリサイクルポンプを置く。こうするこ
とにより、表１および表２は疑似向流に対しても、疑似
並流に対しても同様に有効である。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】一定リサイクル流量の疑似向流の第一変形
態様により、４帯域床に対する厳密な解は次の通りであ
る：流量Ｑ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ 、Ｑ₄ は左から右へ方向づけ
られており、取り決めにより、それらにプラスの代数値
を割り当てる。

【００２７】最もしばしば起こる場合を考える、すなわ
ち溶媒の流量が出入り４流量の中で最も大きく、一方仕
込み流量が最も小さい場合である：

【数３】

【００２８】−第一態様方法により、以下の場合を考え
る： Ｑc ＞Ｑ₄ 従ってＱc を、Ｑc ＝Ｑ₄ ＋Ｋの形態で表す、何故な
ら、Ｑ₁ ＝Ｑ₄ ＋Ｓ＞Ｑ₄ ＋Ｒ＝Ｑ₃ ＞Ｑ₄ ＋Ｓ−Ｅ＝
Ｑ₂ ＞Ｑ₄ なので、 Ｑc ＋Ｓ＞Ｑc ＋Ｒ＞Ｑc ＋Ｓ−Ｅ＞Ｑc となる。

【００２９】そこで［Ｔⁱ _j ］を計算するために弁の順
番を定めてもよい。

【００３０】Ｑ₄ 、Ｓ、Ｃｈ、Ｅ、Ｒ、Ｑc およびＴに
応じて様々なＴⁱ _j を計算することができる４連続方程
式を帯域毎に定めるために、まず最初に、どの瞬間にリ
サイクルポンプが帯域を変えるかを知ることが重要であ
る。Ｑc ＝Ｑ₄ ＋Ｋと想定したので、帯域１および３の
終わりの入れ替え時間Ｔ² ₁ およびＴ⁶ ₁ を比較するこ
とができる：

【数４】 従って、表の第一横列に対して、 Ｔ² ₁ ＞Ｔ⁶ ₁ ＞Ｔ⁴ ₁ ＞Ｔ⁸ ₁ を証明することは簡単である。

【００３１】より一般的には、サイクルの間のポンプの
位置がどこであっても、帯域４の出口の弁が一番最初に
入れ替わり（溶媒注入）、それに帯域２の出口の弁（仕
込物の注入）が続き、その後に帯域３の出口弁（精製物
の採取）、そして一番最後に入れ替わる弁は帯域１の出
口弁（抽出物の採取）である。本発明は、６区画を持つ
システム（帯域１に２、帯域２に１、帯域３に２、帯域
４に１）からしか適用されることはできない、もしそう
しないと時として長さの無い帯域１および帯域３に縮小
することになる。

【００３２】表３は、従来型向流疑似移動床のサイクル
時間を保存することを決めた特殊な場合おける、向流お
よび８塔一定リサイクル流量疑似移動床の完全連続状態
(seqencage) を示している。

【００３３】−第二特別態様方法では、Ｑc ＜Ｑ₄ の場
合を考える。表２に基づいて、唯一つの強制的制約はＱ
c ＞Ｓであることを認識し、従ってＫ＜０と共にＱ₄ ＞
Ｑc＞Ｓ、Ｑc ＋Ｋ＝Ｑ₄ であるとき、不等式の結果
は第二のになる：

【数５】

【００３４】

【表３】

【表４】

【００３５】すなわち、

【数６】 第一横列に対してＴ² ₁ ＜Ｔ⁶ ₁ ＜Ｔ⁴ ₁ ＜Ｔ⁸ ₁ を証
明することができる。

【００３６】第二方法による、Ｑ₄ ＞Ｑc ＞Ｓの場合、
この場合に第一に入れ替わる弁は抽出物の弁であり、続
いて精製物弁、仕込物弁そして最後に溶媒弁であること
が理解されて、連続状態とは異なる表が作成されるであ
ろう。

【００３７】リサイクルポンプが区画８と連動している
ことを知って、次のことに気を付ける必要がある： ・ポンプは帯域４から帯域３へＴ³ ₂ ではなくＴ⁷ ₂ で
通過する、何故ならこの瞬間に精製物の取り出しはＣ₇
の出口からＣ₈ の出口に移るからである。 ・ポンプはＴ⁵ ₄ ではなくＴ⁷ ₄ で帯域３から帯域２へ
移行する、何故なら仕込物の注入は入り口Ｃ₈ から入り
口Ｃ₁ へこの瞬間に移るからである。 ・実際にポンプは帯域２から帯域１へＴ⁷ ₆ で移行す
る。 ・特殊な場合には、従来型疑似移動床の再循環平均流量
は ＱM ＝Ｑ₄ ＋（２Ｓ−Ｅ＋Ｒ）／４ である。Ｑc の値は任意に定められてもよい（溶媒の流
量よりも高いという条件で）。しかし： ＊もしＱc が、機能を改善したい疑似移動床の平均流量
ＱM を大きく下回るならば、サイクル時間は非常に長く
なり、幾つかのＴⁱ _j は他のものよりもはるかに強くな
り、幾つかの帯域で区画の数を非常に多く増やさなけれ
ばならないだろう、そうしなければこれらの帯域が消滅
してしまうことになる。さらに流量Ｑ^p _k は流量Ｑk と
非常に異なるようになるので、従来型疑似移動床から一
定リサイクル流量の疑似移動床への転移（移送）への抵
抗が同一のままであることを許容することはもはや不可
能であろう。 ＊もしＱc が従来型疑似移動床の平均流量ＱM を非常に
大きく上回るならば、装置内の仕込物の損失は著しく増
加し、理論段数に相当する高さが高くなるので、一定の
分離の質を保ちたければ、塔の全長は延長されなければ
ならないだろう。 ＊実際に有利には、現行の装置の機能を改善しなければ
ならないのなら、ＱcがＱ₄ ＋Ｓと、二つの値Ｑ₄ また
はＳのうちのより大きいものとの間にあるようなＱc が
選ばれることになるだろう。ここでＱ₄ は従来型疑似移
動床のリサイクル流量の中で最も小さい流量である。実
際、リサイクルポンプは、最高で流量Ｑ₁ ＝Ｑ₄ ＋Ｓお
よび最低で流量Ｑ₄ を伝達するように大きさが決められ
ている。新しい装置の場合には、より範囲が広い。一般
に、使用される固定相の量を最小限にすることが試みら
れ、一般には入れ替え間隔を20秒以下に下げない、そう
しなければこの値で当然であるはずの精度を失うことに
なる（導入または採取の回路を管理する弁の動きは瞬間
的ではない）。

【００３８】次に、サイクルのトータルの持続期間が、
従来型向流疑似移動床と一定リサイクル流量向流疑似移
動床との間で保持されるように、Ｑc を計算しよう。こ
うすることにより、サイズ設定に関する技術のあらゆる
規則が厳重に保存される。この立場は最適と見なされる
が、義務的なものではない。

【００３９】４帯域および８塔の向流疑似移動床の場
合、最適Ｑc の値の計算は、 8.Ｔ＝Ｔ¹ ₈ ＝Ｔ³ ₈ ＝Ｔ⁵ ₈ ＝Ｔ⁷ ₈ を想定して行われる。

【００４０】このようにして、Ｑc の明瞭な方程式に到
達するために、Ｔ^j _i+1 およびＴの項を除去し、ＱM に
最も近い根を選択する。

【００４１】帯域１、２、３および４に対して、それぞ
れ、２つのタイプの疑似移動床の間の帯域の出口で溶出
された容量の識別４連続方程式を記述する。

【００４２】４帯域に対しては、Ｑc の第４段階の全く
同一の明瞭な方程式に到達する。帯域３または帯域４の
一連の方程式対して働きかけて、直接次の形に到達す
る：

【数７】 これは、Ｔ^j _i+1 およびＴを除去した後、

【数８】 に導かれる。

【００４３】４帯域およびｎ塔問題のより一般的な場合
は、もしＣｋが帯域Ｋの塔の数を表すならば、次の形態
に至る：

【数９】 すなわち以下のＱc で明確に表される：

【数１０】

【００４４】この４帯域向流疑似移動床の使用方法か
ら、５帯域疑似移動床のための手順を演繹することは易
しい。従来型疑似移動床の平均リサイクル流量は次のよ
うになる：

【数１１】

【００４５】抽出物の流量はここでは、４帯域疑似移動
床の場合と同一の帯域１、２、３および４の中のすべて
の流量値を保つよう、Ｅ＋ＲI （ＲI は内部還流であ
る）で表される。

【００４６】具体的な場合として、もしＱ₅ が帯域１と
２との間に移動してきた帯域５内の流量ならば、手続き
は次の通りであろう： − Ｑ₁ ＞Ｑ₃ ＞Ｑ₂ ＞Ｑ₅ ＞Ｑ₄ またはＱ₁ ＞Ｑ
₃ ＞Ｑ₂ ＞Ｑ₄ ＞Ｑ₅ であるかを検討する。

【００４７】第一の場合、入れ替えの順序は： 1)溶媒
の注入弁、2)内部還流の注入弁、3)仕込物の注入弁、4)
精製物の採取弁、5)抽出物の採取弁となるだろう。第二
の場合は、最初二つの操作は下記の連続に対して逆にな
るだろう。

【００４８】−表３に相当する連続表、および従来型お
よび一定リサイクル流量疑似移動床それぞれに対する表
１および２に類似した時間流量表を作成する。

【００４９】−次に、Ｑ₄ 、Ｓ、Ｅ、ＲI 、Ｃh 、Ｒお
よびＴ（ここでＲI は内部還流の流量を表す）に応じて
Ｔⁱ _j を示す５連続方程式（帯域毎に１）を記述する。

【００５０】−５連続方程式は、Ｑc の第５段階の全く
同一の明瞭な一つの方程式に至り、Ｑc の物理的値はＱ
M に近いだろう。

【００５１】もし以下の形態の５帯域システムを記述す
るならば：

【化１】 次の第５段階の方程式に到達する：

【数１２】

【００５２】参考までに、幾つかの係数値示す：

【数１３】

【００５３】具体例が生じたときには、物理根は、ＱM
により初期設定されたニュートン法により容易に見いだ
される。

【００５４】もちろん、６帯域またはそれ以上の疑似移
動床の様々な異体も存在する：

【化２】

【００５５】手順は、どの場合も上記で扱われたものに
相当する。しかし、ＱM に非常に近い最適な解に到達す
るために、第６段階または第７段階の対応する方程式を
記述するのは大変面倒に思われる。直接Ｑc ＝ＱM を想
定し、サイクルのトータルの時間が従来型疑似移動床の
サイクルのトータルの時間とわずかに異なるような入れ
替え時間の表を計算する。

【００５６】そこで、一定リサイクル流量の疑似並流の
第二変形態様により、４帯域床に対する厳密な解は次の
通りであろう：流量Ｑ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ 、Ｑ₄ は今回は右
から左へ方向づけられており、取り決めでそれらにマイ
ナス代数値が割り当てられ、一方流量Ｓ、Ｅ、Ｃh およ
びＲはプラスの代数値を維持する。この処理方法によ
り、向流から疑似並流へ移行するとき、連続方程式の構
造を保存することができる。

【００５７】今度は、精製物の流量が出入り４流量のう
ちで最も大きく、一方抽出物流量は最も小さい場合を考
える：

【数１４】

【００５８】−第一態様方法では、以下の場合を考え
る：｜ Ｑc ＞Ｑ₄ 、つまり｜Ｑ₄ ｜≧Ｑc ｜、何故なら我
々の取り決めに従って、Ｑ₄ ＝−｜Ｑ₄ ｜、従って｜Ｑ
₄ ｜≧｜Ｑ₂ ｜＞｜Ｑ₁ ｜≧｜Ｑ₃ ｜であるからであ
る。表２から、帯域のすべての流量が同じ方向に向けら
れたままであるためには、不等式｜Ｑc ｜≧Ｒを満たす
こともまた必要であろう。

【００５９】そこでＱc ＝Ｑ₄ ＋Ｋの形態でＱc 表現
し、 Ｑc ＋Ｒ＞Ｑc ＋Ｓ＞Ｑc ＋Ｓ−Ｅ＞Ｑc の２ になる。

【００６０】そこで、［Ｔⁱ _j ］を計算するために、弁
の連続する順序を定めてもよい。疑似向流の場合に上記
で説明されたのと正確に同じ方法で処理するが、しかし
この場合と比べて、各帯域の入り口および出口は逆であ
り、従来型疑似並流と一定リサイクル流量疑似並流の間
で溶出された容量の等式を立てるのは、当然各帯域の出
口であることに注意する。連続表の第一横列に対して
は、 Ｔ⁵ ₁ ＞Ｔ¹ ₁ ＞Ｔ³ ₁ ＞Ｔ⁷ ₁ であることを証明することができる。

【００６１】より一般的には、サイクルの間の導入およ
び採取点に対するポンプの相対的位置がどこであろう
と、帯域４の出口の弁が一番最初に入れ替わり（精製物
の採取）、帯域２の出口弁（抽出物の採取）がそれに続
き、次いで帯域１の出口弁（溶媒の注入）そして最後に
入れ替わる弁は帯域３の出口の弁（仕込物の注入）であ
る。今度もまた本発明は、６区画システム（帯域１で
２、帯域２で１、帯域３で２、帯域４で１）からでしか
適用されることはできない、そうしなければ長さが０の
帯域１および帯域３に時々縮小してしまう。

【００６２】表５は８塔の一定リサイクル流量疑似並流
の完全連続(seqencage) を表している。

【００６３】−第二態様方法では、Ｑc ＜Ｑ₄ の場合を
考える。この場合、不等式の結果は逆になり、弁の逆
の連続(sequencage)を取り入れる必要があるだろう。

【００６４】リサイクルポンプは区画８と連動している
ことを知って、疑似向流の場合のように、リサイクルポ
ンプが実際に帯域を変える瞬間を測定する必要がある。
｜Ｑc ｜＜｜Ｑ₄ ｜で操作するとき、 ・ポンプは帯域４から帯域３へＴ⁸ ₂ で移行し、Ｔ⁶ ₂
ではない ・ポンプは帯域３から帯域２へＴ⁸ ₄ で移行する ・ポンプは帯域２から帯域１へＴ⁸ ₆ で移行し、Ｔ² ₆
ではない ・Ｃ. Ｃ. Ｓの場合に説明された点 No.４は、今度はＱ
c の絶対値は、出入り流量のうちたまたま最も強かった
精製物の流量よりも高くなければならないという唯一つ
の違いがあるだけで、依然として有効である。

【００６５】さて次に、サイクルの全持続期間が、従来
型疑似並流と一定リサイクル流量疑似並流との間で保存
されるようにＱc を計算することにする。こうすること
により、サイズ設定に関するすべての技術の規則が厳重
に保存される。この立場を最適と見なすが、強制的なも
のではない。

【００６６】４帯域および８塔の疑似並流の場合には、
最適Ｑc の値の計算は 8.Ｔ＝Ｔ⁸ ₈ ＝Ｔ⁶ ₈ ＝Ｔ⁴ ₈ ＝Ｔ² ₈ の２ を想定して行われる。

【００６７】Ｑc の明瞭な方程式に達するために、Ｔ^j
_i+1 およびＴの項を除去し、ＱM に最も近い根を選択す
る。

【００６８】

【表５】

【表６】

【００６９】帯域１、２、３および４に対して、二つの
タイプの疑似移動床の間の帯域の出口で溶出された容量
のそれぞれの確認４連続方程式を記述する。

【００７０】４帯域に対しては、Ｑc の第４段階の一つ
の全く同一の明瞭な方程式に達する。帯域３また帯域４
の各連続方程式に対して働きかけて、直接に次の形態に
達する：

【数１５】 これは、Ｔ^j _i+1 およびＴを除去した後、

【数１６】 に至る。

【００７１】４帯域およびｎ塔問題のより一般的な場合
には、もしＣk が帯域Ｋの塔の数を表すならば、次の形
態に達する：

【数１７】 すなわち以下のＱc で明白に示される：

【数１８】

【００７２】

【実施例】本発明は、全く例証的な次の各実施例から、
より良く理解されるだろう。

【００７３】［実施例１］任意の装置内のそれぞれの流
量が次の通り：Ｓ＝２、Ｅ＝1.5 、Ｃｈ＝１、Ｒ＝1.5
、Ｑ１＝８、Ｑ２＝6.5 、Ｑ３＝7.5 、Ｑ４＝６で、
周期は100 秒である、それぞれが２区画を有する４帯域
向流従来型疑似移動床を考える。

【００７４】第４段階の方程式は次のようになる：

【数１９】 解は、

【数２０】 に近くなければならない。

【００７５】物理的根は数値としてＱc ＝7.077 を取
る。この流量値はリサイクルポンプに取り入れらる。こ
のポンプはＴ⁷ ₂ まで帯域４に、Ｔ⁷ ₄ まで帯域３にお
よびＴ⁷ ₆ まで帯域２に、そしてサイクルの終わりまで
帯域１にある。

【００７６】入れ替え時間を示す表７は次の通りであ
る：

【表７】

【００７７】周期毎に溶出される容量は、そのサイクル
の間中入れ替え周期がどのようであっても、帯域１で80
0 、帯域２で650 、帯域３で750 および帯域４で600 で
ある。

【００７８】途中で、システム全体に対する時間による
加重平均流量は依然として７であることに気づくであろ
う：

【数２１】

【００７９】反対に、各区画のそれぞれに対する平均流
量はすべてが等しいわけではない。Ｔ² ₁ 、Ｔ⁴ ₁ 、Ｔ
⁶ ₁ およびＴ⁸ ₁ またはより一般的には一つの構成の各
間隔は互いに近いままであり、最大の開きはＴ⁷ ₆ およ
びＴ⁵ ₆ の間で観察されて、すなわち８秒間であること
に注目してもよい。従って、任意の容量単位で表される
溶出された容量（ＶＩＺｉ）が期待される容量と2.2 ％
以上異なるということがなくても、４回路を同時に入れ
替えてもよい（表８）：

【表８】

【００８０】この表８の時間は、表７で示された各横列
毎の４つの値の平均である。

【００８１】溶出された平均容量が求められる値よりも
わずかに低いので、位置：

【数２２】 を回復するためには、Ｑc に対してわずかな修正を行う
だけで十分である。従って一定リサイクル流量の値を
7.077から 7.088に変えることになるだろう。

【００８２】グルコース−フラクトースまたは正−イソ
パラフィンのような非常に高い純度を必要としない分離
では、このタイプの機能が適当である。従って、一度に
すべての回路を管理する単独弁は現行の装置上で使用さ
れ続けることが可能である。

【００８３】我々は、比較として、単球ＤＯＷＥＸ（登
録商標）のような石灰形態下の陽イオン交換樹脂スチレ
ン−ＤＶＢが充填された同じ装置内で、乾燥物質400 g/
リットルの割合のグルコース65％−フラクトース35％の
溶液を60℃で分離した。水は溶離液として使用されてい
る。従来型疑似移動床の場合では、グルコースフラクシ
ョン97.65 ％の純度およびフラクトースフラクション9
8.05 ％の純度を得る。

【００８４】本発明の好ましい変形方法の場合には、得
られた純度はそれぞれ97.85 ％および99.20 ％である。
すべての流束が同時に入れ換えられる本発明の単純化し
た別の方法の場合では、得られた純度はグルコースフラ
クションは95.70 ％、フラクトースフラクションでは9
6.15 ％である。本発明の二つの適用の場合では、示さ
れた時間は最も近い10分の１秒に切り下げられた。

【００８５】［実施例２］それぞれ二つの区画を有する
４帯域並流従来型疑似移動床を考え、その任意の装置に
おけるそれぞれの流量は次の通りである：Ｓ＝2.8 、Ｅ
＝1.4 、Ｃｈ＝1.75、Ｒ＝3.15、Ｑ１＝5.95、Ｑ２＝7.
35、Ｑ３＝5.6 、Ｑ４＝8.75、（我々の取り決めによ
り、Ｑ１＝-5.95 、Ｑ２＝-7.35 、Ｑ３＝-5.6、Ｑ４＝
-8.75 と注釈する）。周期は100 秒である。

【００８６】第４段階方程式は次のようになる：

【数２３】 解は、

【数２４】 に近くなくてはならない。

【００８７】物理的根はＱc ＝-7.08773の値を取る。こ
の流量値はリサイクルポンプに取り入れらる。そこで周
期のマトリックスは次の通りである（表９）：

【表９】

【００８８】周期毎に溶出された容積は、帯域１で595
、帯域２で735 、帯域３で560 および帯域４で875 で
ある。

【００８９】実施例１と同じ装置内で、同じ溶媒（水）
で同じ仕込物の分離を、今回は疑似並流で操作して行っ
た。（機械的には、リサイクルポンプの吸い込みおよび
送り出しの接続を逆にするだけで十分である。実施例１
と実施例２との間では仕込物の流量は1.75倍になり、一
方一定リサイクル流量は絶対値においてほぼ変わらない
ことに気づくだろう。）得られた純度はそれぞれ、グル
コースフラクションでは92.50 ％、フラクトースフラク
ションでは92.95 ％である。

【００９０】実施例１では、出入り流量の中で最も大き
い流量はリサイクル流量の最も小さい流量の３分の１で
あることが確かめられ、これによって異なる複数の回路
のｐ番目の入れ換えで観察された最大相対的開きは（Ｔ
³ ₂ −Ｔ¹ ₂ ）／Ｔ³ ₂ すなわち3.95％であるというこ
とが導きだされ、その結果、低い純度で構わない分離に
対しては、４回路を同時に入れ換えされることが可能と
いうことになった。実施例２の場合には、リサイクル流
量の最も小さいものは、出入り流量のうち最も大きい流
量の２倍にさえならず、その結果異なる各回路のｐ番目
の入れ替えで観察された最大相対的開きは（Ｔ⁸ ₂ −Ｔ
⁶ ₂ ）／Ｔ⁶ ₂ すなわち7.9 ％ということになる。従っ
て、もし４弁を同時に入れ換えさせると、90％以上の純
度を得ることは全く不可能になり、これは商業的分離で
は受け入れられないことである。従って、同時入れ換え
で行われる本発明のその異形方法は、ＱM ／Ｃh 比が６
以上の時しか疑似並流に適用できず、これらの条件で疑
似並流を機能させてしまうと、疑似向流でのその利点を
失うことになる。

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Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの溶媒の存在下の少なく
   とも二つの成分からなる仕込物の、溶媒と成分との混合
   物のリサイクルポンプを備えた少なくとも４帯域多くて
   もｚ帯域を定めているクロマトグラフィー塔のｎ区画を
   有する装置内での疑似移動床での分離方法であって、 前記リサイクルポンプは区画ｎと１との間に位置してお
   り、一サイクルの間各帯域のそれぞれに順次置かれ、 塔のｎ区画を有する装置は、一サイクルの間、導入およ
   び採取のｚ回路のそれぞれがそれに対応する導入または
   採取のｎ点のそれぞれに順次連結するような導入（入
   口）および採取（出口）のｚ. ｎ点を有しているもので
   ある、疑似移動床での分離方法において、 一サイクルの間を通して、ほぼ一定の前記混合物のリサ
   イクル流量Ｑc をリサイクルポンプによって循環させ、
   この流量Ｑc は装置内の注入されたまたは採取された出
   入口のｚ流量の中で最も大きい流量よりも大きく、か
   つ、各帯域の出口で溶出された容量が、サイクルの間を
   通して、二つの連続する入れ換えの間で、帯域毎にほぼ
   一定のままであるように、サイクルの間中すべての導入
   および採取の回路を、互いに独立した手段により入れ換
   えさせることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 次の関係： 0.975 Ｔ. Ｑk ＜( Ｔ^j _i+1 −Ｔ^j-1 _i ).Ｑ^p _k ＜1.02
   5 Ｔ. Ｑk または好ましくは次の関係： 0.9975Ｔ. Ｑk ＜( Ｔ^j _i+1 −Ｔ^j-1 _i ).Ｑ^p _k ＜1.00
   25Ｔ. Ｑk （ここで、ｊは導入または採取点直前の区画、ｉは採取
   または導入の回路のうち最も遅い回路がサイクルの初め
   以来入れ替わった度数、Ｔ、Ｑk およびＱ^p _k はそれぞ
   れ、相当する従来型疑似移動床の一定の時間間隔、相当
   する従来型疑似移動床の帯域ｋの一定流量、およびポン
   プが帯域ｐにあるときの一定リサイクルの疑似移動床の
   帯域ｋの流量を表す）により定義される時間間隔( Ｔ^j
   _i+1 −Ｔ^j-1 _i ) の後、それに適切な連続時間でそれぞ
   れの回路を、サイクルの間を通して、互いに独立した状
   態で入れ換えさせる、請求項１による方法。
3. 【請求項３】 サイクルの間を通して、導入および採取
   回路のすべてを、時間間隔( Ｔ_i+1 −Ｔ_i ) （ここで、
   ０およびｎ−１の間に含まれるｉは導入および採取点の
   全体がサイクルの初めから既に入れ替わった度数を表
   す）で同時に入れ替えさせ、( Ｔ_i+1 −Ｔ_i ) は次の関
   係： 0.975 Ｔ. ＱM ＜( Ｔ_i+1 −Ｔ_i ).ＱMk＜1.025 Ｔ. Ｑ
   M 好ましくは次の関係： 0.9975Ｔ. ＱM ＜( Ｔ_i+1 −Ｔ_i ).ＱMk＜1.0025Ｔ. Ｑ
   M （ここで、Ｔ、ＱM およびＱMkはそれぞれ、相当する従
   来型疑似移動床の一定の時間間隔、相当する従来型疑似
   移動床の分離帯域内の加重された流量、リサイクルポン
   プが帯域ｋにあるときの一定リサイクルの疑似移動床の
   分離帯域内の平均加重流量を表す）により定義される、
   請求項１による方法。
4. 【請求項４】 一定リサイクル流量は、相当する従来型
   疑似移動床のリサイクル流量のうち最も強い流量と、相
   当する従来型疑似移動床のリサイクル流量のうちの最も
   弱い流量と出入り流量のうち最も強い流量との間で取ら
   れた二つの値のうち大きい方との間に含まれる、請求項
   １〜３のうちの１項による方法。
5. 【請求項５】 一定リサイクル流量Ｑc は、相当する従
   来型疑似移動床の加重された平均流量ＱM にほぼ等し
   い、請求項１〜３のうちの１項による方法。
6. 【請求項６】 疑似移動床は向流である、請求項１〜５
   のうちの１項による方法。
7. 【請求項７】 疑似移動床は並流である、請求項１〜５
   のうちの１項による方法。