对葡萄糖和果糖模拟移动床分离过程的建模与优化研究

发布时间：2021-02-10 19:36

　　糖类是一类非常重要的有机化合物,广泛存在于生物界。各种单糖、寡糖、多糖特别在现代化的医药合成、生物制药、食品工程、发酵业、精细化工等行业中是一类需求量较大的目标产品,各种单体化合物的纯度直接影响这些产品的质量。模拟移动床色谱分离技术是20世纪60年代由美国UOP公司提出的一种现代化分离技术,它采用多柱逆流的操作模式克服了单柱间歇制备色谱需要很高的溶剂消耗,生产力相对有限的局限,是最适于连续性大规模工业化生产的色谱技术之一。基于大孔吸附树脂分离的四区模拟移动床技术是目前果葡糖提纯的主流工艺。四区同步切换的传统SMB无法满足以上提到的所有要求。加上其分离过程是一个操作变量耦合性强,工艺机理复杂的非线性系统工程,研究模拟移动床分离过程的建模、仿真及优化,对产品分离纯化工艺的设计与操作、提高模拟移动床分离过程的经济效益具有重要的指导意义。以果糖和葡萄糖分离为标准体系,模拟移动床分离过程机理模型为基础,采用以线性函数为基函数和以Jacobi正交多项式配置的有限元法,对模拟移动床分离过程的操作优化进行了对比研究,最后对顺序式模拟移动床分离过程进行了模型化研究。论文主要工作包括:（1）介绍了模拟移动... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 模拟移动床色谱分离原理
        1.1.1 真实移动床
        1.1.2 模拟移动床
    1.2 模拟移动床的操作模式
        1.2.1 Varicol过程（异步切换时间）
        1.2.2 Power Feed（分段流量的调制）
        1.2.3 Modi Con（调节进料浓度）
        1.2.4 超临界SMB
        1.2.5 梯度SMB
        1.2.6 间歇模拟移动床
        1.2.7 顺序式模拟移动床
    1.3 模拟移动床发展和应用
        1.3.1 模拟移动床的发展
        1.3.2 模拟移动床的应用
        1.3.3 SMB在糖醇分离中的应用
    1.4 模拟移动床的数学模型
        1.4.1 建模方法
        1.4.2 传质模型
        1.4.3 吸附平衡关系
        1.4.4 液体流动状态
        1.4.5 数值方法
    1.5 模拟移动床建模和优化研究概况
        1.5.1 模拟移动床建模研究
        1.5.2 模拟移动床优化研究
    1.6 本课题选题意义及研究内容
        1.6.1 选题意义
        1.6.2 研究内容
第2章 色谱模型参数设定及吸附等温线的测定
    2.1 概述
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要原料与试剂
        2.2.2 主要仪器
    2.3 理论基础
        2.3.1 吸附等温线模型
        2.3.2 吸附等温线参数的测定方法
        2.3.3 矩方法
    2.4 实验方法
        2.4.1 系统死体积的测定
        2.4.2 检测器检测浓度区间
        2.4.3 色谱柱孔隙率的测定
        2.4.4 有效传质系数和轴线扩散系数的测定
        2.4.5 果糖葡萄糖的吸附等温线
    2.5 实验结果
        2.5.1 系统死体积的测定结果
        2.5.2 检测器检测浓度区间的结果
        2.5.3 孔隙率的结果
        2.5.4 有效传质系数和轴线扩散系数的测定结果
    2.6 本章小结
第3章 间歇模拟移动床分离果糖葡萄糖的模拟
    3.1 引言
    3.2 普通速率模型
    3.3 模型求解
        3.3.1 线性函数配置的有限元法
        3.3.2 正交配置有限元法
    3.4 间歇模拟移动床
    3.5 结果与讨论
第4章 间歇模拟移动床分离果糖葡萄糖的优化
    4.1 引言
    4.2 优化性能
    4.3 NSGA-Ⅱ算法
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 切换时间对纯度和回收率的影响
        4.4.2 遗传算法优化
第5章 结论与展望
    5.1 结果
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间取得的相关科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界流体萃取与模拟移动床色谱纯化灵芝三萜类化合物[J]. 余书奇,包晓青,梁明在,金晨钟,田蔚.  食品科学. 2019(20)
[2]基于大孔径吸附树脂的模拟移动床色谱分离桑叶黄酮及其生物活性测定[J]. 李长龙,王金正,刘曦,王丹丹,盛晟,王俊,吴福安.  蚕业科学. 2019(04)
[3]模拟移动床色谱分离二十碳五烯酸乙酯和二十二碳六烯酸乙酯[J]. 董青,李敏,杨亦文,鲍宗必,杨启炜,张治国,任其龙.  色谱. 2018(09)
[4]模拟移动床技术及其在石化领域中的研究进展[J]. 刘剑,佟华芳,詹海荣,汲永钢,张永军,孙淑坤.  化工中间体. 2013(05)
[5]基于浮点编码的遗传算法优化模拟移动床色谱分离木糖醇母液[J]. 蔡宇杰,丁彦蕊,张大兵,石贵阳,须文波.  色谱. 2003(03)
[6]A Non-linear Non-ideal Model of Simulated Moving Bed Chromatography for Chiral Separations[J]. 卢建刚.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2003(02)
[7]分子筛脱蜡过程的模拟移动床计算[J]. 王晟,马正飞,姚虎卿.  石油化工. 2002(10)
[8]模拟移动床Parex过程动态模型[J]. 顾金生,蒋慰孙,顾幸生.  华东理工大学学报. 1997(06)
[9]模拟移动床Parex过程建模与仿真[J]. 顾金生,蒋慰孙.  化工学报. 1996(04)
[10]C8芳烃吸附分离系统动态混合池模型[J]. 盖旭东,佟泽民,杨春育.  石油炼制与化工. 1994(12)



本文编号：3027880