流体分配器单元制造技术

用于以成本有效的方式将进料流均匀分配到色谱柱上的流体分配器在实体背板与柱中的填充床之间限定大体上锥形形状的分配通道，其中该流体分配器包括基本上装填该分配通道的容积的至少两个圆形和/或环形流体能渗透多孔盘。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将流体流均匀地分配到柱中的多孔床上的分配器。更具体地，它涉及用于色谱柱的流体分配器。
技术介绍
一般地，在液体色谱和吸附分离中，流体分配系统对总性能是最重要的，特别对于具有相比床高度大的横截面的柱。用于液体色谱的柱通常包括用多孔床装填（流体流过该多孔床）的导管，其中通过在该多孔床的固相与液体之间的材料分配而发生分离。该多孔床通常是填充床，典型地通过使离散微粒的悬浮固定而形成，但它也可以是单块多孔体或一堆多孔板（膜片）。柱通常具有圆柱体几何形状，其中流轴向地从一端传递到另一端，但具有径向流的柱也是众所周知的并且已经描述非圆柱体几何形状。在所有这些构造中，液体流必须自进料管而很好地分布在整个床表面上。因为色谱柱的标度参数通常是柱直径，其中床高度保持恒定，对于具有相对低的高径比的大型柱，分配的难度要高很多。均匀流分配是必不可少的，以便获得柱的良好效率。相应地，均匀流分配是用于实现经过填充床和柱的所有流体要素的均匀停留时间的前提。与均匀性的任何偏离将显示为过早的击穿、低的板数量或峰不对称性，因为它们产生不利的柱上停留时间分布加宽。分配系统的两个特征对于实现均匀流分配是必不可少的：第一特征是分配系统将流体从基本上是单管进料液输送到填充床表面上的柱使得所有流体要素同时地施加于填充床表面上的能力。相同的流体同时回收和收集适用于在柱出口处的流体去除。第二关键特征是跨填充床的表面保持均匀压力的能力，这在床和柱上产生均匀的流体速度。用于轴向柱的经典的流体分配系统简单地由对于移动相的中心入口结合承托过滤器（编织网或烧结器，用于限制床的入口端）后面的具有恒定高度的细分配通道（间隙）而组成。随着柱直径增加，该类型的系统将必然在性能上强烈恶化。这是由于从入口移动到外部柱壁的流体要素与可能直接进入入口下方的承托网和床区域的那些流体要素之间的停留时间差。此外，需要的整个分配通道中液体向柱壁的流体输送将导致跨分配通道的压力降。因此，将影响填充床上的压力降并且从而影响流体速度场的均匀性。更好的流体分配将提供有锥形形状的流通道，其在最高流体速度的位置处具有最大的通道高度来平衡通路中的容积流量。这样的锥形流通道已经在例如US 5,137,628中描述为一个或两个网下方的开放通道或在US 6,936,166中描述为承托网和穿孔板下方的肋板中的通道样式。该肋板具有高的生产成本以及复杂的设计工程的劣势。在开放通道的情况下，当承托网遭受a）在操作期间对抗多孔床上的压力损失的水动力和b）来自由于填充过程和床的重量造成的填充床机械压缩的力时，存在承托网胀形的高风险。任何这样的胀形将负面地影响柱的性能。对柱性能的该不利影响是由于填充床几何形状的容积变化（由胀形产生）引起。这些容积变化将造成不稳定以及填充床结构中的多孔性和不均匀压缩。此外，承托网的胀形将通过降低和更改分配通道的总容积和尺寸而对柱性能产生不利影响，由此导致沿分配通道的流体速度和压力损失的变化，其可以强烈地恶化柱的总停留时间分布和性能。在许多情况下，在分配器中只使用塑性材料，这是可取的。这适用于与将侵蚀不锈钢的液体一起使用的柱和计划用于一次性或短期使用的较低成本的柱两者。塑料具有比钢低的弹性模数，其对承托网支承设置提出更高的要求以便防止胀形。在需要柱和分配器设计用于生产一次性使用的柱以及工艺流程或作业后要扔掉的分配系统时在塑料的情况下保持低的制造成本，这将同样更重要。从而需要有在柱操作期间给出均匀流分配并且没有承托网胀形的低成本分配器。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是以成本有效的方式提供到色谱柱上的均匀分布的进料流。这用如在权利要求1中限定的流体分配器实现。这样的流体分配器的一个优势是其提供高的流动均匀性并且易于用容易获得的材料制造。本专利技术的另外适合的实施例在从属的权利要求中描述。附图说明图1示出根据本专利技术的一个实施例的具有流体分配器的柱的一部分。图2示出根据本专利技术的一个实施例的流体分配器。图3示出根据本专利技术的一个实施例的具有流体分配器的柱的一部分。图4示出根据本专利技术的一个实施例的流体分配器。图5示出根据本专利技术的一个实施例的流体分配器。图6示出根据本专利技术的一个实施例的流体分配器。图7示出根据本专利技术的一个实施例的流体分配器。图8示出根据本专利技术的一个实施例的流体分配器。图9示出根据本专利技术的一个实施例的流体分配器。图10示出根据本专利技术的一个实施例的具有填充/去填充喷嘴的流体分配器。图11示出根据本专利技术的一个实施例的流体分配器。定义    术语“大体上锥形的”在本文中意指平滑地逐渐变窄和/或逐步地从较大的圆形或非圆形底部区域到较小的区域或点的三维形状。该底部区域可以是平坦的或备选地可以具有大体上锥形形状。大体上锥形形状的示例包括截顶和未截顶圆锥体、抛物体、双曲线体等，以及例如椎体或截顶椎体的阶梯近似等这些形状的阶梯近似。具体实施方式在由图1图示的一个方面中，本专利技术公开了柱12的流体分配器11，其在实体背板14和柱12中的填充床15之间限定大体上锥形形状的分配通道13，其中所述流体分配器11包括基本上装填所述分配通道13的容积的至少两个圆形和/或环形流体能渗透的多孔盘（未单独示出）。这些多孔盘中的一个可以是直接与填充床15接触的承托盘18，用于防止微粒从填充床迁移。适宜地，所有多孔盘设置成提供通过盘组件的畅通的流体流动，即在盘之间或盘的表面上没有障碍物。流体分配器可以放置在柱12的底端中，其中底部区域17向上（面对填充床15）并且其中入口/出口管16向下。流体分配器还可以放置在柱12的顶端中，其中底部区域17向下（面对填充床15）并且其中入口/出口管16向上。适宜地，一个流体分配器放置在柱的底端中并且一个放置在顶端中并且流体可以向上或向下地移动通过柱。具有基本上装填分配通道容积的多孔盘的优势是承托盘或承托网胀形被有效地阻止（甚至对于低模数的塑性材料），同时孔隙容积和孔隙结构允许流体通过多孔盘均匀地分布。具有至少两个多孔盘的一个优势是更易于装填具有容易制造的简单形状的盘的分配通道的容积。另一个优势是具有不同的孔隙大小、孔隙结构和/或材料的盘可以组合来提高流体分配器的功能。多孔盘的流体可渗透性可以通过在所有盘中具有开孔结构（与例如不能渗透流体的闭孔泡沫等相对）而实现。在一个实施例中，盘（例如所有的盘）具有三维连接的孔隙结构，即，它们在轴向和径向方向上都能渗透流体。这具有这样的优势，盘的全部孔隙容积可用于流体的径向分布。承托盘18可具有三维连接的孔隙结构，但它还可以具有平行的孔隙结构，特别是如果承托盘非常薄并且由分配器盘提供充分的径向分布。在一个实施例（由图10图示的）中，流体分配器101包括喷嘴102，用于经由填充/去填充管103填充和去填充柱。该喷嘴可与填充床直接接触地集中放置并且用于适应填充床，一个或多个中心流体能渗透多孔盘或多个盘可具有环形形状-例如具有对于喷嘴的中心孔。利用该喷嘴，填充以及去填充床而不拆分柱（拆分柱是繁琐的程序），本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.15 SE 1050612-91. 一种用于柱（12）的流体分配器（11；21；40；50；60；70；80；110），其在实体背板（14；25；49；59；69；79；82；92；112）与所述柱（12）中的填充床（15；35）之间限定大体上锥形形状的分配通道（13；24），其中所述流体分配器（11；21；101）包括基本上装填所述分配通道（13；24）的容积的至少两个圆形和/或环形流体能渗透多孔盘（22，23；31-34；41-44；61-63；71-73；81；91；114）。
2. 如权利要求1所述的流体分配器，其中所述多孔盘装填分配通道容积的至少90%，例如至少95或99%。
3. 如权利要求1或2所述的流体分配器，其中所述流体分配器（21）包括：多孔承托盘（18；22；34；44），其正对所述填充床（15；35）；和至少一个多孔分配器盘（23；31-34；41-43；61-63；71-73；81；91），其装填所述多孔承托盘（18；22；34；44）与所述实体背板（14；25；49）之间的所述分配通道容积（13；24）的部分。
4. 如权利要求3所述的流体分配器，其中每个多孔分配器盘（23；31-33；41-43；61-63；71-73；81；91）具有三维连接的孔隙结构。
5. 如权利要求1-4中任一项所述的流体分配器，其中第一圆形或环形多孔盘（31；41；71）同心地装配在第二环形多孔盘（32；42；72）内部。
6. 如权利要求5所述的流体分配器，其中所述第一和第二多孔盘是平面的。
7. 如权利要求5或6所述的流体分配器，其中所述第二多孔盘（32；42；72）具有比所述第一多孔盘（31；41；71）低的厚度。
8. 如权利要求5-7中任一项所述的流体分配器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：P贝尔奎斯特，K格鲍尔，
申请(专利权)人：通用电气健康护理生物科学股份公司，
类型：
国别省市：