Theoritical analysis and simulation of five-zone simulating moving bed for ternary mixture separation

Authors


Abstract

In the present work a mathematical model has been presented to study the behaviour of five-zone simulating moving bed (SMB) system for the separation of a ternary mixture of certain amino acids. These are methionine, phenylalanine and tryptophan, possessing linear isotherms values. Safety margin method has been used to design the SMB system while triangle theory became the basis to calculate the operating conditions at fixed feed flow rate. It was found that for same safety factor (β) value in each zone, increase in β value causes the purity values of all product streams to increase up to a definite value. Further increase in β value shows the effect of decrease in separation efficiency, because of dominance of axial dispersion and mass transfer resistances. The effect of zone safety factor (zone flow rate βII, βIII and βIV) values on the separation performance of five-zone SMB have also been investigated which remained an important issue in SMB current research. Increase in βII value results in rising tryptophan purity, phenylalanine purity improves due to increase in βIII value and increase in βIV value becomes the basis for enhancing methionine purity. In column profile study, the solute concentration profile diminishes due to increase in particular separation zone safety factor value. This happened due to low column switching time with high desorbent flow rate to the system. The developed mode was run in Aspen Chromatography vis 12.1. (2004) simulator for simulation studies.

Abstract

Dans le présent travail un modèle mathématique a été présenté qui étudie le comportement d'un système de lit mobile simulé (SML) à cinq zones, utilisé pour la séparation d'un mélange ternaire de certains acides aminés. Ces acides aminés sont méthionine, phénylalanine et le tryptophane, qui possèdent tous des isotherme à valeur linéaire. La méthode aux marges de sécurités à été utilisé afin de concevoir le SML, et la théorie de triangulation est devenue la base afin de calculer les conditions d'opération à des débit d'entré fixe. Il a été aperçu que, pour le même facteur de sécurité (β) dans chaque zone, l'augmentation de β cause la pureté de tout les produits à augmenter à une valeur définie. Augmenter encore plus la valeur de β démontre une baisse dans l'efficacité de la séparation, due à une dominance de la dispersion axiale la résistance au transfert de masse. L'effet de la valeur du facteur de sécurité dans certaines zones (le débit dans la zone βII, βIII and βIV) sur la performance de séparation du SML à cinq zones a aussi été investigué, ce qui demeure toujours un problème important dans la recherche actuelle autour des SMLs. L'augmentation de βII cause une montée de la pureté du tryptophane, tandis que la pureté du phénylalanine s'améliore avec une augmentation de βIII, et une augmentation de βIV cause une augmentation de la pureté du méthionine. Dans les études du profile de la colonne, le profile de concentration du soluté diminue dû à une augmentation du facteur de sécurité dans certaines zones de séparations spécifiques. Ceci est arrivé à cause du petit temps de changement de la colonne avec un grand débit de désorbent dans les système. Le modèle développé a été utilisé dans le simulateur Aspen Chromatography vis 12.1 (2004) pour des études de simulation.

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