Comparative Analysis of Single-Cascade Five-Zone and Two-Zone SMB Systems for the Separation of a Ternary Amino Acid Mixture

Authors


Abstract

A ternary separation usually requires the use of two simulated moving bed (SMB) units in series. Since an increase in the number of SMB units leads to a significant increase in capital and operational costs, the use of a single SMB unit is preferred if its structure can be modified to treat a ternary separation. Such a modified single SMB unit has been typified by a five-zone SMB or a two-zone SMB so far. The separation performances-of a five-zone SMB and a two-zone SMB are compared in this paper by using the ternary amino acid mixture as a model system. A five-zone SMB is designed with the safety margin method while a two-zone SMB is optimized using genetic algorithm. A five-zone SMB based on the maximum allowable safety margin, although it may not guarantee the global optimum solution, results in much better separation performance than a two-zone SMB at its global optimum state.

Abstract

Une séparation ternaire fait habituellement appel à deux unités de lits mobiles simulés (SMB) en série. Étant donné qu'une augmentation du nombre d'unités SMB entraîne une hausse significative des coûts en capital et de fonctionnement, l'utilisation d'une seule unité SMB est préférable si sa structure peut être modifiée pour traiter une séparation ternaire. Ce type d'unité SMB unique modifiée prenait jusqu'ici la forme d'un SMB à cinq zones et d'un SMB à deux zones.  Dans cet article, on compare les performances de séparation d'un SMB à cinq zones et d'un SMB à deux zones en utilisant un mélange ternaire d'acides aminés comme système modèle. Un SMB à cinq zones a été conçu à l'aide d'une méthode avec marges de sécurité tandis que le SMB à deux zones a été optimisé à l'aide d'un algorithme génétique. Le SMB à cinq zones basé sur une marge de sécurité possible maximale, bien qu'elle ne garantisse pas forcément la solution optimale globale, présente une performance de séparation nettement meilleure que le SMB à deux zones à son meilleur état optimal.

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