クロマト分離装置
【課題】分離性能を低下させずに、圧力損失の影響を軽減できるクロマト分離装置を目的とする。
【解決手段】本発明のクロマト分離装置８は、吸着剤が充填され、原料液と溶離液の流路長、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積、の異なる充填層１０１、１０６が形成された複数の単位充填塔を直列に連結し、該単位充填塔に通流された原料液および溶離液が循環可能に構成された循環系１００を有することよりなる。前記循環系１００は、略同等の体積の充填層１０１、１０６が形成された単位充填塔で構成されていることが好ましく、原料液が供給される単位充填塔１６は、前記循環系１００を構成する他の単位充填塔よりも、流路長が短い充填層１０６、および／または、断面積が大きい充填層１０６、が形成されていることが好ましい。
【解決手段】本発明のクロマト分離装置８は、吸着剤が充填され、原料液と溶離液の流路長、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積、の異なる充填層１０１、１０６が形成された複数の単位充填塔を直列に連結し、該単位充填塔に通流された原料液および溶離液が循環可能に構成された循環系１００を有することよりなる。前記循環系１００は、略同等の体積の充填層１０１、１０６が形成された単位充填塔で構成されていることが好ましく、原料液が供給される単位充填塔１６は、前記循環系１００を構成する他の単位充填塔よりも、流路長が短い充填層１０６、および／または、断面積が大きい充填層１０６、が形成されていることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクロマト分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クロマトグラフィーの手法により液体中の複数の成分を分離（クロマト分離）する方法が、工業的に利用されている。クロマト分離は、固体の吸着剤を用い、この吸着剤に対する吸着特性の差を利用して、原料液中の成分を分離する。クロマト分離の原理は、吸着剤を充填した充填層に、分離しようとする２以上の成分を含む原料液を供給し、この原料液を水等の溶離液で流下させることで、上記各成分の吸着剤に対する吸着性の違いにより、吸着性の弱い成分は相対的に速く流下し、吸着性の強い成分は相対的に遅く流下することで、各成分を含む画分に分離するものである。
【０００３】
クロマト分離の方式としては、例えば固定層方式、移動層方式、擬似移動層方式がある。擬似移動層方式は、原料液中に含まれる２以上の成分の中で、特定成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した複数の単位充填塔を直列に連結し、最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することで無端状になっている循環系に、原料液と溶離液を通流して分離するものである。擬似移動層方式では、循環系内を移動する速度が大きい成分を含む画分（非吸着質画分）と循環系内を移動する速度が小さい成分を含む画分（吸着質画分）をそれぞれ異なる位置から抜き出し、かつ、原料液供給位置、溶離液供給位置、非吸着質画分抜き出し位置、吸着質画分抜き出し位置を、一定の位置関係に保ちながら循環系の循環方向下流側に順次移動させることで、移動層の処理操作を擬似的に実現する装置であることは良く知られている。
【０００４】
また、３以上の成分を分離するために１つの成分を抜き出す工程と、残りの成分を抜き出す工程とを段階的に行う方法等、原料液、溶離液の供給位置や、各成分の画分の抜き出し位置を切り替える擬似移動層方式のクロマト分離方法の改良法が多数提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、複数の単位充填塔を直列に連結すると共に、最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することにより、無端状になっている循環系に対して、原料液や溶離液の供給や、各成分の抜き出し位置を変更せずに、循環系内の液を循環系に循環しながら、供給した原料液中の各成分を分離する方法も提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
これらの方法は、原料液、溶離液を循環系の一端に供給し、他端から液を流出させるバッチ方式とは、原理的にはクロマト分離方法として共通している。しかし、循環系内の液を無端状に連結された単位充填塔に通流させる点で異なっており、工業的に重要な、高い生産性、高濃度・高純度での成分の採取ができる点で、バッチ方式に比べて優れている。
【０００７】
このような無端状に連結されている単位充填塔で構成されているクロマト分離装置に、粘性の高い原料液を供給する場合、一部の単位充填塔において、過大な圧力損失を生じることとなる。また、原料液との接触等による吸着剤の劣化により、単位充填塔の差圧が上昇する場合もある。加えて、差圧や浸透圧による膨潤収縮により、吸着剤が破損し、充填層が目詰まりを起こし、さらなる差圧上昇の要因ともなる。また、一般的に、クロマト分離装置における充填層は、通流距離をより長くすることで、分離性能を上げることができる。その反面、充填層の通流距離を長くすると、差圧が上昇する。このような状況下では、圧力損失を下げるために流速を下げて運転する必要が生じる等の問題がある。
【０００８】
上述の問題に対する手段として、一部の単位充填塔に充填する吸着剤の平均粒径を大きくする方法（例えば、特許文献３）や、高架橋度のイオン交換樹脂を吸着剤に用いる方法が提案されている（例えば、特許文献４）。
【特許文献１】特公平７−２４７２４号公報
【特許文献２】特開昭５５−６１９０３号公報
【特許文献３】特開２００１−７０７０４号公報
【特許文献４】特開２００２−１４３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３および特許文献４の技術では、複数種の吸着剤を必要とするため、クロマト分離装置の利用者にとって、管理が煩雑になるという問題があった。また、単に平均粒径の大きな吸着剤を用いたり、吸着剤をイオン交換樹脂とした場合に高架橋度のイオン交換樹脂を用いた場合は、クロマト分離装置の分離性能が低下するという問題があった。
そこで本発明は、圧力損失の影響を軽減できる、クロマト分離装置を目的とする。さらに、本発明は、圧力損失の影響を軽減しながら、分離性能が低下せず、かつ、メンテナンスが容易であるクロマト分離装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のクロマト分離装置は、吸着剤が充填され、原料液と溶離液の流路長、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積、の異なる充填層が形成された複数の単位充填塔を直列に連結し、該単位充填塔に通流された原料液および溶離液が循環可能に構成された循環系を有することを特徴とする。
【００１１】
前記循環系は、略同等の体積の充填層が形成された単位充填塔で構成されていることが好ましく、原料液が供給される単位充填塔は、前記循環系を構成する他の単位充填塔よりも、原料液と溶離液の流路長が短い充填層、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積が大きい充填層、が形成された単位充填塔であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のクロマト分離装置によれば、圧力損失の影響を軽減できる。さらに、本発明のクロマト分離装置は、圧力損失の影響を軽減しながら、分離性能が低下せず、かつ、メンテナンスが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態の一例について、図１を用いて説明するが、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の実施形態の一例であるクロマト分離装置８の模式図である。図１に示すように、クロマト分離装置８は、吸着剤が充填された単位充填塔１１〜２０を直列に連結して、該単位充填塔１１〜２０に通流された原料液および溶離液が循環可能な循環系１００を有している。
【００１４】
単位充填塔１１は配管１１１により単位充填塔１２と接続され、単位充填塔１２は配管１１２により単位充填塔１３と接続され、単位充填塔１３は配管１１３により単位充填塔１４と接続され、単位充填塔１４は配管１１４により単位充填塔１５と接続されている。単位充填塔１５は、遮蔽弁Ｚが設けられた配管１１５により単位充填塔１６（以下、低圧単位充填塔ということがある）と接続されている。単位充填塔１６は配管１１６により単位充填塔１７と接続され、単位充填塔１７は配管１１７により単位充填塔１８と接続され、単位充填塔１８は配管１１８により単位充填塔１９と接続され、単位充填塔１９は配管１１９により単位充填塔２０と接続されている。そして、単位充填塔２０は、ポンプ１２２を備えた配管１２０により、単位充填塔１１と接続されている。こうして、単位充填塔１１〜１５、１７〜２０と、単位充填塔１６と、配管１１１〜１２０と、ポンプ１２２と、遮蔽弁Ｚとで、循環系１００が構成されている。
【００１５】
配管１１５は、遮蔽弁Ｚと単位充填塔１６との間に、配管４２と分岐配管６６が、接続されている。配管４２には、原料液供給弁ｆが設けられ、配管４２は、原料液供給ポンプ４０と接続されている。
【００１６】
分岐配管６６は、配管５２に接続された配管である。配管５２は、溶離液供給ポンプ５０と接続されている。配管５２は、分岐配管６１〜７０が接続され、分岐配管６１〜７０には、それぞれ溶離液供給弁Ｄ１〜Ｄ１０（以下、総じて溶離液供給弁Ｄということがある）が設けられている。分岐配管６１は配管１２０と、分岐配管６２は配管１１１と、分岐配管６３は配管１１２と、分岐配管６４は配管１１３と、分岐配管６５は配管１１４と、分岐配管６６は配管１１５と、分岐配管６７は配管１１６と、分岐配管６８は配管１１７と、分岐配管６９は配管１１８と、分岐配管７０は配管１１９と、それぞれ接続されている。
【００１７】
配管１１５は、遮蔽弁Ｚと単位充填塔１５との間に、配管１７０と分岐配管１３５と分岐配管１５５とが接続されている。配管１７０には、抜き出し弁Ｂ５が設けられている。
【００１８】
分岐配管１３５は、配管１３０に接続された配管である。配管１３０は、抜き出し弁Ｃ１０を介して配管１２０と接続されている。また、配管１３０は、分岐配管１３１〜１３９と接続され、分岐配管１３１〜１３９には、それぞれ抜き出し弁Ｃ１〜Ｃ９が設けられている。分岐配管１３１は配管１１１と、分岐配管１３２は配管１１２と、分岐配管１３３は配管１１３と、分岐配管１３４は配管１１４と、分岐配管１３５は配管１１５と、分岐配管１３６は配管１１６と、分岐配管１３７は配管１１７と、分岐配管１３８は配管１１８と、分岐配管１３９は配管１１９と、それぞれ接続されている。
【００１９】
分岐配管１５５は、配管１５０に接続された配管である。配管１５０は、抜き出し弁Ａ１０を介して配管１２０と接続されている。また、配管１５０は、分岐配管１５１〜１５９と接続され、分岐配管１３１〜１３９には、それぞれ抜き出し弁Ａ１〜Ａ９が設けられている。分岐配管１５１は配管１１１と、分岐配管１５２は配管１１２と、分岐配管１５３は配管１１３と、分岐配管１５４は配管１１４と、分岐配管１５５は配管１１５と、分岐配管１５６は配管１１６と、分岐配管１５７は配管１１７と、分岐配管１５８は配管１１８と、分岐配管１５９は配管１１９と、それぞれ接続されている。
【００２０】
単位充填塔１１〜１５、１７〜２０には、吸着剤が充填されて、充填層１０１が形成されている。充填層１０１の吸着剤は、原料液に含まれる２以上の成分に対して、選択的吸着能力を有するものであれば特に限定されず、例えば、例えば、イオン交換樹脂、シリカゲル、ＯＤＳ（オクタデシル基結合シリカゲル；長鎖脂肪族のオクタデシル基が導入されたシリカゲル）、合成吸着剤等を挙げることができる。これらは単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良い。吸着剤の種類と組み合わせは、分離対象となる成分に応じて決定することができる。また、吸着剤の平均粒子径や架橋度は、特に限定されず、分離対象となる成分に応じて決定することができる。
【００２１】
充填層１０１の流路長は特に限定されず、原料液中の成分や、得られる画分の純度等を勘案して決定することができる。ここで、流路長とは、原料液および溶離液が、充填層１０１または１０６を通流する距離である。
また、充填層１０１における、原料液および／または溶離液の通流方向と直交する断面の面積（以下、単に断面積と言うことがある）は特に限定されず、原料液の処理量等を勘案して決定することが好ましい。
【００２２】
単位充填塔１６は、循環系１００を構成する他の単位充填塔１１〜１５、１７〜２０の充填層１０１と比べて、流路長が短い充填層１０６が形成された単位充填塔である。加えて、単位充填塔１６は、循環系１００を構成する他の単位充填塔１１〜１５、１７〜２０の充填層１０１よりも、断面積が大きい充填層１０６が形成されている単位充填塔である。
【００２３】
単位充填塔１６には、吸着剤が充填されて、充填層１０６が形成されている。
充填層１０６の流路長、即ち充填層１０６の高さは、充填層１０１の流路長である充填層１０１の高さよりも低くなるように、吸着剤が充填されている。充填層１０１の流路長に対する、充填層１０６の流路長の比率は特に限定されず、原料液の成分や、クロマト分離装置８に求める分離性能に応じて決定することができる。例えば、充填層１０６の流路長／充填層１０１の流路長で表される比率が、０．１以上１未満の範囲で決定されることが好ましい。０．１未満であると、単位充填塔１０６における分離性能の低下が著しく、クロマト分離装置８全体の分離性能に与える影響が大きくなるおそれがある。１以上であると単位充填塔１６における通液差圧を有効に下げられないためである。また、分離性能を確保するために、流路長は一定の長さを必要とするためである。
【００２４】
また、充填層１０６における断面積は、充填層１０１における断面積よりも大きくなるように、吸着剤が充填されている。充填層１０１の断面積に対する、充填層１０６の断面積の比率は特に限定されず、原料液の成分や。クロマト分離装置８に求める分離精度に応じて決定することができる。例えば充填層１０６の断面積／充填層１０１の断面積で表される比率が、１を超えて、２以下の範囲で決定されることが好ましい。上記比率が１以下であると、単位充填塔１６における原料液または溶離液の線速度（ＬＶ）を有効に下げられないためである。２を超えると、充填層１０６の流路長が短くなりすぎて、単位充填塔１０６における分離性能の低下が著しく、クロマト分離装置８全体の分離性能に与える影響が大きくなるおそれがあるためである。また、分離性能を確保するために、流路長は一定の長さを必要とするためである。なお、ＬＶとは、単位時間における、単位面積当たりの流量で、ｍ／ｈで表される線速度である。
【００２５】
充填層１０６の吸着剤の種類は、充填層１０１の吸着剤の種類と同様である。また、充填層１０６の吸着剤は、充填層１０１の吸着剤と、平均粒子径や架橋度が異なっていても良い。なお、充填層１０６の吸着剤と充填層１０１の吸着剤とは、同じものであることが好ましい。充填層１０１と同じ吸着剤を用いることで、メンテナンスの煩雑さが軽減されるためである。また、充填層１０６に、圧力損失の影響を軽減させるための分離性能が異なる吸着剤を使用しないため、クロマト分離装置８の分離性能を維持できるためである。
【００２６】
充填層１０１の体積に対する充填層１０６の体積の比率は特に限定されないが、略同等であることが好ましい。充填層１０１、１０６の体積が同等であれば、充填層１０６における流路長を短くしても、充填層１０１と同等の分離性能を維持し、クロマト分離装置８全体の分離性能の低下を防ぐことができるためである。特に、擬似移動層方式のクロマト分離装置は、原料液または溶離液の供給位置、および、任意の画分の抜き出し位置を下流側に切り替えながら、分離を行うため、循環系１００を構成する全ての単位充填塔の充填層の体積が略同等であることが好ましい。ここで、「略同等」として、充填層１０１の体積／充填層１０６の体積で表される比が、１／１．０５〜１．０５／１であることが好適である。体積比が、かかる範囲であれば、充填層１０１と充填層１０６とは、分離性能に著しい差が生ぜず、循環系１０全体の分離性能を維持することができるためである。
【００２７】
クロマト分離装置８を用いた、クロマト分離方法について説明する。説明は、吸着剤に対する吸着性が異なる３成分を含む原料液Ｆを分離する場合を例にして説明する。なお、前記の３成分は、吸着剤に対する吸着性が弱い成分（Ａ成分）、吸着剤に対する吸着性が強い成分（Ｃ成分）、吸着剤に対する吸着性が、前記Ａ成分と前記Ｃ成分の中間の成分（Ｂ成分）である。
【００２８】
まず、原料液供給弁ｆ、溶離液供給弁Ｄ１、抜き出し弁Ｂ５を開、溶離液供給弁Ｄ２〜Ｄ１０、抜き出し弁Ａ１〜Ａ１０、抜き出し弁Ｃ１〜Ｃ１０を閉とする。次いで、ポンプ４０を起動して、原料液供給弁ｆを介して、原料液Ｆを単位充填塔１６に供給すると共に、ポンプ１２２を起動して、循環系１００の液を単位充填塔１６から、単位充填塔１７、１８、１９、２０、１１、１２、１３、１４、１５の順で、循環系１００に通流させる。また、ポンプ５０を起動して、溶離液供給弁Ｄ１を介して、溶離液Ｄを単位充填塔１１に供給する。そして、遮蔽弁Ｚよりも、循環系１００における循環方向上流側に設けられている抜き出し弁Ｂ５を介して、単位充填塔１５に富化したＢ成分の画分（Ｂ画分）を配管１７０に抜き出す。この間、Ａ画分とＣ画分とが、循環方向に分かれて、循環系１００に吸着帯域が形成される。
なお、この際同時に、抜き出し弁Ａ８を開として、単位充填塔１８に富化したＡ成分の画分（Ａ画分）を分岐配管１５８から配管１５０に抜き出すことができる。さらに、抜き出し弁Ｃ２を開として、単位充填塔１２に富化したＣ成分の画分（Ｃ画分）を分岐配管１３２から配管１３０に抜き出すことができる（第一工程）。
【００２９】
第一工程に続く第二工程では、原料液Ｆの供給は停止し、溶離液Ｄの供給位置、Ａ画分の抜き出し位置、Ｃ画分の抜き出し位置をそれぞれの富化画分の移動に合わせて、順次に循環方向下流側に１塔ずつ切り替えて移行させる操作を行う。これにより、Ａ画分は、循環系１００内を循環方向下流側に移動する。他方、溶離液Ｄの供給位置を循環方向下流側に移動させることで、見かけ上、循環系１００が循環方向上流側に移動することにより、Ｃ画分は循環方向上流側に見かけ上移動する。そして、抜き出し弁Ａ１〜Ａ１０（以下、総じて抜き出し弁Ａと言うことがある）のいずれかであって、Ａ画分が富化した単位充填塔に対応する抜き出し弁Ａを開とし、抜き出し弁Ｃ１〜Ｃ１０（以下、総じて抜き出し弁Ｃと言うことがある）のいずれかであって、Ｃ画分が富化した単位充填塔に対応する抜き出し弁Ｃを開とすることで、連続的に、分離したＡ画分とＣ画分を採取することができる（第二工程）。
【００３０】
第二工程として、例えば、溶離液供給弁Ｄ２、抜き出し弁Ａ９、抜き出し弁Ｃ３、遮蔽弁Ｚを開、原料液供給弁ｆ、溶離液供給弁Ｄ１、Ｄ３〜Ｄ１０、抜き出し弁Ａ１〜Ａ８、Ａ１０、抜き出し弁Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４〜１０、抜き出し弁Ｂ５を閉とし、ポンプ４０を停止して、原料液Ｆの循環系１００への供給を停止する。次いで、ポンプ５０を起動し、溶離液供給弁Ｄ２を介して、溶離液Ｄを単位充填塔１２に供給すると共に、ポンプ１２２を起動して、循環系１００内の液を循環させる。そして、抜き出し弁Ａ９を介して、単位充填塔１９に富化したＡ画分を分岐配管１５９から配管１５０に抜き出す。また、抜き出し弁Ｃ３を介して、単位充填塔１３に富化したＣ画分を分岐配管１３３から配管１３０に抜き出す。
【００３１】
前記第二工程の操作は、開とする溶離液供給弁Ｄと抜き出し弁Ａと抜き出し弁Ｃと、を循環方向下流側の溶離液供給弁Ｄと抜き出し弁Ａと抜き出し弁Ｃとに切り替えながら、９回繰り返されて、クロマト分離操作の１サイクルが終了する。第二工程終了後は、第一工程に戻る。クロマト分離操作は、該サイクルが繰り返し行われることで、Ａ画分とＣ画分とを連続的に、Ｂ画分を間欠的に分離する。
【００３２】
原料液Ｆは、２以上の成分を含むものであれば特に限定されず、例えば、ショ糖製造途中における糖液や、生体抽出物、微生物醗酵により得られる培養液等を挙げることができる。
【００３３】
溶離液Ｄとしては、原料液中の各成分を単位充填塔内に流下させ、かつ、分離対象とする成分を適切に分離できるものであれば特に限定されず、目的に応じて決定することができる。例えば、水、水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性水溶液、塩酸水溶液等の酸性水溶液、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール等のアルコール類等を挙げることができる。溶離液は、これらの一種を単独で溶離液としても良いし、二種以上を混合した混合溶液を溶離液としても良い。また、溶離液は、酸、塩基、緩衝剤、塩を含んでいても良い。
【００３４】
第一工程における、原料液Ｆの単位充填塔への供給量は特に限定されず、分離対象とする成分や、単位充填塔に充填した吸着剤の種類、吸着帯域の状態等を勘案して決定することが好ましい。第一工程における溶離液Ｄの単位充填塔への供給量は特に限定されず、分離対象とする成分や、単位充填塔に充填した吸着剤の種類、吸着帯域の状態等を関して決定することが好ましい。
【００３５】
第二工程における、溶離液Ｄの供給量は特に限定されず、分離対象とする成分や、単位充填塔に充填した吸着剤の種類、吸着帯域の状態等を勘案して決定することが好ましい。
【００３６】
クロマト分離装置において、分離性能の向上を図るためには、長い流路長の充填層を形成することが有効である。反面、長い流路長の充填層に通液すると、差圧が上昇する傾向にある。充填層における流路長と、差圧の上昇とは比例する。
ここで、例えば、低圧単位充填塔の流路長を１／１．５倍とすれば、差圧は、１／１．５倍となる。また、断面積を１．５倍とすれば、通液時のＬＶは１／１．５倍となる。差圧は、ＬＶに比例すると考えられ、通液時の差圧は１／１．５倍に低減できる。さらに、低圧単位充填塔の充填層の体積を維持したまま、充填層の流路長を１／１．５倍とすると、充填層の断面積は１．５／１倍、即ち、ＬＶは１／１．５倍となる。前述したように、通液時の差圧は、流路長とＬＶの双方に比例するため、通液時の差圧を流路長の比率である１／１．５倍と、ＬＶの比率である１／１．５倍との積により求められた、１／２．２５倍に低減できると考えられる。
【００３７】
本発明によれば、循環系を構成する一部の単位充填塔を他の単位充填塔よりも、流路長が短い充填層、および／または、断面積が大きい充填層が形成された低圧単位充填塔とすることで、該低圧単位充填塔における通液時の差圧を下げることができる。このため、循環系全体として、過大な圧力損失が生じることを抑制し、流速を下げずに運転を行うことができる。また、循環系内全体の圧力上昇を防止することで、単位充填塔や配管等の圧力仕様を下げることができる。
【００３８】
従って、低圧単位充填塔に、循環系を構成する他の単位充填塔と同一の吸着剤を充填して、過大な圧力損失が生じることを抑制できるため、循環系を構成する全ての単位充填塔に充填する吸着剤を１種類で賄うことができる。このため、吸着剤管理やメンテナンスにおける負担を軽減できる。
【００３９】
本発明によれば、循環系を構成する全ての単位充填塔の充填層の体積を略同等にすることで、クロマト分離装置全体の分離性能を低下させることなく、かつ、従来の運転方法を変更せずにクロマト分離を行うことができる。
【００４０】
原料液を供給する単位充填塔は、原料液の粘度や、吸着剤への吸着成分による影響で、最も差圧が生じやすい。本発明によれば、原料液を供給する単位充填塔が固定されている場合、該単位充填塔を低圧単位充填塔とすることで、原料液の粘度や吸着成分による差圧上昇を緩和し、循環系全体の圧力損失の影響を抑制することができる。
【００４１】
上述の実施形態では、隣接する単位充填塔を接続する配管の内、原料液が供給される単位充填塔の上流側の配管にのみ遮蔽弁が設けられているが、遮蔽弁は複数個所に設けられていても良い。
【００４２】
上述の実施形態では、原料液を供給する配管は、低圧単位充填塔にのみ接続されているが、原料液を供給する配管に接続された複数の分岐配管を設け、該分岐配管が複数の単位充填塔と接続されていても良い。かかる構成により、原料液を供給する単位充填塔、溶離液を供給する単位充填塔、Ａ画分を抜き出す単位充填塔、Ｃ画分を抜き出す単位充填塔を一定の位置関係を保ちながら、順次、循環方向下流側の単位充填塔に移動させて、原料得供給を連続的に行うクロマト分離を行うことができる。
【００４３】
上述の実施形態では、循環系が、他の単位充填塔よりも、流路長が短く、かつ、断面積が大きい充填層が形成された低圧単位充填塔を有している。しかし、該低圧単位充填塔の充填層は、他の単位充填塔の充填層よりも、流路長が短いだけであっても良いし、断面積が大きいだけであっても良い。
【００４４】
上述の実施形態では、原料液が供給される単位充填塔のみが、他の単位充填塔よりも流路長が短く、かつ、断面積が大きい充填層、を形成した低圧単位充填塔とされている。しかし、本発明はこれに限られることはなく、循環系を構成する単位充填塔のいずれを低圧単位充填塔としても良いし、複数個を低圧単位充填塔としても良い。ただし、原料液が供給される単位充填塔が固定されているクロマト分離装置においては、原料液の粘度等により差圧上昇を抑制すべく、原料液が供給される単位充填塔を低圧単位充填塔とすることが好ましい。一方、原料液が供給される単位充填塔が固定されていないクロマト分離装置においては、低圧単位充填塔の充填層は、他の単位充填塔の充填層と、略同等の体積であることが好ましい。単位充填塔毎の分離性能を略同等とし、クロマト分離装置全体の分離性能を安定させるためである。
【００４５】
加えて、上述の実施形態では、循環系を構成する単位充填塔の内、１つのみが、他の単位充填塔よりも流路長が短く、断面積の大きな充填層が形成されているが、循環系を形成する単位充填塔の組み合わせはこれに限られることはない。例えば、循環系を構成する単位充填塔の内、複数の単位充填塔に、流路長が短く、断面積の大きな充填層を形成させても良い。また、例えば、低圧単位充填塔と、流路長が長い充填層が形成された単位充填塔とを交互に配置しても良い。また、例えば、循環系を構成する全ての単位充填塔には、流路長および／または断面積が異なる充填層が形成されていても良い。
【００４６】
充填層における流路長の長短、断面積の大小の組み合わせは、原料液の性状や、得られる画分の純度等を勘案して、適切な組み合わせを選択することが好ましい。かかる態様により、原料液を供給する単位充填塔を移動させて、クロマト分離を行うような擬似移動層方式クロマト分離装置においても、差圧の上昇を有効に制御できる。
【００４７】
上述の実施形態では、３成分を含む原料液を用いてクロマト分離を行っているが、分離する対象は、２成分であっても良いし、４成分以上であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のクロマト分離装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
８ クロマト分離装置
１００ 循環系
１１〜２０ 単位充填塔
１０１、１０６ 充填層
１１１〜１２０ 配管
１２２ ポンプ
Ｚ 遮蔽弁
【技術分野】
【０００１】
本発明はクロマト分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クロマトグラフィーの手法により液体中の複数の成分を分離（クロマト分離）する方法が、工業的に利用されている。クロマト分離は、固体の吸着剤を用い、この吸着剤に対する吸着特性の差を利用して、原料液中の成分を分離する。クロマト分離の原理は、吸着剤を充填した充填層に、分離しようとする２以上の成分を含む原料液を供給し、この原料液を水等の溶離液で流下させることで、上記各成分の吸着剤に対する吸着性の違いにより、吸着性の弱い成分は相対的に速く流下し、吸着性の強い成分は相対的に遅く流下することで、各成分を含む画分に分離するものである。
【０００３】
クロマト分離の方式としては、例えば固定層方式、移動層方式、擬似移動層方式がある。擬似移動層方式は、原料液中に含まれる２以上の成分の中で、特定成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した複数の単位充填塔を直列に連結し、最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することで無端状になっている循環系に、原料液と溶離液を通流して分離するものである。擬似移動層方式では、循環系内を移動する速度が大きい成分を含む画分（非吸着質画分）と循環系内を移動する速度が小さい成分を含む画分（吸着質画分）をそれぞれ異なる位置から抜き出し、かつ、原料液供給位置、溶離液供給位置、非吸着質画分抜き出し位置、吸着質画分抜き出し位置を、一定の位置関係に保ちながら循環系の循環方向下流側に順次移動させることで、移動層の処理操作を擬似的に実現する装置であることは良く知られている。
【０００４】
また、３以上の成分を分離するために１つの成分を抜き出す工程と、残りの成分を抜き出す工程とを段階的に行う方法等、原料液、溶離液の供給位置や、各成分の画分の抜き出し位置を切り替える擬似移動層方式のクロマト分離方法の改良法が多数提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、複数の単位充填塔を直列に連結すると共に、最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することにより、無端状になっている循環系に対して、原料液や溶離液の供給や、各成分の抜き出し位置を変更せずに、循環系内の液を循環系に循環しながら、供給した原料液中の各成分を分離する方法も提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
これらの方法は、原料液、溶離液を循環系の一端に供給し、他端から液を流出させるバッチ方式とは、原理的にはクロマト分離方法として共通している。しかし、循環系内の液を無端状に連結された単位充填塔に通流させる点で異なっており、工業的に重要な、高い生産性、高濃度・高純度での成分の採取ができる点で、バッチ方式に比べて優れている。
【０００７】
このような無端状に連結されている単位充填塔で構成されているクロマト分離装置に、粘性の高い原料液を供給する場合、一部の単位充填塔において、過大な圧力損失を生じることとなる。また、原料液との接触等による吸着剤の劣化により、単位充填塔の差圧が上昇する場合もある。加えて、差圧や浸透圧による膨潤収縮により、吸着剤が破損し、充填層が目詰まりを起こし、さらなる差圧上昇の要因ともなる。また、一般的に、クロマト分離装置における充填層は、通流距離をより長くすることで、分離性能を上げることができる。その反面、充填層の通流距離を長くすると、差圧が上昇する。このような状況下では、圧力損失を下げるために流速を下げて運転する必要が生じる等の問題がある。
【０００８】
上述の問題に対する手段として、一部の単位充填塔に充填する吸着剤の平均粒径を大きくする方法（例えば、特許文献３）や、高架橋度のイオン交換樹脂を吸着剤に用いる方法が提案されている（例えば、特許文献４）。
【特許文献１】特公平７−２４７２４号公報
【特許文献２】特開昭５５−６１９０３号公報
【特許文献３】特開２００１−７０７０４号公報
【特許文献４】特開２００２−１４３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３および特許文献４の技術では、複数種の吸着剤を必要とするため、クロマト分離装置の利用者にとって、管理が煩雑になるという問題があった。また、単に平均粒径の大きな吸着剤を用いたり、吸着剤をイオン交換樹脂とした場合に高架橋度のイオン交換樹脂を用いた場合は、クロマト分離装置の分離性能が低下するという問題があった。
そこで本発明は、圧力損失の影響を軽減できる、クロマト分離装置を目的とする。さらに、本発明は、圧力損失の影響を軽減しながら、分離性能が低下せず、かつ、メンテナンスが容易であるクロマト分離装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のクロマト分離装置は、吸着剤が充填され、原料液と溶離液の流路長、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積、の異なる充填層が形成された複数の単位充填塔を直列に連結し、該単位充填塔に通流された原料液および溶離液が循環可能に構成された循環系を有することを特徴とする。
【００１１】
前記循環系は、略同等の体積の充填層が形成された単位充填塔で構成されていることが好ましく、原料液が供給される単位充填塔は、前記循環系を構成する他の単位充填塔よりも、原料液と溶離液の流路長が短い充填層、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積が大きい充填層、が形成された単位充填塔であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のクロマト分離装置によれば、圧力損失の影響を軽減できる。さらに、本発明のクロマト分離装置は、圧力損失の影響を軽減しながら、分離性能が低下せず、かつ、メンテナンスが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態の一例について、図１を用いて説明するが、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の実施形態の一例であるクロマト分離装置８の模式図である。図１に示すように、クロマト分離装置８は、吸着剤が充填された単位充填塔１１〜２０を直列に連結して、該単位充填塔１１〜２０に通流された原料液および溶離液が循環可能な循環系１００を有している。
【００１４】
単位充填塔１１は配管１１１により単位充填塔１２と接続され、単位充填塔１２は配管１１２により単位充填塔１３と接続され、単位充填塔１３は配管１１３により単位充填塔１４と接続され、単位充填塔１４は配管１１４により単位充填塔１５と接続されている。単位充填塔１５は、遮蔽弁Ｚが設けられた配管１１５により単位充填塔１６（以下、低圧単位充填塔ということがある）と接続されている。単位充填塔１６は配管１１６により単位充填塔１７と接続され、単位充填塔１７は配管１１７により単位充填塔１８と接続され、単位充填塔１８は配管１１８により単位充填塔１９と接続され、単位充填塔１９は配管１１９により単位充填塔２０と接続されている。そして、単位充填塔２０は、ポンプ１２２を備えた配管１２０により、単位充填塔１１と接続されている。こうして、単位充填塔１１〜１５、１７〜２０と、単位充填塔１６と、配管１１１〜１２０と、ポンプ１２２と、遮蔽弁Ｚとで、循環系１００が構成されている。
【００１５】
配管１１５は、遮蔽弁Ｚと単位充填塔１６との間に、配管４２と分岐配管６６が、接続されている。配管４２には、原料液供給弁ｆが設けられ、配管４２は、原料液供給ポンプ４０と接続されている。
【００１６】
分岐配管６６は、配管５２に接続された配管である。配管５２は、溶離液供給ポンプ５０と接続されている。配管５２は、分岐配管６１〜７０が接続され、分岐配管６１〜７０には、それぞれ溶離液供給弁Ｄ１〜Ｄ１０（以下、総じて溶離液供給弁Ｄということがある）が設けられている。分岐配管６１は配管１２０と、分岐配管６２は配管１１１と、分岐配管６３は配管１１２と、分岐配管６４は配管１１３と、分岐配管６５は配管１１４と、分岐配管６６は配管１１５と、分岐配管６７は配管１１６と、分岐配管６８は配管１１７と、分岐配管６９は配管１１８と、分岐配管７０は配管１１９と、それぞれ接続されている。
【００１７】
配管１１５は、遮蔽弁Ｚと単位充填塔１５との間に、配管１７０と分岐配管１３５と分岐配管１５５とが接続されている。配管１７０には、抜き出し弁Ｂ５が設けられている。
【００１８】
分岐配管１３５は、配管１３０に接続された配管である。配管１３０は、抜き出し弁Ｃ１０を介して配管１２０と接続されている。また、配管１３０は、分岐配管１３１〜１３９と接続され、分岐配管１３１〜１３９には、それぞれ抜き出し弁Ｃ１〜Ｃ９が設けられている。分岐配管１３１は配管１１１と、分岐配管１３２は配管１１２と、分岐配管１３３は配管１１３と、分岐配管１３４は配管１１４と、分岐配管１３５は配管１１５と、分岐配管１３６は配管１１６と、分岐配管１３７は配管１１７と、分岐配管１３８は配管１１８と、分岐配管１３９は配管１１９と、それぞれ接続されている。
【００１９】
分岐配管１５５は、配管１５０に接続された配管である。配管１５０は、抜き出し弁Ａ１０を介して配管１２０と接続されている。また、配管１５０は、分岐配管１５１〜１５９と接続され、分岐配管１３１〜１３９には、それぞれ抜き出し弁Ａ１〜Ａ９が設けられている。分岐配管１５１は配管１１１と、分岐配管１５２は配管１１２と、分岐配管１５３は配管１１３と、分岐配管１５４は配管１１４と、分岐配管１５５は配管１１５と、分岐配管１５６は配管１１６と、分岐配管１５７は配管１１７と、分岐配管１５８は配管１１８と、分岐配管１５９は配管１１９と、それぞれ接続されている。
【００２０】
単位充填塔１１〜１５、１７〜２０には、吸着剤が充填されて、充填層１０１が形成されている。充填層１０１の吸着剤は、原料液に含まれる２以上の成分に対して、選択的吸着能力を有するものであれば特に限定されず、例えば、例えば、イオン交換樹脂、シリカゲル、ＯＤＳ（オクタデシル基結合シリカゲル；長鎖脂肪族のオクタデシル基が導入されたシリカゲル）、合成吸着剤等を挙げることができる。これらは単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良い。吸着剤の種類と組み合わせは、分離対象となる成分に応じて決定することができる。また、吸着剤の平均粒子径や架橋度は、特に限定されず、分離対象となる成分に応じて決定することができる。
【００２１】
充填層１０１の流路長は特に限定されず、原料液中の成分や、得られる画分の純度等を勘案して決定することができる。ここで、流路長とは、原料液および溶離液が、充填層１０１または１０６を通流する距離である。
また、充填層１０１における、原料液および／または溶離液の通流方向と直交する断面の面積（以下、単に断面積と言うことがある）は特に限定されず、原料液の処理量等を勘案して決定することが好ましい。
【００２２】
単位充填塔１６は、循環系１００を構成する他の単位充填塔１１〜１５、１７〜２０の充填層１０１と比べて、流路長が短い充填層１０６が形成された単位充填塔である。加えて、単位充填塔１６は、循環系１００を構成する他の単位充填塔１１〜１５、１７〜２０の充填層１０１よりも、断面積が大きい充填層１０６が形成されている単位充填塔である。
【００２３】
単位充填塔１６には、吸着剤が充填されて、充填層１０６が形成されている。
充填層１０６の流路長、即ち充填層１０６の高さは、充填層１０１の流路長である充填層１０１の高さよりも低くなるように、吸着剤が充填されている。充填層１０１の流路長に対する、充填層１０６の流路長の比率は特に限定されず、原料液の成分や、クロマト分離装置８に求める分離性能に応じて決定することができる。例えば、充填層１０６の流路長／充填層１０１の流路長で表される比率が、０．１以上１未満の範囲で決定されることが好ましい。０．１未満であると、単位充填塔１０６における分離性能の低下が著しく、クロマト分離装置８全体の分離性能に与える影響が大きくなるおそれがある。１以上であると単位充填塔１６における通液差圧を有効に下げられないためである。また、分離性能を確保するために、流路長は一定の長さを必要とするためである。
【００２４】
また、充填層１０６における断面積は、充填層１０１における断面積よりも大きくなるように、吸着剤が充填されている。充填層１０１の断面積に対する、充填層１０６の断面積の比率は特に限定されず、原料液の成分や。クロマト分離装置８に求める分離精度に応じて決定することができる。例えば充填層１０６の断面積／充填層１０１の断面積で表される比率が、１を超えて、２以下の範囲で決定されることが好ましい。上記比率が１以下であると、単位充填塔１６における原料液または溶離液の線速度（ＬＶ）を有効に下げられないためである。２を超えると、充填層１０６の流路長が短くなりすぎて、単位充填塔１０６における分離性能の低下が著しく、クロマト分離装置８全体の分離性能に与える影響が大きくなるおそれがあるためである。また、分離性能を確保するために、流路長は一定の長さを必要とするためである。なお、ＬＶとは、単位時間における、単位面積当たりの流量で、ｍ／ｈで表される線速度である。
【００２５】
充填層１０６の吸着剤の種類は、充填層１０１の吸着剤の種類と同様である。また、充填層１０６の吸着剤は、充填層１０１の吸着剤と、平均粒子径や架橋度が異なっていても良い。なお、充填層１０６の吸着剤と充填層１０１の吸着剤とは、同じものであることが好ましい。充填層１０１と同じ吸着剤を用いることで、メンテナンスの煩雑さが軽減されるためである。また、充填層１０６に、圧力損失の影響を軽減させるための分離性能が異なる吸着剤を使用しないため、クロマト分離装置８の分離性能を維持できるためである。
【００２６】
充填層１０１の体積に対する充填層１０６の体積の比率は特に限定されないが、略同等であることが好ましい。充填層１０１、１０６の体積が同等であれば、充填層１０６における流路長を短くしても、充填層１０１と同等の分離性能を維持し、クロマト分離装置８全体の分離性能の低下を防ぐことができるためである。特に、擬似移動層方式のクロマト分離装置は、原料液または溶離液の供給位置、および、任意の画分の抜き出し位置を下流側に切り替えながら、分離を行うため、循環系１００を構成する全ての単位充填塔の充填層の体積が略同等であることが好ましい。ここで、「略同等」として、充填層１０１の体積／充填層１０６の体積で表される比が、１／１．０５〜１．０５／１であることが好適である。体積比が、かかる範囲であれば、充填層１０１と充填層１０６とは、分離性能に著しい差が生ぜず、循環系１０全体の分離性能を維持することができるためである。
【００２７】
クロマト分離装置８を用いた、クロマト分離方法について説明する。説明は、吸着剤に対する吸着性が異なる３成分を含む原料液Ｆを分離する場合を例にして説明する。なお、前記の３成分は、吸着剤に対する吸着性が弱い成分（Ａ成分）、吸着剤に対する吸着性が強い成分（Ｃ成分）、吸着剤に対する吸着性が、前記Ａ成分と前記Ｃ成分の中間の成分（Ｂ成分）である。
【００２８】
まず、原料液供給弁ｆ、溶離液供給弁Ｄ１、抜き出し弁Ｂ５を開、溶離液供給弁Ｄ２〜Ｄ１０、抜き出し弁Ａ１〜Ａ１０、抜き出し弁Ｃ１〜Ｃ１０を閉とする。次いで、ポンプ４０を起動して、原料液供給弁ｆを介して、原料液Ｆを単位充填塔１６に供給すると共に、ポンプ１２２を起動して、循環系１００の液を単位充填塔１６から、単位充填塔１７、１８、１９、２０、１１、１２、１３、１４、１５の順で、循環系１００に通流させる。また、ポンプ５０を起動して、溶離液供給弁Ｄ１を介して、溶離液Ｄを単位充填塔１１に供給する。そして、遮蔽弁Ｚよりも、循環系１００における循環方向上流側に設けられている抜き出し弁Ｂ５を介して、単位充填塔１５に富化したＢ成分の画分（Ｂ画分）を配管１７０に抜き出す。この間、Ａ画分とＣ画分とが、循環方向に分かれて、循環系１００に吸着帯域が形成される。
なお、この際同時に、抜き出し弁Ａ８を開として、単位充填塔１８に富化したＡ成分の画分（Ａ画分）を分岐配管１５８から配管１５０に抜き出すことができる。さらに、抜き出し弁Ｃ２を開として、単位充填塔１２に富化したＣ成分の画分（Ｃ画分）を分岐配管１３２から配管１３０に抜き出すことができる（第一工程）。
【００２９】
第一工程に続く第二工程では、原料液Ｆの供給は停止し、溶離液Ｄの供給位置、Ａ画分の抜き出し位置、Ｃ画分の抜き出し位置をそれぞれの富化画分の移動に合わせて、順次に循環方向下流側に１塔ずつ切り替えて移行させる操作を行う。これにより、Ａ画分は、循環系１００内を循環方向下流側に移動する。他方、溶離液Ｄの供給位置を循環方向下流側に移動させることで、見かけ上、循環系１００が循環方向上流側に移動することにより、Ｃ画分は循環方向上流側に見かけ上移動する。そして、抜き出し弁Ａ１〜Ａ１０（以下、総じて抜き出し弁Ａと言うことがある）のいずれかであって、Ａ画分が富化した単位充填塔に対応する抜き出し弁Ａを開とし、抜き出し弁Ｃ１〜Ｃ１０（以下、総じて抜き出し弁Ｃと言うことがある）のいずれかであって、Ｃ画分が富化した単位充填塔に対応する抜き出し弁Ｃを開とすることで、連続的に、分離したＡ画分とＣ画分を採取することができる（第二工程）。
【００３０】
第二工程として、例えば、溶離液供給弁Ｄ２、抜き出し弁Ａ９、抜き出し弁Ｃ３、遮蔽弁Ｚを開、原料液供給弁ｆ、溶離液供給弁Ｄ１、Ｄ３〜Ｄ１０、抜き出し弁Ａ１〜Ａ８、Ａ１０、抜き出し弁Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４〜１０、抜き出し弁Ｂ５を閉とし、ポンプ４０を停止して、原料液Ｆの循環系１００への供給を停止する。次いで、ポンプ５０を起動し、溶離液供給弁Ｄ２を介して、溶離液Ｄを単位充填塔１２に供給すると共に、ポンプ１２２を起動して、循環系１００内の液を循環させる。そして、抜き出し弁Ａ９を介して、単位充填塔１９に富化したＡ画分を分岐配管１５９から配管１５０に抜き出す。また、抜き出し弁Ｃ３を介して、単位充填塔１３に富化したＣ画分を分岐配管１３３から配管１３０に抜き出す。
【００３１】
前記第二工程の操作は、開とする溶離液供給弁Ｄと抜き出し弁Ａと抜き出し弁Ｃと、を循環方向下流側の溶離液供給弁Ｄと抜き出し弁Ａと抜き出し弁Ｃとに切り替えながら、９回繰り返されて、クロマト分離操作の１サイクルが終了する。第二工程終了後は、第一工程に戻る。クロマト分離操作は、該サイクルが繰り返し行われることで、Ａ画分とＣ画分とを連続的に、Ｂ画分を間欠的に分離する。
【００３２】
原料液Ｆは、２以上の成分を含むものであれば特に限定されず、例えば、ショ糖製造途中における糖液や、生体抽出物、微生物醗酵により得られる培養液等を挙げることができる。
【００３３】
溶離液Ｄとしては、原料液中の各成分を単位充填塔内に流下させ、かつ、分離対象とする成分を適切に分離できるものであれば特に限定されず、目的に応じて決定することができる。例えば、水、水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性水溶液、塩酸水溶液等の酸性水溶液、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール等のアルコール類等を挙げることができる。溶離液は、これらの一種を単独で溶離液としても良いし、二種以上を混合した混合溶液を溶離液としても良い。また、溶離液は、酸、塩基、緩衝剤、塩を含んでいても良い。
【００３４】
第一工程における、原料液Ｆの単位充填塔への供給量は特に限定されず、分離対象とする成分や、単位充填塔に充填した吸着剤の種類、吸着帯域の状態等を勘案して決定することが好ましい。第一工程における溶離液Ｄの単位充填塔への供給量は特に限定されず、分離対象とする成分や、単位充填塔に充填した吸着剤の種類、吸着帯域の状態等を関して決定することが好ましい。
【００３５】
第二工程における、溶離液Ｄの供給量は特に限定されず、分離対象とする成分や、単位充填塔に充填した吸着剤の種類、吸着帯域の状態等を勘案して決定することが好ましい。
【００３６】
クロマト分離装置において、分離性能の向上を図るためには、長い流路長の充填層を形成することが有効である。反面、長い流路長の充填層に通液すると、差圧が上昇する傾向にある。充填層における流路長と、差圧の上昇とは比例する。
ここで、例えば、低圧単位充填塔の流路長を１／１．５倍とすれば、差圧は、１／１．５倍となる。また、断面積を１．５倍とすれば、通液時のＬＶは１／１．５倍となる。差圧は、ＬＶに比例すると考えられ、通液時の差圧は１／１．５倍に低減できる。さらに、低圧単位充填塔の充填層の体積を維持したまま、充填層の流路長を１／１．５倍とすると、充填層の断面積は１．５／１倍、即ち、ＬＶは１／１．５倍となる。前述したように、通液時の差圧は、流路長とＬＶの双方に比例するため、通液時の差圧を流路長の比率である１／１．５倍と、ＬＶの比率である１／１．５倍との積により求められた、１／２．２５倍に低減できると考えられる。
【００３７】
本発明によれば、循環系を構成する一部の単位充填塔を他の単位充填塔よりも、流路長が短い充填層、および／または、断面積が大きい充填層が形成された低圧単位充填塔とすることで、該低圧単位充填塔における通液時の差圧を下げることができる。このため、循環系全体として、過大な圧力損失が生じることを抑制し、流速を下げずに運転を行うことができる。また、循環系内全体の圧力上昇を防止することで、単位充填塔や配管等の圧力仕様を下げることができる。
【００３８】
従って、低圧単位充填塔に、循環系を構成する他の単位充填塔と同一の吸着剤を充填して、過大な圧力損失が生じることを抑制できるため、循環系を構成する全ての単位充填塔に充填する吸着剤を１種類で賄うことができる。このため、吸着剤管理やメンテナンスにおける負担を軽減できる。
【００３９】
本発明によれば、循環系を構成する全ての単位充填塔の充填層の体積を略同等にすることで、クロマト分離装置全体の分離性能を低下させることなく、かつ、従来の運転方法を変更せずにクロマト分離を行うことができる。
【００４０】
原料液を供給する単位充填塔は、原料液の粘度や、吸着剤への吸着成分による影響で、最も差圧が生じやすい。本発明によれば、原料液を供給する単位充填塔が固定されている場合、該単位充填塔を低圧単位充填塔とすることで、原料液の粘度や吸着成分による差圧上昇を緩和し、循環系全体の圧力損失の影響を抑制することができる。
【００４１】
上述の実施形態では、隣接する単位充填塔を接続する配管の内、原料液が供給される単位充填塔の上流側の配管にのみ遮蔽弁が設けられているが、遮蔽弁は複数個所に設けられていても良い。
【００４２】
上述の実施形態では、原料液を供給する配管は、低圧単位充填塔にのみ接続されているが、原料液を供給する配管に接続された複数の分岐配管を設け、該分岐配管が複数の単位充填塔と接続されていても良い。かかる構成により、原料液を供給する単位充填塔、溶離液を供給する単位充填塔、Ａ画分を抜き出す単位充填塔、Ｃ画分を抜き出す単位充填塔を一定の位置関係を保ちながら、順次、循環方向下流側の単位充填塔に移動させて、原料得供給を連続的に行うクロマト分離を行うことができる。
【００４３】
上述の実施形態では、循環系が、他の単位充填塔よりも、流路長が短く、かつ、断面積が大きい充填層が形成された低圧単位充填塔を有している。しかし、該低圧単位充填塔の充填層は、他の単位充填塔の充填層よりも、流路長が短いだけであっても良いし、断面積が大きいだけであっても良い。
【００４４】
上述の実施形態では、原料液が供給される単位充填塔のみが、他の単位充填塔よりも流路長が短く、かつ、断面積が大きい充填層、を形成した低圧単位充填塔とされている。しかし、本発明はこれに限られることはなく、循環系を構成する単位充填塔のいずれを低圧単位充填塔としても良いし、複数個を低圧単位充填塔としても良い。ただし、原料液が供給される単位充填塔が固定されているクロマト分離装置においては、原料液の粘度等により差圧上昇を抑制すべく、原料液が供給される単位充填塔を低圧単位充填塔とすることが好ましい。一方、原料液が供給される単位充填塔が固定されていないクロマト分離装置においては、低圧単位充填塔の充填層は、他の単位充填塔の充填層と、略同等の体積であることが好ましい。単位充填塔毎の分離性能を略同等とし、クロマト分離装置全体の分離性能を安定させるためである。
【００４５】
加えて、上述の実施形態では、循環系を構成する単位充填塔の内、１つのみが、他の単位充填塔よりも流路長が短く、断面積の大きな充填層が形成されているが、循環系を形成する単位充填塔の組み合わせはこれに限られることはない。例えば、循環系を構成する単位充填塔の内、複数の単位充填塔に、流路長が短く、断面積の大きな充填層を形成させても良い。また、例えば、低圧単位充填塔と、流路長が長い充填層が形成された単位充填塔とを交互に配置しても良い。また、例えば、循環系を構成する全ての単位充填塔には、流路長および／または断面積が異なる充填層が形成されていても良い。
【００４６】
充填層における流路長の長短、断面積の大小の組み合わせは、原料液の性状や、得られる画分の純度等を勘案して、適切な組み合わせを選択することが好ましい。かかる態様により、原料液を供給する単位充填塔を移動させて、クロマト分離を行うような擬似移動層方式クロマト分離装置においても、差圧の上昇を有効に制御できる。
【００４７】
上述の実施形態では、３成分を含む原料液を用いてクロマト分離を行っているが、分離する対象は、２成分であっても良いし、４成分以上であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のクロマト分離装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
８ クロマト分離装置
１００ 循環系
１１〜２０ 単位充填塔
１０１、１０６ 充填層
１１１〜１２０ 配管
１２２ ポンプ
Ｚ 遮蔽弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤が充填され、原料液と溶離液の流路長、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積、の異なる充填層が形成された複数の単位充填塔を直列に連結し、該単位充填塔に通流された原料液および溶離液が循環可能に構成された循環系を有するクロマト分離装置。
【請求項２】
前記循環系は、略同等の体積の充填層が形成された単位充填塔で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のクロマト分離装置。
【請求項３】
原料液が供給される単位充填塔は、前記循環系を構成する他の単位充填塔よりも、原料液と溶離液の流路長が短い充填層、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積が大きい充填層、が形成された単位充填塔であることを特徴とする、請求項１または２に記載のクロマト分離装置。
【請求項１】
吸着剤が充填され、原料液と溶離液の流路長、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積、の異なる充填層が形成された複数の単位充填塔を直列に連結し、該単位充填塔に通流された原料液および溶離液が循環可能に構成された循環系を有するクロマト分離装置。
【請求項２】
前記循環系は、略同等の体積の充填層が形成された単位充填塔で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のクロマト分離装置。
【請求項３】
原料液が供給される単位充填塔は、前記循環系を構成する他の単位充填塔よりも、原料液と溶離液の流路長が短い充填層、および／または、原料液と溶離液の通液方向に直交する断面の面積が大きい充填層、が形成された単位充填塔であることを特徴とする、請求項１または２に記載のクロマト分離装置。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２９４０８４（Ｐ２００９−２９４０８４Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４８０５０（Ｐ２００８−１４８０５０）
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
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