Trennung ternärer Stoffgemische mittels SMB-Chromatographie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im ersten Förderzeitraum stand die durchgeführte Optimierung kontinuierlich betriebener chromatographischer Trennungsprozesse mit echtem Gegenstrom im Mittelpunkt. Es gelang dabei erstmals Aussagen zu globalen Optima und zur Durchführbarkeit kontinuierlicher Trennprozesse mit echtem Gegenstrom (TMB) für die Trennung von binären Gemischen mittels wenig effizienter Trennsäulen beweisbar herzuleiten. Für den praktisch wichtigen Fall des simulierten Gegenstromes (SMB) wurden robuste effiziente numerische Algorithmen entwickelt und für die Vorhersage von Prozessen zur Trennung binärer Gemische eingesetzt. Durch den Einsatz von Mehrgittertechniken konnte die Berechnung des zyklisch stationären Zustandes drastisch beschleunigt werden, was für die Optimierung und Regelung von SMB-Prozessen von Bedeutung ist. Die entwickelten numerischen Werkzeuge ermöglichen eine vergleichende Analyse unterschiedlicher Prozessführungskonzepte zur Trennung binärer Gemische. In der Fortsetzungsperiode wurden die Untersuchungen im Bereich der Optimierung chromatographischer Trennprozesse auf Systeme mit hoher Trennstufenzahl ausgeweitet. Darüber hinaus wurde die noch wichtigere Trennung ternärer Gemische systematisch untersucht. Der wachsenden Komplexität wurde dabei durch den Einsatz moderner mathematischer Methoden (adaptive Diskretisierung, schnelle Mehrgittertechniken, Modellreduktion mittels POD) Rechnung getragen. Zur Validierung der numerischen Simulationen wurden begleitende Experimente zur Trennung eines ternären Modellstoffsystems durchgeführt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A method to evaluate the feasibility of TMB chromatography for reduced efficiency and purity requirements based on discrete Optimization. Computers & Chemical Engineering, Vol. 31. 2007, Issue 11, pp. 1525–1534.
Haus U.-U., Michaels D., Seidel-Morgenstern A., Weismantel R.
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New Developments in Simulated Moving Bed Chromatography.
Chemical Engineering & Technology, Special Issue: Downstream processing of biotechnological products, Vol. 31. 2008, Issue 6, pages 826–837.
Seidel-Morgenstern A., Keßler L. C., Kaspereit M.
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A theoretical study of continuous counter-current chromatography for adsorption isotherms with inflection Points. Computers & Chemical Engineering, Vol. 34. 2010, Issue 4, pp. 447–459.
Ballerstein M., Michaels D., Seidel-Morgenstern A., Weismantel R.
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Theoretical study of using simulated moving bed chromatography to separate intermediately eluting target compounds. Journal of Chromatography A, Vol. 1253. 2012, pp. 58–70.
Nowak J., Antos D., Seidel-Morgenstern A.
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Separation of ternary mixtures by simulated moving bed chromatography: theoretical study and experimental validation. ISBN 978-3-86912-079-9, zugl. Dissertation, Univ. Magdeburg, 2013
Nowak J.
