[发明专利]用于色谱装置的气液分离器

说明书

本发明描述一种用于色谱装置的气液分离器，包括：a)具有入口喷嘴、碰撞单元和导气单元的分离区；b)具有液体出口的分隔区；以及c)具有气体出口的气体导出区；其中所述分离区通过分离开口与所述分隔区连通，所述入口喷嘴与所述碰撞单元的距离大于所述分离开口的最小线膨胀，并且所述入口喷嘴被设计成使得由所述入口喷嘴导引的气液流可被施加到所述碰撞单元上。此外，本发明描述一种包括本发明的分离器的色谱装置以及一种使用所述分离器的色谱方法。

技术领域

本发明涉及一种用于色谱装置的气液分离器以及分离气液混合物的方法。

背景技术

超临界液体色谱法(SFC,Supercritical Fluid Chromatography)具有诸多优点，能够特别方便而可靠地分离各种物质并对其进行化学分析、识别和定量。在SFC应用中使用二氧化碳(CO₂)作为液体时，一般是在31℃的临界温度以上和74bar的临界压力以上进行物质提取。

为了在色谱柱内部使CO₂或CO₂混合物保持液态，必须使整个色谱系统保持在预设的压力水平上。为了达此目的，通常在色谱柱下游和探测器下游设置背压调节器，以便使色谱系统内部的压力保持预设水平。

在实际应用中，SFC技术存在以下不足：无法方便地将以色谱法分离的物质的流动相收集在打开着的容器中。液态CO₂与附加溶剂的混合物一旦暴露于大气压力，CO₂就会膨胀并且与附加溶剂形成气溶胶。溶剂的无损收集要求对气溶胶进行充分的气液分离。一般而言，使用按旋风原理工作的惯性分离器可以将气液混合物分离成气态组分和液态组分。在惯性分离器中，气溶胶沿切向被引入锥形容器中。气溶胶在圆形轨迹上扩散，因此其液态粒子沿径向向外漂移，直至打中容器侧壁。由于比质量减小，气态组分受到的惯性力变小，并且能够借助中央浸没式管而离开锥形容器。

然而，SFC会多次利用溶剂梯度来分离物质而导致气溶胶的组成变化很大。在CO₂与附加溶剂如甲醇的混合物中，甲醇馏分例如会发生从10％到60％的变化。因此，气溶胶的构成和体积流量会发生相应变化，导致旋风分离器中气溶胶的气态馏分与液态馏分的分离率为次优分离率。

其他的气液分离系统例如采用碰撞分离，其中气溶胶的体积流量对准致偏板，视情况可以通过试管来提供该致偏板。碰撞分离器和惯性分离器一般需要可供膨胀中的气溶胶进入的较大容积。这样的较大容器在自清洁效果方面不是最佳的，因为依次由这样的分离器所处理的气溶胶和物质有可能发生交叉污染。特别是物质的传播时间差必须非常大，以确保充分分离。原则上，以提高的压力水平工作时，碰撞分离器的尺寸和表面可以最小化。

举例而言，用作致偏板的试管可以设置在加压环境中。在此情况下，气溶胶可从弯曲出口逸出并且可以以预设角度打中试管的侧壁。借助这样一个冲击分离器确实可以更方便地收集较少量的物质。但是，以提高的压力水平工作的冲击分离器无法实现大规模的自动化分馏。

这使得运行成本和安装成本比较高，因为在压力区域内只能自动处理有限量的试管。另外，分离速度不如在大气压力下工作的分离器。

发明内容

有鉴于现有技术，本发明的目的是提供一种能解决前述问题的用于色谱装置的气液分离器。其中，所述气液分离器应尽可能地易于制造并且制造成本应尽可能地低。此外，以色谱装置运行所用的体积流量为参考，所述气液分离器的容积应尽可能地小。

此外，本发明的目的是提供一种在气溶胶组成差异巨大且变化很大的情况下能够从混合物中完美分离出液体的气液分离器。进一步地，所述气液分离器应易于清洁并且应低维护工作。

因此，本发明的目的还在于提供一种分离效率特别高的气液分离器。具体而言，应能够尽可能彻底地从液体中移除气体。但更重要的是，使得从气液分离器中导出的气流中留下尽可能少的液体含量，以便确保尽可能高的提纯物质产率。应当能够在尽可能不同的气液混合物上实现这么高的分离效率。