Brevet FR2355542A1 — publié le 19780120

La présente invention a pour objet un procédé de chromatographie liquide, ainsi qu'un appareil de chromatographie permettant notamment de mettre en oeuvre ce procède. On sait que les différentes techniques de chromatographie constituent de tres bons moyens analytiques, mais que leur application comme moyens préparatifs est limitee, particu librement en vue d'applicatìons industrielles. La pressente invention concerne un procède et un appareil qui remédient aux inconvénients des techniques usuelles de chromatographie et qui permettènt notamment la séparation pr8parative continue, automatique et à flux séparés de melanges de produits dissous dans un solvant. L'invention a pour objet un procede de chromatographie liquide dans lequel on fait passer à travers une phase stationnavre solide un soluté constitue par une solution contenant un mélange de produits à séparer, on élue avec un solvant, on recueille séparément des fractions de l'effluent, et on traite lesdites fractions par evaporation du solvant pour isoler les produits contenus dans chaque fraction recueillie, caracterise par le fait :: a) que l'on repartit la phase stationnaire dans l'espace compris entre deux surfaces cylindriques de révolution coaxiales b) que l'on distribue le solute au niveau supérieur de la phase stationnaire, à l'aide d'un organe distributeur mobile capable d'alimenter en soluté à chaque instant une partie de la surface dudit niveau supérieur;; c) que l'on soumet ledit organe distributeur mobile un mouvement circulaire de façon à lui permettre d'alimenter successivement en soluté toutes les parties de la surface dudit niveau supérieur, de sorte qu'après un cycle de fonctionnement de l'organe distributeur l'ensemble de la surface dudit niveau supérieur ait eté alimente d} que l'on elue en distribuant un solvant d'élution la partie supérieure de la phase stationnaire e) que lton recueille l'effluent à l'aide d'un système collecteur comprenant un ensemble collecteur mobile et un ensemble collecteur fixer ledit ensemble mobile comprenant une plura- lite de récepteurs-distributeurs situes à la base de la phase stationnaire et permettant de recueillir à chaque instant la totalité de l'effluent , ) que l'on soumet ledit ensemble mobile de récepteurs distributeurs à un mouvement circulaire identique au mouvement circulaire de l'organe distributeur de soluté, de sorte qu'on collecte dans un même récepteur-distributeur des fractions de sortie analogues ;; g) que l'on dirige les effluents collectes par chaque récepteur-distributeur vers ledit ensemble collecteur fixe comprenant des récepteurs-évaporateurs en nombre égal au nombre des récepteurs-distributeurs dudit ensemble mobile, chaque recepteur- évaporateur recevant les effluents provenant d'un seul récepteurdistributeur de l'ensemble mobile h) et que l'on évapore à l'aide de moyens de chauffage appropriés, le solvant des fractions collectées dans les récep teurs-évaporateurs. Dans le procédé décrit ci-dessus, il n'est pas neces- saire que la phase stationnaire solide occupe tout l'espace compris entre les deux surfaces cylindriques de révolution coa xìales. I1 est au contraire préférable que cet espace soit cloisonné verticalement pour éviter la migration latérale des produits dans la phase stationnaire. On peut pour cela répartir la phase stationnaire par exemple dans une série de colonnes verticales, comme cela sera précisé ci-après. La distribution du soluté peut être réalisée soit périodiquement soit de façon continue. Le solvant d'élution est généralement distribue en continu et à niveau constant. Ce niveau constant est, de prefé- rence un niveau situé immédiatement au-dessus du niveau supérieur de la phase stationnaire. Selon un mode d'exécution particulier du procédé, on fait passer le solvant évaporé provenant des récepteurs-évapora- teurs dans un condenseur relié au dispositif de distribution du solvant d'élution, et l'on recycle ainsi le solvant d'élution par l'action de moyens de pompage. Comme indique ci-dessus, un mode de réalisation parti- culier consiste à repartir de façon égale la phase stationnaire dans une série de colonnes verticales identiques équidistantes implantées au meme niveau sur un cercle horizontal. Dans ce cas, un mode d'éxécution préféré du procede est caracterise par le fait que l'on injecte une quantité determinee de soluté a la partie supérieure de chaque colonne, ladite injection ayant lieu au moment où l'organe distributeur mobile passe au-dessus de la colonne concernez. Pour diriger les effluents collectes par chaque recep- teur-distributeur vers l'ensemble collecteur fixe, on peut notamment utiliser la technique suivante : on dirige les effluents depuis un récepteur-distributeur mobile vers un recepteur-evapora- teur fixe en les faisant arriver et circuler dans un conduit dont une extrémité est fixe et débouche dans ledit recepteur-evapora- teur. L'invention a également pour objet un appareil de chromatographie qui peut être utilise notamment pour mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. L'invention a donc également pour objet un appareil de chromatographie permettant de separer les constituants dZun soluté contenant un mélange de produits dissous par passage dudit soluté à travers une phase stationnaire solide et éluvion avec un solvant, caracterise par le fait gutil comprend en combinaison :: a) un réceptacle pour la phase stationnaire solide, ledit réceptacle étant situe dans l'espace compris entre deux surfaces cylindriques de révolution coaxiales d 7 axe vertical b) un organe distributeur mobile capable d'alimenter en soluté à chaque instant une partie de la surface de la section supérieure du réceptacle , c) un dispositif de distribution du solvant d'elution dans ledit réceptacle au voisinage de la partie supérieure de ce dernier, ledit dispositif permettant d'alimenter uniformement en solvant l'ensemble dudit réceptacle d) un système collecteur comprenant un ensemble collecteur mobile et un ensemble collecteur fixe, ledit ensemble mobile comprenant une pluralité de récepteurs-distributeurs situes à la base du réceptacle et en nombre suffisant pour permettre de collecter chaque instant la totalité de l'effluent, et ledit ensemble collecteur fixe comprenant des recepteurs- évaporateurs en nombre égal au nombre des récepteur-distributeurs, chaque récepteur-évaporateur étant associe à un conduit permettant de guider l'ecoulement des effluents depuis la sortie d'un recep- teur-distributeur mobile déterminé jusqu'au recepteur-evaporateur considéré, ledit conduit ayant une extremite fixe qui débouche dans ledit récepteur-évaporateur, l'autre extrémité mobile étant située à la sortie du recepteur-distributeur considéré et étant susceptible d'accompagner celui-ci dans son mouvement de rotation e) et des moyens moteurs capables d'animer d'un même mouvement circulaire horizontal, centré sur ledit axe vertical, d'une part ledit organe mobile de distribution et d'autre part ledit ensemble collecteur mobile, de façon d'une part a alimenter successivement en soluté toutes les parties de la surface de la section supérieure du réceptacle, et d'autre part à collecter dans un meme récepteur-distributeur des fractions de sortie analogues. Dans des modes de réalisation particuliers, l'appareil de chromatographie de l'invention peut encore présenter les caractéristiques suivantes prises isolement ou en combinaison : - il comprend en outre des moyens d'évaporation capables de vaporiser en continu le solvant des fractions collectées dans les récepteurs-évaporateurs , - le dispositif de distribution du solvant d'élution est un dispositif permettant la distribution dudit solvant d'élution à niveau constant , - les récepteurs-évaporateurs sont reliés au dispositif de distribution du solvant d'élution par l'intermediaire d'un condenseur et de moyens de pompage permettant d'assurer le recyclage du solvant d'élution les récepteurs-6vaporateurs sont par exemple constitués par de simples ballons comprenant un ajutage d'arrivée pour le mélange soluté-solvant à vaporer et une tubulure d'évacuation des vapeurs l'évaporation est obtenue par exemple par un bain d'huile - le réceptacle est constitué par une série de colonnes verticales identiques équidistantes et implantées au même niveau sur un cercle horizontal dans ce cas, ltensemble collecteur mobile comporte de préférence des récepteurs-distributeurs en nombre égal au nombre de colonnes - l'ensemble collecteur mobile est constitué par une série de récepteurs-distributeurs en forme d'entonnoirs verticaux équidistants implantés circulairement sur un support horizontal solidaire de l'axe vertical moteur - dans un premier mode de réalisation préféré du système collecteur, l'ensemble collecteur fixe comprend un plateau sensiblement horizontal dont la face supérieure comporte des gorges circulaires concentriques en nombre égal au nombre des récepteur-distributeurs, lesdites gorges circulaires étant centrées sur l'axe de rotation de ltensemble collecteur mobile, chaque gorge étant associée à un conduit mobile solidaire de l'ensemble collecteur mobile, une extrémité dudit conduit mobile étant située a la sortie d'un recepteur-distributeur déterminé, l'autre extrémité dudit conduit mobile débouchant au-dessus de la gorge consideree et décrivant, lors de la rotation de l'ensemble collecteur mobile, un cercle identique au cercle de ladite gorge, et chaque gorge comportant un orifice de sortie inférieur suscep @ible d'être relié à un récepteur-évaporateur déterminé -dans un second mode de réalisation preere du système collecteur, les conduits ayant une extrémité fixe et l'autre extrémité mobile sont constitues chacun par un tuyau souple reliant directement la sortie d'un récepteur-distributeur à un récepteur-évaporateur, lesdits tuyaux souples ayant une longueur suffisante pour permettre une rotation complète de l'ensemble collecteur mobile, et dans ce cas l'appareil compr-end des moyens moteurs appropries permettant un retour rapide de ltensemble collecteur mobile à sa position initiale apres une rotation d'un tour. Un mode de realisation particulier non limitatif de l'appareil de chromatographie de l'invention, ainsi que son fonctionnement vont maintenant être dècrits se référant au dessin annexe dans lequel -La figure 1 représente une vue schematique en coupe partielle en perspective de l'appareil de chromatographie, -La figure 2 représente schematiquement le dispositif distributeur de soluté, -La figure 3 représente une vue en coupe du distributeur de solvant niveau constant, -et la figure 4 représente une vue schdmatique partielle d'un mode de réalisation particulier de ltensemble collecteur mobile. L'appareil de chromatographie représente comprend un réceptacle pour la phase stationnaire solide, ce réceptacle étant constitué par une série de colonnes verticales identiques équidistantes designees de façon generale par 1 -(la, lb, lc, etc...). Ces colonnes, par exemple au nombre de 24, sont implantees au même niveau selon un cercle horizontal, et sont maintenues en position d'une part par le plateau 2, et d'autre part par une tige de fixation circulaire représentée schématiquement par 3. L'organe distributeur mobile désigné globalement par 4 comprend un bras 4a solidaire de l'axe moteur 5 et un tube distri-buteur 4b relié à un réservoir de soluté (non représenté). Le tube distributeur est alimenté p une pompe doseuse (non représentée) et est amené successivement au-dessus de chaque o colonne par la rotation autour de l'axe central 5 du bras sur lequel il est monté. La mise en oeuvre de la pompe doseuse audessus de chaque colonne est commandez par un contact électrique 21 solidaire du bras rotatif 4a et commandé par un interrupteur 21a déclenché par la colonne 1 elle-meme ou par une butée en forme de came 20 fixée sur la colonne. La rotation continue convenable de l'axe central 5 est assurée pár un moteur électrique 6 assurant une rotation lente, par exemple une vitesse de rotation de l'ordre de 1 tour par heure. Le dispositif de distribution du solvant d'élution comprend un corps 7 cylindrique traverse axialement par un tube 22 pour le passage de l'axe 5. Le solvant d'élution pénètre la base du corps 7 par le tube d'arrivée 23 entre le corps 7 et un tube cylindrique 25 de hauteur inférieure à la hauteur du corps 7. Le solvant arrivant à la hauteur du sommet du tube 25 est évacué par les tubes 8a, 8b, 8c etc... répartis régulièrement à cette hauteur sur le corps 7 et débouchant dans les colonnes 1, tandis que le trop plein est évacué, dans l'espace compris entre le tube 22 et le tube 25, jusqu'au tube de sortie 24 qui dirige l'excds de solvant vers un réservoir de solvant non représenté. On assure ainsi une distribution uniforme à niveau constant du solvant dans les colonnes. L'ensemble collecteur mobile est constitué par une série de récepteurs-distributeurs en forme d'entonnoir lla, llb, llc etc... verticaux equidistants implantés circulairement sur un support horizontal 10 solidaire de l'axe moteur 5. A la sortie de chaque entonnoir 11 est placé un tube 12 qui permet llécoulement de lteffluent collecté par l'entonnoir considéré. La stabilité du plateau mohile 10 peut être assurée par des supports tels que 10a reposant sur le plateau fixe 13. Le support 10a est termine par une roue mobile sur le plateau 13. L'ensemble collecteur fixe est constitué par un plateau fixe sensiblement horizontal 13 comportant des gorges circulaires concentriques 13a, 13b etc... en nombre égal au nombre des récepteurs-distribuiteurs lla, llb, etc... Pour la commodité du dessin, on n'a represente sur la figure-l que cinq gorges seulement.Les tubes horizontaux 12 ayant une direction radiale se terminent, å une distance variable de l'axe, par une partie verticale 12a qui débouche immediatement au-dessus d'une gorge determinee.-On voit qu'en faisant varier la longueur du tuyau 12 depuis le récepteur 11 jusqu'au coude 12b, il est possible de faire déboucher les effluents de chaque recepteur-ll dans une gorge circulaire déterminée, Chaque gorge comporte un orifice de sortie 14a, 14b etc... qui peut être relie i l'aide d'un conduit i un récepteur-évaporateur.Les récepteurs-évaporateurs ne sont pas représentés sur le dessin. Ils sont constitues par des ballons comportant un ajutage pour l'arrivee du mélange solute-solvant, et une tubulure d'évacuation des vapeurs vers un condenseur non représenté. Une pompe dirige le solvant depuis le sondenseur jusqu'au réservoir de solvant mentionne precedemment Le solvant est ainsi continuellement recycle. Pour miter toute evaporation importante du solvant des effluents qui circulent dans les gorges circulaires, et les dépôts de solides sur les parois desdites gorges qui en resul- teraient, il est préférable dwenclore l'espace compris entre les plateaux 2 et 13, par exemple a l'aide de parois verticales vitrées amovibles. Une variante du collecteur fixe non représentée sur le dessin est constituée par un ensemble de tuyaux, souples, par exemple en PT.F.E mince, reliant directement la sortie de chaque récepteur mobile 11 à un recepteur-evaporateur fixe. Un tel dispositif, même avec un jeu convenable de tubes souples ne permet évidemment qu'un angle de rotation limite, par exemple un tour. Aussi cet ensemble est il complété par un moteur rapide de "remise à zéro".Apres chaque tour "lent" du collecteur mobile, un tour "rapide" en sens inverse ramène le collecteur mobile dans sa position initiale. Le moteur rapide assure cette remise à zéro dans un temps aussi court qu'on le souhaite (par exemple 10 secondes) de manière a ne pas perturber la séparation qui peut être effectuée en continu. La figure 2 décrit un schéma de principe du bras distri- buteur de soluté et présente un mode de realisation particulier permettant une jonction électrique sans-torsion des fils conduc- teurs due à la rotation du bras. Les fils conducteurs 15a, 15b sont relies à des charbons 16a, 16b en contact électrique avec deux plaques conductrices circulaires 17a et 17b fixées sur un support 18 lui-même solidaire du tube 22. Les charbons 16a et 16b se déplacent respectivement sur les plaqùes 17a et 175 en accompa- gnant le mouvement de rotation du bras 4a. Les conducteurs l9a, et 19b en contact avec les plaques 17a et 17b permettent de conduire le courant vers la pompe doseuse non représentée. La phase stationnaire (non représentée) utilisée pour le fonctionnement de l'appareil peut être n'importe quel adsorbant comme l'alumine, la silice, le saccharose, la cellulose etc.... ou encore tout tamis moléculaire ou toute résine permettant des échanges d'ions. Les colonnes 1 sont remplies de cette phase stationnaire jusqu'au niveàu des tubes 8a, 8b etc... EIENDSÀBI'ONS 1. Procedé de chromatographie liquide dans lequel on fait passer à travers une phase stationnaire solide un soluté constitue par une solution contenant un mélange de produits à séparer, on élue avec un solvant, on recueille séparément des fractions de l'effluent, et on traite lesdites fractions par évaporation du solvant pour isoler les produits contenus dans chaque fraction recueillie, caractérisé par le fait :: a) que l'on repartit la phase stationnaire dans ltespa- ce compris entre deux surfaces cylindriques de révolution coaxiales ; b) que l'on distribue le soluté au niveau supérieur de la phase stationnaire, a l'aide d'un organe distributeur mobile capable d'alimenter en soluté a chaque instant une partie de la surface dudit niveau supérieur;; c) que l'on-soumet ledit organe distributeur mobile à un mouvement circulaire de façon à lui permettre d'alimenter successivement en soluté toutes les parties de la surface dudit niveau supérieur, de sorte qu'après un cycle de fonctionnement de l'organe distributeur l'ensemble de la surface dudit niveau supérieur ait été alimenté d) que l'on élue en distribuant un solvant d'élution à la partie supérieure de la phase stationnaire , e) que l'on recueille l'effluent s l'aide d'un système collecteur comprenant un ensemble collecteur mobile et un ensemble collecteur fixe, ledit ensemble mobile comprenant une pluralité de recepteurs-distributeurs situes à la base de la phase station- naire et permettant de recueillir à chaque instant la totalité de l'effluent f) que l'on soumet ledit ensemble mobile de récepteurs- distributeurs à un mouvement circulaire identique au mouvement circulaire de ltorgane distributeur de solutés de sorte qu'on collecte dans un meme récepteur-distributeur des fractions de sortie analogues , g) que lton dirige les effluents collectés par chaque récepteur-distributeur vers ledit ensemble collecteur fixe comprenant des récepteurs-évaporateurs en nombre égal au nombre des récepteurs-évaporateurs dudit ensemble mobile, chaque rEcepteur- évaporateur recevant les effluents provenant drun seul récepteur- distributeur de l'ensemble mobile h) et que l'on évapore å l'aide de moyens de chauffage appropriés, le solvant des fractions collectées dans les récepteurs-évaporateurs. 2. Procédé selon la revendication 1, caractéxisé par le fait que l'on distribue le doluté en continu. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications Ir précédentes, caracterisé par le fait que lton distribue le solvant d'élution à niveau constant. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on fait passer le solvant évapore provenant des récepteurs-évaporateurs dans un condenseur relié au dispositif de distribution du solvant d'elution, et que l'on recycle ainsi le solvant d'élution par l'action de moyens de pompage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que leon répartit de façon égale la phase stationnaire dans une série de colonnes verticales identiques équidistantes implantées au même niveau sur un cercle horizontal. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lton injecte une quantité déterminée de soluté à la partie supérieure de chaque colonne, ladite injection ayant lieu au moment od l'organe distributeur mobile passe au-dessus de la colonne concernée. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on dirige les effluents depuis un récepteur-distributeur mobile vers un récepteur-évapora- teur fixe en les faisant arriver et circuler dans un conduit dont une extrémité est fixe et débouche dans ledit recepteur-évapora- teur. 8. Appareil de chromatographie permettant de séparer les constituants d'un soluté contenant un mélange de produits dissous, par passage dudit soluté à travers une phase stationnaire solide et élution avec un solvant, caracterise par le fait qu'il comprend en combinaison a) un réceptacle pour la phase stationnaire solide, ledit receptacle-étant situé dans l'espace compris entre deux surfaces cylindriques de révolution coaxiales d'axe vertical b) un organe distributeur mobile capable d'alimenter en solute chaque instant une partie de la surface de la section supérieure du réceptacle c) un dispositif de distribution du solvant d'élution dans ledit réceptacle au voisinage de la partie supérieure de ce dernier, ledit dispositif permettant d'alimenter uniformément en solvant l'ensemble dudit réceptacle d) un système collecteur comprenant un ensemble collecteur mobile et un ensemble collecteur fixe, ledit ensemble mobile comprenant une pluralité de récepteurs-distributeurs situés à la base du réceptacle et en nombre suffisant pour permet- tre de collecter à chaque instant la totalité de lteffluent, et ledit ensemble collecteur fixe comprenant des récepteurs-évapora- teurs en nombre égal au nombre des récepteurs-distributeurs, chaque récepteur-évaporateur étant associé à un conduit-permettant de guider l'écoulement des effluents depuis la sortie d'un récep- teur-distributeur mobile déterminé jusqu'au récepteurJévaporateur considéré, ledit conduit ayant une extrémité fixe qui débouche dans ledit réceptaur-évaporateur, et l'autre extrémité mobile située la sortie du récepteur-distributeur considéré et susceptible d'accompagner celui-ci dans son mouvement de rotation e) et des moyens moteurs capables d'animer d'un même mouvement circulaire horizontal, centré sur ledit axe vertical, d'une part ledit organe mobile de distribution et dlautre part ledit ensemble collecteur mobile, de fanon d'une part à alimenter successivement en soluté toutes les parties de la surface de la section supérieure du réceptacle, et d'autre part à collecter dans un même récepteur-distributeur des fractions de sortie analogues. 9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens d'évaporation capables de vaporiser en continu le solvant des fractions collectées dans les récepteurs-évaporateurs. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que le dispositif de distribution du solvant d'élution est un dispositif permettant la distribution dudit solvant d'élution à niveau constant 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdits récepteurs-évaporateurs sont relies au dispo- sitif de distribution du solvant d'elution par l'intermédiaire d'un condenseur et de moyens de pompage permettant d'assurer le recyclage du solvant d'élution. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications à 11, caractérisé par le fait que ledit réceptacle est constitué par une série de colonnes verticales identiques équidistantes et implantées au même niveau sur un cercle horizontal. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérise par le fait que l'ensemble collecteur mobile comporte des recepteurs- distributeurs en nombre égal au nombre de colonnes. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé par le fait que l'ensemble collecteur mobile est constitu par une série de récepteurs-distributeurs en forme d'entonnoirs verticaux équidistants implantés circulai- rement sur un support horizontal solidaire de l'axe vertical moteur. 15. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé par le fait que ledit ensemble collecteur fixe comprend un plateau sensiblement horizontal dont la face-superieure comporte des gorges circulaires concentriques en nombre égal au nombre des récepteurs-distributeurs, que lesdites gorges circulaires sont centrées sur ltaxe de rotation de l'en- semble collecteur mobile, chaque gorge Entant associée à un conduit mobile solidaire de l'ensemble collecteur mobile, qu'une extrémité dudit conduit mobile est située à la sortie d'un recep- teur-distributeur determiné, que l'autre extrémité dudit conduit mobile débouche au-dessus de la gorge considérée et décrit, lors de la rotation de l'ensemble collecteur mobile, un cercle identique au cercle de ladite gorge, et que chaque gorge comporte un orifice de sortie inferieur susceptible d'être relié à un recep- teur-évaporateur détermine. 16; Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé par le fait que lesdits conduits ayant une extrémité fixe et l'autre extrémité mobile sont constitués chacun par un tuyau souple reliant directement la sortie d'un récepteur-distributeur à un récepteur-évaporateur, lesdits tuyaux souples ayant une longueur suffisante pour permettre une rotation complète de l'ensemble collecteur mobile, et par le fait que des moyens moteurs appropriés permettent un retour rapide de l'ensem- ble collecteur mobile à sa position initiale après une rotation d'un tour.