SMB 模擬移動床新手指導
本頁面帶你從零開始理解 SMB（Simulated Moving Bed）模擬移動床系統。讀完這一頁，你就能理解 SMB 的核心運作邏輯。
技術參考請見 SMB 技術文件
1. 什麼是模擬移動床（SMB）
一句話解釋：管柱不動，靠閥門循環切換來「模擬」樹脂移動的效果，實現連續分離。
在傳統批次分離中，混合物通過一根樹脂管柱，吸附完、沖洗完就結束一輪。SMB 的做法不同：它把多根管柱串聯成一個環，透過旋轉閥的位置切換，讓進料點和出料點不斷「往前移」，看起來就像樹脂在反方向移動一樣。
概念圖：6 根管柱與閥門配置
每根管柱（C1C6）之間有氣動閥（PV301PV306），控制流體要「直通」到下一柱還是「轉向」出口閥。
為什麼要模擬移動？
| 比較項目 | 批次分離 | SMB 連續分離 |
|---|---|---|
| 運作方式 | 一次進料 → 等吸附 → 沖洗 → 收集 | 持續進料、持續出料 |
| 樹脂利用率 | 低，大部分時間閒置 | 高，所有管柱同時工作 |
| 溶劑用量 | 多 | 少（循環回收） |
| 產能 | 受限於批次週期 | 持續產出 |
2. 理解「Step 循環」
核心概念
SMB 系統以 Step 為單位運作。6 柱系統有 6 個 Step，持續循環：
Step 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 1 → 2 → ...（永不停止）
每個 Step 持續固定時間（例如 30 秒），時間到就自動切換到下一個 Step。每次切換，所有旋轉閥的位置 +1，等同進料點和出料點往前移一格。
Step 循環狀態圖
自動模式：計時器驅動，每 Step 固定時長，完全自動。 手動模式：操作員按一次按鈕，前進一個 Step。調試時使用。
3. 看懂一種組態：1/2/2/1 完整走讀
Zone 的概念
SMB 將 6 根管柱劃分成 4 個功能區（Zone）：
| Zone | 功能 | 柱數 | 說明 |
|---|---|---|---|
| Zone I | 脫附（Desorption） | 1 | 用脫附劑（D）沖洗樹脂，釋放強吸附組分 |
| Zone II | 精煉 | 2 | 在萃取液（E）和進料（F）之間，提高純度 |
| Zone III | 吸附（Adsorption） | 2 | 進料（F）進入，弱吸附組分被帶走成殘液（R） |
| Zone IV | 循環緩衝 | 1 | 內循環回流（recycle），緩衝避免污染 |
命名 1/2/2/1 就是：Zone I 佔 1 柱 / Zone II 佔 2 柱 / Zone III 佔 2 柱 / Zone IV 佔 1 柱 = 共 6 柱。
Step 1 的閥門配置
Step 1 的閥門狀態：
| 閥門 | 位置 | 功能 | 說明 |
|---|---|---|---|
| V01 | 1 | D（脫附劑） | 進入 C1 |
| V02 | 4 | F（進料） | 進入 C4 |
| V03 | 0 | 塞住 | 不使用 |
| V04 | 1 | E（萃取液） | 從 C1 抽出 |
| V05 | 5 | R（殘液） | 從 C5 抽出 |
| V06 | 6 | recycle | C6 回流（PV306 關閉） |
注意：V01 和 V04 位置相同（都是 1），代表 D 和 E 在同一管柱——這是 1/2/2/1 的特徵。
Step 2：所有位置 +1
看到了嗎？所有位置都 +1：
- D 從 C1 移到 C2
- F 從 C4 移到 C5
- recycle 從 C6 移到 C1
這就是「模擬移動」的核心——進出料點不斷前進，就像樹脂在反方向移動。
4. 「/」和「-」的差異
系統支援兩種製程，從組態名稱的分隔符號就能識別：
| 特徵 | SMB 製程（/ 分隔） | 吸脫附製程（- 分隔） |
|---|---|---|
| 範例 | 1/2/2/1、2/2/2 | 2-1-3、3-0-3 |
| 分離原理 | 連續逆流色譜 | 固定床吸脫附循環 |
| Zone 區分 | Zone I/II/III/IV | S區/W區/F區 |
| 入口功能 | D（脫附劑）、F（進料） | S（強酸）、W（水洗）、F（進料） |
| 出口功能 | E（萃取液）、R（殘液）、recycle | S out、W out、F out |
SMB 製程流體路徑
吸脫附製程流體路徑
吸脫附製程的特點是入口出口一一對應：S 進 → S 出、W 進 → W 出、F 進 → F 出。
5. 7 種組態速覽
SMB 組態（4 種）
| 組態 | Zone 配置 | 使用閥門數 | PV 關閉數/Step | 塞住閥門 | 特點 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1/2/2/1 | I(1)/II(2)/III(2)/IV(1) | 4 | 1 | V03 | 標準四區，D-E 同柱 |
| 2/2-2 | 3 Zone + 雙脫附劑 | 4 | 2 | V04 | D1+D2，位置差 4 |
| 2/2/2 | I(2)/II(2)/III(2) | 4 | 1 | V03, V06 | 含 Wash，V03/V06 位置=0 |
| 1-1/2/2 | I(1)/Wash(1)/II(2)/III(2) | 6 | 2 | 無 | 全閥使用，含 Wash 四區 |
吸脫附組態（3 種）
| 組態 | Zone 配置 | 使用閥門數 | PV 關閉數/Step | 塞住閥門 | 特點 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2-1-3 | S(2)/W(1)/F(3) | 6 | 3 | 無 | 三區，入出一一對應 |
| 2-0-4 | S(2)/F(4) | 4 | 2 | V02, V05 | 無水洗 |
| 3-0-3 | S(3)/F(3) | 4 | 2 | V02, V05 | 平衡配置 |
組態識別速查表
| 觀察特徵 | 組態 |
|---|---|
| V03=0 且 V01==V04 | 1/2/2/1 |
| V04=0 | 2/2-2 |
| V03=0 且 V06=0 | 2/2/2 |
| 全閥使用，每 Step 2 個 PV 關（相鄰）且有 D/E/F/R | 1-1/2/2 |
| 全閥使用，每 Step 3 個 PV 關 | 2-1-3 |
| V02=0 且 V05=0，S 區 2 柱 | 2-0-4 |
| V02=0 且 V05=0，S 區 3 柱 | 3-0-3 |
6. 從閥門狀態推出組態名稱
拿到一組閥門位置時，按以下流程判斷組態：
識別決策樹
Step-by-step 教學
假設你拿到以下閥門位置：V01=1, V02=4, V03=0, V04=1, V05=5, V06=6
- 檢查 V03：V03=0 → 有閥門塞住
- 檢查 V06：V06=6（不是 0）→ 不是 2/2/2
- 比較 V01 和 V04：V01=1, V04=1，相同 → 1/2/2/1
再來一個：V01=1, V02=3, V03=5, V04=0, V05=4, V06=6
- 檢查 V03：V03=5（不是 0）→ 不走 V03=0 路線
- 檢查 V04：V04=0 → 2/2-2（雙脫附劑）