一种高通量流场合成设备

1.本实用新型涉及一种合成设备，尤其涉及一种高通量流场合成设备。


背景技术：

2.流场合成技术由于反应在小管道中进行，因此反应体系受热均匀且传质传热快，在这种条件下反应产物的一致性能够得到有效保障。是实验室医药化工产品和纳米材料精细化合成的常用技术。
3.但是目前流场合成设备仅应用在实验室里产量少，且需要根据反应体系对设备定制化，没有可以实现大规模，且多体系通用的合成设备。


技术实现要素：

4.实用新型目的：本实用新型目的是提供一种高通量流场合成设备，将多个模块集成在一起，每个模块可自由组装与拆卸，可实现模块化管理，多体系通用的功能。
5.技术方案：本实用新型包括集成在一个设备内的原料箱、注射泵、混合器、分液器、反应罐、产品收集箱和冷却装置，所述注射泵的入口与原料箱相连，注射泵出口与混合器连接，所述的混合器出口与分液器连接，所述的分液器与反应罐相连，所述的反应罐出口通过冷却装置与产品收集箱连接。
6.所述的反应罐内部盘绕有多根多匝数反应管道。
7.所述的反应罐内安装有热电耦，精确探测和控制反应罐中的油浴温度。
8.所述的反应罐表面安装有多个导热油阀门，用于导热油循环。
9.所述反应罐的每个管道入口端和出口端都暴露在反应罐表面。
10.所述的注射泵、混合器、反应罐和冷却装置与电箱连接。
11.所述的混合器内部设有机械搅拌棒，反应物从各个注射泵中流入后在混合器内部充分混合均匀后流出。
12.所述的分液器设有多个出口，每个出口分别与反应罐中的多个入口一一相连。
13.所述的冷却装置采用冷水机，反应罐中流出的高温产物通过管道流经冷水机冷却产物，从而达到立即停止反应的目的。
14.工作原理：将各组件安装到设备框架上，将反应液加入原料箱中，反应罐中加入导热油并打开反应罐的控温加热器，打开冷却装置和混合器，打开泵就可以将反应物从原料箱输送到混合器充分混合均匀，之后把反应液分流到反应罐中的多个小孔径管道，反应完成后流经冷却器最后到达产品收集装置。
15.有益效果：本实用新型可以根据反应体系的特性选择原料箱的数量和合适的管道材质与内径，整个合成过程完全自动化，且反应通量高，可大大提高生产效率，并且反应在小管道中进行可保证产品的均匀性与一致性；多个模块集成组合的一个平台上，每个模块可自由组装与拆卸，可实现模块化管理，多体系通用的功能；另外将原料箱，混合器扩大，同时在不增加管道内径的情况下，通过使用多根超长管道多匝数盘绕的方式，尽可能增大反
应罐中小管道的体积，实现既保证产物均匀也能扩大反应通量的目的。
附图说明
16.图1是本实用新型的整体结构示意图；
17.图2是本实用新型的主视图；
18.图3为该实用新型的侧视图；
19.图4为该实用新型的俯视图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
21.如图1至图4所示，本实用新型包括集成在一个框架内的电箱1、原料箱2、注射泵3、混合器4、分液器5、反应罐6、导热油阀门7、产品收集箱8和冷却装置9，设备内的各组件可以自由组装与拆卸。其中，电箱1与注射泵3，混合器4，反应罐6，冷却装置9等用电设备连接；注射泵3的入口与原料箱2相连，出口与混合器4连接，混合器4出口与分液器5连接，分液器5与反应罐6相连，反应罐6出口通过冷却装置9 与产品收集箱8连接。
22.电箱1用于供应配置设备的电源，可与外部电源相连，且电箱1有足够的电源输出接口为设备中的注射泵3，混合器4，反应罐6，冷却装置9等用电设备提供电源，另外电箱1有温度显示屏和温度设置按钮，通过反应罐6中的热电耦精确探测和控制反应罐 6中的油浴温度。
23.原料箱2为设备提供反应原料，数量要大于或等于多相液态反应的反应相数量，以保证有足够的原料箱2存放反应物，或者有多余的原料箱2可存放空气或硅油等载相。且每个反应原料箱有原料进入的入口，同时有出口通过管道与对应的注射泵3相连。注射泵3为原料输送提供动力，每个注射泵3有电源输入接口与电箱1相连；入口通过管道与原料箱2的原料出口相连通，管道尺寸与原料出入口尺寸相匹配；出口通过管道与混合器4相连；每个注射泵3有控制液体流动开始，暂停，停止的按钮，还有一个显示屏和流速控制按钮，能够实现对流速的精确控制。
24.混合器4有一个电源输入接口与电箱1相连，有多个入口通过管道与每个注射泵3 的出口相连，有一个出口通过管道与分液器5相连，其中多个入口管道的通量之和等于出口管道的通量，混合器4内部设有机械搅拌棒。该混合器4实现的功能是反应物从各个注射泵3中流入后在混合器4内部充分混合均匀后流出，并通过分液器5将混合液分成多股微液流。
25.分液器5的入口通过管道与混合器4的出口相连，有多个出口与反应罐6中的反应管道入口端一一相连。其中分液器5入口管道的通量与其所有出口管道的通量相等。反应罐6内部有多根多匝数超长反应管道盘绕在其中，且每个管道入口端和出口端都暴露在反应罐6表面。反应罐6表面外接有用于导热油循环的两个导热油阀门7。
26.冷却装置9为一个冷水机，反应罐6中流出的高温产物通过管道流经冷水机冷却产物，从而达到立即停止反应的目的，冷水机出口通过管道与产品收集箱8相通。各个设备组件在外部框架里可以自由安装与拆卸，以达到更换和清洗的目的。外部矩形框架的长度范围在1米-2米，宽度范围在1米-1.8米，高度范围在1.5米-4米。设备组件之间相连的管道其材质根据反应体系的不同，可以使用pet，不锈钢，石英玻璃，玻璃管，陶瓷等。
27.本实用新型的操作流程如下步骤：
28.步骤一：向原料箱2中装入参与反应的液态原料；
29.步骤二：向反应罐6中装满导热油，作为反应罐的导热介质；
30.步骤三：打开电箱1的电源，并设置反应的预设温度，使反应罐6内部达到反应所需温度；
31.步骤四：打开注射泵3，混合器4和冷却装置9的电源；
32.步骤五：待反应物从反应罐6中流出后，流经冷却装置9最后进入到产品收集箱8，即可从产品收集箱8中收集产物。
33.本实用新型的反应流程为：
34.注射泵3从原料箱2中抽取多种反应原料进入混合器4；经过混合器4的搅拌，把反应原料充分混合均匀后从一个管道中流出进入到分液器5中；分液器5把大管道中流入的反应混合液分流成多股的微小液流；多股微液流从分液器5中流出到预热的反应罐 6中，达到反应温度后立即开始反应，由于微液流里反应物的传质传热速度比大容量反应器快，所以合成产物的一致性要优于常规反应器；在反应罐6中所有管道的总容积一定的情况下，通过控制注射泵3的注射速度可以精确控制原料混合物在反应罐6中的停留时间，也就是反应时间；反应完成后从反应罐6中流出到达冷却装置9对热的产物急冷处理，使反应立即停止；冷却后的产物最终流入产品收集箱8。


技术特征：
1.一种高通量流场合成设备，其特征在于，包括集成在一个设备内的原料箱(2)、注射泵(3)、混合器(4)、分液器(5)、反应罐(6)、产品收集箱(8)和冷却装置(9)，所述注射泵(3)的入口与原料箱(2)相连，注射泵(3)出口与混合器(4)连接，所述的混合器(4)出口与分液器(5)连接，所述的分液器(5)与反应罐(6)相连，所述的反应罐(6)出口通过冷却装置(9)与产品收集箱(8)连接。2.根据权利要求1所述的一种高通量流场合成设备，其特征在于，所述的反应罐(6)内部盘绕有多根多匝数反应管道。3.根据权利要求1或2所述的一种高通量流场合成设备，其特征在于，所述的反应罐(6)内安装有热电耦。4.根据权利要求3所述的一种高通量流场合成设备，其特征在于，所述的反应罐(6)表面安装有多个导热油阀门(7)。5.根据权利要求4所述的一种高通量流场合成设备，其特征在于，所述反应罐(6)的每个管道入口端和出口端都暴露在反应罐表面。6.根据权利要求1所述的一种高通量流场合成设备，其特征在于，所述的注射泵(3)、混合器(4)、反应罐(6)、冷却装置(9)均与电箱(1)连接。7.根据权利要求1或6所述的一种高通量流场合成设备，其特征在于，所述的混合器(4)内部设有机械搅拌棒。8.根据权利要求1所述的一种高通量流场合成设备，其特征在于，所述的分液器(5)设有多个出口，每个出口分别与反应罐(6)中的多个入口一一相连。9.根据权利要求1或6所述的一种高通量流场合成设备，其特征在于，所述的冷却装置(9)采用冷水机。

技术总结
本实用新型公开了一种高通量流场合成设备，包括集成在一个设备内的原料箱、注射泵、混合器、分液器、反应罐、产品收集箱和冷却装置，所述注射泵的入口与原料箱相连，注射泵出口与混合器连接，所述的混合器出口与分液器连接，所述的分液器与反应罐相连，所述的反应罐出口通过冷却装置与产品收集箱连接。本实用新型可以根据反应体系的特性选择原料箱的数量和合适的管道材质与内径，整个合成过程完全自动化，且反应通量高，可大大提高生产效率，并且反应在小管道中进行可保证产品的均匀性与一致性；多个模块集成组合的一个平台上，每个模块可自由组装与拆卸，可实现模块化管理，多体系通用的功能。通用的功能。通用的功能。


技术研发人员：董训益 余建明 鲁振达 郭凯
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2021.11.04
技术公布日：2022/4/15