专利名称：多喷嘴碰撞流混合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化工设备，特别是一种制备微纳米颗粒的多喷嘴碰撞流混合器，用于通过超临界流体制备微纳米颗粒。
背景技术：
应用超临界流体技术可以完成许多热敏性药物和易爆炸、易降解物质的微粒加工，并具绿色环保特点，因而成为目前的一个研究热点。超临界溶液快速膨胀法(RESS)适用于处理超临界流体可溶性物质，相关专利(赵亚平.等，CN02111918.X)对喷嘴的喇叭形喷口孔径和形状作了设计。目前，各种超临界流体抗溶剂技术(SAS)更为人们所关注(Jung J & Perrut M.Journal of SupercriticalFluids 20179，2001)。SAS技术将超临界流体(SCF)与所处理物质溶液混合，在超临界状态下完成晶析过程。现有研究结果表明，最终颗粒产品的晶型、粒度分布与成核条件下的微观混合和传质过程密切相关(Francisco C，Pablo D，etc.AlChE J423156，2003)。与常规晶析过程一样，SAS技术包含了成核和晶粒生长两个步骤。作为理想情况，SCF与溶液的混合过程应是全混流，SCF与所处理物质溶液的混合均匀特征时间应充分小，以得到粒度均匀的微纳米颗粒。同时，混合之后应保持平推流，避免已生成颗粒与所处理物质溶液的返混。SEDS(强化溶液分散)是SAS技术的一种，要求SCF与溶液同时注入，最接近这种理想情况，可以实现微粒产品的晶型控制(Kordikowski A，Shekunov T，York P.Pharm Res 18682.2001)。
据微观混合理论，微观混合均匀化特征时间随体系的运动粘度降低而减小，同时混合过程能量耗散速率的增加也可以缩短微观混合均匀化特征时间。混合过程还需考虑的一个重要因素是混合的比例，SEDS技术完成晶析，通常要求参与混合的SCF流体的体积远大于所处理物质溶液体积。
目前文献报道中，SEDS技术最通用的混合方式是采用多通道同轴喷嘴，这种混合方式存在以下问题第一，SCF和溶液流入的各通道尺寸应足够细小，以确保混合过程能量耗散速率。同时为避免混合区域出现流动死角，混合区域体积也不宜大。因此，相关装置特别是低流量实验装置的加工非常困难，更难以优化混合状况；第二，各料流混合后直接喷入晶析容器，料流在容器内的停留时间分布不均匀，影响了颗粒产品的粒度分布。另外，同轴喷嘴内混合过程的能量耗散速率有限，微观混合尺度难以降低，也为过程设计带来不便。
为改进混合效果，专利(M.Hanna，US6440337B1)提出了碰撞流形式的喷嘴，以增大混合过程的能量耗散速率。由于仍采用同轴多管路设计，该混合装置由十余个细微部件构成，加工制造更为困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便于加工制造的多喷嘴碰撞流混合装置，并能够使所处理物质溶液与超临界流体快速混合均匀，用于制备微纳米颗粒。
本发明主要采取的技术措施有二条第一条是增加碰撞料流的数目，通过调整料流数可以优化不同混合比例下的混合状况，从而降低了对喷嘴形状的加工精度要求；第二条是改变通常的混合料液流向，溶液与超临界流体混合后向上涌动，再沿顶盖与分布槽之间的通道进入下面的晶析容器，混合喷嘴与容器顶盖结合形成了混合料流的分布器，可促进成核过程的质量传递，并改善混合料液在晶析容器内的停留时间分布。
本发明的多喷嘴碰撞流混合装置包括喷嘴芯、环形分布槽、固定板和V形顶盖四部分，喷嘴芯通过螺纹或焊接固定在环形分布槽中间，喷嘴芯与环形分布槽之间存在环形的流体通道，环形分布槽通过螺钉固定在固定板上，固定板则卡定在V形顶盖上，V形顶盖通过法兰连接下面的晶析容器。
喷嘴芯底部和侧面有喇叭形喷口，喷嘴芯中心是一个杯状混合区域，量少的料流由底部喷口进入，量多的料流由侧面喷口进入。侧面喷口有下倾角以增强混合效果，侧面喷口轴线与水平线夹角为5-50°；侧面喷口数目为3-20个，根据超临界流体与所处理物质溶液的体积比例调整；杯状混合区域的体积不宜大，以减小混合特征时间，该体积为0.5-50毫升。
固定板由支撑片12、钢筋13和环片14焊接构成。
环形分布槽的外形为流线或园弧，以避免混合装置内部出现死角区。
多喷嘴碰撞流混合装置的材料选用不锈钢、工程塑料或陶瓷材料。
本发明多喷嘴碰撞流混合装置的结构简单，便于加工制造，混合性能好，
工作可靠稳定，通过超临界流体来制备微纳米粒子，所得微纳米粒子的粒径小，粒径均匀。
及
具体实施例方式
图1为本发明多喷嘴碰撞流混合装置的结构示意图。
图2为固定在一体的喷嘴芯和环形流体分布槽的俯视图。
图3为固定板形状示意图。
本发明多喷嘴碰撞流混合装置如图1所示，包括喷嘴芯4、环形分布槽2、固定板6和V形顶盖1四部分，喷嘴芯与环形分布槽之间存在环形流体通道8，环形分布槽通过螺钉5固定在固定板上，固定板由支撑片12、钢筋13和环片14焊接构成，使用时环片14卡定在V形顶盖内表面上，V形顶盖下则连接晶析容器；喷嘴芯侧面多个喷口分布方式如图2所示；固定板的具体结构形式如图3所示。
本发明的多喷嘴碰撞流混合装置在使用时，超临界流体首先穿过V形顶盖侧壁，经管路10和连接件9进入环形通道8内，再通过一定数目和孔径的喇叭形喷口3，在喷嘴芯中央的混合区域11与溶液混合。溶液同样穿过V形顶盖侧壁，经管路7从喷嘴芯底部的喇叭形喷口3进入混合区域11。
使用本发明的多喷嘴碰撞流混合装置进行聚乳酸超细微实验，装置由不锈钢材料制备，混合区域体积4.2毫升，聚乳酸的丙酮溶液从喷嘴芯底部喷入，同时超临界二氧化碳流体从喷嘴芯侧面三个喷嘴喷入，侧面喷嘴倾角20°，超临界二氧化碳流体流量控制在溶液流量的30倍左右，二者混合后，进入压力10Mpa温度35℃的晶析容器内，可迅速获得粒径0.5-1微米级的聚乳酸微粒，二氧化碳流体经晶析容器底部的烧结多孔板流出。
使用本发明的多喷嘴碰撞流混合装置进行聚苯乙烯超细微实验，装置由不锈钢材料制备，混合区域体积6.6毫升，聚苯乙烯的甲苯溶液从喷嘴芯底部喷入，同时超临界二氧化碳流体从喷嘴芯侧面六个喷嘴喷入，侧面喷嘴倾角30°，超临界二氧化碳流体流量控制在溶液流量的50倍左右，二者混合后，进入压力10Mpa温度38℃的晶析容器内，可迅速获得粒径0.5-1.5微米级的聚苯乙烯微粒，二氧化碳流体经晶析容器底部的烧结多孔板流出。
权利要求
1.一种多喷嘴碰撞流混合装置，其特征在于包括喷嘴芯、环形分布槽、固定板和V形顶盖四部分，喷嘴芯通过螺纹或焊接固定在环形分布槽中间，喷嘴芯与环形分布槽之间存在环形流体通道，环形分布槽通过螺钉固定在固定板上，固定板则卡定在V形顶盖上，V形顶盖下连接晶析容器。
2.根据权利要求1所述的一种多喷嘴碰撞流混合装置，其特征是喷嘴芯的底部和侧面有喇叭形喷口，喷嘴芯中心是一个杯状混合区域，量少的料流由底部喷口进入，量多的料流由侧面喷口进入，侧面喷口有下倾角以增强混合效果，侧面喷口轴线与水平线夹角为5-50°，侧面喷口数目为3-20个，杯状混合区域的体积为0.5-50毫升。
3.根据权利要求1所述的一种多喷嘴碰撞流混合装置，其特征是固定板由支撑片、钢筋和环片焊接构成。
4.根据权利要求1所述的一种多喷嘴碰撞流混合装置，其特征是环形分布槽的外形为流线形或圆弧形。
全文摘要
本发明公开了一种多喷嘴碰撞流混合装置，包括喷嘴芯、环形分布槽、固定板和V形顶盖四部分，喷嘴芯通过螺纹或焊接固定在环形分布槽中间，喷嘴芯与环形分布槽之间存在环形流体通道，环形分布槽通过螺钉固定在固定板上，固定板则卡定在V形顶盖上，V形顶盖下连接晶析容器。本发明装置用于通过超临界流体来制备微纳米粒子，所得微纳米粒子的粒径小，粒径均匀。本发明装置便于加工制造，混合性能好。
文档编号B01J2/02GK1724132SQ200510026818
公开日2006年1月25日 申请日期2005年6月16日 优先权日2005年6月16日
发明者阎建民, 赵亚平, 罗先金, 于文利 申请人:上海交通大学