液体原料化学合成装置的制作方法

本发明涉及液体化学反应设备领域，特别是涉及一种液体原料化学合成装置。

背景技术：

在化学合成反应过程中，需要对参与化学反应的各种物质进行控制，是各种不同的物质依次加入反应器，加入的方式有很多选择，对于液体制剂而言，有人工使用各种器材进行添加的方式，使用耐化学药品腐蚀的泵类和阀门组合而成的添加方式。前者常常用于实验室范围，而后者常常用于批量化的工业生产，以及高腐蚀性和高危险性的化学反应过程。

对于后者，由于许多化学原料的腐蚀性，所以需要定期更换流通的管道、阀门、和各种泵类。特别是要求纯度较高的的化学制剂，由于在化学原料的传输过程中，会对流经管道、阀门和泵类内腔材质产生腐蚀作用，而多次重复使用的这些器材，由于药液的残留，继续腐蚀着这些器材的内壁，产生了意料之外的杂质，这些被腐蚀的杂质也会被带入反应器，因而影响到产品的纯度。

如图1所示是一种传统的化学合成装置原理示意图。该装置需要将几种不同的溶液在不同的反应条件下依次加入反应器1，为了控制其加入的时间和顺序，就需要将原料瓶(罐)B1-B3通过管道、控制阀门V1-V3和输液泵P1将反应器1与产品瓶(罐)2连接起来，在不同的时间和条件下，通过控制阀门(V1至V3)启闭，和输液泵(P1)的启动和停止，依次将原料注入反应器1，从而完成化学反应，废气从反应器1经管路和控制阀门V4直接排出。从图1中可见，在反应过程中，管道、控制阀门(V1、V2、V3)和输液泵(P1)直接和原料溶液接触，在大多情况下，必然会对这些部件本身带来持续的腐蚀和损坏，造成材料消耗增加，提高了生产成本。

技术实现要素：

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种液体原料化学合成装置，能使用气体压差控制液体注入和流向，可以避免参与化学反应的液体原料与阀门和泵接触，避免腐蚀损坏，大大减少对阀门和泵类的损耗，降低了生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种液体原料化学合成装置，包括：

至少两个液体原料容器，分别通过设有气体控制阀的正向输气管与正压气泵连接；

各液体原料容器分别通过原料输送管与反应器内连通；

所述反应器通过产品输送管与产品容器内连通；

所述原料输送管和产品输送管均为直通式管路；

所述反应器和产品容器分别通过设有气体控制阀的反向输气管与负压气泵连接。

本发明的有益效果为：通过设有气体控制阀的正向输气管连接正压气泵与各液体原料容器，以及设有气体控制阀的反向输气管连接反应器和产品容器，采用直通式管路的原料输送管连接各液体原料容器与反应器，采用直通式管路的产品输送管连接反应器与产品容器，从而在液体流通的管路上不需要设置气体控制阀和泵的前提下，仅通过正、负压气泵与各气体控制阀和正、反向输气管配合，就能利用气体压差的方式控制该装置内液体的流向与流量，完成液体原料的化学反应和产品出料，由于液体流通的管路上未设置气体控制阀和泵，不会因液体腐蚀造成气体控制阀和泵等损坏，大大减少液体类化学合成装置对阀门和泵类的损耗，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术提供的化学合成装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的液体原料化学合成装置的结构示意图；

图2中各标号对应的部件为：21-反应器；22-产品容器；23-正向输气管；231-主管；232-第一支管；233-第二支管；234-第三支管；24-原料输送管；241-出料管；242-第一分支管；243-第二分支管；244-第三分支管；25-产品输送管；26-反向输气管；261-主气管；262-第一分气管；263-第二分气管；P21-正压气泵；P22-负压气泵；B21-第一液体原料容器；B22-第二液体原料容器；B23-第三液体原料容器；V21-第一空气控制阀；V22-第二空气控制阀；V23-第三空气控制阀；V24-第四空气控制阀；V25-第五空气控制阀；A2-空气；C2-废气。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图2所示为本发明实施例提供的一种液体原料化学合成装置，可用于进行多种液体原料进行化学合成反应，由液体压差控制液体流向，控制阀门和，不会造成这些部件的损坏，降低反应成本，包括：

至少两个液体原料容器，分别通过设有气体控制阀的正向输气管与正压气泵连接；

各液体原料容器分别通过原料输送管与反应器内连通；

反应器通过产品输送管与产品容器内连通；

原料输送管和产品输送管均为直通式管路；

反应器和产品容器分别通过设有气体控制阀的反向输气管与负压气泵连接。

上述合成装置中，正向输气管由一主管和连接在该主管上的若干支管构成，主管上设有连接正压气泵的入口，各支管上分别设有气体控制阀，各支管端部设有连接各液体原料容器的出口。该正向输气管的支管数量大于或等于液体原料容器的数量，如图2所示，若有三个液体原料容器，则该正向输气管至少应有三个支管，如第一支管上设置第一气体控制阀，该第一支管连接第一液体原料容器，如第一支管上设置第一气体控制阀，该第一支管连接第一液体原料容器；第二支管上设置第二气体控制阀，该第二支管连接第一液体原料容器；第三支管上设置第二气体控制阀，该第三支管连接第一液体原料容器。由于各气体控制阀设在正向输气管的各支管上，不与反应的液体原料接触，不会被液体原料腐蚀，避免了腐蚀损坏。

上述合成装置中，原料输送管由一出料管和连接在该出料管上的若干分支管构成，出料管设有连接反应器的出口，各分支管端部设有连接各液体原料容器的入口。该原料输送管的分支管数量与液体原料容器的数量相同，且原料输送管的出料管和各分支管均为直通式管路，其上不设有阀门和/或泵等部件，如图2所示，若有三个液体原料容器，则该原料输送管对应有三个分支管，其中，第一分支管连接第一液体原料容器，第二分支管连接第二液体原料容器，第三分支管连接第三液体原料容器，最后三个分支管连接至一个出料管，经出料管连接至反应器。由于输送液体原料的各分支管和出料管上均不需要设置阀门和/或泵等部件，避免了所输送液体对管路上阀门和/或泵等部件的腐蚀损坏，进而减少了部件的损耗，降低了成本。

上述合成装置中，连接反应器与产品容器的产品输送管也为直通式管路，也不需要设置阀门和/或泵等部件，也避免了所输送液体对管路上阀门和/或泵等部件的腐蚀损坏，减少部件的损耗，降低了成本。

上述合成装置中，反向输气管由一主气管和与该主气管连接的两个分气管构成，主气管设有连接负压气泵的出口，两个分气管上分别设有气体控制阀，与反应器连接的第一分气管设有反应器入口，与产品容器连接的第二个分气管设有产品容器入口。以图2所示装置为例，反向输气管的第一分气管与反应器连接，该第一分气管上设有第四空气控制阀，第二分气管与产品容器连接，该第二分气管上设有第五空气控制阀。

上述合成装置中，正向输气管的各支管的出口处于所连接的液体原料容器内的液体原料上方；

原料输送管的各分支管的入口处于所连接的液体原料容器内的液体原料内的底部；

产品输送管的入口处于反应器内的液体内的底部；

反向输气管的第一分气管的反应器入口处于所连接的反应器内的液体上方，反向输气管的第二分气管的产品容器入口处于所连接的产品容器内的产品液体上方。

按上述方式将正向输气管、原料输送管、产品输送管和反向输气管连接在各容器之间，可使输送液体的管路与各容器内的液体接触，而确保输送气体的管路只与各容器内的空气接触，不与各容器内的液体接触，形成各容器间的压差，控制液体的流向和流速。

下面结合附图和具体实施例对本发明的装置作进一步说明。

图2所示为三个液体原料容器的液体原料化学反应装置，但示意的仅是以三个原料容器为例的该化学反应装置的结构，而本发明并不仅局限于三个原料容器，它可以适用于两个以上，或者多于三种原料容器的类似注入方式，在图2示意的三个液体原料容器的液体原料化学反应装置中，仅在输送正压气泵P21和负压气泵P22控制用气体的管路上设置各空气控制阀V21-V25，而输送液体原料或产品的管路上均不设置阀门或液体泵。当需要将某种液体添加到某个反应器，只需要在原料液体的上部注入正压气体就可以将液体压入管道流向具有负压的某个反应器内，完成了这一传输过程。这样，泵和阀门脱离了和化学原料的接触，因而大大减少对阀门和泵的腐蚀，也减少了因腐蚀对产品带来的污染。

图2中，由于在反应器中施以负压，与反应器连接的其他原料液体瓶，也会由于压差出现少量液体外流，直到这些原料液体瓶上部的负压等于该段管道中的负压，这一误动作才会停止。为了避免这一现象产生，本发明采用了在不需注入的原料液体瓶的上方，也提供了一个负压环境，这样由于这些原料瓶(罐)和连接该原料瓶(罐)的这段管道之间气压平衡，没有压差，因而就避免了这一误动作，这就是设置负压气泵P22和反向输气管的作用。

在一个反应装置设计定型后，其管路的长度物理和几何参数就已经固定，根据流体力 学的其本原理，液体在管道某处的流速正比于于两端的压差(包括高度差)、反比于管道对液体的阻力，因此可以采用近似的经验公式对在固定管路中的液体流速进行测量，进而计算出在某段时间内的液体流量，从而对流量的进行有效控制。

经验公式可以简化如下：

V＝K×ΔP/ρ

式中V为液体流速，Κ为该通道的流动参数，ΔP为压差，ρ为管道阻力。某条管道一旦设计确定，所用液体也被确定的情况下，则Κ和ρ都是可以通过估算和实测来确定的，在压差变化不大的情况下，其参数也为定数。所以在实际运用时，可以简单地通过控制气体的压差ΔP，就可以控制液体的流速。进一步通过控制液体流动的时间，从而达到控制流量的目的。

本发明的化学反应装置特别适合于传输距离短(一般小于10米，或者设备自身高度造成的压差小于1个大气压的装置)，液体体积不大(小于数立方米的)，以液体原料为主的小型化学合成装置中。其他装置需要另外增加其他必要的部件。

实施例：

为实验验证本发明的化学反应装置的使用状态，已在内部保密状态下，实际运用于某种放射性药物的合成上，由于在这种放射性药物的合成过程中，需要使用具有强腐蚀性化学试剂，对阀门和泵类内腔的腐蚀性较强，管道部分因为价值不高，可以采取一次性的耐腐蚀材料，还可以避免上述的问题，但是使用直接通过液体的阀门和泵，就需要经常更换这些器材，因而造成维护不方便，造价过高的问题。使用本发明的化学合成装置后，这一问题得到了妥善的解决。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。