一种超稳定均相混合系统

文档序号:27443676发布日期:2021-11-17 23:51阅读:396来源:国知局

1.本实用新型涉及反应釜装置领域,特别是一种超稳定均相混合系统。


背景技术:

2.物质的压力和温度同时超过它的临界压力(pc)和临界温度(tc)的状态称为该物质的超临界状态,该特殊流体称为超临界流体(supercritical fluid,sf)。超临界流体由于液体与气体分界消失,即使提高压力也不发生液化的非凝聚性气体。超临界流体的许多物理化学性质介于气体和液体之间,并具有两者的优点,如具有与液体相近的溶解能力和传热系数,具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。
3.1937年michels等人准确地测量了co2近临界点的状态。二氧化碳在温度高于临界温度tc=31.26℃,压力高于临界压力pc=72.9atm的状态下,性质会发生变化,其密度近于液体,粘度近于气体,扩散系数为液体的100倍,因而具有惊人的溶解能力。
4.目前,临床使用的混合药物方法主要为物理搅拌挤压混合法,在无法实现高粘度溶剂中混合药物和不同极性药物混合时使用外加表面活性剂法。但是外加表面活性剂和溶剂限制了混合药物的临床推广。


技术实现要素:

5.本实用新型的主要目的在于克服现有技术中,常规方法下难混合物质的均匀稳定混合的缺陷,提出一种超稳定均相混合系统,具有操作简便,设备实验参数可调范围宽,稳定性强,生产效率高等优点。
6.本实用新型采用如下技术方案:
7.一种超稳定均相混合系统,包括反应釜,其内设有混合腔,侧壁设有泄压口;其特征在于:还包括搅拌器、二氧化碳装置、加热装置和显示控制模组;该搅拌器可拆卸地安装于反应釜上以对混合腔进行搅拌;该二氧化碳装置与反应釜相连通并设有第一控制阀以控制输入液化二氧化碳;该加热装置设置于反应釜外周;该显示控制模组与搅拌器、二氧化碳装置和加热装置相连。
8.优选的,所述二氧化碳装置还包括容器瓶、管道冷却器、过滤器、高压泵和第二控制阀;该容器瓶装有二氧化碳气体;该管道冷却器输入端与容器瓶输出端相连,输出端与过滤器输入端相连,该过滤器输出端与高压泵输入端相连;该高压泵输出端与所述反应釜连通;该第二控制阀安装于容器瓶输出端;所述第一控制阀安装于所述高压泵的输出端;所述显示控制模组与该高压泵相连。
9.优选的,所述反应釜包括釜体和釜盖;该釜体为可视釜体;该釜盖与釜体为螺纹连接。
10.优选的,所述搅拌器与所述釜盖为一体设置。
11.优选的,所述搅拌器包括电机和搅拌杆,该电机连接驱动搅拌杆一端旋转,该搅拌杆另一端插入混合腔内并设有若干叶片;搅拌桨可依照实际需求更换;所述显示控制模组
与该电机相连。
12.优选的,所述加热装置采用加热带和控制器,该加热带包裹于所述反应釜外,该控制器连接控制加热带工作;所述显示控制模组与该控制器相连。
13.优选的,还包括有泄压管,其与所述泄压口连通并设有粗段和细段。
14.优选的,还包括第一泄压阀和第二泄压阀,该第一泄压阀安装于所述粗段,该第二泄压阀安装于所述细段。
15.优选的,还包括有安全阀,其安装于所述泄压管靠近泄压口一端且与所述显示控制模组相连。
16.优选的,所述反应釜底部和顶部各设有至少一副管道口,该副管道口与所述混合腔连通。
17.由上述对本实用新型的描述可知,与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
18.1、本实用新型的系统,采用搅拌器、二氧化碳装置、加热装置和显示控制模组等配合,利用超临界二氧化碳的优异溶解能力、超低黏度、易于去除等特点,通过调节合适温度、压力、搅拌速率,可将多种物质纳米化并均匀分散在二氧化碳超临界流体中。
19.2、本实用新型中,采用电机配合搅拌杆进行搅拌操作,对于非均相物料的混合或溶解,对于混合或溶解的流场、速率具有更好的效果。
20.3、本实用新型,在釜体设置泄压口,配合第一泄压阀和第二泄压阀,通过释放压力,因二氧化碳的低黏度与常温常压下为气态,二氧化碳可不影响混合物稳定性被除去,得到各组分均匀分散的成品;还可设置安全阀,用于在反应釜内压力超过预设值时自动泄气。
21.4、本实用新型仅通过简单的管路及模块化组件,即能实现超临界流体增强溶质扩散技术,能够满足物质纳米化、有机微米/纳米材料、以及无机微米/纳米材料的制备,具有操作简便,设备实验参数可调范围宽,稳定性强,生产效率高等优点。
22.5、本实用新型在材料制备领域和临床应用具有巨大的应用潜力,及其适用于医院、高校、科研院所进行实验研究、以及工厂的小试打样所需,具有极为广阔的产业化前景。
附图说明
23.图1为本实用新型系统连接示意图;
24.图2为二氧化碳装置组成图;
25.图3为本实用新型搅拌器的结构图;
26.其中:
27.10、容器瓶,11、管道冷却器,12、过滤器,20、高压泵,31、加热带,32、控制器,40、搅拌器,41、电机,42、搅拌杆,43、磁力耦合器,44、叶片,50、反应釜,51、釜体,52、釜盖,53、泄压管,54、粗段,55、细段,k1、第一控制阀,k2、第二控制阀,k3、第一泄压阀,k4、第二泄压阀,60、显示控制模组。
具体实施方式
28.以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
29.本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述,以区分具有相同
名称的不同组成部件,并不表示先后或主次关系。
30.在本实用新型的描述中,采用了“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型,而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
31.参见图1

图3,一种超稳定均相混合系统,包括反应釜50,其内设有混合腔,侧壁设有泄压口;还包括搅拌器40、二氧化碳装置、加热装置和显示控制模组60;该搅拌器40可拆卸地安装于反应釜50上以对混合腔进行搅拌;该二氧化碳装置与反应釜50相连通并设有第一控制阀k1以控制输入液化二氧化碳;该加热装置设置于反应釜50外周;该显示控制模组60与搅拌器40、二氧化碳装置和加热装置相连。
32.其中,反应釜50包括釜体51和釜盖52,该釜体51为高温高压的可视釜体,该釜盖52与釜体51为螺纹连接实现可拆卸配合。为了便于装配,搅拌器40与釜盖52为一体设置,根据需要也可分体设置,不作限定。
33.进一步的,搅拌器40包括电机41和搅拌杆42,该电机41连接驱动搅拌杆42一端旋转,该搅拌杆42另一端插入混合腔内并设有若干叶片44。搅拌杆42可采用旋桨式搅拌杆,其可设置三个桨叶,桨叶与搅拌杆42的轴线之间的夹角优选为45
°
,也可按照实际需求更换搅拌杆类型。该电机41可采用磁力耦合器43的离体式电机,可将电机41与釜盖52设置成一体结构。磁力耦合器的作用是能消除电机与负载之间的震动传递,消除电机的谐波干扰,有效提高传动系统各主要部件寿命和密封性。
34.二氧化碳装置还包括容器瓶10、管道冷却器11、过滤器12、高压泵20和第二控制阀k2;该容器瓶10装有二氧化碳气体;该管道冷却器11输入端与容器瓶10输出端相连,输出端与过滤器12输入端相连,用于将管道内的二氧化碳气体冷却成液体。该过滤器12输出端与高压泵20输入端相连,用于过滤二氧化碳。该高压泵20输出端与反应釜连通用于将二氧化碳液体输入反应釜;该第二控制阀k2安装于容器瓶10输出端,用于控制开启或关闭二氧化碳气体输入高压泵20;第一控制阀k1安装于高压泵20的输出端,用于控制开启或关闭液体二氧化碳输入反应釜50内。
35.其中,容器瓶10、管道冷却器11、过滤器12、高压泵20和反应釜50之间通过管道相连,反应釜50可在釜盖52上设置连接管道的接口,管道与各部件的接口皆采用标准化设计接口,以满足新兴功能性组件的扩展。管道冷却器可通过循环的冷却液体对管道内的二氧化碳气体进行冷却,例如可采用冷水机。其中,高压泵可采用高压输液泵,其输出端也可通过循环的冷却液进行冷却,保证二氧化碳在泵内是液态。
36.加热装置包括加热带31和控制器32,该加热带31包裹于反应釜50外,用于对反应釜50进行加热。加热带31可采用市场上常见的带状或片状的电伴热带或电加热带等,其长度和宽度可根据反应釜50的外周周长和高度等进行设定,整体面积可比反应釜50表面积略大或略小,不作限定。该控制器32连接控制加热带31工作。
37.进一步的,本实用新型还包括有泄压管53,其与泄压口连通并设有粗段54和细段55,图中的该泄压管53为示意图,实际应用中,泄压管长度较长。粗段54内径较大,细段55内径小于粗段54内径,或者也可分别设置一粗泄压管和一细泄压管。该泄压管53数量可以为一个或两个甚至更多,优选为一个泄压管53,其与反应釜50相连一端设置成粗段54,其余设
置成细段55。
38.具体的,还包括第一泄压阀k3和第二泄压阀k4,该第一泄压阀k3安装于粗段54,该第二泄压阀k4安装于细段55,采用二段式阀门控制反应釜50的泄压流量,防止发生危险及泄压太快冲出样品情况。本实用新型中,第一控制阀k1、第二控制阀k2、第一泄压阀k3、第二泄压阀k4,可采用手动的机械阀门,第一控制阀k1还可为单向阀。
39.进一步的,还可在泄压管53上设置安全阀,其安装于泄压管53靠近泄压口一侧。安全阀可采用电子阀门,由显示控制模组控制,设定成反应釜50内压力超过预设值时(额定压力25mpa),自动泄气。
40.进一步的,反应釜50底部和顶部还可各设有至少一副管道口,该副管道口与混合腔连通,可供管道扩展连通使用,副管道不使用时,使用堵口螺丝将其堵死。
41.本实用新型的显示控制模组60与搅拌器40的电机41、高压泵20和控制器32等相连,其可控制电机41的转速、高压泵20的压力、加热装置的加热温度等,可采用现有的产品实现,例如:嵌入式一体化触摸屏41tpc7072gi。设置压力传感器和温度传感器,用于检测反应釜内的温度和压力,并通过显示控制模组60进行显示。
42.本实用新型的系统,加入原料时,打开釜盖52,将待混合的几种原料直接放入反应釜50中,或者,将待混合的固态原料直接放入反应釜50中,反应釜50顶部的副管道口接入液体进样器,液体进样器将待混合液体原料泵入反应釜50中,而后盖上釜盖52。
43.具体混合工作原理如下:
44.(a)首先,称取待混合药物,使用超声波清洗器超声5min使其混合均匀;
45.(b)旋开带有搅拌器40的釜盖52,放入超声后的待混合药物,而后旋上带有搅拌器40的釜盖52;
46.(c)控制第一控制阀k1、第二控制阀k2打开,高压泵20工作,从容器瓶10抽取二氧化碳气体经由管道冷却器11冷却为液体,过滤后经由高压泵20输送至釜体51内。控制搅拌器40和加热装置工作,在设定的压力、温度范围内,对混合腔内的原料进行搅拌混合。
47.(d)混合完毕后,打开第一泄压阀k3和缓慢转开第二泄压阀k4,则混合腔泄压至室压,旋开带有搅拌器40的釜盖52,获取静置于混合腔底的反应物。
48.上述仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动,均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
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