[发明专利]一种连续结晶微纳化工芯片及其应用

说明书

本发明公开了一种连续结晶微纳化工芯片及其应用，包括：该微纳化工芯片包括一基板和盖合在基板上的盖板，基板上设置有微混合部用于形成过饱和混合原液；微分散部与微混合部连通，微分散部内注有流动的连续相，连续相与过饱和混合原液在微分散部处汇合，连续相对过饱和混合原液产生作用力，以使过饱和混合原液剪切成单分散液滴；连续结晶部具有一预设长度，连续结晶部用于为单分散液滴连续结晶形成包裹晶体的单分散液滴提供场所，单分散液滴与连续结晶部内壁间存在液膜；液滴与连续结晶部内壁不浸润。本发明的微纳化工芯片可以实现连续结晶，提供均一稳定的结晶条件，避免晶体在通道壁面的附着沉积进而堵塞通道。

技术领域

本发明涉及结晶设备及技术研究领域，具体涉及一种连续结晶微纳化工芯片及其应用。

背景技术

结晶是基本的化学过程之一，也是完成化工产品生产的重要环节。众多化工产品的制造与生产都离不开结晶过程，如各类石油化工产品、无机盐、聚合物、建筑材料等等，因此结晶是现代工业不可或缺的重要生产过程。传统间歇结晶方式所制备的晶体粒径较大且分布不均。为减小晶体粒径而增加的研磨操作会破坏晶体内部的化学键从而影响其品质，如药物晶体等。且由于生成过程中物料构成、温度、压力等操作参数均随时间变化，易造成批次间晶体质量存在差异。而连续结晶技术可以实现连续地投放原料并连续排料，有效减少结晶生产的时间并提高原料利用率，提高生产效率。但现有的连续结晶器通道或管道内壁易出现晶体沉积结垢，从而堵塞通道，损坏结晶装置。且现有的结晶技术无法基于实验成果快速应用于工业生产，需经历小试，中试和放大生产的工艺开发过程，存在“放大效应”。

微流控技术是采用微通道来操纵或控制流体流动的技术，其装置被称为微流控芯片。其典型的特征是较小的三维尺寸，通道尺寸在微米-毫米尺度。通常微纳化工芯片内物质的传递与混合效率、热量的传递效率相比常规设备存在数量级的提高。将微流控芯片应用于化学工程充分利用率了其混合效率高，热量传递快，过程可连续且本质安全的特点。目前，微纳化工芯片的典型应用有微混合器、微分离器、微检测器、微反应器等，将微纳化工芯片应用于结晶的技术鲜有报道。

发明内容

本发明的一个目的是解决现有间歇结晶方式无法实现产品连续生产，批次间产品质量存在差异的问题。

本发明的另一个目的是解决现有结晶技术无法基于实验成果快速应用于工业生产，存在“放大效应”的问题。

本发明还有一个目的是解决现有连续结晶技术通道内壁或管道内壁易出现晶体结垢堵塞，损坏结晶装置的问题。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种连续结晶微纳化工芯片，所述微纳化工芯片包括一基板和盖合在所述基板上的盖板，所述基板上设置有：

微混合部，其用于形成过饱和混合原液；

微分散部，其与所述微混合部连通，所述微分散部内注有流动的连续相，所述连续相与所述过饱和混合原液在所述微分散部处汇合，所述连续相对所述过饱和混合原液产生作用力，以使所述过饱和混合原液剪切成单分散液滴；

连续结晶部，其具有一预设长度，所述单分散液滴在所述连续结晶部连续结晶形成包裹晶体的单分散液滴；

其中，所述包裹晶体的单分散液滴与所述连续结晶部内壁之间存在液膜，所述包裹晶体的单分散液滴与所述连续结晶部内壁不浸润。

优选的是，所述微混合部包括：

一个或多个注液通道，其与外界连通以使一种或多种原液注入，所述注液通道的数量与所述原液的种类数一致，每种所述原液均以与其对应的第一预设速度注入所述注液通道内；

混合通道，其与所述注液通道连通，所述混合通道上设置有若干分裂单元和若干复合单元，所述分裂单元与所述复合单元连续交替设置，所述原液通过所述混合通道形成所述过饱和混合原液进入所述微分散部中。

优选的是，所述盖板由透明材质制成，所述盖板的厚度为1～5mm；