[发明专利]一种模块化连续液相合成混匀系统

说明书

本发明提供一种模块化连续液相合成混匀系统，涉及化工设备技术领域，包括乳化装置、泵和至少一个蠕动混匀设备；乳化装置、泵和若干个蠕动混匀设备依次通过管路连通；乳化装置能够对初始反应原料进行搅拌，泵用于将初始反应原料泵至蠕动混匀设备中，蠕动混匀设备和泵之间的连接管道上设置有中间原料添加口，所有的反应原料在蠕动混匀设备中进行持续蠕动挤压模拟搅拌实现体系的持续搅拌混合反应。本发明提供的方案在保证反应体系扩大的同时其反应过程能够与实验室反应条件相似的混匀系统以满足现在创新成果中试放大需求。

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，特别是涉及一种模块化连续液相合成混匀系统。

背景技术

化学反应放大的目的是把实验室里最佳的小试规模的化学工艺成功地在商业化大装置上实现。有类似的转化率，类似的选择性，安全可靠。

一般来说，实验室级反应(如单次合成10g以下的反应)的结果稳定性与体系尺寸有关，且受到反应过程中体系内分子热运动、反应物浓度均匀性等因素影响。因此，实验室反应在进行中试放大时常常会出现产率降低，副产物增加，甚至反应失败的问题。在纳米颗粒制备中，基于共沉淀法或溶液原位制备法的反应在放大时也会出现同样的问题。具体来说，其反应在放大过程中可能会由于原料浓度波动、搅拌不匀、反应物添加时间变化等，产生颗粒尺寸不均，分散性下降，产品质量稳定性下降等问题，故常见工业化生产的纳米颗粒质量常不如实验室小体系反应获得的纳米颗粒，且会对纳米颗粒应用的性能稳定性和性能优势产生致命影响。这一方面限制了纳米科学在市场中的应用，使得新型优质纳米颗粒无法进入市场，另一方面也降低了市场对纳米科学成果的评价，进一步阻碍了相关成果走入市场。

现有化学反应的中试流程往往是，首先通过等比例放大反应，在反应釜中观察反应是否稳定，之后对反应的具体参数，如搅拌速率、原料投料比、投料时间、反应温度等进行调控，使反应产率贴近于实验室反应效率，并同时考虑反应釜搅拌方式、形状、加料过程中的流体动力学参数等，使反应体系能够获得类似于实验室反应过程中的搅拌效率，最终实现反应的中试放大，例如授权公告号为CN214636163U的实用新型专利，其中记载了在混合釜中进行反应。在之后反应体系进一步扩大时，同样的过程会再进行一次。该过程明显效率底下、难度高、费时费力、风险高、且投入产出比低，有时甚至涉及到反应设备的再研发和优化，故严重阻碍了产业方对科研新成果的投资意愿。对于纳米颗粒制备来说，另一快速扩大反应的方式是利用微流控技术，通过在基板上利用光刻蚀来构建反应孔道和微反应器，之后通过泵和控制板控制液流再反应孔道中按一定流速流动，最终实现反应的连续进行。但是该方法一方面其混匀腔设计和混匀腔体积关系很大，设计的孔道尺寸难以等比例放大后直接使用，另一方面在应用于纳米材料时管道也容易阻塞，最终可能导致设备报废。因此，目前尚未有一种反应体系可迅速在保证反应体系扩大的同时其反应过程能够与实验室反应条件相似的混匀系统以满足现在创新成果中试放大需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化连续液相合成混匀系统，以解决上述现有技术存在的问题，可迅速在保证反应体系扩大的同时其反应过程能够与实验室反应条件相似的混匀系统以满足现在创新成果中试放大需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种模块化连续液相合成混匀系统，包括乳化装置、泵和至少一个蠕动混匀设备；所述乳化装置、所述泵和若干个所述蠕动混匀设备依次通过管路连通；所述乳化装置能够对初始反应原料进行搅拌，所述泵用于将所述初始反应原料泵至所述蠕动混匀设备中，所述蠕动混匀设备和所述泵之间的连接管道上设置有中间原料添加口，所有的反应原料在所述蠕动混匀设备中进行持续蠕动挤压模拟搅拌实现体系的持续搅拌混合反应。

优选的，还包括混匀器，在每个所述蠕动混匀设备之前均设置有一个混匀器，经所述中间原料添加口新添加的反应原料与原始反应原料或中间产物在所述混匀器中搅拌混合后再通向所述蠕动混匀设备。

优选的，所述泵的流速可控。