[發(fā)明專利]化學(xué)反應(yīng)器裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480020174.2
• 申請日: 2014-02-05
• 公開（公告）號: CN105102113B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: W·德馬爾斯徹;G·德斯梅;J·歐普德貝克;P·雅各布
• 申請（專利權(quán)）人: 制藥流體股份有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01J19/24;B01J20/28;B01D15/22;B01F5/06;B01F13/00;B01J20/281
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 樊云飛;江磊

描述一種化學(xué)反應(yīng)器(100)，其包括具有流體通道(120)的基材(110)，和定位于所述通道(120)中的一組有序的柱狀件結(jié)構(gòu)(130)。個體柱狀件結(jié)構(gòu)(130)具有沿著所述通道(120)的縱向方向的長度，以及沿著通道(120)的寬度方向的寬度，其中其寬度:長度的寬長比至少是7。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及化學(xué)反應(yīng)器。更具體地，本發(fā)明還涉及基于某種系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)器，所述系統(tǒng)具有高寬度:長度的寬長比的細(xì)長柱狀件結(jié)構(gòu)，例如，液相色譜系統(tǒng)。

背景技術(shù)

利用流體傳播的化學(xué)反應(yīng)器裝置具有大量應(yīng)用，包括，產(chǎn)生化學(xué)組分、合成納米顆粒、分離和/或提取組分等。例如，色譜是用于混合物分離的分離技術(shù)的準(zhǔn)確分析方式的具體示例。色譜有多種形式，例如，氣相色譜、凝膠色譜、薄層色譜、吸附色譜、親和色譜、液相色譜等。

液相色譜通常用于藥學(xué)和化學(xué)，同時用于分析應(yīng)用以及生產(chǎn)應(yīng)用。在液相色譜中，利用不同物質(zhì)與流動相和固定相的親和性差異。因為每種物質(zhì)對固定相有其各自的粘附力，它們隨流動相的傳輸存在快慢差異，而這允許某些物質(zhì)被分離出來。原則上，這可適用于任何化合物，其優(yōu)點在于，不需要使物質(zhì)蒸發(fā)，并且可以忽略溫度變化所帶來的影響。

液相色譜的一種高效形式：高壓液相色譜(也稱為高效液相色譜)或HPLC，其在分離過程中采用高壓。進行HPCL的技術(shù)的具體示例基于：以多個柱狀件(pillar)為基礎(chǔ)的色譜柱。自從將以多個柱狀件為基礎(chǔ)的色譜柱引入液相色譜，其顯示出對基于填充床結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和整體型系統(tǒng)的重要替代作用。鑒于應(yīng)用具有高度均一性的柱狀件并對其進行精確排列的可能性，幾乎能夠徹底避免因流動路徑差異所致的分散或“渦式分散(eddydispersion)”。該原理在基于液體塞(liquid plug)流動傳播的化學(xué)反應(yīng)器中具有更普遍的適用性。

液相色譜中存在的已知問題是：會出現(xiàn)邊緣效應(yīng)。邊緣效應(yīng)源自柱壁上與柱中間的流速差異。后者可如下理解，參見圖1。圖1顯示色譜柱的一部分。若液體在具有多個柱狀件的色譜柱中移動，則流速會受到所述柱狀件之間的通道的圍繞這些柱狀件各自的流動特性的相互影響。因為柱狀件結(jié)構(gòu)通常對稱地存在于通道中，這導(dǎo)致特定的流動特性。但是，在柱的邊緣處，通路中的流動特性不是對稱地受影響。在所述通道的一側(cè)，該流通特性通常會受柱狀件影響，而在該通道的另一側(cè)，該流動特性會受壁的影響。若不被解決，已知該問題會導(dǎo)致現(xiàn)有色譜柱中的邊緣效應(yīng)，使色譜柱出現(xiàn)受干擾的分級分離。

Vervoort等人指出了邊緣效應(yīng)問題，參見Vervoort等，Anal.Chem.(2004)76第4501-4507頁。其表明，壁上的柱結(jié)構(gòu)的顆粒直徑的僅5％量級的小幅結(jié)構(gòu)變化，能使結(jié)果的帶增寬程度(band broadening)提高四倍(以塔板高度表示)，這導(dǎo)致性能急劇下降。

對此進行補償?shù)囊环N方式是調(diào)節(jié)柱壁。對此進行補償?shù)牧硪环N方式(常用)是：相對于柱中不靠柱邊緣的柱狀件之間的寬度，調(diào)節(jié)柱邊緣處通路的寬度。采用的典型比例如下：

B＝1.25xW

其中，W是位于柱的邊緣處的通道的寬度(如圖1所述)，而B是柱中不靠邊緣的柱狀件之間的通路的寬度。這不僅意味著柱的邊緣處需要有不同的設(shè)計，還意味著柱的邊緣處的通路寬度確定了該通路的最小維度尺寸，因此柱狀件彼此之間的通路的寬度也被向下限制，這部分歸因于對于通道的壁和首個柱狀件之間獲得的最小距離的限制突破了生產(chǎn)加工限制。

雖然人們一直致力于利用現(xiàn)有的生產(chǎn)方法來獲得盡可能小的柱狀件之間的距離B，借由壁的條件獲得的該下限并不是最優(yōu)的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施方式的目的在于，提供以具有柱狀件結(jié)構(gòu)(例如，微加工的柱狀件結(jié)構(gòu))的流體通道為基礎(chǔ)的優(yōu)良化學(xué)反應(yīng)器系統(tǒng)和方法?；瘜W(xué)反應(yīng)器系統(tǒng)涵蓋液相色譜系統(tǒng)等，但本發(fā)明并不限于此。