专利名称：一种超重力－超临界反应/结晶装置及其应用/结晶工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种反应/结晶装置，更具体地说，涉及一种超重力-超临界反应/结晶装置。本发明还涉及在超重力-超临界反应/结晶装置中进行化学反应/结晶的工艺。
背景技术：
近些年，出现了利用旋转床(转子)产生的离心力强化传递与反应的技术。它提高了单位容器内的相接触面积，极大地强化了传质强度。这对于传统的传质技术是突破性的进展。
James W.Wem等人的美国专利US4,382,900公开了一种离心气液接触装置。装在固定机壳上的盘状转子作高速旋转，转子上装有环形填料层，原料液体从中心进液管进入，通过中心进液管下端伸入床层中间部分的液体分布器(即喷液孔)，喷向环形填料的内环面，环形填料内、外环面上开有气、液孔，其它部分保持密闭，液体从填料内环面的孔进入填料，在超重力场下，沿径向扩散，气体从机壳侧面的进气管进入，在压力梯度的作用下，由环形填料外环面进入填料，在填料中，气液相逆流接触，传递反应后，气体由排气管排出，液体被甩出填料，从机壳底部的排液管(13)排出。这种装置声称解决了气流中夹带的液体进入转子内部的问题。
这种装置是单相布液的结构。不能满足多相流，特别是存在两种不同液体原料参加的反应。为此，陈建峰等人的中国实用新型专利95215430.7公开了一种旋转床超重力场装置，在密闭的机壳内，有一旋转的转子，转子上固定有环形填料层，填料层环形空间内布有液体分布器，液体分布器与原料进液管相接，其特征在于填料层环形空间内布有两组液体分布器，原料进液管由内管与外套管组成，内、外套管分别与两组液体分布器接通，内外套管一端分别设有原料进液口。这种装置能进行液-液相的反应。得到了一系列纳米粉体材料。还参见中国专利申请95105343.3。
随着进一步深入地研究，申请人发现，虽然超重力旋转床能够提供快速而均匀的微观混合，可以对反应成核阶段进行有效控制，但是如果晶体生长速度较慢，而物料在旋转床中的停留时间较短，导致在后续的分离、干燥过程中晶体仍在生长，这不利于制备粒径小、粒度分布窄的产品。这是因为在上述装置进行液液反应之后，需要将析出的反应产物移出反应器，然后分离，经过洗涤、干燥得到最终的产品。由于经过这些步骤，上述装置中产生的粒径很小的颗粒(原生直径)，不断长大。相对于原生直径，最终的产品的粒度增加。特别是对于大分子物质如医药或高分子物质，更是如此。
针对这样的情况，需要寻求实现对成核和生长过程都能够有效控制的装置和方法。
超临界技术是近些年发展起来的，特别是采用二氧化碳作为超临界流体介质，使超临界温度大为降低，提高了设备的安全可靠性，使超临界技术向实用化方向转变成为可能。超临界流体是一种温度和压力处于临界点以上的无气液界面区别而兼具液体性质和气体性质的物质相态，它具有特殊的溶解度，易调变的密度，较低的粘度，作为溶剂和干燥介质显示出独特的优点和应用价值(相宏伟钟炳等，材料科学与工程，1995，13(2)38-42)。中国专利(ZL94193201.X)提供了一种采用超临界技术制备具有控制的尺寸和形状的易于处理易于流化的结晶形式的沙美特罗新萘菲特(salmeterol xinafoate)的方法。在该专利中，采用具有特定角度的同轴喷嘴，经高速超临界流体的剪切作用确保存含有有价值的固体的载体的分散。另外，与普通烘箱干燥法相比，采用超临界干燥方法制备的甲烷燃烧催化剂LaMnAl11O19可保持铝分散的均匀性，使催化剂前驱物中碳酸锰和碳酸镧的分解温度明显降低，且氢氧化铝的脱水温度维持在较适宜的范围内；焙烧后，易形成六铝酸盐相。并且催化活性明显高于用普通烘箱干燥方法制得的催化剂。(徐金光，田志坚等，催化学报，2002，23(5)477-480)。但现有技术中均没有任何尝试将超重力旋转与超临界流体技术结合用于物质的结晶和/或反应。
经过深入的研究，本发明人发现在超临界流体作用下进行超重力反应，可以有效地得到粒径更小、产品纯度更高的物质。基于此，发明人完成了本发明。
因此，本发明的目的之一是提供一种新的结晶/反应装置，其能实现对成核和生长过程的有效控制。
本发明的另一目的是提供一种新的工艺，其能实现对成核和生长过程的有效控制。
本发明的又一目的是上述的装置在提纯物质中的应用。
发明内容
一种超重力—超临界反应/结晶装置，其包括由耐压的密闭外壳限定的反应室；位于反应室内的具有第一中空圆柱体的转子，第一中空圆柱体内外壁上分别开有小孔和/或槽作为液体通道，第一中空圆柱体内外壁之间填充填料；固定在外壳上、通过轴与转子相连接以带动转子旋转的磁力驱动器；超临界流体用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使超临界流体以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁；至少一根物料用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使物料流以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁并基本上与从超临界流体用的输入管喷出的超临界流体在内壁上汇合；设置在反应室底部的滤芯；设置在外壳上的卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的产物。
本发明还涉及采用上述装置进行化学反应/结晶的工艺。
图1是本发明的超重力—超临界反应/结晶装置一种实施方案的示意图。
图2是本发明的超重力—超临界反应/结晶装置中转子的结构图。
图3是本发明的超重力—超临界反应/结晶装置中转子的另一种结构图。
图4为本发明图1中的滤芯的结构图。
图5A-5D为本发明超重力—超临界反应/结晶装置中超临界流体和物料输液管的相对位置的截面示意图。
图6为本发明超重力—超临界反应/结晶装置用于单种物料的流程图。
图7为本发明超重力—超临界反应/结晶装置用于两种/多种物料的流程图。
图8是本发明超重力—超临界反应/结晶装置中磁驱动装置的一种优选结构。
图9是采用本发明超重力—超临界反应/结晶装置的工艺得到的产物猪胰岛素1000倍显微照片。
图10A-9、10B分别是采用本发明超重力—超临界反应/结晶装置的工艺得到的产物牛血清蛋白和牛血清蛋白原料的1000倍显微照片。
图11是采用本发明超重力—超临界反应/结晶装置的工艺得到的产物木瓜蛋白酶1000倍显微照片。
图12A-9、12B分别是采用本发明超重力—超临界反应/结晶装置的工艺得到的产物头孢拉定和头孢拉定的1000倍显微照片。
图13A是当头孢拉定的浓度为3％，系统温度为35℃时，压力对粒径的影响。
图13B当头孢拉定的浓度为3％，系统压力为时1.00MPa，温度对粒径的影响见图10。
图13C系统压力为时1.00MPa，温度35℃时，头孢拉定的浓度对粒径的影响见图11。
具体实施例方式
本文中使用的术语“超临界流体”指的是同时处于或高于其临界压力(Pc)和临界温度(Tc)的流体，实际上，流体的压力可以为1.01Pc～7.0Pc。其温度为1.01Tc～4.0Tc。
在本文中使用的术语“超重力”是指除重力之外由转子旋转产生的离心力，这种离心力大于重力。
在本文中使用的术语“超重力旋转床”是指能旋转产生离心力的设备。它与“转子”可相互替代。
术语“夹带剂”是现有技术中熟练技术人员已知的。也称为提携剂、共溶剂、修饰剂或改进剂。是一种加于超临界流体系统中的少量溶剂，它的加入能明显地改变超临界流体系统的相行为，特别是对于在超临界流体中溶解度很小的溶质，可能大大地增加其溶解度。
本发明提供一种超重力—超临界反应/结晶装置，其包括由耐压的密闭外壳限定的反应室；
位于反应室内的具有第一中空圆柱体的转子，第一中空圆柱体内外壁上分别开有小孔和/或槽作为液体通道，第一中空圆柱体内外壁之间填充填料；固定在外壳上、通过轴与转子相连接以带动转子旋转的磁力驱动器；超临界流体用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使超临界流体以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁；至少一根物料用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使物料流以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁并基本上与从超临界流体用的输入管喷出的超临界流体在内壁上汇合；设置在反应室底部的滤芯；设置在外壳上的卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的产物。
在本发明的反应/结晶装置中，所述的转子还具有与第一中空圆柱体同轴安装的第二中空圆柱体，所述的第二中空圆柱体的内径大于第一中空圆柱体的外径，所述的第二中空圆柱体内外壁上分别开有小孔和/或槽作为液体通道，第二中空圆柱体内外壁之间填充填料。
在本发明的反应/结晶装置中，所述的转子还可以具有与第一和第二中空圆柱体同轴安装的第三中空圆柱体，所述的第三中空圆柱体的内径大于第二中空圆柱体的外径，并且所述的第三中空圆柱体内外壁上分别开有小孔和/或槽作为液体通道，第三中空圆柱体内外壁之间填充填料。根据实际需要，还可包括第四、第五或更多的与第一中空圆柱体同轴安装的中空圆柱体。
填料可为金属丝网、泡沫金属、碟片、玻璃珠和螺旋型填料，其中优选金属丝网，更优选金属丝网中的波纹丝网。这取决于装置中所进行的反应。
在上述的中空圆柱体的内表面所开的槽可以为螺旋槽、螺纹槽、波纹槽、周向槽及轴向槽，以及各种形式开槽的组合。
在本发明中，转子和驱动轴以磁力的方法相连接。这种磁连接可以确保装置在高压下的密封性。本发明的驱动轴可以是一种磁力驱动器，见图8，可从Reaction Engineering，Inc.以M-系列得到。
在本发明中，对于一种物料，采用一根物料输入管。对于两种或多种物料，可相应采用两根或多根物料输入管。
在上述的装置中，超临界流体可以是二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烷、丙稀和氟利昂-13(CClF3)等，尤其优选二氧化碳，并任选地带有改性剂或夹带剂。
本发明的滤芯可以是多种形状，优选是一种倒圆台形，这样可以最有效地进行过滤。滤芯可以是活性炭滤芯、陶瓷滤芯、中空纤维滤芯，也可以是包覆一层或多层膜材料的滤芯，膜材料包括一般的膜材料、超滤膜材料和纳滤膜材料。滤芯材料的具体例子包括聚四氟乙烯膜(PTFE)滤芯、聚砜膜(HF)滤芯、聚丙烯膜(PP)滤芯、尼龙膜(N66)滤芯、醋酸纤维膜(CA-CN)滤芯、熔喷膜(PPC)滤芯。其可从顺德市双飞滤芯器厂以321000型号得到。
本发明还提供一种在超重力-超临界流体反应/结晶装置中进行化学反应/结晶工艺，该装置包括由耐压的密闭外壳限定的反应室；位于反应室内的具有第一中空圆柱体的转子，第一中空圆柱体内外壁上分别开有小孔和/或槽作为液体通道，第一中空圆柱体内外壁之间填充填料；固定在外壳上、通过轴与转子相连接以带动转子旋转的磁力驱动器；超临界流体用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使超临界流体以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁；至少一根物料用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使物料流以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁并基本上与从超临界流体用的输入管喷出的超临界流体在内壁上汇合；设置在反应室底部的滤芯；设置在外壳上的卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的产物；该方法包括以下步骤开启磁力驱动器带动转子旋转；将超临界流体经所述的超临界流体用的输入管以基本上垂直方向喷向转子的第一中空圆柱体的内壁；同时将物料流加压后经物料用的输入管，以基本上垂直方向喷向的第一中空圆柱体的内壁上，并与超临界流体汇合；打开卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的产物。
适合于用作超临界流体的物质包括，但不限于此，二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和氟利昂-13(CClF3)等，尤其优选二氧化碳。
一些常用作超临界流体萃取溶剂的流体临界性质见下表
超临界流体可任意地含有一种或多种夹带剂，例如，但不限于此，甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、氯仿、1，1，1-三氯乙烷、2，2，2-三氟乙醇、三乙胺和1，2-二溴乙烷等。如果使用的话，夹带剂优选不超过超临界流体的30％，更优选为在1～20％之间。
在本发明中，超重力是指除重力之外由转子旋转产生的离心力，由下式表示α＝ω2R，其中ω是指转子的角速度，R是指转子的平均半径。在反应中，转子旋转产生的超重力水平控制在1.01-10000g(g为地球加速度，9.8m/s2)，优选5-5000g，更优选，20-3000g，进一步优选100-500g。
在上述工艺中，流体压力为1.01～7.0Pc，优选1.5-5Pc温度为1.01～5.0Tc，优选1.5～3.0Tc；其中Pc、Tc分别为超临界流体的超临界压力和温度。
在所述的工艺中，物料液可以是金属颗粒、金属化合物、无机物或有机物(含有机大分子)，高分子的溶液，优选为有机物，更优选为药物或药物载体的溶液。
所述的超重力—超临界反应/结晶装置的转子的转速在约500-5000r/min，这取决于所要求的超重力水平。
在上述的工艺中，物料可以是一种物料，也可以是多种物料同时进料，与之配合使用的是单流体喷嘴、双流体喷嘴或多流体喷嘴。
在本发明的实施方案中，待结晶的物料可以是药物化合物或其混合物，例如，但不限于此，头孢类化学合成药物，如头孢呋辛酯、头孢克肟、头孢吡肟，头孢拉定；蛋白质和肽类药物，如胰岛素、天然干扰素、重组人干扰素、重组人生长激素、人血清白蛋白、亮丙瑞林醋酸盐和鲑降钙素；沙丁胺醇，乳糖、棉子糖、干露醇等。在这种情况下，适当的溶剂可以是，例如，但不限于此，甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、1，4-二氧六环和二甲基亚砜等或其任何混合物。
具体地说，本发明提供一种在上述装置中的结晶工艺，该工艺包括以下步骤开启磁力驱动器带动转子旋转；超临界流体经超临界流体用的输入管喷向转子的第一中空圆柱体的内壁；同时将待结晶物质的液体加压后经物料用的输入管，以基本上垂直方向喷向的第一中空圆柱体的内壁上，并与超临界流体汇合；打开卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的结晶物质。
待结晶物质的溶液是待结晶物质作为溶质，如药物，溶解在溶剂中得到的。物质的浓度较合适的范围为其饱和溶解度Sc的0.01-0.99倍(S＝0.01～0.99Sc)，优选0.1-0.7倍，更优选0.2-0.5倍。
本工艺中所用的溶剂取决于待结晶的物质，包括，但不限于，水、丙酮、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙醚，己烷及其混合物。
本发明还提供一种在上述装置中进行反应的工艺，该工艺包括以下步骤开启磁力驱动器带动转子旋转；将超临界流体经超临界流体用的输入管以喷向转子的第一中空圆柱体的内壁；同时将第一反应液和第二反应液加压后分别经第一和第二物料用的输入管，以基本上垂直方向喷向的第一中空圆柱体的内壁上，并与超临界流体汇合；反应结束后，打开卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的结晶物质。
下面结合附图对本发明进行具体的描述。
本发明超重力—超临界反应/结晶装置的一种具体方案如图1所示，它包括上端盖7、下端盖1、外壳6、滤芯2、超重力旋转床4、喷嘴5、磁力驱动器8、皮带9、皮带轮10、电机11。上端盖7、下端盖1和外壳6限定的空腔为反应/结晶室12。反应/结晶室12的底部区域为产品罐3。超重力旋转床4位于反应/结晶室12内，上端与磁力驱动器8的轴端相连，电机11通过皮带轮10及皮带9带动磁力驱动器8的皮带轮旋转，电机8的转速可以由调频仪来调节。
在上端盖7上设有不凝气体放空阀接口/测压口a用于排出超临界流体中的不凝气体。在上端盖7上设有安全阀接口g防止反应室压力过大。还开有测温口h。在外壳6上设有超临界流体(超临界流体和夹带剂或改性剂)进口b、和物料进口e(和f)。在下端盖1上设有卸压口c。
本发明的超重力旋转床的结构如图2和图3所示。转子由转鼓4-1、填料4-2、芯筒4-3和端盖4-4构成。在图2中，转鼓4-1、填料4-2和芯筒4-3构成了中空的圆柱体。在图3中为芯筒为一组同心安装的开孔圆筒，填料4-2间隔装填在芯筒中，未装填料的间隙作为液相的再分布区，再分布区的芯筒表面开有螺旋槽、螺纹槽、波纹槽、周向槽及轴向槽或以上几种开槽的组合，有利于液相分布均匀。同时，这种结构有利于充分利用各层填料的端效应，适合于大液量的情况。
本发明的滤芯2的结构如图4所示，为倒圆台型结构，这种结构的密封面大、易于安装和拆卸。滤芯可以采用活性炭滤芯、陶瓷滤芯、中空纤维滤芯，也可以是包覆一层或多层膜材料的滤芯。
图5A-5D是超临界流体和物料流输入管的位置截面图。
在图5A中，超临界流体5-2和物料流5-3向第一圆柱体的内表面5-1一个方向喷射，而图5B中则同时向第一圆柱体的内表面5-1的两个位置喷射。
图5C和5D中说明超临界流体和两种物料流的喷射方式示意图。在图5C中，超临界流体5-2和两股物料流5-3和5-4喷向第一圆柱体内表面的一个位置；而在图5D中，超临界流体5-2和两股物料流5-3和5-4喷向第一圆柱体内表面的两个位置。
下面参照如图1和图2对本发明的工艺加以描述。如图1所示，具有一定压力和温度的物料按一定的流量从物料进口e(和f)进入，从与进料管相连的喷嘴均匀的喷到超重力旋转床4的芯筒4-3的内表面；与此同时，超临界流体(超临界流体和改性剂或夹带剂)经超临界流体进口b进入，经与超临界流体进口管相连的喷嘴均匀的喷出，在超重力旋转床4的芯筒4-3的内表面与物料相遇。电机11通过传动部件皮带轮10和皮带9带动磁力驱动器8旋转。由于超重力旋转床4与磁力驱动器8的轴连接在一起，将以同磁力驱动器8同样的转速旋转，电机11的转速可以通过调频仪来调节，转速范围500～5000r/min。在超重力旋转床4所施加的离心和剪切力的作用下，两股物料在填料4-2中达到理想的微观混合状态，实现快速、均匀成核，反应/结晶后的物料停留在反应/结晶室底部。在一定的时间后，停止物料和超临界流体的进入，在卸压口c处打开卸压阀卸压，此时超临界流体瞬间快速气化并带走溶剂，使物料干燥。物料(产品)经滤芯2过滤，保留在产品罐3中。
本发明将超重力与超临界技术联合起来，实现了超细/纳米颗粒的从制备到干燥的一体化，设备体积小、工艺流程短。可以用于超细/纳米药物及药物载体等的制备。
在实施本发明的方法时，在具体生产中控制参数例如尺寸和形状取决于操作条件。可变量包括超临界流体和/或含有物质的载体的流速、物质在载体中的浓度和颗粒形成容器中的温度和压力。
图6为超重力—超临界反应/结晶装置用于单种物料的流程图。系统中循环使用的CO2气体与来自CO2钢瓶1的补充气体相混合，经过滤器后进入净化器2，净化后的CO2气体经可以承受高压的数字转子流量计计量后进入冷却器3，如果需要添加改性剂或夹带剂，则需要开启改性剂或夹带剂泵5，来自于改性剂或夹带剂罐4的改性剂或夹带剂经过滤器过滤，玻璃转子流量计计量后，由改性剂或夹带剂泵5压入超临界流体加压泵6的进口，一同进入缓冲罐7，再经预热器8预热到设定的温度后，进入超重力—超临界反应/结晶装置13；与此同时，来自物料罐9的物料，经过滤、玻璃转子流量计计量后，进入物料泵10的入口，经物料泵加压后，进入均压罐11，然后再经预热器12预热到设定的温度后，进入超重力—超临界反应/结晶装置13，与超临界流体作用。夹带溶剂的CO2气体自超重力—超临界反应/结晶装置13的顶部流出，经换热器14换热后，再经分离器分离后，在系统中循环使用。反应/结晶、干燥后得到的产品在超重力—超临界反应/结晶装置13的底部收集。
图7为超重力—超临界反应/结晶装置用于两种/多种物料的流程图。与实施例1不同的是进料为两种物料。分别来自物料罐9A和9B的物料，经过滤、玻璃转子流量计计量后，进入物料泵10A和10B的入口，经物料泵加压后，进入均压罐11A和11B，然后再经预热器12A和12B预热到设定的温度后，进入超重力—超临界反应/结晶装置13，与超临界流体作用。夹带溶剂的CO2气体自超重力—超临界反应/结晶装置13的顶部流出，经换热器14换热后，再经分离器分离后，在系统中循环使用。反应/结晶、干燥后得到的产品在超重力—超临界反应/结晶装置13的底部收集。如果要求多种物料进料，原理及操作上与两种物料进料情况相同，所不同的是需要加相应的与9B、10B、11B和12B相同的物料输送系统即可实现。
本发明工艺实施例实施例1将溶有猪胰岛素(1％，W/V)的水溶液经加压后与CO2在0.95MPa和30℃下同时如附图1所描述的设备的转子的内表面(转子如图2所示)，其芯筒的内径和转鼓的外径分别是20和70毫米。控制转速约1000r/min(超重力水平为约30g)(指重力的30倍，下同)。上述水溶液流量为0.1ml/min，超临界CO2流量为10ml/min。30分钟后，打开卸压口，过滤，所得样品的平均粒径为3.9μm，其1000倍显微照片见图9。
实施例2采用实施例1相同的设备和工艺，将溶有牛血清蛋白(1％，W/V)的DMF溶液与CO2在1.00MPa和30℃下同时喷到转子的内表面。控制转速约为1800r/min(超重力水平为约100g)。溶液流速为0.1ml/min，超临界CO2流速为10ml/min。所得样品的平均粒径为3.8μm，其1000倍显微照片见图10A。牛血清蛋白原料1000倍显微照片见图10B。
实施例3采用实施例1相同的设备和工艺，将溶有牛血清蛋白(1％，W/V)的乙醇溶液与CO2在1.00MPa和30℃下同时喷到转子的内表面。控制转速约为2300r/min(超重力水平约为150g)。溶液流速为0.1ml/min，超临界CO2流速为10ml/min。所得样品的平均粒径为3.8μm。
实施例4采用实施例1相同的设备和工艺，将溶有木瓜蛋白酶(1％，W/V)的DMF溶液与CO2在0.80MPa和30℃下同时喷到转子的内表面。控制转速约为1800r/min(超重力水平约为100g)。溶液流速为0.1ml/min，超临界CO2流速为10ml/min。所得样品的平均粒径为5μm，其1000倍显微照片见图11。
实施例5采用实施例1相同的设备和工艺，将溶有头孢拉定(3％，W/W)的甲醇溶液与CO2在1.00MPa和35℃下同时喷到转子的内表面。控制转速约为2600r/min(超重力水平约为200g)。溶液流速为0.1ml/min，超临界CO2为10ml/min。所得样品的平均粒径为4.2μm，其1000倍显微照片见图12A。头孢拉定原料1000倍显微照片见图12B。
当头孢拉定的浓度为3％，系统温度为35℃时，压力对粒径的影响见图13A。当头孢拉定的浓度为3％，系统压力为时1.00MPa，温度对粒径的影响见图13B。系统压力为时1.00MPa，温度35℃时，头孢拉定的浓度对粒径的影响见图13C。
权利要求
1.一种超重力—超临界反应/结晶装置，其包括由耐压的密闭外壳限定的反应室；位于反应室内的具有第一中空圆柱体的转子，第一中空圆柱体内外壁上分别开有小孔和/或槽作为液体通道，第一中空圆柱体内外壁之间填充填料；固定在外壳上、通过轴与转子相连接以带动转子旋转的磁力驱动器；超临界流体用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使超临界流体以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁；至少一根物料用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使物料流以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁并基本上与从超临界流体用的输入管喷出的超临界流体在内壁上汇合；设置在反应室底部的滤芯；设置在外壳上的卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的产物。
2.根据权利要求1所述的反应/结晶装置，其中所述的转子还具有与第一中空圆柱体同轴安装的第二中空圆柱体，所述的第二中空圆柱体的内径大于第一中空圆柱体的外径，所述的第二中空圆柱体内外壁上分别开有小孔和/或槽作为液体通道，第二中空圆柱体内外壁之间填充填料。
3.根据权利要求2所述的反应/结晶装置，其中所述的填料为金属丝网、泡沫金属、塑料丝网、泡沫塑料、碟片、玻璃珠和螺旋型填料，其中优选金属丝网，更优选金属丝网中的波纹丝网。
4.根据权利要求2所述的反应/结晶装置，其中所述第一和/或第二中空圆柱体表面所开的槽为螺旋槽、螺纹槽、波纹槽、周向槽及轴向槽，以及各种形式开槽的组合。
5.根据权利要求1所述的反应/结晶装置，其中转子与磁力驱动器的轴连接。
6.根据权利要求1所述的反应/结晶装置，其中超临界流体可以是二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和氟利昂-13(CClF3)等，尤其优选二氧化碳，并任选地带有改性剂或夹带剂。
7.根据权利要求1所述的反应/结晶装置，其中产品罐底部的滤芯可以是活性炭滤芯、陶瓷滤芯、中空纤维滤芯，也可以是包覆一层或多层膜材料的滤芯，膜材料包括一般的膜材料、超滤膜材料和纳滤膜材料。
8.一种在超重力-超临界流体反应/结晶装置中进行化学反应/结晶工艺，该装置包括由耐压的密闭外壳限定的反应室；位于反应室内的具有第一中空圆柱体的转子，第一中空圆柱体内外壁上分别开有小孔和/或槽作为液体通道，第一中空圆柱体内外壁之间填充填料；固定在外壳上、与转子同轴相连接以带动转子旋转的驱动轴；超临界流体用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使超临界流体以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁；至少一根物料用的输入管，其末端具有一组开口并延伸进入第一中空圆柱体的中空区域，从而使物料流以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁并基本上与从超临界流体用的输入管喷出的超临界流体在内壁上汇合；设置在反应室底部的滤芯；设置在外壳上的卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的产物；该方法包括以下步骤开启磁力驱动器带动转子旋转；将超临界流体经所述的超临界流体用的输入管以基本上垂直方向喷向转子的第一中空圆柱体的内壁；同时将物料流加压后经物料用的输入管，以基本上垂直方向喷向的第一中空圆柱体的内壁上，并与超临界流体汇合；打开卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的产物。
9.根据权利要求8所述的工艺，其中转子旋转产生的超重力水平控制在1.01～10000g(g为地球加速度，9.8m/s2)，优选5-5000g，更优选，20-3000g。
10.根据权利要求9的工艺，其中超临界流体的压力为1.01～7.0Pc，温度为1.01～5.0Tc；其中Pc、Tc分别为超临界流体的超临界压力和温度。
11.根据权利要求8所述的工艺，其中超临界流体可以是二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和氟利昂-13(CClF3)，尤其优选二氧化碳，并任选地带有改性剂或夹带剂。
全文摘要
一种超重力－超临界反应/结晶装置，包括耐压的密闭外壳限定的反应室；位于反应室内的具有中空圆柱体的转子，圆柱体内外壁上开有小孔作为液体通道，圆柱体内外壁之间填充填料；固定在外壳上、通过轴与转子相连接以带动转子旋转的磁力驱动器；超临界流体用输入管，从而使超临界流体以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁；至少一根物料用的输入管，从而使物料以基本上垂直方向喷向转子的圆柱体的内壁上并与超临界流体汇合；设置在反应室底部的滤芯；设置在外壳上的卸压口，使超临界流体气化并经过滤芯过滤带走和/排出反应室中的液体，从而得到干燥的产物。
文档编号B01J14/00GK1600414SQ0315755
公开日2005年3月30日 申请日期2003年9月24日 优先权日2003年9月24日
发明者陈建峰, 屈一新, 初广文, 宋云华, 刘晓林, 沈志刚 申请人:北京化工大学