光学分析和采样系统的制作方法

本申请是申请日为2015年11月23日的题为“光学分析和采样系统”的中国专利申请号201580062058.1的分案申请。

背景技术：

当分析给定的物质时，常规地将多种仪器用来确定仅单一样品的特性。然而，先进的校正模型的使用通常需要同时获得多个特性。传统的光室(opticalcell)无法提供这样的仪器来同时评估特性如温度、光谱以及制备校正模型必要的组成数据。

另外，与对象流体相关的温度梯度可以引起产生的校正模型中显著的误差。“测量的”相对于“真实的”温度的任何偏差将会导致随后创建的校正模型的额外误差。当前的光室没有配置为处理这种温度梯度。

本公开的光学分析和采样系统解决了这些以及其他的缺点。

技术实现要素：

如本文中所述，本公开在一个方面中涉及光学系统。光学系统可以包括具有由壳体的内表面限定的内部流体腔的光室，布置在壳体中并与内部流体腔流体连通的过程入口，以及布置在壳体中并与内部流体腔流体连通的过程出口，其中过程入口和过程出口促进流体通过内部流体腔的流动。光学元件可以配置为引导电磁辐射通过流经内部流体腔的流体的一部分。采样出口可以布置在壳体中并与内部流体腔流体连通。第一双向泵可以与采样出口和第一储存容器流体连通。作为实例，第一双向泵可以配置为通过采样出口抽取流经内部流体腔的流体的第一样品并使第一样品流入第一储存容器。

在另一方面中，用于包含过程流体的光室的采样系统可以包括与采样路径流体连通的第一双向泵。作为实例，第一双向泵可以配置为抽取过程流体的第一样品并使第一样品流向第一双向泵。第二双向泵可以与第一双向泵和储存容器流体连通。作为实例，第二双向泵可以配置为从储存容器中抽取第二样品并使第二样品移向第一样品并与第一样品混合。作为进一步的实例，抽取第一样品的第一速率可以大于第二样品向第一样品移动的第二速率。作为进一步的实例，第一速率与第二速率之间的差可以对应于第一样品与第二样品混合的预定比例。

本公开涉及的方法的另外的方面包括：光学分析通过光室的流体，在光学分析期间测定流体的温度，通过第一双向泵从光室中移出流体的第一样品，通过第二双向泵将第二样品与第一样品混合，以及在容器内接收混合的第一样品和第二样品。

附图说明

并入并构成本说明书的一部分的附图示出了一些方面并与说明书一起用来解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开的一个方面的示例性光学分析系统。

图2示出了根据本公开的另一个方面的示例性光学分析系统。

公开的其他优点部分将在以下中陈述，且部分将是由该描述显而易见的，或可以通过本公开的实践得知的。本公开的优点将借助所附权利要求中具体指出的元素和组合来实现和获得。应理解的是以上的一般描述和以下的具体描述仅是示例性的和解释性的并且不限制如要求保护的本公开。

具体实施方式

参考本公开的以下具体说明和包括在其中的实施例可以更容易理解本公开。

本文中提到的所有出版物通过引证合并于此以公开和描述与出版物所引用的相关的方法和/或材料。在此讨论的出版物仅提供先于本申请的提交日期的他们的公开。本文不被解释为许可本公开无权凭借在前公开先于这些出版物。另外，本文中提供的出版日期可能不同于实际出版日期，这可能需要单独的确认。

本文中范围可以表示为从“约”一个特定值，和/或到“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，另外的方面包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当数值表示为近似值时，通过使用在前的“约”，其将被理解为特定值形成了另外的方面。另外应理解为每个范围的端点相对于另一个端点和独立于另一个端点都是有意义的。还应理解在本文中公开许多数值，并且每个数值除数值本身之外还在本文中公开为作为“约”该特定值。例如，如果公开了“10”的值，那么“约10”也被公开。还应理解在两个特定单元之间的每个单元也被公开。例如，如果10和15被公开，那么11,12,13和14也被公开。作为进一步的实例，约可以包括+/-一个公差，如+/-10％。

本说明书和最后的权利要求中提及的组合物中的特定元素或组分的重量份表示组合物或制品中的元素或组分与任何其他元素或组分之间的重量关系，其用重量份表示。因此，在还应2重量份的组分x和5重量份的组分y的化合物中，x与y以2:5的重量比存在，并且不论化合物中是否含有另外的组分，均以这样的比例存在。

如在本文中使用的术语“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，而且该描述包括其中所述事件或情况发生的情况或未发生的情况。

本文中公开的某些材料、化合物、组合物和组分可以商业获得的或者使用本领域技术人员公知的技术容易合成的。例如，用于制备公开的化合物和组合物的起始材料和试剂可以获得自商业供应商如aldrichchemicalco.(milwaukee,wis.)、acrosorganics(morrisplains,n.j.)、fisherscientific(pittsburgh,pa.)、或sigma(st.louis,mo.)或者通过本领域技术人员已知的方法按照以下参考文献中阐述的步骤制备，如：fieserandfieser’sreagentsfororganicsynthesis，1-17卷(johnwileyandsons,1991)；rodd’schemistryofcarboncompounds，1-5卷及附录(elseviersciencepublishers,1989)；organicreactions，1-40卷(johnwileyandsons,1991)；march’sadvancedorganicchemistry(johnwileyandsons,4thedition)；和larock’scomprehensiveorganictransformations(vchpublishersinc.,1989)。

除非另外明确地说明，本文中阐述的任何方法绝不旨在理解为其步骤需要按特定顺序进行。因此，在方法权利要求实际上并没有列举其步骤遵循的顺序或者另外没有在权利要求或说明书中明确地说明步骤被限于特定的顺序的情况下，在任何方面绝不旨在推测出顺序。这适用于说明的任何可能的非表达基础，包括：关于步骤或操作流程的安排的逻辑；来源于语法组织或标点符号的一般含义；以及说明书中描述的实施方式的数量或类型。

应理解，本文中公开的组合物具有某些功能。本文中公开的是用于执行公开的功能的某些结构要求，并且应理解存在可以执行与公开的结构有关的相同功能的多种结构，并且这些结构一般会实现相同的结果。

在一个方面中，图1描绘了示例性的光学分析系统100。该光学分析系统100可以包括具有内部流体腔104的光室102。光室102可以配置为近红外分析系统。然而，可以使用其他的配置和分析的光谱。作为实例，光室102可以包括限定内部流体腔104的壳体106。内部流体腔104可以具有配置用于测量流体的各种特性的任何形状和尺寸。

过程入口108可以布置(例如，形成、定位、整合)在壳体106中并与内部流体腔104流体连通。过程入口可以配置为接收流体。过程出口110可以布置在壳体106中并与内部流体腔104流体连通。作为实例，过程入口108和过程出口110可以促进流体通过内部流体104室的流动。可以使各种流体(例如，气体、液体等)流经内部流体腔104。过程入口108和过程出口110中的一个或多个可以与化学加工设备的氧化元件、浓缩器、反应器，化学加工设备的容器，食品加工设备的容器，医学样本容器，或它们的组合流体连通。过程入口108和过程出口110中的一个或多个可以与枯基苯氧化单元、氢过氧化枯烯(chp)浓缩单元、chp分解单元、苯酚纯化单元、丙酮纯化单元、α-甲基苯乙烯(ams)回收阶段、纯化阶段、氢化单元、对枯基苯酚生产阶段、或对枯基苯酚纯化单元，或它们的组合流体连通。

一个或多个光学元件112可以配置为引导电磁辐射通过流经内部流体腔104的流体的一部分。在一个方面中，光学元件112包括光学纤维、一个或多个准直器(collimator)或它们的组合。作为实例，源光纤114与源准直器116连接用于引导电磁辐射通过内部流体腔104。可以将返回光纤118连接至配置为接收通过内部流体腔104中的流体的至少一部分的电磁辐射的返回准直器120。在一个方面中，引导通过流经内部流体腔104的流体的一部分的电磁辐射具有约0.1毫米(mm)至约20毫米(mm)的光程长度。在另一方面中，引导通过流经内部流体腔104的流体的至少一部分的电磁辐射具有约0.5mm至约100mm的光程长度。基于待分析的材料可以使用其他光程长度。

在一个方面中，采样出口122可以布置为与内部流体腔104流体连通。作为实例，采样出口122可以布置在壳体106中。采样出口122可以配置为接收来自内部流体腔104的流体的至少一部分。作为进一步的实例，一个或多个泵124、126可以配置为使内部流体腔104中的流体的至少一部分流经采样出口122(例如，采集流体的样品)。

在一个方面中，第一双向泵124可以与采样出口122流体连通。第一双向泵124可以配置为通过采样出口122抽取流经内部流体腔104的流体的第一样品。第一双向泵124可以为或包括一个或多个容积泵、注射泵、或它们的组合。在另一方面中，第一双向泵124可以与第一储存容器128流体连通。作为实例，第一双向泵124可以配置为使第一样品流入第一储存容器128。在某些实施方式中，包括第一储存容器128作为第一双向泵的一容积部分。在另一方面中，可以布置与第一双向泵124流通连通的阀门来控制与第一双向泵124相关的流体的流入和流出。

在一个方面中，第二双向泵126可以与第一双向泵124和第二储存容器130流体连通。第二双向泵126可以为或包括一个或多个容积泵、注射泵、或它们的组合。第二双向泵126可以配置为从第二储存容器130抽取第二样品并使第二样品与从内部流体腔104抽取的第一样品混合。作为实例，第二样品可以包含淬灭剂、稀释剂、或它们的组合，其可以从第二储存容器130抽取。

在另一方面中，混合元件132可以布置在第二双向泵126和第一双向泵124之间。混合元件132可以配置为接收第一样品和第二样品并且将第一样品与第二样品混合。可以使用多种混合器。

在另一方面中，光学分析系统100可以包括一个或多个温度元件134、136。作为实例，温度传感器134可以配置为测量内部流体腔104内的温度。在例如，温度控制器136(例如，加热器、冷却器、换热器)可以配置为控制光室的温度。使用一个或多个温度元件134、136，可以将光室102的温度控制至预定的温度范围或温度点，响应的温度范围或温度点，或它们的组合。作为实例，可以通过由过程控制计算机执行的控制算法来控制温度。

在一个方面中，光学分析系统100可以包括配置为处理从内部流体腔104抽取的样品的分析器138。样品可以包括过程样品、和/或稀释剂、和/或淬灭剂。例如，可以处理第一储存容器128的内容物的至少一部分来提供该部分内容物的光谱、化学、以及力学特性(mechanicalcharacteristics，机械特性)中的一种或多种。作为另一实例，分析器138可以为离线分析器，其中由分析器138产生的结果可以使用多变量模型与光室102的在线结果(例如，nir光谱结果)比较和/或相关。

在另一方面中，分析系统100(例如，通过分析器138和/或处理逻辑)可以配置为产生基于分析系统100的校准和样品使用的标准模型和/或校正模型。作为实例，可以形成用于分析物的标准曲线/校正曲线。作为另一实例，可以使用多个曲线形成用于包括多个分析物的材料的模型。作为进一步的实例，可以利用离线形成的曲线，使用多种软件方法、数学方法、以及统计方法如最小平方模型拟合等形成模型。这些模型可以在各种处理环境中被引用进行监视和控制操作。例如，许多工厂(例如，枯烯/苯酚工厂)可以至少部分基于所形成的模型在工厂中监视和控制(例如，通过控制器140)某些操作。同样地，分析系统100可以用于为可能与随后的过程相比较的特定操作建立基准。

可以使各种流体(例如，气态的、液态的等等)流经内部流体腔104用于光学测试。在一个方面中，过程入口108和过程出口110中的一种或多种可以与化学加工设备中氧化元件、浓缩器、反应器，化学加工设备的容器，食品加工设备的容器，医学样本容器，或它们的组合流体连通。

在另一方面中，过程入口108和过程出口110中的一种或多种可以与枯烯氧化单元、chp浓缩单元、chp分解单元、苯酚纯化单元、丙酮纯化单元、ams回收阶段、纯化阶段、氢化单元、对枯基苯酚产生阶段、或对枯基苯酚纯化单元，或它们的组合流体连通。

在进一步的方面中，控制器140(例如，可编程序逻辑控制器)可以配置为监视和/或控制过程环境中的一个或多个部分。例如，分析器138可以将信息如标准/校正曲线/模型、校正信息、在线测量数据等传递给(例如，远程地，通过反馈回路等)用于进行控制决策的控制器140。作为另一实例，控制器140可以配置为监视和/或控制与光学分析系统100连通的系统的一部分(例如，通过反馈回路)。作为进一步的实例，控制器140可以配置为监视和/或控制化学加工设备的氧化元件、浓缩器、反应器，化学加工设备的容器，食品加工设备的容器，医学样本容器，或它们的组合。可以至少部分基于通过反馈回路从分析系统100接收的信息由控制器140监视和/或控制其他过程组件和设备操作的部分。

例如，可以配置过程入口108和过程出口110中的一种或多种从系统接收材料，该系统包括：(i)配置为接收枯烯进料和氧化剂并且输出包含氢过氧化枯烯和二甲基苯甲醇的枯烯氧化产物的氧化反应器；(ii)配置为接收枯烯氧化产物并且通过使至少一部分的二甲基苯甲醇与过氧化氢在有机相和水相二者中反应来将至少一部分二甲基苯甲醇转化成氢过氧化枯烯，以产生转化的枯烯氧化产物的转换反应器；(iii)配置为接收枯烯氧化产物和转化的枯烯氧化产物中的一种或多种并且产生包含苯酚、丙酮、以及α-甲基苯乙烯中的一种或多种的输出产物的裂解反应器；和(iv)配置为接收输出产物并且产生双酚a和对枯基苯酚中的一种或多种的缩合反应器。

作为实例，可以配置过程入口108和过程出口110中的一种或多种接收来自系统的材料，该系统包括：配置为接收枯烯进料和氧化剂并且输出包含氢过氧化枯烯和二甲基苯甲醇的枯烯氧化产物的氧化反应器；以及配置为接收枯烯的氧化产物并且通过使至少一部分二甲基苯甲醇与过氧化氢在有机相和水相二者中反应来将至少一部分二甲基苯甲醇转化成氢过氧化枯烯以产生转化的枯烯氧化产物的转换反应器。然而，可以使用本文中描述的系统和方法检测其他材料。

在一个方面中，方法可以包括光学分析通过光室，如光室102的流体。可以在光学分析期间测定流体的温度。可以通过第一双向泵从光室中移出来自光室的流体的第一样品。可以使第二样品与第一样品混合。例如，第二样品可以包括稀释剂、淬灭剂、或它们的组合。作为进一步的实例，第二双向泵可以配置为抽取一定量的第二样品以与第一样品混合。在某些实施方式中，混合的第一样品和第二样品可以接收在容器中。可以处理容器的内容物来提供内容物的光谱、化学、以及机械特性中的一种或多种。

公开的组合物和方法至少包括以下方面。

方面1：一种光学分析系统，包括：具有由壳体的内表面界定的内部流体腔的光室；布置在壳体中并与内部流体腔流体连通的过程入口；布置在壳体中并与内部流体腔流体连通的过程出口，其中过程入口和过程出口促进流体通过内部流体腔的流动；配置为引导电磁辐射通过流经内部流体腔的流体的一部分的光学元件；布置在壳体中并与内部流体腔流体连通的采样出口；以及与采样出口和第一储存容器流体连通的第一双向泵，其中第一双向泵配置为通过采样出口抽取流经内部流体腔流体的第一样品并使第一样品流入第一储存容器。

方面2：方面1的光学分析系统，进一步包括与第一双向泵和第二储存容器流体连通的第二双向泵，其中第二双向泵配置为从第二储存容器抽取第二样品并使第二样品与从内部流体腔抽取的第一样品混合。

方面3：方面2的光学分析系统，其中第二样品包括淬灭剂、稀释剂、或它们的组合。

方面4：方面2-3中任一项的光学分析系统，其中第一双向泵和第二双向泵中的一种或多种为容积泵。

方面5：方面2-4中任一项的光学分析系统，其中第一双向泵和第二双向泵中的一种或多种包括注射泵。

方面6：方面2-5中任一项的光学分析系统，进一步包括与第一双向泵流体连通的阀门以控制相对于第一双向泵的流体的流入和流出。

方面7：方面1-6中任一项的光学分析系统，进一步包括配置为测量内部流体腔内的温度的温度传感器。

方面8：方面1-7中任一项的光学分析系统，进一步包括配置为控制光室的温度的温度控制器。

方面9：方面8的光学分析系统，其中将光室的温度控制为预定的温度范围或温度点、响应的温度范围或温度点、或它们的组合。

方面10：方面1-9中任一项的光学分析系统，其中光学元件包括光纤、一个或多个准直器、或它们的组合。

方面11：方面1-10中任一项的光学分析系统，其中引导通过流经内部流体腔的流体的一部分的电磁辐射具有约0.1mm至约20mm的光程长度。

方面12：方面1-10中任一项的光学分析系统，其中引导通过流经内部流体腔的流体的一部分的电磁辐射具有约0.5mm至约100mm之间的光程长度。

方面13：方面1-12中任一项的光学分析系统，进一步包括布置在第二双向泵与第一双向泵之间并配置为接收第一样品和第二样品并将第一样品与第二样品混合的混合元件。

方面14：方面1-13中任一项的光学分析系统，其中过程入口和过程出口中的一种或多种与化学加工设备的氧化元件、浓缩器、反应器，化学加工设备的容器，食品加工设备的容器，医学样本容器，或它们的组合流体连通。

方面15：方面1-14中任一项的光学分析系统，其中过程入口和过程出口中的一种或多种与枯烯氧化单元、chp浓缩单元、chp分解单元、苯酚纯化单元、丙酮纯化单元、ams回收阶段、纯化阶段、氢化单元、对枯基苯酚产生阶段、或对枯基苯酚纯化单元，或它们的组合流体连通。

方面16：方面1-15中任一项的光学分析系统，进一步包括配置为处理第一储存容器的内容物的至少一部分来提供内容物的部分的光谱、化学、以及机械特性中的一种或多种的分析器。

方面17：方面16的光学分析系统，其中分析器配置为形成标准模型和校正模型中的一种或多种。

方面18：方面1-17中任一项的光学分析系统，进一步包括与分析器连通以接收来自分析器的信息的控制器，其中控制器配置为至少部分基于接收自分析器的信息控制操作。

方面19：一种用于包含过程流体的光室的采样系统，该采样系统包括：与采样路径流体连通的第一双向泵，其中第一双向泵配置为抽取过程流体的第一样品并使第一样品流向第一双向泵，以及与第一双向泵和储存容器流体连通的第二双向泵，其中第二双向泵配置为从储存容器抽取第二样品并使第二样品移向第一样品并与第一样品混合，其中抽取第一样品的第一速率大于第二样品向第一样品移动的第二速率，并且其中第一速率与第二速率之间的差对应于第一样品与第二样品混合的预定比例。

方面20：方面19的采样系统，其中第二样品包含淬灭剂、稀释剂、或它们的组合。

方面21：方面19-20中任一项的采样系统，其中第一双向泵和第二双向泵中的一种或多种为容积泵。

方面22：方面19-21中任一项的采样系统，其中第一双向泵和第二双向泵中的一种或多种包括注射泵。

方面23：方面19-22中任一项的采样系统，进一步包括与第一双向泵流体连通的阀门以控制相当于第一双向泵的流体的流入和流出。

方面24：方面19-24中任一项的采样系统，进一步包括布置在第二双向泵与第一双向泵之间并配置为接收第一样品和第二样品并将第一样品与第二样品混合的混合元件。

方面25：一种方法，包括：光学分析通过光室的流体；在光学分析期间测定流体的温度；通过第一双向泵从光室中移出流体的第一样品；通过第二双向泵将第二样品与第一样品混合；以及在容器内接收混合的第一样品和第二样品。

方面26：方面25的方法，其中第二样品包含淬灭剂、稀释剂、或它们的组合。

方面27：方面25-26中任一项的方法，其中第一双向泵和第二双向泵中的一种或多种为容积泵。

方面28：方面25-27中任一项的方法，其中第一双向泵和第二双向泵中的一种或多种包括注射泵。

方面29：方面25-28中任一项的方法，进一步包括分析混合的第一样品和第二样品的至少一部分来提供混合的第一样品和第二样品的光谱、化学、以及机械特性中的一种或多种。

方面30：方面29的方法，进一步包括至少部分基于通过分析混合的第一样品和第二样品的至少一部分生成的信息来控制操作。

实施例

本公开的详细的实施方式公开在此；应理解的是所公开的实施方式仅仅是可能以各种形式实施的公开的实例。因此，在此公开的特定的结构和功能细节不被解释为限制，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员使用本公开的基础。以下具体实施例将使公开能够被更好地理解。然而，它们仅仅以引导的方式给出并且不意味着任何限制。

如图2所示，光学系统(例如，光谱仪)可以包括过程入口和过程出口来传递感兴趣的过程流体通过光室并通过光学系统的光路。可以设计系统使得内部容积最小化并且光程长度可以对液体供给从0.1至20mm变化并且对对非凝结蒸汽供给的过程流从0.5至100mm变化。系统的内部室的内表面可以由提供组件的机械稳定性的材料形成并且用过程流来最小化反应性。由源并由连接至配备有适当的光束准直器的内部室的光纤提供入射电磁辐射。同样地，被部分吸收的电磁波通过第二准直器和光纤组件返回至光学分析器。存储得到的光谱并通过由计算设备执行的软件分析。光谱按需求或以设定的间隔获得。

温度测量元件也与光学系统集成并且可以包括热电偶(tc)、热敏电阻、电阻温度探测器(rtd)、它们的组合、或其他测量装置，并且可以附接到一些类型的数据记录系统或具有本地输出。

一方面，样品流的采样使用两个泵来进行。一个泵可以视具体分析的需要可选地连接到淬灭剂或稀释剂的储液器(v100)。该泵配备有三路阀以使得包括在v-100中的实际装填入注射器。一旦注射器被装填，切换三路阀以允许流向光室的方向。这时候第二注射泵开始抽取来自光室的样品，同时用第一注射器泵向内部室。由于两个泵都是容积泵，第一泵必须以低于第二泵的泵送速率的速率泵送。速率的差将对应于提取的样品的量以及淬灭剂/稀释剂与获得的样品的比例。一旦样品被抽取至第二注射泵(如期望的淬灭或稀释)，可以将其排至样本容器中用于离线分析(例如，nmr、ir、uplc、gc等)。然后在制备下一个样品中将第一泵由储液器再填充。样品的光谱、温度、以及离线淬灭/稀释的样品都可以同时获得。样品管线可以刻意保持较短以最小化任何时间延迟。可以可选地使用静态混合器确保淬灭或稀释是均匀的、可重复的、和可靠的。此外，整个光学系统可以可选地提供有适合的温度控制以最小化或消除光室与其余的过程之间的温度差。

对本领域技术人员明显的是在本公开中可以做出多种修改和变化而不背离公开的范围或精神。考虑到本文公开的内容的说明书和实践，本公开的其它实施方式对本领域技术人员将是明显的。旨在将说明书和实施例仅看作示例性的，其中公开的真实范围和精神通过以下权利要求确定。

本申请要求于2014年11月24日提交的俄罗斯申请登记号2014147232的权益。通过引证将相关申请结合于此。