用于使流体经受离心加速度的所有系统所用的通用转子技术方案

一种用于使各种单相流体或多相流体循环的所有系统所用的转子，所述流体的范围从有机溶剂或无机溶剂到通过通道彼此连接的单元中的处于液相或超临界相的CO2，该组件经受可调离心加速度并包括用于化学反应或生物化学反应以及提取、提纯和分离反应的精确温度控制，并且用于在化学反应器和生物化学反应器中使用，这种转子由一个堆叠在另一个之上的一个或更多个盘形成，每个盘由圆形扇区(A3)制成，该圆形扇区包括圆形半扇区(10)和圆形半扇区(11)，在这两个圆形半扇区以密封的方式彼此相对地组装之后，每个圆形半扇区相对于圆形半扇区(10)的平面(28)均是另一圆形半扇区的镜像。当半扇区(10和11)连结时，半扇区的具有各自联结部(18A和19B)的半通道形成联结通道。结部(18A和19B)的半通道形成联结通道。结部(18A和19B)的半通道形成联结通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使流体经受离心加速度的所有系统所用的通用转子


[0001]本专利技术涉及用于需要流体经受离心加速度的所有系统所用的通用转子，该转子意在执行需要单相流体或多相流体循环的任何操作，以用于化学反应和生物化学反应、提取、提纯或分离。

技术介绍

[0002]以下设备许多年来是众所周知的：由用于执行化学反应和生物化学反应的反应器构成的设备、用于进行提取操作的设备、用于进行提纯操作的设备、用于执行分离操作、比如那些由离心分配色谱(CPC)执行的分离操作的设备。
[0003]与通过离心分配色谱(CPC)执行的操作、提取操作、提纯操作和分离操作相关的现有技术的第一缺点是由于单元和将单元串联连接的联结通道的实际设计，在盘的厚度中挖空，这使在每个盘之间安装通常柔性的密封件、例如从而沿着盘的平面封闭每个单元和每个通道，因此垂直于每个单元的主轴线。即使单元具有倒圆形状以促进分散的均匀性，以用于更好地在两种相之间交换材料，由于部分地插入到单元中的密封件的弹性，密封件的平面与单元成直角，或者甚至成锐角，这不利于液体的均匀分散，并且因此这是主要的缺点。最后，这些柔性密封件的平面首先具有一定孔隙率，这导致某些分子的吸附和随后的解吸附，这可能会限制感兴趣的分子的纯度。其次，柔性密封件的平面经受液体压力的连续变化，随着时间的推移而变形并且改变单元的几何结构、导致密封件的老化，即使尝试采取措施来限制这种老化。
[0004]与离心分配色谱(CPC)和提取操作、提纯操作以及分离操作相关的现有技术的第二劣势是由于单元通过带状通道相互连接的事实。可以容易地计算并验证，对于给定的部分，这种形状的导管导致的压头损失比由相同筒形横截面的导管或与之非常接近的几何形状的导管造成的压头损失高得多。为了限制压力过大以及在一些情况下出于加工困难的原因，有必要增加这些矩形通道的厚度，从而增加所述通道的过度容积。所述通道不参与被分离的产品经过的分离过程，但所述通道确实增加了等量的通过时间，并且因此增加了分离时间和溶剂的消耗。
[0005]涉及离心分配色谱(CPC)以及涉及提取操作、提纯操作和分离操作的现有技术的第三缺点是由于以下事实：转子盘的质量以及因此转子盘的热容不利于精确的热调节，并且更具体地，不利于尽可能短的热时间常数，特别是在反应器操作期间亦是如此。在可能是吸热或放热的反应期间穿过单元的流体的温度，如果不被严格控制，可能在很大程度上有害于性能或者甚至会引发安全问题。
[0006]涉及离心分配色谱(CPC)以及涉及提取操作、提纯操作和分离操作的现有技术的第四缺点是由于以下事实：在现有技术的转子的情况下，如果注射体积相对于单元容积增加超过一定值，可能会出现通常称为“水锤”的液压冲击现象，其部分地或完全地破坏了第一单元的流体动力学平衡，传播至转子的最后单元并结束操纵。
[0007]根据迄今为止所使用的技术，在用于分离组分的离心分配色谱(CPC)设备中所使
用的转子，在转子的厚度和转子的整个周缘上包括一系列单元，这些单元通过一组连接至每个单元的入口和出口的细弯曲导管在径向方向或倾斜方向上串联布置，所有盘的回路彼此连通。堆叠件的旋转产生了巨大的离心加速度场，这使得例如可以维持液相、被称为固定的固定相，然而移动相如果比固定相轻，则移动相以所谓的上升模式渗透通过固定相，或者如果移动相比固定相重，则以所谓的下降模式渗透通过固定相。在通过一个或更多个单元串的串联式相互连接构成的这种类型的设备中，对包括至少两种具有不同分配系数的组分的液体溶液中的电荷成分执行分离，因为电荷成分被移动相以不相等的速度驱动，所述移动相可以是液相中的任一种液相。
[0008]在这些已知的离心分配色谱(CPC)设备中使用的转子可以用于需要离心加速度场和非常良好的热调节的所有应用中，此外，用常规溶剂、但特别是用离心分配色谱(CPC)中处于液相或超临界相的CO2执行提纯、分离和提取，这些是其中分子在两个液相之间被提纯和/或分离的技术，发生在每个单元中，其中通过穿过每个单元的入口通道到达的移动相的良好分散促进了质量传递。
[0009]当希望建造工业生产设备时，本领域技术人员知道如何根据在实验室设备上执行的分离按比例放大，即单元的数量、所述单元的容积、移动相的流动速率、所产生的静水压力等。
[0010]然而，由于这些参数相对较多并且必然会受到误差，所以设备将操作，但将不会精确地处于其最佳状态，或者也不会简单地通过现有技术的技术进行修改。
[0011]现有技术的设备由转子构成，转子的单元的数量和容积在转子构造之前被限定并且之后不可修改，这排除了对于可能存在的各种应用进行优化的可能性。为了简化事情，我们将坚持CPC分离的领域，即：如果使用者具有由500个单元构成的现有技术的转子，并且希望执行给定的分离，对于该给定的分离，最佳条件是500个单元，则一切将顺利运行。然而，对于将需要1000个单元的另一分离，所述分离将只会得到部分解决。相反地，在使用具有500个单元的该同一转子执行另一分离的情况下，虽然具有200个单元的转子将是最佳的，但是分离的持续时间将乘以大约2.5，这导致时间上的损失、增加溶剂消耗以及相同比率的生产率降低。
[0012]关于用于分离的转子、更特别地是在离心分配色谱(CPC)中的转子，本专利技术本质上提供了优于已知的离心分配色谱(CPC)设备的显著优势，不仅由于转子的双重用途，而且由于转子易于使用并且易于适应特定的操作条件。
[0013]本专利技术提供了一种通用转子，使得可以：
[0014]‑
首先，从液体混合物中分离具有不同分配系数的一种或更多种组分，并且
[0015]‑
其次，在几种组分之间执行化学反应。
[0016]根据本专利技术的转子还可以连续应用于上述两种实现方式，即两种或更多种化合物之间的反应，然后在由化学反应产生的反应混合物中分离所期望的产品或者分离混合物中所包含的组分，然后获得的组分与另一产品进行化学反应。
[0017]因此，可以考虑将本专利技术用于这两种应用中的每种应用，并且用于这两种应用的连续使用。

技术实现思路

[0018]本专利技术提供了一种通用转子，该转子用于在需要单相流体或多相流体的循环的操作背景下需要流体经受离心加速度的操作，以用于特别是连续操作的化学反应和生物化学反应，提纯、提取、分离、离心分配色谱(CPC)、液体
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液体提取等。
[0019]根据本专利技术的转子能够实现为化学反应器和/或生物化学反应器、液体
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液体提取器、在提纯操作、离心分配色谱(CPC)等中实现。
[0020]液相或溶剂相可以包括除了别的之外的有机溶剂、离子溶剂、NADES(natural deep eutectic solvents，天然低共熔溶剂)、在通过通道彼此连接的单元中循环的呈液相或超临界相的CO2，并且在不同的领域、比如化学反应和生物化学反应的领域、提取的领域、提纯的领域、分离的领域中应用。
[0021]本专利技术提供了一种通用转子，该转子用于需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通用转子，所述转子用于需要流体经受涉及单相流体或多相流体循环的离心加速度的操作，以用于包括提纯、提取、分离、离心分配色谱(CPC)、液体
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液体提取、化学反应和/或生物化学反应的处理，其特征在于：
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所述转子由一个堆叠在另一个之上的一个或更多个盘形成，
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所述盘中的每个盘均包括保持器(7)，在所述保持器中插入有由一个或更多个圆形扇区(A3)的组件构成的环(A1)，
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在单个圆形扇区(A3)的情况下，在所述单个圆形扇区的两个端部之间设置有空间，在若干个圆形扇区的情况下，在两个相邻的圆形扇区的端部之间布置有空间。
‑
在所述空间中插入有联结连接器(A6或B6)，
‑
所述联结连接器具有分支器件，所述分支器件由液相所需的通道构成，所述液相穿过入口(31或29)进入到所述联结连接器(A6或B6)中以被导引成行进穿过单元(26或27)的网络直至所述联结连接器的出口(36或34)，所述出口与下一盘的联结连接器(A6或B6)的入口直接接触，以此类推直至最后盘的出口，所述最后盘的出口连接至所述转子的出口(55或57)。2.根据权利要求1所述的转子，由单个圆形扇区形成，所述单个圆形扇区包括连续单元网络并且通过通道(18和19)相互连接，所述通道(18和19)布置在大约在所述转子厚度的中点处的平面中，其特征在于，在所述转子的两个端部之间存在至少一个间隙，所述至少一个间隙用于以密封的方式布置联结连接器(A6或B6)，所述联结连接器包括至少一个入口(31)和至少一个出口(32)，所述至少一个入口(31)和所述至少一个出口(32)意在分别允许液体混合物进入(13)到单元网络中和允许所述混合物从单元网络(27)离开(14)。3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述扇区由圆形半扇区(10)和圆形半扇区(11)形成，所述圆形半扇区中的每个圆形半扇区均是另一圆形半扇区的镜像，所有圆形半扇区在其镜面处承载有半单元(26A、26B)和(27A和27B)以及半通道(18A和18B)和(19A和19B)，两个所述半扇区以密封的方式面对面地组装，以成为一个圆形扇区(A3)。4.根据权利要求1或2中的任一项所述的转子，其特征在于，所述圆形扇区通过增材构造被制成一件。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的转子，其特征在于，所述单个圆形扇区(A3)在其厚度上包括一个或更多个具有大致矩形横截面的导管，每个导管以圆形图案布置，通常为三个(12A，12B和12C)，由同心壁(12F，12AB，12BC和12E)界定，并布置成使得以圆形图案布置的所述导管中的每个导管的平均半径分别基本上与和各自以圆形图案布置的对应的单元网络的平均半径相同的平均半径相对应，以用于对单元网络中的每一个单元网络而言使温度控制流体或恒温流体在所述导管中以尽可能完全相同的方式循环。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的转子，其特征在于，所述联结连接器(A6或B6)包括必要的分支，使得在(37)处进入的所述温度控制流体或恒温流体穿过构成所述环的所述圆形扇区中的每一个圆形扇区的串联连接的所有导管(12A)至(12C)，并且然后，通过所述联结连接器导引，传到堆叠件的下一相邻盘的联结连接器，并且以此类推直至所述转子的出口(58或59)。根据实施方式，所述联结连接器包括必要的分支，使得进入的所述温度控制流体或恒温流体穿过构成所述环的所述圆形扇区中的每一个圆形扇区的串联连接的所有导管，并且
然后，通过所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦，
申请(专利权)人：杰克，
类型：发明
国别省市：