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流動化學

簡要描述:近年來,隨著微反應連續化學技術的普及,不少單位已經采購了各類微反應器并開始嘗試進行相關實驗,在實驗過程中已經總結了不少的經驗,同時也遇到了不少的問題,對此,歐世盛公司針對流動化學的實驗室硬件及軟件做了大量的了解和開發工作,現將具體工作簡單總結如下。

  • 產品型號:
  • 廠商性質:生產廠家
  • 更新時間:2021-02-04
  • 訪  問  量:88

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詳細介紹

流動化學實驗室其主要功能應著重考慮它的效率、安全及便捷性,針對這個思路我們通過與國內外相關單位的大量交流、實驗,將實驗室的設備組成分解如下:

如圖所示,物料通過高壓輸液泵輸送到微反應器中,在高壓密閉的微通道管路中,通過溫度控制,使合成反應能夠快速完成并大大提高收率,背壓閥能夠人為控制反應器內壓力,物料在出口處通過在線檢測器檢測合成結果,經過檢測后的產品可通過樣品采集器按預設的收集條件收集到不同的容器中。整個反應系統可通過管理軟件實現自動控制,具有方法建立、模塊搭建、模塊參數設置,全反應過程參數實時監控,數據追溯,用戶管理及智能專家數據庫等功能,管理軟件可將整個反應體系效率發揮出來。

1各個模塊存在的問題及解決辦法
1.1供料系統

在連續流中,供料系統的準確性、 穩定性、可靠性決定了能否完成反應,現有連續化設備中供料系統一般多采用不同材質、不同流速的高壓恒流輸液泵。傳統的高壓恒流輸液泵在特定條件下具有流量穩定、耐壓高、運行可靠、結構簡單,成本較低等特點。歐世盛推出了DP系列雙柱塞高壓恒流輸液泵,流量范圍0.001~500ml/min,壓力范圍0~40 MPa,可以滿足大部分體系供料需求。

性能參數:

型號

DP-S10

DP-M10

DP-P10

DP-F10

流量范圍

0.001-10.000mL/min

耐壓

40MPa

40MPa

30MPa

2MPa

泵材料

316L

Monel k-500

PEEK

PTFE

流量準確度

±0.5%

流量重復性

RSD≤0.3%

進口管路

OD 1/8" ID 1/16" PFA 管

出口管路

OD 1/16" ID 0.03" PFA/316L/F276管

控制方式

3.1" OLED液晶屏、PC軟件管理系統

通信接口

RS232(標配)、RS485、LAN、藍牙、Wifi(選配)

尺寸(深×寬×高)mm

310×215×140(含泵頭)

輸入電壓

AC 198V-242V 80W

型號

DP-S50

DP-M50

DP-F50

流量范圍

0.001-50.0mL/min

耐壓

25MPa

25MPa

2MPa

泵材料

316L

Monel k-500

PTFE

流量準確度

±1%

流量重復性

RSD≤0.5%

進口管路

OD 1/8" ID 1/16" PFA 管

出口管路

OD 1/16" ID 0.03" PFA/316L/F276

控制方式

3.1" OLED液晶屏、PC軟件管理系統

通信接口

RS232(標配)、RS485、LAN、藍牙、Wifi(選配)

尺寸(深×寬×高)mm

330×230×150(含泵頭)

輸入電壓

AC 198V-242V 150W

 

型號

DP-S100

DP-M100

DP-F100

流量范圍

0.001-100.0mL/min

耐壓

25MPa

25MPa

2MPa

泵材料

316L

Monel k-500

PTFE

流量準確度

±1%

流量重復性

RSD≤0.5%

進口管路

OD 1/8" ID 1/16" PFA 管

出口管路

OD 1/16"或1/8”, ID 0.03" 或1/16 PFA/316L/F276

控制方式

3.1" OLED液晶屏、PC軟件管理系統

通信接口

RS232(標配)、RS485、LAN、藍牙、Wifi(選配)

尺寸(深×寬×高)mm

420×295×195(含泵頭)

輸入電壓

AC 198V-242V 500W

我們此款泵的流量能做到1-1000mL/min。

但該泵對粘度高、微粒溶液體系等并不適用,還由于很多原料體系并不十分純凈,恒流泵的機械單向閥結構會導致其長期供液時流量精度不準的情況,高壓恒流輸液泵由于單向閥結構的限制,會出現如下情況(1)不能處理長時間輸送格式試劑、有機鋰試劑、高濃度鹽溶液(鹽析出影響單向閥開啟閉合,大大降低了流量精度)(2)高壓體系下輸送物料精度下降(3)不能輸送粘性液體。高壓輸液泵的這些特性限制了其在連續化學中進一步的廣泛應用。 歐世盛為解決這一痛點在國內推出了無閥雙頭高壓連續注射泵,雙注射泵無脈動交替運行,無機械單向閥。該泵在連續反應輸送物料過程中具有顯著的優勢(1)可輸送高濃度鹽溶液(2)輸送高粘度液體(3)無機械單向閥輸送精度與體系壓力無關(4)可輸送納米顆粒及懸浮液(5)兼容高壓恒流泵物料輸送能力。目前歐世盛提供兩型HP-高壓注射泵和LP-低壓注射泵,流量范圍0.001-100mL可選,可提供0-3Mpa的泵送壓力。 

HP-高壓注射泵性能參數:

型號

HP-S10

HP-S50

HP-M50

HP-S100

HP-M100

驅動方式

雙注射泵

流量范圍

0.01-10.0mL/min

0.05-50.0mL/min

0.1-100.0mL/min

泵體材料

316L

316L

Monel k-500

316L

Monel k-500

耐壓

10MPa

6MPa

6MPa

2.5MPa

2.5Mpa

長期工作壓力

8MPa

4MPa

2MPa

每步注射量

0.8μm

 

小速度

0.15mm/min

 

大速度

320mm/min

 

流量準確度

±0.5%

 

流量重復性

RSD≤0.3%

 

進口管路

OD 1/8" ID 1/16" PFA 管

 

出口管路

OD 1/8" ID 1/16" 或OD 1/16" ID 0.03" 316L/F276管

控制方式

3.1" OLED液晶屏、PC軟件管理系統

通信接口

RS232(標配)、RS485、LAN、藍牙、Wifi(選配)

尺寸(深×寬×高)mm

410×260×360(含泵頭)

輸入電壓

AC 198V-242V 200W

LP-低壓注射泵性能參數:

型號

LP-2

LP-10

LP-20

LP-50

流量范圍

0.001-2mL/min

0.005-50mL/min

0.01-20mL/min

0.1-50mL/min

單注射器內體積

1mL

5mL

10mL

20mL

每步注射量

0.006μL

0.03μL

0.06μL

0.12μL

驅動方式

雙注射泵

泵材料

玻璃/PTFE/FEP

耐壓

0.6MPa

長期工作壓力

<0.3MPa

小速度

0.06mm/min

大速度

120mm/min

流量準確度

±0.5%(滿量程)

流量重復性

RSD≤0.3%(滿量程)

進口管路

OD 1/8" ID 1/16" PFA 管

出口管路

OD 1/8" ID 1/16" PFA管

控制方式

3.1" OLED液晶屏、PC軟件管理系統

通信接口

RS232(標配)、RS485、LAN、藍牙、Wifi(選配)

尺寸(深×寬×高)mm

320×190×380(含泵頭)

輸入電壓

AC 198V-242V 120W

 

1.1       微反應器

目前在國內有多家制作加工微反應器的企業,樣式有板式、管式,材料有碳化硅、不銹鋼、哈氏合金等多種規格,但在liudonghuaxue中,微反應器的關鍵在于設計,不同反應類型需要配置不同的微反應器。歐世盛公司已跟多家微反應器供應商建立聯系,公司的應用部門可協助用戶選擇一款更適合的微反應器。

1.2       壓力控制模塊---全自動背壓調節器

在連續化反應過程中,體系壓力需要通過調節背壓閥來進行控制。在應用過程中需要調節壓力的反應包括高溫高壓反應、氣體參與的反應(氫化反應、氧化反應、插羰反應、氯化反應、氨化反應)、有氣體生成的反應(吲哚合成反應、重氮反應)、低沸點溶劑高溫反應。

目前實驗室采用手動調壓閥進行體系壓力控制,存在體系壓力控制不準、手動調節頻繁、壓力數據無法追蹤的問題?;谀壳皩嶒炇覒矛F狀,歐世盛公司在國內首次設計開發出一款智能全自動背壓閥。其具有顯著的特點(1)內置自學習功能,通過自學功能,可在3秒內可快速實現壓力調節,提高效率(2)課遠程電腦控制(3)設定壓力梯度。該自動部件的出現提高了工藝開發效率,配合在線檢測器及樣品采集器,為工藝開發提供了有力工具。

全自動背壓調節器性能參數:

型號

BP – A/100/250/500/1500/3000/6000

壓力控制范圍

0-100/250/500/1500/3000/6000psi

接觸介質材料

316L

控制精度

±1%

閥響應時間

≤3S

使用溫度

-40oC-70oC

進液出液口螺紋

10-32UNF

控制方式

3.1" OLED液晶屏、PC軟件管理系統

通信接口

RS232、RS485、Wifi(選配)

尺寸(深×寬×高)mm

300×105×110

允許環境溫度

5 oC -50 oC

輸入電壓

AC 198V-242V 150W

 

1.1       在線檢測模塊

目前在實驗室,合成反應中樣品檢測都需要借助單獨的檢測設備,如:HPLC、MS(LCMS,GCMS)、NMR進行檢測。此過程包括了反應淬滅,樣品前處理,樣品配置,樣品檢測,樣品回收及后處理。對于監測正在進行中的反應,其存在著諸多弊端:(1)不能真實反應體系中各組份的真實含量;(2)無法實時監測連續反應合成實驗的反應變化情況;(3)操作復雜,檢測結果受人為影響;(4)時間成本高,分析效率低下等。

連續流合成反應與連續在線檢測的組合在化學應用中是*結合,有效的在線檢測將對反應體系進行持續的監測和瞬時檢測,包括反應物、瞬態中間產物和終產物。在實際應用中,有幾種分析檢測技術如NIR、拉曼光譜、UV,HPLC、GC、MS已經成功應用于連續反應。歐世盛公司根據流動化學實際應用需求,在業界首次推出UV-Vis、NIR、拉曼光譜三款在線檢測器儀器,以適用于制藥、化工領域的在線檢測。

在線UV-Vis檢測器

具有較好的選擇性和較高的靈敏度,而且對環境溫度、流動相組成變化和流速波動不敏感。適用范圍氫化反應、顯色反應、染料合成、中藥等。

性能指標:

型號

UV-Vis-950

波長范圍

200-950nm

波長準確度

±1nm

噪聲

±0.005Abs

信噪比

1000:1

光譜帶寬

8nm、4nm可選

池體積

20μL、10μL可選

浸出液接口規格

10-32UNF

通信接口

USB

尺寸(深×寬×高)mm

300×105×110

允許相對濕度

80%

輸入電壓

AC 198V-242V 10W

在線NIR檢測器

近紅外光譜儀在常規光纖中有良好的傳輸特性,且分析速度快、非破壞性、多組分多通道同時測定等特點。適合絕大多數的有機化學反應。

 

型號

NIR-2500

波長范圍

1350-2500nm

光譜分辨率

8/16nm@1550nm

波長準確度

±1.5nm@1400nm

波長重復性

±0.1nm@1400nm

光度準確度

≤0.001Abs

穩定性

≤ 1.0%T (@0Abs, 30min)

噪聲

±0.0001AU 3s測量時間

接收器

inGaAs

流通池體積

20μL、10μL可選

流通池光程

3nm、10nm可選

近紅外光源壽命

>2000h

進出液接口規格

10-32UNF

通信接口

USB

尺寸(深×寬×高)mm

300×105×110

允許環境溫度

5 oC -50 oC

允許相對濕度

80%

輸入電壓

AC 198V-242V 50W

 

在線拉曼檢測器

每種物質都有其特征的拉曼光譜,利用拉曼光譜可以鑒別和分析樣品的化學成分和分子結構,可進行未知物質的無損鑒定。拉曼光譜技術現已廣泛應用于化工、化學、醫藥、生命科學等領域,因此在線拉曼光譜將成為連續化學較為重要的在線檢測器之一。

性能參數:

型號

RAMAN-1000

激光波長

785nm

頻移范圍

100 ~ 3200cm-1

分辨率

 8 cm-1

波長準確度

±0.5nm

波長重復性

<0.1nm

噪聲

±0.003Abs

積分時間

5ms – 60s

進出液接口規格

10-32UNF

通信接口

USB

尺寸(深×寬×高)mm

300×105×110

允許環境溫度

5 oC -50 oC

允許相對濕度

80%

輸入電壓

AC 198V-242V 10W

1.1       樣品采集模塊

目前實驗室樣品分析都是由人工定期采集樣品,拿到實驗室用HPLC、GC、MS等常規檢測手段進行檢測,以判斷所合成樣品,是否滿足要求。此種方式,存在效率低,誤差大,占用大量人工,耗時耗力,且無法做到檢測結果的溯源。歐世盛公司針對此需求設計開發了樣品采集器,可與HPLC、GC、MS檢測做到無縫對接,根據不同收集需求,提供了時間間隔收集、體積收集、與在線檢測器聯用實現閾值收集、斜率收集等多種收集方式,同時可與高壓恒流輸液泵、微反應器溫度、系統壓力自動調節、在線檢測器聯動,為優化流動合成結果提供有效的數據基礎。樣品采集器的成功應用,能夠在有效提高工作效率的同時降低過程操作誤差,減少了人工工作量。

軟件管理軟件:

化學工藝的反應類型有成百上千種,反應條件的設置也極其復雜,一款整體系統管理控制軟件變得至關重要?;诖诵枨髿W世盛推出了一款全新軟件,此軟件采用模塊化、積木搭建模式,用戶可完全根據自身工藝應用特點,在軟件中自由搭建liudonghuaxue各模塊單元及數量,包括高壓恒流輸液泵、反應體系加熱制冷裝置、壓力控制模塊,在線檢測模塊,樣品采集模塊等等,同時可通過離線仿真模式,模擬整個系統工作情況。軟件采用項目管理方式,用戶通過向導,指導用戶一步步搭建流liudonghuaxue系統,同時通過交互式界面,形象反映出各模塊單元的工作狀態,如流速、壓力、溫度、檢測圖譜、收集結果等。軟件有兩種工作模式可供選擇,即專業模式,專家模式等,針對不同用戶需求,如專業模式,軟件會提供一些基本組建素材及一些簡單使用案例,用戶可參考其提供信息,熟悉了解,并逐步開始更加深入的應用;專家模式,提供了系統參數優化方案,通過大數據分析協助用戶提高工藝開發進程,將liudonghuaxue各??蓛瀯莅l揮到淋漓盡致。

 

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