CN101146606A - 用于生产化学药品的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种使用对流过流动通道的流体进行反应操作或单元操作的装置生产化学药品的方法，在该装置中，可以高度精确地控制对目标流体的反应操作或单元操作，并且除此之外，根据反应操作或单元操作的类型提供具有各种功能的功能流体。所述方法使用装置10生产化学药品，在装置10中，将多种目标液体L1、L2供给通过各自相应流体供给通道24、28并且在单一流动通道30中汇合在一起，以进行反应操作或单元操作，所述方法包括通过使具有控制反应操作或单元操作的功能的功能流体流过该流动通道而在目标流体之间形成功能层。

Description

用于生产化学药品的方法

技术领域

本发明涉及一种用于生产化学药品的方法，具体而言，涉及一种使用装置生产化学药品的技术，该装置使多种流体流过单一流动通道以进行反应操作或单元操作。

背景技术

近年来，在使多种流体在流过单一流动通道的同时使这些流体相互反应而生产化学药品的技术已经在一些领域比如化学工业或制药工业中成为了众人注意的中心，由此而生产医药品、试剂等。这些技术的一个典型实例是微量化学装置比如微型反应器。微型反应器是实施这样一种技术的装置，该技术用于通过在使多种流体层流流过其横截面非常小的流动通道的同时使这些流体相互反应而连续生产作为反应产物的化学药品。与使用搅拌槽等的间歇方法不同，该方法通过使流体连续流过作为微小空间的流动通道，使得流体中的反应性分子在界面上相互碰撞，从而引起反应。因此，该方法使反应效率得到显著提高，并且使得能够生产优异单分散性的微小粒子形式的化学药品。

涉及微型反应器的技术的实例包括在日本专利申请公开2002-292274、2003-164745和2003-280126中公开的技术。

日本专利申请公开2002-292274公开了一种流动式微量反应流动通道，其包括等效直径为1cm或更小的主流动通道以及一个或多个导入流动通道，所述导入流动通道接合主流动通道并且被设计成使流过主流动通道的第一反应流体与流过导入流动通道的第二反应流体汇合并反应，其中在通过将所述的一个或多个导入流动通道延伸而在主流动通道中形成的各个插入部分的尖端处的排放口远离形成主流动通道的壁表面。该技术抑制了主流动通道的堵塞，而主流动通道是非常小的流动通道，因而使反应稳定地进行。

日本专利申请公开2003-164745公开了这样的一种技术，在该技术中，在允许流过两种不同流体A、B的两个微型通道之间，分别安置允许既不与流体A反应也不与流体B反应的流体C流过的辅助微型通道，使得其中流体A和B相互接触的区域远离各个微型通道的出口。该技术防止了反应所引起的沉积物积累在微型通道出口的附近，由此使得反应稳定地进行。日本专利申请公开2005-46651公开了这样的一种技术，在该技术中，将不参与反应的流体放置在参与反应的流体之间，以使参与反应的所述两种流体被不参与反应的流体稀释，由此防止了聚结的发生。

当使用在使多种流体流过单一流动通道的同时进行反应操作以生产所需化学药品的装置时，重要的是不仅防止了由于如上所述的沉积或聚结而导致的流动通道堵塞，而且高精确地控制了流体的反应速率或作为反应产物的化学药品的粒度。作为措施之一，例如，日本专利申请公开2002-292274提出，应当通过循环加热介质对该装置进行加热，以使流过主流动通道的流体被加热到合适的反应温度。而日本专利申请公开2003-280126提出，应当在该装置的周边上安置振动发生器，以便将振动传送给流体，从而增加流体的分子运动，由此加速反应。

发明内容

然而，在日本专利申请公开2002-292274和2003-280126中公开的技术在于，将从流动通道外部给流体提供加热或振动功能(作用)，并且它们产生了在控制流过流动通道的流体的反应操作上以及在它们可以给流体提供的功能种类上受到限制的问题。

这些问题不仅发生在对流过流动通道的流体进行反应操作的装置上，而且发生在对流过流动通道的流体进行单元操作(例如，混合、提取、分离、加热、冷却、热交换、结晶和吸附)的装置上。

本发明已经鉴于这些情况而取得。因此，本发明的一个目的是提供一种使用装置生产化学药品的新方法，该装置对流过流动通道的流体进行反应操作或单元操作，其中对目标流体的反应操作或单元操作可以受到高度精确地控制，并且根据对目标流体的反应操作或单元操作的类型，可以提供具有各种功能的功能流体。

为了实现所述目的，本发明的第一方面提供一种使装置生产化学药品的方法，在该装置中，多种目标流体供给通过各自(therefor)相应流体供给通道并且在单一流动通道中汇合在一起，以进行反应操作或单元操作，所述方法包括通过使具有控制反应操作或单元操作的功能的功能流体流过流动通道，以在目标流体之间形成功能层的步骤。

根据本发明的第一方面，具有控制反应操作或单元操作的功能的功能流体流过流动通道，以在目标流体之间形成功能层，由此可以由该功能流体直接向目标流体提供功能。这样能够使得在流动通道中的反应操作或单元操作被高精确地控制，并且除此以外，根据用于目标流体的反应操作或单元操作的类型，能够使功能流体具有各种功能；因此，可以生产出从来没有生产过的所需化学药品。

此处使用的术语″目标流体″是指进行反应操作或单元操作的流体。目标流体的数量可以是2种或更多种，只要在它们之间形成功能流体的功能层即可。功能流体表示具有控制用于目标流体的反应操作或单元操作的功能但是不改变它们本身所生产的化学药品的流体。

此处使用的术语“反应”包括涉及混合的反应。反应的类型是：例如，无机或有机物质的离子反应、氧化还原反应、热反应、催化反应、自由基反应和聚合反应。此处使用的术语″流体″包括液体、气体、其中金属粒子等分散在液体中的固体/液体混合物、其中金属粒子等分散在气体中的固体/气体混合物以及其中气体没有溶解而是分散在液体中的气体/液体混合物。

为了完成所述目的，本发明的第二方面提供一种使用装置生产化学药品的方法，在该装置中，三种或更多种流体供给通过各自相应流体供给通道并且在单一流动通道中汇合在一起，以进行反应操作或单元操作，所述方法包括在流动通道中设置多个流体汇合位置的步骤，在所述位置中，所述三种或更多种流体逐渐汇合在一起，并且使所述三种或更多种流体流过所述的多个汇合位置，即使得在一个汇合位置上的流体汇合以及在下一个汇合位置上的流体汇合之间的时滞介于0.001秒和60秒之间。

根据本发明的第二方面，在流动通道中提供三种或更多种流体逐渐汇合在其中的多个流体汇合位置，由此最先的两种流体在第一流体-汇合位置上汇合在一起，第三流体与最先的两种流体在第二流体-汇合位置上汇合，并且其余流体以同样的方式接连地汇合。这样能够使得在流体的流动保持稳定的情况下，流体被叠加在流动通道中，由此能够高精确地进行反应操作或单元操作。在这种情况下，例如当打算将一种流体在其它两种流体之间形成功能层时，如果在一个位置上的流体汇合和在下一个位置上的流体汇合之间的时滞太长，则这种具有功能的流体被其它流体完全扩散并且不能再起作用。因此，该时滞需要为60秒或更短，优选30秒或更短，并且尤其优选10秒或更短。″0.001秒″的时滞表示流体相互汇合的位置都是不相同的，而是它们具有稍微差别的。

本发明的第三方面提供根据本发明第二方面的生产化学药品的方法，其中该方法包括功能流体在目标流体之间形成功能层的步骤，其中所述三种或更多种流体由进行反应操作或单元操作的目标流体和具有控制反应操作或单元操作的功能的功能流体构成。

根据本发明的第三方面，所述三种或更多种流体由两种或更多种目标流体以及具有控制反应操作或单元操作的功能的功能流体构成，并且在目标流体之间形成功能流体的功能层，由此功能流体可以给该目标流体提供功能。在三种或更多种流体由目标流体和功能流体构成的情况下，如上所述，如果流体流动使得在一个位置上的流体汇合与在下一个位置上的流体汇合之间的时滞介于0.001秒和60秒之间，则所述流体可以在流体流动保持稳定的情况下可以叠加在流动通道中，由此功能流体的功能可以高精确地影响目标流体。

本发明的第四方面提供根据第一至第三方面中任一方面的生产化学药品的方法，其中所述装置是其中所述流动通道具有1mm或更小的等效直径的微量化学装置。

此处使用的术语″等效直径″表示将流动通道的横截面转化成圆而获得的直径。流动通道的尤其优选的等效直径为500μm或更小。

本发明的第五方面提供根据第一至第四方面中任一方面的用于生产化学药品的方法，其中所述流体在所述流动通道中层流流动。

即使在流动通道具有大的等效直径并且流体以湍流形式流过该流动通道的情况下，本发明也可以应用；但是，当使用流体(目标流体和功能流体)在其中层流流动的微量化学装置时更有效。原因在于，当流体层流流动时，允许反应操作或单元操作以流体在与其界面垂直的方向上的扩散运动进行，因此，功能流体的功能(例如，温度扩散)可以给目标流体提供高精确地使用扩散运动的功能。

本发明的第六方面提供根据第一、第三、第四和第五方面中任一方面的生产化学药品的方法，其中在反应操作中的功能流体具有控制目标流体之间的反应速率的功能。

例如，如果功能流体使目标流体之间的反应速率降低，则反应在目标流体汇合在一起的位置上不会立即被激活，由此可以抑制在汇合位置处的反应产物的沉积，并且可以防止在流体供给通道的出口处的堵塞。此外，如果功能流体使目标流体之间的反应速率降低，则可以高度精确地控制爆炸反应，因此，这种反应能够得以安全地进行。相反，如果功能流体使目标流体之间的反应速率增加，则反应可以在短时间内完成。因此，高度精确地控制目标流体之间的反应速率使得能够精心地根据目标流体的特性或适合于该目标流体的反应时间设计反应。

本发明的第七方面提供根据第六方面的生产化学药品的方法，其中通过使功能流体的温度、粘度、pH值、浓度和密度中的至少一种不同于目标流体的温度、粘度、pH值、浓度或密度，以控制反应的速率。

本发明的第七方面是本发明实施方案的一个实例，其中例如功能流体通过利用功能流体和目标流体之间的温度差所导致的温度扩散，以控制目标流体之间的反应速率。例如，如果使功能流体的温度低于目标流体的温度，则目标流体之间的反应速率可以因来自功能流体的冷量(cold)的扩散而降低。相反地，如果使功能流体的温度高于目标流体，则目标流体之间的反应速率可以因来自功能流体的热量的扩散而增加。同样地，利用功能流体和目标流体之间的粘度、pH值、浓度或密度的差，可以控制反应速率。

本发明的第八方面提供根据第一、第三、第四和第五方面中任一方面的生产化学药品的方法，其中在反应操作中的功能流体具有控制作为目标流体之间的反应产物的化学药品的粒度的功能。

例如，当想要通过目标流体之间的反应生产细小的并且优异单分散的化学药品时，如果将添加剂比如聚合物、表面活性剂和pH值调节剂加入到功能流体中，则可以控制反应以防止不必要的聚结并且提供具有细小粒度的化学药品。此外，当想要生产水不溶性化学药品比如颜料时，不仅可以向功能流体中加入添加剂比如聚合物、表面活性剂和pH值调节剂，而且可以加入松香或协合剂。

本发明的第九方面提供根据第一、第三、第四和第五方面中任一方面的生产化学药品的方法，其中在单元操作中的功能流体具有液膜萃取功能。

例如，如果采用不与目标流体混合而具有选择性地允许特定组分从目标流体中的一种迁移到另一种的功能的功能流体形成功能层，则可以萃取所述的特定组分。

本发明的第十方面提供根据第一、第四、第五、第六、第七、第八和第九方面中任一方面的生产化学药品的方法，其中多种目标流体是经过功能层并且用在一个流体汇合步骤与下一个流体汇合步骤之间的时滞而逐渐汇合在一起的。

将多种流体经过功能层并且用在一个流体汇合步骤与下一个流体汇合步骤之间的时滞而逐渐汇合在一起使得能够形成稳定的功能层并且稳定目标流体的流动。这样能够使功能流体起到高度精确地向目标流体提供功能的作用。

本发明的第十一方面提供根据第十方面的生产化学药品的方法，其中在一个流体汇合步骤和下一个流体汇合步骤之间的时滞介于0.001秒和60秒之间。

如果时滞不长于60秒，尽管取决于流过流动通道的液体的粘度，但是该流体的叠加是不稳定的，并且除此之外，在功能流体丧失其功能之后，目标流体可以相互汇合。这样使得，即使可以防止在流体供给通道的出口处的堵塞，也不能够实现功能流体使用的主要目的或不能控制目标流体的反应操作或单元操作。时滞更优选为0.001秒和30秒之间，并且尤其优选为0.001秒和10秒之间。

本发明的第十二方面提供根据第一、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十和第十一方面中任一方面的生产化学药品的方法，其中所述功能层具有在1μm和1000μm之间的厚度。

如果该厚度小至小于1μm，则不能形成稳定功能层，反之，如果该厚度大至大于1000μm，则几乎不能获得优异单分散的微小(minute)化学药品。优选地，功能层的厚度在1μm和500μm之间，并且更优选在1μm和100μm之间。

本发明的第十三方面提供根据第一至第十二方面中任一方面的生产化学药品的方法，其中所述化学药品为颜料。

本发明可适用于通常使用流动通道的化学药品生产；然而，本发明在生产优异单分散的微小颜料上尤其有效。

如到此为止的所描述的那样，根据本发明的生产化学药品的方法，在对流过它们的流动通道的流体进行反应操作或单元操作的装置中，可以高度精确地控制该反应操作或单元操作，并且除此之外，根据反应操作或单元操作的类型，可以向目标流体提供具有各种功能的功能流体。因此，可以生产常规上没有生产出的所需化学药品。

附图简述

图1是说明形成层流的生产装置的整体结构的示意流程图；

图2A和2B分别是图1的形成层流的生产装置的水平截面图和垂直截面图；

图3是图1的具有层流构造的生产装置的部分截面图，其中允许流体在不同汇合位置上逐渐地相互汇合；

图4是说明形成环形流的生产装置的整体结构的示意流程图，该生产装置中使用了本发明的生产化学药品的方法；

图5是形成环形流的生产装置的分解透视图；

图6是形成环形流的生产装置的分解透视图；

图7是形成环形流的生产装置的横截面视图；

图8是显示形成环形流的生产装置的板的流入侧的部分透视图；

图9是显示形成环形流的生产装置的板的流出侧的部分透视图；

图10是显示形成环形流的生产装置的板的流出侧的部分正视图；

图11是形成环形流的生产装置的部分截面图，其中允许流体在不同汇合位置上相互汇合；

图12是形成环形流的生产装置的变体的一个图解；

图13是形成环形流的生产装置的变体的一个图解，其中允许流体在不同汇合位置上相互汇合；

图14是形成环形流的生产装置的变体的另一个图解，其中允许流体在不同汇合位置上相互汇合；

图15是说明本发明的一个实例的图表；以及

图16是说明本发明的一个实例的曲线图。

符号描述

10...具有层流结构的生产装置，12...装置10的主体，14...用于供给目标液体的供给管，16...用于供给目标液体的供给装置，18...用于供给功能液体的供给管，20...用于供给功能液体的供给装置，21，22...隔板，24，28...用于供给目标液体的供给通道，26...用于供给功能液体的供给通道，30...在其中进行反应操作或单元操作的流动通道，100...形成环形流的生产装置，111...装置100的主体，111C...用于外层的通孔，112...板，112A...板通孔，112B...狭缝式圆柱体通孔，112C...厚、短圆柱体凹形，113B...径向流动通道，113C...径向流动通道，114...盖元件，114A...盖元件通孔，115C...外层流动通道，116...主体元件，124A，124B，124C..供给通道，128...在其中进行反应操作或单元操作的流动通道，140...内部间壁部分，141...流动通道壁形成部分，146，148...啮合元件，147，149...配合孔，152...螺栓，156，158...插入孔，L1...目标液体，L2...目标液体，LK...功能液体，LM...液体反应产物

实施本发明的最佳方式

在下面，将参考附图详细地描述根据本发明的生产化学药品的方法的优选实施方案。所述实施方案将通过实例进行描述，在这些实例中，采用两种液体L1、L2作为在本发明中进行反应操作或单元操作的流体，并且在所述两种液体L1和L2之间形成功能液体LK的功能层。

(第一实施方案)

图1是说明生产装置10的整体结构的概念图，根据本发明的用于生产化学药品的方法采用了该生产装置10。该装置被配置成使得三种液体L1、L2和LK产生层流。图2A是装置10的主体12的水平截面图，而图2B是图2A沿直线a-a截取的主体12的垂直截面图。

如图1所示，具有层流构造的生产装置10主要由如下构成：主体12；将目标液体L1、L2通过供给管14、14供给到主体12的液体供给装置16、16；以及将具有控制反应操作或单元操作的功能的功能液体LK通过供给管18供给到主体12的功能-液体供给装置20。供给管14、18通过连接器14A、18A与主体12可拆装连接。

如图2A和2B所示，主体12在具有进口侧部分的等高径圆柱内形成，供给管14、18与具有进口侧部分连接，并且具有进口侧部分由纵向安置的两块隔板21、22分成三个部分。因此，在主体12的上游形成用于供给目标液体L1、L2的供给通道24、28以及用于供给功能液体LK的供给通道26。这三个供给通道24、26、28连接流动通道30，在流动通道30中，对液体L1、L2进行反应操作或单元操作。因此，供给管14、18分别与供给通道24、26、28连接，因而它们相互连通。因此，分别已经流过供给通道24、26、28并且已经在流动通道30中汇合在一起的液体L1、L2和功能液体LK产生了三层层流结构，该三层层流结构具有在液体L1和L2之间形成功能液体LK的功能层。

在反应操作中的功能液体LM的优选功能的实例包括但不限于如下的功能：控制目标液体L1和L2之间的反应速率；以及，控制作为目标液体L1和L2之间的反应产物的化学药品的粒度。功能液体LK在单元操作中的优选功能的实例包括但不限于液膜萃取功能。功能液体LK可以具有任意功能，只要该功能使得能够控制目标液体L1、L2的反应操作或单元操作并且从不改变待生产的化学药品本身即可。

例如，当允许液体流过流动通道30时，通过使功能液体LK的温度、粘度、pH值、浓度和密度中的至少一种不同于目标液体L1、L2的那些，可以控制反应速率。备选地，可以采用具有控制晶体形状或晶形的功能的液体作为功能液体LK。作为一个实例，颜料晶体的晶体结构的XRD分析显示存在三种晶形：α、β和γ。当想要通过目标液体L1、L2之间的反应生产颜料时，如果采用能够影响颜料晶形的液体作为功能液体LK，则能够控制所生产颜料的晶形，由此可以优先地生产α、β和γ晶形中的任一种的颜料。此外，如果采用能够影响颜料的晶体形状的液体作为功能液体LK，则能够控制所生产的颜料的晶体形状，由此可以优先地生产具有球形、针状和平板状形状中的任一种的颜料。

在流动通道30的末端位置上形成排放口32，该排放口32用于将含有反应所生产的化学药品的液体反应产物LM排出。通过连接器52，排放管50与排放口32可拆装连接，因而排放管50与排放口32连通(参照图1)。

优选地，产生三层层流结构的流动通道30是等效直径为1mm(1000μm)或更小、优选500μm或更小的微型通道形式的微小流动通道。这是因为尽管本发明甚至可应用于流动通道30具有大等效直径并且液体以湍流流过流动通道的情况，但是在流动通道30的等效直径为1mm或更小并且目标液体和功能液体层流流过流动通道的情况下更有效。换言之，优选地，流动通道30的等效直径是这样的，它允许雷诺数(Re)为200或更小。原因在于，在层流中，通过液体在垂直于其界面的方向上的扩散运动使反应操作或单元操作进行，由此当利用该扩散运动时，功能液体LK可以高度精确地向目标液体L1、L2提供该功能。优选地，在流动通道30中由功能流体LK形成的功能层的厚度在1μm和100μm之间，并且优选地，形成用于供给功能液体LK的供给通道26的宽度W1，使得功能层具有在此范围内的厚度。尽管流动通道26的长度L取决于反应操作或单元操作的类型，但是设定流动通道26的长度L(参照图2A和2B)，使得其长度足以完成反应操作或单元操作。用于供给目标液体L1、L2的供给通道的宽度W2、W3应当根据流动通道30的等效直径或供给流动通道128的目标液体L1、L2和功能液体LK的量而适当设定。

在图2A和2B中，供给通道24、26、28在同一位置34上连接流动通道30。然而，优选的是，目标液体L1汇合功能液体LK的位置A以及目标液体L2汇合液体L1、LK的位置是不同的。换言之，优选的是，在液体L1与功能液体LK的汇合和液体L2与液体L1、LK的汇合之间的存在时滞。由于这种逐步的汇合，因此液体L1、L2、LK在它们流动保持稳定的情况下，可以在流动通道30中叠加，由此在保持液体L1、L2的流动稳定的同时，可以在液体L1和L2之间形成稳定的功能层。此外，功能液体LK的功能可以高度精确地影响目标液体L1、L2。在液体L1与LK在位置A处的汇合以及液体L2与L1、LK在位置B处的汇合之间的时滞优选在0.001秒和60秒之间。如果时滞长于60秒，则尽管取决于流过流动通道30的液体的粘度，但是功能层的形成不稳定，并且除此之外，在功能液体LK丧失其功能之后，目标液体L1和目标液体L2可能相互汇合。这样使得，不能够实现功能液体LK使用的主要目的或不能够控制目标液体L1和L2的反应操作或单元操作。时滞更优选为0.001秒和30秒之间，并且尤其优选为0.001秒和10秒之间。

为了生产这样的主体12，该主体具有微米级的微小流动通道30，使用微机械加工技术。所使用微机械加工技术的实例包括：

(1)LIGA技术，是X-射线平版印刷术和电喷涂的组合；

(2)使用EPON SU8的高纵横比光刻法；

(3)机械微-切割(例如，微钻孔，其中高速旋转直径为微米级的钻)；

(4)Deep RIE所致的硅的高纵横比机械加工；

(5)热压花；

(6)光学平版印刷术；

(7)激光机械加工；以及

(8)离子束技术

作为生产主体12的材料，根据需要比如耐热性、耐压性、耐溶剂性或易于加工，可以适当地使用任意材料比如金属、剥离、陶瓷、塑料、硅和聚四氟乙烯。在主体12的生产时，供给通道24、26、28和流动通道30的生产当然是重要的，但是另一方面，用于粘合供给通道24、26、28和流动通道30用的盖子的粘合技术也是重要的。作为用于将盖子粘合到主体的方法，这样一种精密方法是理想的，该方法没有伴随因高温加热导致的材料退化或变形而引起的供给通道24、26、28和流动通道30的破裂，而可以使通道保持它们的尺寸精确性。考虑用于生产主体的材料时，优选的是，选择固相粘合(例如压力粘合或扩散粘合)或液相粘合(例如，焊接、共晶结合、焊料粘合或粘附)。这些方法的实例包括：硅直接粘合，这是一种当硅用作主体的材料时所使用的用于将硅和硅粘合在一起的方法；用于粘合玻璃和玻璃的熔焊；用于粘合硅和玻璃的阳极粘合；以及用于粘合金属和金属的扩散粘合。陶瓷的粘合还需要与用于粘合金属的机械密封技术不同的粘合技术。用于粘合陶瓷的粘合方法的一个实例是这样的一种方法，在该方法中，通过丝网印刷将粘合材料，玻璃焊料印刷在氧化铝上印刷至80μm，然后在没有加压的情况下，将该印刷的氧化铝在440至500℃进行处理。仍然处于实验室阶段的新的粘合技术包括：例如，表面活化粘合；使用氢键键合的直接粘合；以及使用HF(氟化氢)水溶液的粘合。

作为用于供给目标液体的液体供给装置16和用于供给功能液体的液体供给装置20，可以在本发明的生产装置10中适当地使用连续流动系统类型的注射泵，该注射泵具有控制供给目标液体L1、L2或供给功能液体LK用的供给压力的功能。在包括微小流动通道30的生产装置中，需要用于将目标液体L1、L2或功能液体LK引入到流动通道30的流体控制技术。由于液体在微米级的微小流动通道30中的行为在特征上不同于在大尺度流动通道的行为，因此必须应用适合于微尺度流动通道的流体控制技术。根据连续流动系统，主体12的内部以及延伸到主体12的所有通道的内部都填充有液体，并且所有的液体都受准备在主体外部的注射泵16、20的驱动，并且可以任意控制用于将目标液体L1、L2供给流动通道30的供给压力，目标液体L1、L2的流量，用于将功能液体LK供给流动通道30的供给压力以及功能液体LK的流量。连续流动系统类型的泵包括其中将脉动控制到它们不影响液体流动的程度的连续泵。

根据如上所述构造的生产装置10，通过使具有控制反应操作或单元操作的功能的功能液体LK流过流动通道30，而在目标液体L1和L2之间形成功能层，由此功能液体LK可以直接影响目标液体L1、L2。因此，可以高度精确地控制用于在流动通道30中的目标流体L1、L2的反应操作或单元操作，并且除此之外，还可以根据目标液体L1、L2的反应操作或单元操作的类型，给目标液体L1、L2提供各种功能，由此可以生产从来没有生产过的所需化学药品。

在根据本发明的用于生产化学药品的方法的一个实施方案中，颜料粒子是以如下方式生产的：采用二甲亚砜(DMSO)、聚合物、碱试剂和颜料的溶液作为目标液体L1；表面活性剂在水中的溶液作为目标液体L2；以及采用二甲亚砜(DMSO)作为功能液体，所述的方式使得在流动通道30中的目标液体L1和L2之间形成功能液体LK的功能层，并且使目标液体L1和L2在这种状态下反应。在这种反应中，利用安置在目标液体L1和L2之间的功能液体LK的功能层，可以调节目标液体L1和L2相互遭遇时的时间，由此可以生产优异单分散的细小颜料粒子，并且同时，可以防止在供给通道24、26和28的出口附近产生堵塞。

在根据本发明的用于生产化学药品的方法的另一个实施方案中，颜料粒子是以如下方式生产的：采用二甲亚砜(DMSO)、碱试剂和颜料的溶液作为目标液体L1；采用水和表面活性剂的溶液作为目标液体L2；并且采用聚合物在二甲亚砜(DMSO)中的溶液作为功能液体，所述的方式使得在流动通道30中的目标液体L1和L2之间形成功能液体LK的功能层，并且使目标液体L1和L2在这种状态下反应。在这种反应中，通过利用含有聚合物的功能液体LK的功能层，可以抑制由目标液体L1和L2之间的反应所产生的颜料粒子的聚结，由此可以生产优异单分散的细小颜料粒子。

在根据本发明的用于生产化学药品的方法的另一个实施方案中，作为单元操作的萃取是以如下方式进行的：采用甲苯和庚烷的溶液作为目标液体L1；异辛烷作为目标液体L2；水和表面活性剂的溶液作为功能液体LK，所述的方式使得在目标液体L1和L2之间形成功能液体LK的功能层。在这种单元操作中，目标液体L1和L2相互混合，并且由于在目标液体L1和L2之间安置的具有液膜萃取功能的功能层，在目标液体L1中的甲苯被萃取到在目标液体L2中的异辛烷中。因此，具有甲苯的目标液体L2和目标液体1被分离和回收，则可以从目标液体L1中稳定地回收固定量的甲苯。在形成层流的装置10中，如图1至3所示，仅安置一根排放管。然而，如果(it is a prerequisite)在进行这样的液膜萃取时，将在该装置的出口处进行分离；因此，必须安置两根排放管。

如图3所示，如果允许目标液体L1、L2和功能液体LK相互逐渐地汇合，则液体在流动通道30中的流动是稳定的，由此可以高度精确地进行反应操作或单元操作。

(第二实施方案)

图4是说明生产装置100的整个表面的概念图，根据本发明的生产化学药品的方法采用了该生产装置100。该装置被配置成使得三种液体(目标液体L1、L2和功能液体LK)产生环形流动。

如图4所示，该化学药品生产装置100主要由以下构成：主体111；液体供给装置16、16，其将作为目标液体的液体L1、L2通过供给管14、14供给主体111；以及，功能液体供给装置20，其将具有控制反应操作或单元操作的功能的功能液体LK通过供给管18供给主体111。

如图5和6所示，主体111由以下构成：板112，以及分别排列在板112的上游和下游的盖元件114和主体元件116，从而使得板112保持在它们之间。

在盖元件114的上游，通过连接器14A、18A，用于将目标液体L1和L2以及功能液体LK供给到主体111的三根供给管14、14、18可拆装连接到主体12。并且如图7所示，在盖元件114中，形成了盖元件通孔(penetration)114A、114B和114C，来自供给管14、14和18的液体L1、L2和LK分别在这些通孔中流动。

在板112中，在供给通道124中分别由供给管14、18供给的液体L1、L2和LK可以在流动通道128中产生环形流动(参照图7)。如图7至10所示，在板112的中心，形成了与盖元件通孔114A连通的板通孔112A。形成盖元件通孔114A和板通孔112A，使得它们在直径上相同并且保持在相同的水平高度上。在板112中，还形成了狭缝式圆柱状通孔112B，该狭缝式圆柱状通孔112B是类似狭缝的形式并且围绕板通孔112A和径向流动通道113B，径向流动通道113B与狭缝式圆柱状通孔112B和盖元件通孔114B这两者连通。在板112中，还形成了：厚而短的圆柱状凹形112C，它围绕着狭缝式圆柱状通孔112B；外层通孔111C，它与盖元件通孔114C连通；以及，径向流动通道113C，它与外层通孔111C和厚而短的圆柱状凹形112C连通(参照图6和9)。径向流动通道113C形成几乎与径向流动通道113B相反。板通孔112A和狭缝式圆柱状通孔112B被薄而短圆柱体形式的内部间壁部分138分隔，而狭缝式圆柱状通孔112B和厚而短的圆柱状凹形112C被薄而短圆柱体形式的中间隔墙部分140分隔。板112具有流动通道壁形成部分141，它形成厚而短的圆柱状凹形112C的底部；以及在狭缝式圆柱状通孔112B圆周侧上的流动通道壁，并且中间间壁部分140在流体流出的方向上从流动通道壁形成部分141的最内层部分伸出。

在主体元件116中，形成了这样的单一流动通道128，允许从供给通道124排出的三种液体L1、L2和LK在其中相互汇合并且在其中进行反应操作或单元操作。并且通过连接器52，与流动通道128的末端部分连通的排放管50可拆装连接到主体116。如图7所示，在主体元件116中，形成了流动通道128，并且分别从厚而短的圆柱状凹形112C；狭缝式圆柱状通孔112B和板通孔112A排出的液体L1、L2和LK在流动通道128中汇合，在此进行反应操作或单元操作。在主体116的上游，形成有环状突起117，该环状突起117在组装生产装置100时插入厚而短的圆柱状凹形112C中，并且在凹形112C和中间间壁部分140之间形成了狭缝式环形外层流动通道115C。

如图10所示，在狭缝式圆柱状通孔112B中，沿流体流出的方向以如下方式安置多个肋条142，所述的方式使得它们与内部间壁部分138和流动通道壁形成部分141连接。这些肋条142以几乎规则的间隔排列，排列的方式使得它们远离形成径向流动通道113B和113C的空间。在狭缝式圆柱状通孔112B的出口附近，没有安置肋条，因而流体可以环形流出。

通过到此所描述的构造，用于供给三种液体L1、L2和LK的环形供给通道124形成有：外层流动通道115C、狭缝式圆柱状通孔112B和板通孔112A。换言之，外层流动通道115C形成用于目标液体L1的环形供给通道124A，板通孔112A形成用于目标液体L2的环形供给通道124B，而狭缝式圆柱状通孔112B形成用于功能液体LK的环形供给通道124C。用于目标液体L1和L2的供给通道124A、124C是可交换的，但是功能液体LK必须通过供给通道124B供给。如图9所示，其中在目标液体L1和L2的层之间形成有功能液体LK的功能层的所述三层环形结构可以通过这样形成：以所述方式设定供给通道124A至124C并且使具有控制反应操作或单元操作的功能的功能液体LK流过流动通道128。

如图6所示，在盖元件114的内部，安置有两个啮合棒部分146、148，它们从盖元件114的上端中部和下端中部伸出，同时在板112中，形成所述啮合棒部分146、148分别插入其中的两个匹配孔147、149。盖元件114和板112通过将啮合棒部分146、148插入配合孔147、149中而相互定位。形成啮合棒部分146、148以具有不同的直径，并且也形成配合孔147、149以具有不同的直径，以防止盖元件114与板112颠倒装配。

在主体116的四个拐角中的每一个上，都形成有螺栓152插入其中的插入孔154。同样，在板112的四个拐角和盖元件114的四个拐角的每一个上，都分别形成有插入孔156和158。

如图7所示，在本发明的第二实施方案中，优选地，流动通道128是等效直径D为1mm(1000μm)或更小、优选500μm或更小的微通道式的微小流动通道。这是因为，尽管本发明甚至可应用于流动通道128具有大的等效直径并且液体以湍流流过流动通道的情况，但是本发明在流动通道128的等效直径为1mm或更小并且目标液体和功能液体层流流过流动通道时更有效。板通孔112A的直径、狭缝式圆柱状通孔112B的流动通道宽度(空间)W2以及外层流动通道115CW1的等效直径都应当根据流动通道128的等效直径或供给到流动通道128中的目标液体L1、L2和功能液体LK的量而适当设置。

在图7中，供给通道124A、124B、124C的出口相同，换言之，供给通道在同一位置34上连接流动通道128。然而，优选的是，如图11所示，目标液体L1汇合功能液体LK的位置A与目标液体L2汇合液体L1、LK的位置B是不同的。具体地，在供给通道的上游部分，通过将外圆柱体管200和内圆柱体管202以内圆柱体管202在外圆柱体管200的内部的这种方式安置，使供给通道形成为双结构管。并且目标液体L1可以流过形成在外圆柱体管200和内圆柱体管202之间的供给通道，而功能液体LK可以流过在内圆柱体管202的内部的供给通道。安置配管204，以使液体可以在内圆柱体管202的下游位置在朝向下游的轴向上排出，并且目标液体L2可以流过配管204。因此，形成由从内到外为目标液体L1、功能液体LK和目标液体L2的流动所构成的三层环形流结构，并且在目标液体L1与功能液体LK在位置A处的汇合以及目标液体L2和液体L1、LK在位置B处的汇合之间产生时滞。用于目标液体L1的供给通道和用于目标液体L2的供给通道是可交换的。

由于这样一种的逐步汇合，可以在使目标液体L1、L2的流动保持稳定的同时，在目标液体L1和L2之间形成稳定的功能层。此外，功能液体LK的功能可以高度精确地影响目标液体L1、L2。液体L1和LK在位置A处的汇合与液体L2和L1、LK在位置B处的汇合之间的时滞t优选为0.00 1秒和60秒之间，更优选为0.001秒和30秒之间，并且尤其优选为0.001秒和10秒之间。

根据如上所述构建的生产装置100，通过使具有控制反应操作或单元操作的功能的功能液体LK流过流动通道128，在作为反应操作或单元操作的对象的环形目标液体L1和L2之间形成环形功能层，由此功能液体LK可以直接影响目标液体L1、L2。因此，在流动通道128中的对于目标流体L1、L2的反应操作或单元操作可以得到高度精确地控制，并且除此之外，还可以根据对于目标液体L1、L2的反应操作或单元操作的类型，向液体L1、L2提供各种功能，由此可以生产从来没有生产过的所需化学药品。

如图11所示，如果目标液体L1、L2和功能液体LK可以相互逐渐地汇合，则目标液体L1、L2和功能液体LK在流动通道128中的流动是稳定的，由此可以高度精确地进行反应操作或单元操作。

图12显示了形成环形流的生产装置的变体，其中在圆柱体外壳管206的内部安置有多个由外圆柱体管208和内圆柱体管210构成的双结构管212，并且通过使目标流体L1流过形成在圆柱体外壳管206和外圆柱体管208之间的流动通道，使功能液体LK流过形成在外圆柱体管208和内圆柱体管210之间的流动通道，以及使目标液体L2流过在内圆柱体管210内部的流动通道，可以使这些流体在单一流动通道128中汇合。在这种生产装置中，形成了由功能液体LK和目标液体L2构成的多个2-层流动结构，并且目标液体L1可以以覆盖(wrap)在所述的多个2-层流动结构外部的这种方式流动。用于目标液体L1的供给通道和用于液体L2的供给通道是可交换的。

在这种形成环形流的生产装置中，如图13或14所示，优选流体汇合位置A和流体汇合位置B是不同的。图13显示了这样一种类型的装置：首先目标液体L1和功能液体LK在位置A处相互汇合，然后目标液体L2与这两种液体L1和LK在位置B处汇合。图14显示了这样一种类型的装置：首先目标液体L2和功能液体LK在位置A处相互汇合，然后目标液体L1与液体这两种L1和LK在位置B处汇合。

在本发明的第二实施方案中，功能液体LK的功能以及用于生产所述生产装置的该微加工技术、材料和用于供给目标液体的液体供给装置16及用于供给功能液体的液体供给装置20都与在第一实施方案中描述的那些相同。在第一实施方案中描述的反应操作的实例(颜料粒子的生产)也可以在第二实施方案中进行。在如图4至10所显示的形成环形流的生产装置100中，仅安置了一根排放管；然而，如果在进行这样的液膜萃取时，将在该装置的出口处进行分离；因此，必须安置两根排放管。

其中使用了至此所描述的本发明的用于生产化学药品的方法的一个优选实例是颜料生产。在本发明中可以使用任意色调的有机颜料，包括品红颜料、黄色颜料和青色颜料。具体地，在本发明中可以使用品红颜料比如，苝、苝酮(perynone)、喹吖啶酮、喹吖啶酮醌、蒽醌、anthranthrone、苯并咪唑酮、双偶氮缩合物、双偶氮、偶氮、阴丹酮、酞菁、三芳基碳鎓、二噁嗪、氨基蒽醌、二酮基吡咯并吡咯、硫靛、异吲哚啉、异吲哚啉酮、皮蒽酮或异宜和蓝酮颜料、或它们的混合物；黄色颜料；或青色颜料。

更具体而言，用于本发明中的有机颜料包括：例如，苝颜料，比如，C.I.颜料红190(C.I.No.71140)、C.I.颜料红224(C.I.No.71127)和C.I.颜料紫29 (C.I.No.71129)；苝酮颜料，比如C.I.颜料橙43(C.I.No.71105)和C.I.颜料红194(C.I.No.71100)；喹吖啶酮颜料，比如C.I.颜料紫19(C.I.No.73900)、C.I.颜料紫42、C.I.颜料红122(C.I.No.73915)、C.I.颜料红192、C.I.颜料红202 (C.I.No.73907)、C.I.颜料红207(C.I.Nos.73900、73906)和C.I.颜料红209(C.I.No.73905)；喹吖啶酮醌颜料，比如C.I.颜料红206(C.I.No.73900/73920)、C.I.颜料橙48(C.I.No.73900/73920)和C.I.颜料橙49 (C.I.No.73900/73920)；蒽醌颜料，比如，C.I.颜料黄147(C.I.No.60645)；anthranthrone，比如C.I.颜料红168(C.I.No.59300)；苯并咪唑酮颜料，比如，C.I.颜料棕25(C.I.No.12510)、C.I.颜料紫32(C.I.No.12517)、C.I.颜料黄180(C.I.No.21290)、C.I.颜料黄181(C.I.No.11777)、C.I.颜料橙62(C.I.No.11775)和C.I.颜料红185(C.I.No.12516)；二偶氮缩合物颜料，比如C.I.颜料黄93(C.I.No.20710)、C.I.颜料黄94(C.I.No.20038)、C.I.颜料黄95(C.I.No.20034)、C.I.颜料黄128(C.I.No.20037)、C.I.颜料黄166(C.I.No.20035)、C.I.颜料橙34(C.I.No.21115)、C.I.颜料橙13(C.I.No.21110)、C.I.颜料橙31(C.I.No.20050)、C.I.颜料红144(C.I.No.20735)、C.I.颜料红166(C.I.No.20730)、C.I.颜料红220(C.I.No.20055)、C.I.颜料红221(C.I.No.20065)、C.I.颜料红242(C.I.No.20067)、C.I.颜料红248、C.I.颜料红262和C.I.颜料棕23(C.I.No.20060)；二偶氮颜料，比如C.I.颜料黄13(C.I.No.21100)、C.I.颜料黄83(C.I.No.21108)和C.I.颜料黄188(C.I.No.21094)；偶氮颜料，比如C.I.颜料红187(C.I.No.12486)、C.I.颜料红170(C.I.No.12475)、C.I.颜料黄74(C.I.No.11714)、C.I.颜料红48(C.I.No.15865)、C.I.颜料红53(C.I.No.15585)、C.I.颜料橙64(C.I.No.12760)和C.I.颜料红247(C.I.No.15915)；阴丹酮颜料，比如C.I.颜料蓝60(C.I.No.69800)；酞菁颜料，比如C.I.颜料绿7(C.I.No.74260)、C.I.颜料绿36(C.I.No.74265)、颜料绿37(C.I.No.74255)、颜料蓝16(C.I.No.74100)、C.I.颜料蓝75(C.I.No.74160:2)和15(C.I.No.74160)；三芳基碳鎓，比如三芳基碳鎓颜料，如C.I.颜料蓝56(C.I.No.42800)和C.I.颜料蓝61(C.I.No.42765:1)；二噁嗪颜料，比如C.I.颜料紫23(C.I.No.51319)和C.I.颜料紫37(C.I.No.51345)；氨基蒽醌颜料，比如C.I.颜料红177(C.I.No.65300)；二酮基吡咯并吡咯颜料，比如C.I.颜料红254(C.I.No.56110)、C.I.颜料红255(C.I.No.561050)、C.I.颜料红264、C.I.颜料红272(C.I.No.561150)、C.I.颜料橙71和C.I.颜料橙73；硫靛颜料，比如C.I.颜料红88(C.I.No.73312)；异吲哚啉颜料，比如C.I.颜料黄139(C.I.No.56298)和C.I.颜料橙66(C.I.No.48210)；异吲哚啉酮颜料，比如C.I.颜料黄109(C.I.No.56284)和C.I.颜料橙61(C.I.No.11295)；皮蒽酮颜料，比如C.I.颜料橙40(C.I.No.59700)和C.I.颜料红216(C.I.No.59710)；以及异宜和蓝酮颜料颜料，比如C.I.颜料紫31(C.I.No.60010)。

[实施例]

采用如图4至10所描述的形成环形流的生产装置100生产颜料粒子。作为流动通道128，选择等效直径为1mm或更小的流动通道，以使目标液体L1、L2和功能液体LK层流流过流动通道128。

目标液体L1是二甲亚砜(DMSO)、作为聚合物的PVP、作为碱试剂的0.8摩尔KOH以及作为颜料的颜料红形成的溶液。颜料浓度为1.0重量％。

目标液体L2是作为表面活性剂的N-油基-N-甲基牛磺酸钠盐(生产商：Sankyo Chemical Co.，Ltd.)和水的溶液。该表面活性剂浓度为0.84重量％。

功能液体LK是作为碱试剂的0.8摩尔KOH和作为聚合物的PVP在二甲亚砜(DMSO)中的溶液。

将这些液体L1、L2和LK供给到生产装置100中，并且在流动通道128中形成同中心的3-层流动结构，该3-层流动结构具有介于目标液体L1、L2之间的功能液体LK的功能层(参照图9)。在该3-层结构中，中心层由目标液体L1构成，外层由目标液体L2构成，而中间层由功能层LK构成。

将形成中心层的目标液体L1的流量固定在1mL/小时并且将形成外层的目标液体L2的流量固定在48mL/小时的同时，检测由目标液体L1和L2之间的反应所生产的颜料粒子的粒度随形成中间层的功能液体LK的流量的变化。在该测试中使用的功能液体LK的流量为：1mL/小时、0.8mL/小时、0.6mL/小时、0.4mL/小时、0.2mL/小时和0.1mL/小时。作为比较例，目标液体L1和L2在没有功能液体LK的情况下相互反应。

图15和16显示该测试结果。

由这些图明显看出，随着功能液体LK的流量降低，所生产的颜料粒子的粒度趋向于降低。尤其是当功能液体LK的流量从1mL/小时降低至0.8mL/小时之时，如图15所示，粒度从96nm快速变小到35nm，并且粒度分布也降低；因此，可以生产优异单分散的颜料粒子。当功能液体LK的流量降低至0.8mL/小时或更小之时，粒度逐渐降低；然而，速率低。当功能液体LK的流量为0.6mL/小时之时，功能层的厚度为约10μm(假定流体刚汇合之后的线速度恒定而计算的)。

另一方面，在目标液体L1与L2在没有功能液体LK的情况下反应的比较例中，所生产的颜料粒子沉积在汇合部分，并且它们的粒度大且是多分散的。如图15和16所示，当功能液体的流量降低至0.1mL/小时之时，粒度趋向于少量增加。这表明，如果功能液体LK的厚度太薄，则未形成功能层，而是发生沉积。因此，太薄的功能流体是不优选的。

结果证实，为了生产优异单分散细小颜料粒子，优选功能层的厚度在1μm和1 00μm之间，更优选在1μm和50μm之间，并且特别优选在1μm和10μm之间。

工业可适用性

如至此的描述，在对流过其流动通道的流体进行反应操作或单元操作的装置中，可以将本发明的用于生产化学药品的方法用于高度精确地控制对目标流体的反应操作或单元操作，并且除此之外，用于根据对目标流体的反应操作或单元操作的类型，提供具有各种功能的功能流体。

Claims (13)

1.一种使用装置生产化学药品的方法，在所述装置中，多种目标流体供给通过各自相应流体供给通道并且在单一流动通道中汇合在一起，以进行反应操作或单元操作，所述方法包括如下步骤：

通过使具有控制反应操作或单元操作功能的功能流体流过所述流动通道，以在目标流体之间形成功能层。

2.一种使用装置生产化学药品的方法，在该装置中，三种或更多种流体供给通过各自相应流体供给通道并且在单一流动通道中汇合在一起，以进行反应操作或单元操作，所述方法包括如下步骤：

在所述流动通道中，设置多个流体汇合位置，在所述多个流体汇合位置中，所述三种或更多种流体逐渐汇合在一起，并且使所述三种或更多种流体流过所述的多个汇合位置，使得在一个汇合位置上的流体汇合以及在下一个汇合位置上的流体汇合之间的时滞介于0.001秒和60秒之间。

3.根据权利要求2所述的生产化学药品的方法，所述方法包括在目标流体之间形成功能流体的功能层，

其中所述三种或更多种流体由进行反应操作或单元操作的目标流体和具有控制所述反应操作或单元操作功能的功能流体构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的生产化学药品的方法，其中所述装置是其中所述流动通道具有1mm或更小的等效直径的微量化学装置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的生产化学药品的方法，其中所述流体在所述流动通道中层流流动。

6.根据权利要求1、3、4和5中任一项所述的方法，其中在所述反应操作中的功能流体具有控制所述目标流体之间的反应速率的功能。

7.根据权利要求6所述的生产化学药品的方法，其中所述反应速率是通过使功能流体的温度、粘度、pH值、浓度和密度中的至少一种不同于所述目标流体的温度、粘度、pH值、浓度或密度而进行控制的。

8.根据权利要求1、3、4和5中任一项所述的生产化学药品的方法，其中在所述反应操作中的所述功能流体具有控制作为所述目标流体之间的反应产物的化学药品的粒度的功能。

9.根据权利要求1、3、4和5中任一项所述的生产化学药品的方法，其中在所述单元操作中的所述功能流体具有液膜萃取功能。

10.根据权利要求1、4、5、6、7、8和9中任一项所述的生产化学药品的方法，其中所述多种目标流体是经过功能层并且用在一个流体汇合步骤与下一个流体汇合步骤之间的时滞逐渐汇合在一起的。

11.根据权利要求10所述的生产化学药品的方法，其中在一个流体汇合步骤和下一个流体汇合步骤之间的时滞介于0.001秒和60秒之间。

12.根据权利要求1、3、4、5、6、7、8、9、10和11中任一项所述的生产化学药品的方法，其中所述功能层具有介于1μm至1000μm之间的厚度。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的生产化学药品的方法，其中所述化学药品为颜料。

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