CN204933432U - 一种快速连续制备液滴微球的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种快速连续制备液滴微球的设备，所述设备包括分散相进料装置、连续相进料装置、连续相压力罐和旋转搅动装置，所述连续相压力罐的顶部与连续相进料装置连通，所述连续相压力罐的底部设有卸料口，在所述连续相压力罐的侧壁上从上至下设有出料口、分散相进孔和布风孔，所述分散相进料装置与分散相进孔连通，所述旋转搅动装置设置于连续相压力罐内。本实用新型通过连续向连续相压力罐内输送连续相和分散相来实现快速连续供料，并辅以旋转桨片来提高工作效率，通过风室进风将液滴带入到出料器中，最终实现高效、快速、连续地制备液滴微球。

Description

一种快速连续制备液滴微球的设备

技术领域

本实用新型涉及一种快速连续制备液滴微球的设备，属于液滴微球制备技术领域。

背景技术

微液滴具有体积小、液滴间无扩散、可避免液滴间的交叉污染、反应条件稳定、混合可控等诸多优异的性能而被越来越广泛的应用。传统机械搅拌、胶体磨等方法获得的液滴粒径均一性(单分散性)较差；基于水动力学的微流体技术是目前制造单分散微液滴的主要方法，但其速率处于ml/h级别，虽然可以通过集成微通道提高微液滴生长速率，达到l/h的量级仍具有一定的难度、且多通道间的相互影响较大，降低了系统的操控性及生产连续性，无法满足工业生产需要的产量。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种快速连续制备液滴微球的设备，以实现具有快速高效、高自动化、且连续生产能力的微液滴生产设备。

本实用新型的技术方案如下：

一种快速连续制备液滴微球的设备，所述设备包括分散相进料装置、连续相进料装置、连续相压力罐和旋转搅动装置，所述连续相压力罐的顶部与连续相进料装置连通，所述连续相压力罐的底部设有卸料口，在所述连续相压力罐的侧壁上从上至下设有出料口、分散相进孔和布风孔，所述分散相进料装置与分散相进孔连通，所述旋转搅动装置贯穿设置于连续相压力罐内。

优选的，所述分散相进料装置包括由上至下连接的分散相常压储料罐、分散相缓冲储料罐和分散相高压储料罐，所述分散相常压储料罐和分散相缓冲储料罐之间、分散相缓冲储料罐和分散相高压储料罐之间均采用双阀门连通。

优选的，所述连续相进料装置包括由上而下连接的连续相常压储料罐、连续相缓冲储料罐和连续相高压储料罐，所述连续相常压储料罐和连续相缓冲储料罐之间、连续相缓冲储料罐和连续相高压储料罐之间均采用双阀门连通。

优选的，在所述连续相压力罐外侧套设有分散相压力室和风室，所述分散相压力室和风室相互独立；所述分散相进孔位于分散相压力室内，所述布风孔位于风室内，所述分散相压力室通过双阀门与分散相高压储料罐连通。

优选的，所述连续相压力罐包括上部分的圆柱形罐体和下部分的圆台形罐体，所述分散相进孔位于圆柱形罐体的侧壁上，所述布风孔位于圆台形罐体的侧壁上。

优选的，所述设备还包括卸料罐和出料器，所述卸料罐通过双阀门与卸料口连通，所述出料器通过双阀门与出料口连通。

优选的，所述旋转搅动装置包括电机、搅拌轴和旋转桨片，所述搅拌轴贯穿设置于连续相压力罐，所述搅拌轴的上端与电机连接，所述旋转桨片设置在位于连续相压力罐内的搅拌轴上。

优选的，所述连续相压力罐的侧壁上设有多个分散相进孔，多个分散相进孔处于同一水平圆周上。

进一步优选的，所述分散相进孔倾斜设置，所述分散相进孔与垂直面的夹角大于等于0°。

优选的，所述分散相进孔的孔径小于2mm，所述相邻分散相进孔的间距大于等于2倍的分散相进孔孔径。此设计的好处在于，利用该设备可生产粒径小于2mm的液滴。

优选的，所述连续相压力罐的侧壁上设有多个布风孔，多个布风孔处于同一水平圆周上。

进一步优选的，所述布风孔倾斜设置，所述布风孔与水平面的夹角大于等于10°。

优选的，所述布风孔的孔径小于5mm，所述相邻布风孔的间距大于等于2倍的布风孔孔径。

优选的，所述布风孔的风速大于0.1m/s。

该快速连续制备液滴微球的设备的具体操作过程如下：

将连续相和分散相分别加入到连续相常压储料罐和分散相常压储料罐内，连续相通过连续相常压储料罐、连续相缓冲储料罐和连续相高压储料罐后进入到连续相压力罐内，与此同时，分散相通过分散相常压储料罐、分散相缓冲储料罐和分散相高压储料罐后进入到分散相压力室内，并通过分散相进孔射入连续相压力罐内；

在连续相压力罐内，通过布风孔向连续相压力罐内通风，电机启动，旋转桨片旋转带动连续相使其产生切向速度，连续相剪切分散相使分散相形成液滴，液滴在自身浮力和风的携带作用下向上运动，通过出料口进入到出料器内。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型通过设置分散相常压储料罐、分散相缓冲储料罐、分散相高压储料罐实现分散相的带压连续进料，以及通过设置连续相常压储料罐、连续相缓冲储料罐、连续相高压储料罐实现连续相的带压连续进料，最终实现原料的连续供给，保证连续制备液滴微球，实现连续化生产。

2.本实用新型通过在连续相压力罐内设置旋转桨片，使旋转桨片带动连续相旋转，产生足够的轴向剪切力，剪切通过分散相进孔进入连续相压力罐内的分散相形成液滴，提高了制备液滴微球的速度，同时，本实用新型设备可用于生产粒径小于2mm的微液滴。

3.本实用新型通过风室供风，有助于液滴微球快速进入出料器，促进了液滴微球的生产速度，实现本设备快速高效地生产。

附图说明

图1为本实用新型快速连续制备液滴微球的装置的结构示意图；

图2为图1中A-A部分的剖面图；

图3为图2中分散相进孔的放大图；

图4为图1中布风孔的放大图；

其中：1、分散相进料装置；2、分散相常压储料罐；3、双阀门；4、分散相缓冲储料罐；5、双阀门；6、分散相高压储料罐；7、双阀门；8、双阀门；9、分散相进孔；10、布风孔；11、双阀门；12、卸料罐；13、双阀门；14、风室；15、旋转桨片；16、分散相压力室；17、出料器；18、双阀门；19、连续相压力罐；20、电机；21、连续相高压储料罐；22、双阀门；23、连续相缓冲储料罐；24、双阀门；25、连续相常压储料罐；26、连续相进料装置。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

本实施例提供一种快速连续制备液滴微球的设备，如图1所示，该设备包括分散相进料装置1、连续相进料装置26、连续相压力罐19和旋转搅动装置，连续相压力罐19的顶部与连续相进料装置26连通，连续相压力罐19的底部设有卸料口，在所述连续相压力罐19的侧壁上从上至下设有出料口、分散相进孔9和布风孔10，分散相进料装置1与分散相进孔9连通，旋转搅动装置设置于连续相压力罐19内。

其中，分散相进料装置1包括由上而下连接的分散相常压储料罐2、分散相缓冲储料罐4和分散相高压储料罐6，分散相常压储料罐2和分散相缓冲储料罐4之间、分散相缓冲储料罐4和分散相高压储料罐6之间均采用双阀门3、5连通。

连续相进料装置26包括由上而下连接的连续相常压储料罐25、连续相缓冲储料罐23和连续相高压储料罐21，连续相常压储料罐25和连续相缓冲储料罐23之间、连续相缓冲储料罐23和连续相高压储料罐21之间均采用双阀门24、22连通。

在所述连续相压力罐19外侧套设有分散相压力室16和风室14，分散相压力室16和风室14相互独立；分散相进孔9位于分散相压力室16内，布风孔10位于风室14内，分散相压力室16通过双阀门7与分散相高压储料罐6连通，风室14通过双阀门11与外部风机连接。

另外，该设备还包括卸料罐12和出料器17，卸料罐12通过双阀门13与卸料口连通，出料器17通过双阀门18与出料口连通。

旋转搅动装置包括电机20、搅拌轴和旋转桨片15，搅拌轴贯穿设置于连续相压力罐19，搅拌轴的上端与电机20连接，旋转桨片15设置在位于连续相压力罐内的搅拌轴上。

连续相压力罐19的侧壁上设有12个分散相进孔9，且12个分散相进孔处于同一水平圆周上。分散相进孔9倾斜设置，分散相进孔9与垂直面的夹角为30°。

分散相进孔9的孔径小于2mm，相邻分散相进孔的间距为6mm。实际制造过程中，分散相进孔的孔径及分散相进孔之间的间距可根据用户的生产量进行设置，但相邻分散相进孔的间距最小为分散相进孔孔径的2倍。

连续相压力罐的侧壁上设有12个布风孔10，且12个布风孔处于同一水平圆周上。布风孔10倾斜设置，布风孔10与水平面的夹角为10°。

布风孔10的孔径小于5mm。由风室进入布风孔10的风速大于0.1m/s。

实施例2：

本实施例提供一种快速连续制备液滴微球的设备，结构如实施例1所述，其不同之处在于：连续相压力罐19包括上部分的圆柱形罐体和下部分的圆台形罐体，分散相进孔9位于圆柱形罐体的侧壁上，布风孔10位于圆台形罐体的侧壁上。

利用该快速连续制备液滴微球的设备进行操作的具体过程如下：

A.分散相连续进料的具体操作步骤如下：

(1)将分散相加入到分散相常压储料罐2，关闭分散相缓冲储料罐4和分散相高压储料罐6之间的双阀门5，并打开分散相常压储料罐2和分散相缓冲储料罐4之间的双阀门3，分散相由分散相常压储料罐2流入到分散相缓冲储料罐4内；

(2)待步骤(1)中的分散相进入到分散相缓冲储料罐4内3/4位置时，关闭分散相常压储料罐2和分散相缓冲储料罐4之间的双阀门3，向分散相缓冲储料罐4内冲压；

(3)待分散相缓冲储料罐4内压力值与分散相高压储料罐6内压力值相同后，停止冲压，打开分散相缓冲储料罐4和分散相高压储料罐6之间的双阀门5，分散相流入分散相高压储料罐6内，然后关闭分散相缓冲储料罐4和分散相高压储料罐6之间的双阀门5，与此同时，打开分散相常压储料罐2和分散相缓冲储料罐4之间的双阀门3泄压、打开分散相高压储料罐6与分散相压力室16之间的双阀门7，分散相进入到分散相压力室16内，并通过分散相进孔9射入连续相压力罐19内。

B.连续相连续进料的具体操作步骤如下：

(1)将连续相加入到连续相常压储料罐25，关闭连续相缓冲储料罐23和连续相高压储料罐21之间的双阀门22，并打开连续相常压储料罐25和连续相缓冲储料罐23之间的双阀门24，连续相由连续相常压储料罐25流入到连续相缓冲储料罐23内；

(2)待步骤(1)中的连续相进入到连续相缓冲储料罐23内3/4位置时，关闭连续相常压储料罐25和连续相缓冲储料罐23之间的双阀门24，向连续相缓冲储料罐23内冲压；

(3)待连续相缓冲储料罐23内压力值与连续相高压储料罐21内压力值相同后，停止冲压，打开连续相缓冲储料罐23和连续相高压储料罐21之间的双阀门22，连续相流入连续相高压储料罐21内，然后关闭连续相缓冲储料罐23和连续相高压储料罐21之间的双阀门22，与此同时，打开连续相常压储料罐25和连续相缓冲储料罐23之间的双阀门24泄压、打开连续相高压储料罐21与连续相压力罐19之间的双阀门8，连续相进入到连续相压力罐19内。

C.在连续相压力罐19内，通过布风孔10向连续相压力罐19内通风，电机20启动，旋转桨片15旋转带动连续相使其产生切向速度，连续相剪切分散相使分散相形成液滴，液滴在自身浮力和风的携带作用下向上运动，通过出料口进入到出料器17内。

本实施例提供一种快速连续制备液滴微球的设备的使用方法，包括如下步骤，

(1)以水(W)为连续相、油(O)为分散相。按照上述A的操作步骤将油相加入到分散相压力室16中；按照B的操作步骤将水相加入到连续相压力罐19中。

(2)设置36个以45°角倾斜的分散相进孔9，相邻分散相进孔9的间距为1mm，孔径小于100μm；布风孔10的倾斜角度为60°、周向上均匀布置36个，孔径为1.5～2mm，进口气速为3m/s。

(3)分散相压力室16的工作压力为1Mpa；连续相压力罐19的工作压力为0.1Mpa。

(4)电机20逆时针旋转，转速为300转/分钟；带动连续相压力罐19的水相具有一定的切向速度。

(5)分散相压力室16中的油相在压力作用下透过分散相进孔9进入连续相压力罐19中。具有一定切向速度的水相剪切分散相形成粒径小于2mm的油液滴。

(6)油液滴在自身浮力、及通过布风孔10的风的携带作用下向上运动；开启双阀门18，在具有一定切向速度的水相携带作用下，油液滴被收集到出料器17内。

通过设置分散相常压储料罐、分散相缓冲储料罐、分散相高压储料罐实现分散相的带压连续进料，以及通过设置连续相常压储料罐、连续相缓冲储料罐、连续相高压储料罐实现连续相的带压连续进料，最终实现原料的连续供给，保证连续制备液滴微球，实现连续化生产，并通过风室供风，有助于液滴微球快速进入出料器，促进了液滴微球的生产速度，实现本设备快速高效地生产。

Claims (9)

1.一种快速连续制备液滴微球的设备，其特征在于，所述设备包括分散相进料装置、连续相进料装置、连续相压力罐和旋转搅动装置，所述连续相压力罐的顶部与连续相进料装置连通，所述连续相压力罐的底部设有卸料口，在所述连续相压力罐的侧壁上从上至下设有出料口、分散相进孔和布风孔，所述分散相进料装置与分散相进孔连通，所述旋转搅动装置贯穿设置于连续相压力罐内。

2.如权利要求1所述的快速连续制备液滴微球的设备，其特征在于，所述分散相进料装置包括由上至下连接的分散相常压储料罐、分散相缓冲储料罐和分散相高压储料罐，所述分散相常压储料罐和分散相缓冲储料罐之间、分散相缓冲储料罐和分散相高压储料罐之间均采用双阀门连通。

3.如权利要求1所述的快速连续制备液滴微球的设备，其特征在于，所述连续相进料装置包括由上而下连接的连续相常压储料罐、连续相缓冲储料罐和连续相高压储料罐，所述连续相常压储料罐和连续相缓冲储料罐之间、连续相缓冲储料罐和连续相高压储料罐之间均采用双阀门连通。

4.如权利要求2所述的快速连续制备液滴微球的设备，其特征在于，在所述连续相压力罐外侧套设有分散相压力室和风室，所述分散相压力室和风室相互独立；所述分散相进孔位于分散相压力室内，所述布风孔位于风室内，所述分散相压力室通过双阀门与分散相高压储料罐连通。

5.如权利要求1所述的快速连续制备液滴微球的设备，其特征在于，所述连续相压力罐包括上部分的圆柱形罐体和下部分的圆台形罐体，所述分散相进孔位于圆柱形罐体的侧壁上，所述布风孔位于圆台形罐体的侧壁上。

6.如权利要求1所述的快速连续制备液滴微球的设备，其特征在于，所述设备还包括卸料罐和出料器，所述卸料罐通过双阀门与卸料口连通，所述出料器通过双阀门与出料口连通。

7.如权利要求1所述的快速连续制备液滴微球的设备，其特征在于，所述旋转搅动装置包括电机、搅拌轴和旋转桨片，所述搅拌轴贯穿设置于连续相压力罐，所述搅拌轴的上端与电机连接，所述旋转桨片设置在位于连续相压力罐内的搅拌轴上。

8.如权利要求1所述的快速连续制备液滴微球的设备，其特征在于，所述连续相压力罐的侧壁上设有多个分散相进孔，多个分散相进孔处于同一水平圆周上。

9.如权利要求1所述的快速连续制备液滴微球的设备，其特征在于，所述连续相压力罐的侧壁上设有多个布风孔，多个布风孔处于同一水平圆周上。