流動化學(xué)技術(shù)是基于微反應(yīng)器等連續(xù)反應(yīng)器技術(shù)而產(chǎn)生的新的合成工藝技術(shù)，在原料藥合成及精細(xì)化工等于制藥、原料藥、化工、精細(xì)化工、石化等領(lǐng)域領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注，在少部分合成過程已經(jīng)得到了應(yīng)用，被認(rèn)為是改變制藥過程的下一代綠色技術(shù)之一。但是相比于傳統(tǒng)的釜式合成過程，流動化學(xué)技術(shù)具有過程控制和設(shè)備精度要求高的特點，傳統(tǒng)的化學(xué)實驗室設(shè)備均不能滿足要求，一般實驗室想開展流動化學(xué)相關(guān)研究十分困難。而國外進口成套流動化學(xué)設(shè)備動輒上百萬，且靈活性較差，無法靈活改變模塊，適用不同體系研發(fā)要求。針對這些問題，具有多年連續(xù)輸送泵和分析儀器生產(chǎn)經(jīng)營的歐世盛公司跟國內(nèi)微反應(yīng)器研究領(lǐng)先的清華大學(xué)微化工課題組流動化學(xué)方向的研究老師通力合作，隆重推出Flow Lab（Flow Chemistry Lab，即流動化學(xué)實驗室）系列產(chǎn)品，為相關(guān)大學(xué)和企業(yè)開展流動化學(xué)實驗室研究提供更強有力的工具。
1微反應(yīng)器的選擇
流動化學(xué)中連續(xù)反應(yīng)器的設(shè)計時實現(xiàn)其功能的核心。但是連續(xù)反應(yīng)器它是根據(jù)不同的反應(yīng)類型和需求來定制化的產(chǎn)品，不是商品化的產(chǎn)品，在摸索工藝之前要搞清楚連續(xù)反應(yīng)的工藝原理，要在溫度、壓力、物料流速、反應(yīng)停留時間等幾個維度上進行條件摸索，最后定型一個適合自己的反應(yīng)器。建議用戶跟相關(guān)微反應(yīng)器研究和生產(chǎn)的廠家或者大學(xué)進行合作，購買或者定制合適的連續(xù)反應(yīng)器。
2輸液泵的選擇
在相應(yīng)的流動化學(xué)實驗中，連續(xù)穩(wěn)定的物料流動是實現(xiàn)流動化學(xué)特性的基礎(chǔ)，而在實際實驗中由于化學(xué)物料的復(fù)雜性，經(jīng)常容易出現(xiàn)泵進料流量不準(zhǔn)，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果也無法使用。目前，用戶供料用的泵絕大多數(shù)用的都是液相高壓平流泵，這種泵由于前段的機械單向閥的微小間隙通道限制，導(dǎo)致供液過程中的固體沉積堆積在寶石球周圍，出現(xiàn)間歇供液或停止供液的現(xiàn)象，粘性或帶有懸浮顆粒的物料更容易出現(xiàn)這種情況，從而導(dǎo)致不能準(zhǔn)確進料，也就無法做準(zhǔn)確的條件摸索，強酸濃酸等溶液更是無法供液，因此業(yè)界才有了“輸液泵限制了流動化學(xué)發(fā)展”的說法。因此，做流動化學(xué)急需一臺萬能泵，能精準(zhǔn)平穩(wěn)無脈動、大流量、耐壓、耐腐蝕、耐高溫、耐粘稠顆粒的萬能輸液泵。針對這個問題，北京歐世盛公司（以下簡稱公司）在2018年開始了研發(fā)工作，經(jīng)過一年的研發(fā)攻關(guān)，公司在2019年3月份成功研發(fā)出了核心部件---萬能切換閥，基于該部件公司推出了這款雙注射器注射泵（圖2），從而實現(xiàn)了一臺泵可以輸供絕大部分所有物料的世界性難題。
圖2 無閥雙注射高壓恒流泵
3背壓閥的選擇
解決了泵的問題，若想實現(xiàn)反應(yīng)器中的恒流恒壓還需要解決反應(yīng)器后端的背壓閥問題，目前用戶所用的背壓閥基本為手動背壓閥，手動調(diào)節(jié)反應(yīng)器中的微小壓力變化數(shù)值費時費力，因調(diào)節(jié)滯后而造成條件不準(zhǔn)和物料浪費。針對這個問題，公司在2018年8月份成功開發(fā)出全自動背壓調(diào)節(jié)器（圖3），可與供料泵實時聯(lián)動，保證反應(yīng)器中的恒流恒壓環(huán)境，使條件摸索的準(zhǔn)確度和效率大幅提高。
圖3 全自動背壓閥
4合成物料的檢測驗證
在實際操作流動化學(xué)實驗過程中，在合成物料流出背壓閥的時候，需要取樣采用高效液相色譜儀、氣相色譜儀等進行檢測分析，至少需要1-2個小時才能看到檢測結(jié)果，導(dǎo)致條件摸索的過程繁瑣而漫長，。而如果在背壓閥后端串聯(lián)一臺在線檢測器，對每次更換條件的結(jié)果做在線監(jiān)測，則可以讓實驗效率大大提高，據(jù)此，公司與清華相關(guān)老師團隊充分交流后，根據(jù)不同反應(yīng)中的官能團特性，開發(fā)出了在線紫外可見檢測器（圖4），在線傅里葉近紅外檢測器和在線拉曼檢測器，從而使條件摸索的效率大幅提高。
圖4 在線紫外可見檢測器
在現(xiàn)實的實驗中，經(jīng)過在線檢測器的分析檢測后，需要保留一些有價值樣本做氣相或液相檢測，通常這種情況都需要人工值守接樣，經(jīng)常需要值守數(shù)個小時，操作繁瑣。根據(jù)這個需求，公司開發(fā)了100位進樣瓶的全自動在線樣品收集系統(tǒng)（圖5），除了能夠根據(jù)時間和數(shù)量的維度收集外，還有在線稀釋、分瓶等功能，待收集工作結(jié)束后直接放在氣相或液相的自動進樣器中檢測。至此，一個完整的連續(xù)流實驗結(jié)束了。
圖5 全自動在線樣品收集器
5實驗過程分析與方法建立
用戶在做連續(xù)流工藝開發(fā)過程時，是需要做大量的條件摸索實驗的，其中產(chǎn)生了大量的實驗結(jié)果，每次實驗還需要調(diào)節(jié)各個設(shè)備模塊的參數(shù)，這樣，最好是能有一套智能管理軟件，來實時顯示所有硬件模塊的工作狀態(tài)并進行遠(yuǎn)程管理，對實驗數(shù)據(jù)進行智能分析，篩選出條件或經(jīng)驗數(shù)據(jù)，從而建立工藝方案。公司的研發(fā)團隊將公司的所有產(chǎn)品都做了網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議和接口設(shè)置，并研發(fā)出一套流動化學(xué)實驗管理平臺軟件（圖6），滿足上述所有需求。
圖6 管理軟件
以上幾個模塊的組成即構(gòu)成了一個完整的Flow Lab（圖7），用戶可以根據(jù)自己的反應(yīng)類型將物料輸入進行微反應(yīng)實驗了，由于解決了供料泵的瓶頸和自動化流程操控的問題，將使用戶的條件摸索變得快速準(zhǔn)確，更好的完成工藝開發(fā)等研發(fā)工作。
圖7 完整Flow Lab組成模塊圖
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