[发明专利]流体反应器

说明书

通过碰撞产生颗粒流体的流体反应器，包括：壳体(30)，围成碰撞室(40)；第一流体喷嘴(10)；第二流体喷嘴(20)，与第一流体喷嘴(10)反向共线，第二流体喷嘴(20)和第一流体喷嘴(10)在共同的碰撞区域(50)中在喷嘴(10,20)的喷射方向上直接相对；至少一个冲洗流体入口(32)，通向碰撞室(40)，设置在第一流体喷嘴(10)的侧面(36)；及至少一个产物出口(34)，引出碰撞室(40)，设置在第二流体喷嘴(20)的侧面(38)。

技术领域

本发明涉及流体反应器，特别是所谓的冲击喷射反应器，用于通过从流体介质中沉淀来产生纳米颗粒。本发明涉及从溶液中制备具有窄粒度分布的纳米颗粒的方法和手段，特别用于化学或药物产品中。

背景技术

当溶解有该物质或其前体的液体在高压下并因此在高速下遇到沉淀浴时，可以通过从该物质或其混合物或其前体的溶液中沉淀而获得物质或物质混合物的纳米颗粒。这导致液体的雾化，并因此形成纳米颗粒结构形式的沉淀产物。一种技术实现被称为“冲击喷射”方法。为此，需要使用流体反应器，其中，通过两个相对放置的流体喷嘴在高压下对两种流体，即要沉淀物质的流体和要在其中进行沉淀的流体加压，使得这两种流体以自由射流的形式在喷嘴之间的碰撞区高速相遇。由于两种流体的冲击对流重叠面垂直于两种流体各自的初始射出方向，即垂直于喷射方向，于是会产生所谓的“碰撞盘”。在两个自由射流的碰撞点处，由于两种不相容介质的高度湍流混合而发生化学沉淀反应，而这种高度湍流混合过程中普遍存在剪切力，沉淀的产物会以纳米颗粒的形式形成或在沉淀过程中直接分散成纳米颗粒。假设颗粒的粒度是在碰撞点的速度梯度函数。然而根据产品组成，颗粒的粒度还取决于系统中的温度和/或压力。通常获得的粒径在50至500μm的范围内。

从相对的喷嘴流出的两个自由射流发生碰撞，并在产生的碰撞盘中完全耗尽。碰撞盘中存在的纳米颗粒产物收集在反应器中，然后从反应器中去除。此处通常需要将纳米颗粒与碰撞盘的纳米颗粒流体分离。为了从反应器中去除碰撞盘的纳米颗粒流体，可以用冲洗介质间歇地或连续地冲洗反应器。已知去除纳米颗粒流体是在碰撞盘的平面方向上进行的，即垂直于两个碰撞的自由射流的方向。

这种类型的现有反应器的缺点在于，所获得的纳米颗粒的粒度较宽，而且很大程度上取决于所使用的操作参数，特别是压力和流速，还取决于介质的物理化学性质，尤其是粘度和表面张力。为了获得可重复的结果，需要精确控制操作参数。然而在现有的流体反应器中，即使在理想的操作条件下，可获得的粒度分布对某些应用而言也尚不够广，并且需要分离粒度的进一步措施。

因此需要进一步开发通过“冲击喷射”方法生产纳米颗粒的方法和手段，以能够简单地或者说无须严格参数控制就能获得稳定可重复产生的纳米颗粒，并具有较窄的粒度分布。

发明内容

根据权利要求1，通过提供通过碰撞产生纳米颗粒流体，特别是纳米颗粒的流体反应器，该技术问题得以解决。

特别是，通过具有围成碰撞室的壳体的流体反应器。第一流体喷嘴向所述碰撞室内突出，第二流体喷嘴和第一流体喷嘴反向共线设置，第二流体喷嘴和第一流体喷嘴在共同的碰撞区域中在喷嘴的喷射方向上直接相对。根据本发明，反应器在壳体上具有布置在第一流体喷嘴的侧面的至少一个冲洗流体入口，该冲洗流体入口通向碰撞室。流体反应器还具有位于第二流体喷嘴的侧面并引出碰撞室的至少一个产物出口。

根据本发明，所提供的流体反应器的特点在于，在第一流体喷嘴的侧面上形成有特殊形状的结构，该结构具有可通过冲洗流体入口施加的冲洗流体(气体或液体)。在本文中，这些结构适用于在碰撞室或至少在碰撞区域中产生沿着第一流体喷嘴的喷射方向运行的、定向的(特别是层流)冲洗流体流，其中，在第一流体喷嘴的侧面上形成有作为平行通道的冲洗流体传导结构。“定向流动”在本文中是指优选的层流分布，其中流体在不混合且不形成涡流的层中流动。雷诺数Re作为流速、反应器几何特征长度和粘度的函数在此处不应超过Re＝2300。