[发明专利]具有双重作用密封件的高温压力消解容器系统

说明书

公开了一种用于高压反应的容器系统。所述系统包括：插塞式聚合物圆柱体反应容器，所述反应容器具有径向地延伸穿过所述反应容器的壁的压力通风开口；以及支撑框架，所述容器被收纳到所述支撑框架中。所述容器上和所述框架上的互补的键锁结构元件将所述支撑框架中的所述反应容器和所述径向延伸的通风开口的定向限于限定的单个位置。

本申请是申请人CEM有限公司于2017年5月1日提出的PCT申请PCT/US2017/030384于2018年12月12日进入国家阶段的申请号为201780036649.0、发明名称为“具有双重作用密封件的高温压力消解容器系统”的发明申请的分案申请。

背景技术

本发明涉及用于高压化学的容器系统，并且特别涉及微波辅助的化学分析，例如于强酸中的消解或于有机溶剂中的萃取。

将微波辐射用于酸消解和溶剂萃取通常在行业内得到确认。

消解涉及几个类型的过程，包括减少在高温炉中灰化的材料。然而，在本发明的背景下，消解主要通过以下操作来进行：将基质(岩石、植物、土壤、食物、药物、塑料、金属)放入强无机酸或几种强无机酸(硫酸、盐酸、磷酸、硝酸)的组合中，并且加热所得组合物，直到酸将基质分解成元素或离子。在消解结束时，得到的通常是澄清或接近无色的溶液，能够将所述溶液稀释，接着使用一种或多种定量分析方法对所述溶液进行测试。

微波辅助的封闭容器萃取明显地减少了溶剂用量，并且能够特别地用以使用比常规塞拉萃取(Sierra extraction)所需的溶剂少一个数量级的量的溶剂来进行许多萃取。

在消解背景下，封闭微波系统的最显著优点是其提供的时间节省。与敞开式消解的5到12个小时(或更久)相比，微波消解能够在小于约一小时的时间中进行。封闭微波系统还准许消解在高于酸的沸点的温度下进行，而敞开式消解被限于酸的沸点。微波消解需要的酸与敞开式消解相比成比例地减少。微波消解在被恰当进行时防止腐蚀性酸雾的损耗和或挥发组分的对应损耗。最终，与敞开式消解相比，微波消解消除了来自外源的污染的风险。

出于特定目的，个别化的单个样本测试最有帮助，但是在许多情况下，同时并行地消解多个类似基质的批量系统会有帮助且有效率。当前实例包括(但不限于)来自CEM公司(美国，北卡罗来纳州(NC)，马修斯(Matthews)；本申请的受让人)的Mars 6^TM仪器。

在批量情况下，能够通过在每个批次中包括更多样本来提高效率。因此，目前可用的批量系统常常合并能同时保持至多12个消解容器的转台。通常，每个容器被保持在某一类型的加强结构中，以在微波加热步骤使反应直接达到成功进行消解所需的温度时，帮助将容器保持在封闭状态。

然而，作为一些部分缺点或限制，许多此类系统被限于相当小的容积，且许多此类系统需要连接的控制件以测量温度和压力并且限于一次最多12个容器。通常通过打开容器的盖(即使只是稍微打开)和允许气体逸出来进行大部分封闭微波容器系统中的压力释放。

另外，用以在所要压力下使容器保持封闭(并且在一些情况下，在特定压力限制下动态地打开)的机械系统中的一些需要显著的机械效益，例如多达60英寸磅的扭矩。

基于如此要求，在一个批次中合并12个容器的系统需要付出很大努力以在能够进行批次处理之前关闭所有容器。

因此，需要在转台上包括更多容器以用于批次处理的仪器，其中能够保持至少约数百毫升或更多的容器，不需要用于温度和压力测量的任何连接的控制件，不需要任何金属零件，并且同时更有意地控制动态压力密封件的排气。

发明内容

在一个方面，本发明是一种用于高压反应的容器系统，所述容器系统包括：插塞式聚合物圆柱体反应容器，所述反应容器具有径向地延伸穿过所述反应容器的壁的压力通风开口；以及支撑框架，所述容器被收纳到所述支撑框架中。所述容器和所述框架上的互补的键锁结构元件将所述支撑框架中的所述反应容器和所述径向延伸的通风开口的定向限于限定的单个位置。