超临界结晶制药设备
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 一、组成装置的各部件及技术指标

1、冷浴

型号：DC-1015，工作温度：-5~，精度：±，工作槽容积：280×250×，冷浴带有外循环装置，可用来冷却CO₂泵的泵头。

2、储罐

型号：ZR-1型，工作压力：16MPa，容积：1000ml，用来储存液态CO₂，储罐安装在冷却槽内。

3、冷凝管

在储罐进、出口分别安装有冷凝管，冷凝管采用Φ6×高压不锈钢管绕制而成。用于冷却CO₂，使其充分液化。

4、CO₂高压泵

工作压力：30MPa，流量可任意调节，流量：50ml/min。该泵泵头带有冷却装置，与冷浴外循环回路连接，使泵头始终处于低温状态，以便连续输出CO₂。

泵的出口安装一电接点压力表，通过在表上设定压力上限值可有效防止泵或系统过载。

5、压力阻尼器

从CO₂高压泵输出的CO₂温度很低，在进入结晶釜前先将其预热，压力阻尼器采用盘管方式。

6、恒温箱

恒温箱工作室尺寸：400×450×，工作温度：室温~，控制精度：±，恒温箱采用电加热，热风循环方式加热，温度由恒温箱温控仪设定并控制。恒温箱内胆采用不锈钢材料制作，耐高温、防腐蚀。恒温箱门上设玻璃视窗，内设照明灯，可方便视窗结晶器的观察。

7、高压结晶器

工作压力：30MPa（以下），容积：25ml、50ml、100ml、200ml。

结晶器底部安装金属过滤板，用来收集微粒。结晶器顶部安装一喷嘴，喷嘴孔可以从几个微米到几十个微米不等，溶液从中间的一个喷嘴喷出，CO₂从周围的4个喷嘴喷出，确保溶液与CO₂充分均匀混合。设计测温、测压仪表。

8、溶液泵

型号P230，工作压力：40MPa，流量：0.01—10ml/min

9、背压阀

在结晶器与分离器之间安装背压调节阀，用来控制结晶器压力。

10、分离器

工作压力：16MPa，容积：1000ml。采用电加热方式。

温度由分离器温控仪设定并控制，分离器上安装有压力表，用于压力测量。

11、管路流程采用Φ6×不锈钢管线连接。

二、基本工作原理

该装置主要完成两个方面试验工作：

一是连续操作的微细粒子的制备。主要工作过程是：CO₂泵将CO₂送到结晶的顶部，结晶器的压力通过背压阀进行控制。CO₂在进入泵前用冷却器冷却到以下防止发生气穴现象。结晶器安装在空气浴内，其温度由控温仪、加热器和循环风扇来调切节，分离器安装在结晶釜后，温度由水浴循环实现控制。当系统稳定后，用平流高压泵将溶液从贮瓶通过喷嘴进入结晶器。从喷嘴喷出的亚毫米级液滴分散在抗溶剂气体构成的连续介质中，由于液滴的膨胀和蒸发结晶析出溶质微粒。在结晶器内设有玻璃筒和金属过滤板，用来收集微粒。在结晶釜内实现部分造粒之后，CO₂与大部分液体的混合物离开结晶器，通过雾状喷嘴进入级分离器内并降压，由于压力的急剧下降，在这一过程中溶液在瞬时达到超饱和，从而析出细微溶质颗粒。之后，CO₂与溶剂混合物进入第二级分离器并减压，实现CO₂与溶剂的分离，而后，两者再分别循环利用。当收集到足够的微粒后，停止溶液供应，而继续通入CO₂，在结晶器内用CO₂除去微粒上的残余溶剂。

二是对部分高聚物溶解能力的考查。主要工作过程是：将级分离器与结晶釜间的阀门关闭，将高聚物溶化或溶解后通过高压平流泵打入结晶釜，或直接将高聚特添加到结晶釜内，然后加入CO₂过到某一设定压力，压力由压力表读出，为确保安全需将背压阀调整到结晶极限压力以下，通过视窗观察CO₂的溶解能力及其溶液的稳定性。观察完成后，通过外接喷嘴将溶液直接喷出结晶釜外，观物质的形态及特性变化。根据所溶解物质的不同，有两种外接喷嘴：一种是单孔的尖嘴，孔径1个毫米；另一种是雾状的多孔喷嘴，孔径为0.1个毫米。

三、安全注意事项

1、整套装置必须有安全可靠的接地，以防漏电伤人。

2、各部件及管路流程有其安全的工作压力，操作时切不可超过此压力，尤其使用CO₂气体时需要特别小心，防止高压损坏设备，伤击操作人员。

3、恒温箱加热时，风机开关一定要打开，以防热量集聚，造成局部高温，损坏设备。

4、冷浴、水浴内必须加足介质方可制冷或加热，以防损坏设备。

5、设备用完后要及时清洗，以防锈蚀或堵塞管路。

四、操  作

1、在冷浴内注入酒精、水溶液。

2、打开冷浴制冷及循环开关。

3、开CO₂气瓶阀，储罐前截止阀，向储罐充CO₂。

4、打开预热器加热开关，设定加热温度。

5、打开恒温箱风机开关，加热开关，设定加热温度。

6、打开分离器1、2加热开关，设定加热温度。

7、当冷浴温度降低到左右时，开储罐后阀，预热器两端阀门开CO₂泵，向结晶器注入CO₂。

8、当结晶器压力到所需压力时，调节结晶器后调压阀，控制结晶器压力。

9、此时分离器1压力上升，到所需压力时，调节分离器1后调压阀，控制分离器1压力。

10、此时分离器2压力上升，到所需压力时，调节分离器2后调压阀，控制分离器2压力。

分离器2后有2个调压阀，一个调压阀出口直接放空，一个循环至储罐，可选择使用。

选择循环时，分离器2压力必须大于储罐压力。

11、观察结晶器，分离器压力，当有变化时可作适当调节。

12、当压力、温度恒定后，用平流泵向结晶器内注入结晶溶液。

13、试验结束时，先停CO₂泵，关预热器、结晶器喷嘴、恒温箱、分离器加热开关，再关储罐后阀门、分离器2后调节阀，开各放空阀放空。当温度降至一定温度，压力为零时，打开结晶器或分离器取出结晶物质。

原创作者：海安县石油科研仪器有限公司