本發(fā)明涉及一種脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
化工原理實(shí)驗(yàn)是化學(xué)工程與工藝以及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，具有顯著的工程特點(diǎn)，該課程是培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)與實(shí)踐能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)裝置均為固定的裝置，實(shí)驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目單一，雖然可以開展驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型與研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式相對(duì)固定，難以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，無法有效地培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐動(dòng)手能力以及對(duì)知識(shí)的探究學(xué)習(xí)能力；而且處理效率低，耗時(shí)長(zhǎng)，萃取不夠均勻徹底。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種使用方便、處理效率高的脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，保證均勻萃取。
本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，包括萃取塔、重相貯槽和輕相貯槽，重相貯槽上連接有通往萃取塔頂部的重相供料管，輕相貯槽上連接有通往萃取塔底部的輕相供料管；還包括空壓機(jī)，空壓機(jī)連接有通往萃取塔底部的脈沖氣管，脈沖氣管上設(shè)置有由脈沖調(diào)節(jié)器控制的脈沖電磁閥；萃取塔底部還連接有重相排出管，萃取塔頂部連接有輕相回收管。
進(jìn)一步的，所述重相供料管上設(shè)置有重相輸送泵、重相流量計(jì)和重相進(jìn)口閥；輕相供料管上設(shè)置有輕相輸送泵、輕相流量計(jì)和輕相進(jìn)口閥；輕相供料管出料端的輕相分布器，脈沖氣管出氣端設(shè)置有脈沖氣體分布器，重相供料管出料端設(shè)置有重相分布器。
進(jìn)一步的，所述重相排出管為倒U型結(jié)構(gòu)且高度可調(diào)，重相排出管上設(shè)置有重相出口閥；所述輕相回收管經(jīng)分層器與輕相回收槽相連接，輕相回收槽與所述輕相貯槽相連接；輕相供料管上旁接有輕相補(bǔ)充管，重相供料管上旁接有重相補(bǔ)充管，萃取塔頂部還連接有排空管。
進(jìn)一步的，所述重相排出管兩側(cè)直管部由多節(jié)滑動(dòng)配合的管道套接而成。
進(jìn)一步的，所述萃取塔由位于頂部塔座、中部玻璃柱和底部塔座組成，萃取塔的玻璃柱內(nèi)設(shè)置有位于上、下兩端的篩板，玻璃柱內(nèi)填充有位于兩端篩板之間的填料。
一種脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，采用如上所述的脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，包括以下步驟：（1）在輕相貯槽和重相貯槽內(nèi)分別加入原料液和萃取劑，打開萃取塔頂部的排空管；（2）啟動(dòng)重相輸送泵將重相經(jīng)重相流量計(jì)后送入萃取塔內(nèi)，充滿整個(gè)萃取塔；（3）啟動(dòng)輕相輸送泵將輕相經(jīng)輕相流量計(jì)后輸送進(jìn)入萃取塔；（4）萃取塔內(nèi)的兩相界面位置通過重相出口閥和重相排出管的高度位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)空壓機(jī)的空氣壓力，并調(diào)節(jié)脈沖調(diào)節(jié)器至適合的脈沖頻率，向萃取塔注入脈沖其他，萃取塔內(nèi)的兩相流體在脈沖條件下進(jìn)行液液萃取。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單方便，大大加快了樣品處理速度，提高的工作效率，同時(shí)保證均勻萃取，提高實(shí)驗(yàn)可靠性；同時(shí)該裝置可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行自組裝，使用靈活性好。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)造圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例中重相排出管構(gòu)造示意圖；
圖中標(biāo)號(hào)說明：1-輕相貯槽；2-輕相輸送泵；3-輕相流量計(jì)；4-輕相進(jìn)口閥；5-輕相分布器；6-填料；7-萃取塔；8-分層器；9-輕相回收槽；10-重相出口閥；11-重相貯槽；12-重相輸送泵；13-重相流量計(jì)；14-重相進(jìn)口閥；15-空壓機(jī)；16-脈沖調(diào)節(jié)器、17-重相供料管、18-輕相供料管、19-脈沖氣管、20-重相排出管、21-輕相回收管、22-脈沖氣體分布器、23-重相分布器、24-輕相補(bǔ)充管、25-重相補(bǔ)充管、26-排空管。
具體實(shí)施方式
如圖1~2所示，一種脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，包括萃取塔7、重相貯槽11和輕相貯槽1，重相貯槽11上連接有通往萃取塔7頂部的重相供料管17，輕相貯槽上連接有通往萃取塔7底部的輕相供料管18；還包括空壓機(jī)15，空壓機(jī)15連接有通往萃取塔7底部的脈沖氣管19，脈沖氣管19上設(shè)置有由脈沖調(diào)節(jié)器16控制的脈沖電磁閥，脈沖控制器可以脈沖電磁閥調(diào)節(jié)開啟頻率和每次的開啟時(shí)間；從而實(shí)現(xiàn)萃取脈沖過程；萃取塔7底部還連接有重相排出管20，萃取塔7頂部連接有輕相回收管21，輕相和重相在脈沖氣體作用下能夠充分混合，實(shí)現(xiàn)萃取均勻徹底，同時(shí)加快處理速度，提高工作效率。
在本實(shí)施例中，所述重相供料管17上設(shè)置有重相輸送泵12、重相流量計(jì)13和重相進(jìn)口閥14；輕相供料管18上設(shè)置有輕相輸送泵2、輕相流量計(jì)3和輕相進(jìn)口閥4；輕相供料管18出料端的輕相分布器5，脈沖氣管出氣端設(shè)置有脈沖氣體分布器22，重相供料管出料端設(shè)置有重相分布器23，脈沖氣管上還設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥。
在本實(shí)施例中，所述重相排出管20為倒U型結(jié)構(gòu)且高度可調(diào)，調(diào)節(jié)重相排出管的高度以控制萃取塔內(nèi)兩相界面位置；重相排出管20上設(shè)置有重相出口閥10；所述輕相回收管21經(jīng)分層器8與輕相回收槽9相連接，輕相回收槽9與所述輕相貯槽1相連接；輕相供料管18上旁接有輕相補(bǔ)充管24，重相供料管上旁接有重相補(bǔ)充管25，在輕相貯槽和重相貯槽中的輕相和重相量不足時(shí)，可以通過補(bǔ)充管進(jìn)行補(bǔ)充；萃取塔頂部還連接有排空管26。
在本實(shí)施例中，所述重相排出管20兩側(cè)直管部由多節(jié)滑動(dòng)配合的管道套接而成；在具體實(shí)施過程中，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，重相排出管20也可以直接采用軟管。
在本實(shí)施例中，萃取塔、流量計(jì)、輸送泵、閥門等部件與管道之間采用可拆卸連接，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行自組裝，使用的靈活性好。
在本實(shí)施例中，所述萃取塔7由位于頂部塔座、中部玻璃柱和底部塔座組成，萃取塔的玻璃柱內(nèi)設(shè)置有位于上、下兩端的篩板，玻璃柱內(nèi)填充有位于兩端篩板之間的填料6，萃取塔內(nèi)可裝填不同尺寸、不同材質(zhì)和不同形狀的填料，以滿足脈沖填料萃取塔流體力學(xué)性能與傳質(zhì)性能實(shí)驗(yàn)研究的需要。
一種脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，采用如上所述的脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，包括以下步驟：（1）在輕相貯槽和重相貯槽內(nèi)分別加入原料液和萃取劑，打開萃取塔頂部的排空管；（2）啟動(dòng)重相輸送泵將重相經(jīng)重相流量計(jì)后送入萃取塔內(nèi)，充滿整個(gè)萃取塔；（3）啟動(dòng)輕相輸送泵將輕相經(jīng)輕相流量計(jì)后輸送進(jìn)入萃取塔；（4）萃取塔內(nèi)的兩相界面位置通過重相出口閥和重相排出管的高度位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)空壓機(jī)的空氣壓力，并調(diào)節(jié)脈沖調(diào)節(jié)器至適合的脈沖頻率，向萃取塔注入脈沖氣體，萃取塔內(nèi)的兩相流體在脈沖條件下進(jìn)行液液萃取，在脈沖氣體的作用下，輕相和重相充分混合，保證萃取均勻徹底。
本發(fā)明脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，一方面可通過實(shí)驗(yàn)裝置的組裝使學(xué)生對(duì)裝置和流量計(jì)、泵、測(cè)量?jī)x表、萃取塔各個(gè)實(shí)驗(yàn)部件的結(jié)構(gòu)、原理、安裝等知識(shí)有更深入的了解，同時(shí)提高工程實(shí)踐動(dòng)手能力；另一方面，該裝置的自組裝特點(diǎn)，使實(shí)驗(yàn)裝置更具靈活性、多樣性，擴(kuò)展了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的范圍和內(nèi)容，有利于開展探究性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性；萃取塔可根據(jù)需要裝填不同尺寸、不同材質(zhì)和不同形狀的填料，從而不僅為學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力提供自組裝的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，而且為學(xué)生的探究學(xué)習(xí)提供了更為靈活和多樣的硬件條件。
上列較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括萃取塔、重相貯槽和輕相貯槽，重相貯槽上連接有通往萃取塔頂部的重相供料管，輕相貯槽上連接有通往萃取塔底部的輕相供料管；還包括空壓機(jī)，空壓機(jī)連接有通往萃取塔底部的脈沖氣管，脈沖氣管上設(shè)置有由脈沖調(diào)節(jié)器控制的脈沖電磁閥；萃取塔底部還連接有重相排出管，萃取塔頂部連接有輕相回收管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述重相供料管上設(shè)置有重相輸送泵、重相流量計(jì)和重相進(jìn)口閥；輕相供料管上設(shè)置有輕相輸送泵、輕相流量計(jì)和輕相進(jìn)口閥；輕相供料管出料端的輕相分布器，脈沖氣管出氣端設(shè)置有脈沖氣體分布器，重相供料管出料端設(shè)置有重相分布器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述重相排出管為倒U型結(jié)構(gòu)且高度可調(diào)，重相排出管上設(shè)置有重相出口閥；所述輕相回收管經(jīng)分層器與輕相回收槽相連接，輕相回收槽與所述輕相貯槽相連接；輕相供料管上旁接有輕相補(bǔ)充管，重相供料管上旁接有重相補(bǔ)充管，萃取塔頂部還連接有排空管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述重相排出管兩側(cè)直管部由多節(jié)滑動(dòng)配合的管道套接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述萃取塔由位于頂部塔座、中部玻璃柱和底部塔座組成，萃取塔的玻璃柱內(nèi)設(shè)置有位于上、下兩端的篩板，玻璃柱內(nèi)填充有位于兩端篩板之間的填料。
6.一種脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，采用如權(quán)利要求3所述的脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括以下步驟：（1）在輕相貯槽和重相貯槽內(nèi)分別加入原料液和萃取劑，打開萃取塔頂部的排空管；（2）啟動(dòng)重相輸送泵將重相經(jīng)重相流量計(jì)后送入萃取塔內(nèi)，充滿整個(gè)萃取塔；（3）啟動(dòng)輕相輸送泵將輕相經(jīng)輕相流量計(jì)后輸送進(jìn)入萃取塔；（4）萃取塔內(nèi)的兩相界面位置通過重相出口閥和重相排出管的高度位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)空壓機(jī)的空氣壓力，并調(diào)節(jié)脈沖調(diào)節(jié)器至適合的脈沖頻率，向萃取塔注入脈沖其他，萃取塔內(nèi)的兩相流體在脈沖條件下進(jìn)行液液萃取。
技術(shù)總結(jié) 本發(fā)明涉及一種脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，包括萃取塔、重相貯槽和輕相貯槽，重相貯槽上連接有通往萃取塔頂部的重相供料管，輕相貯槽上連接有通往萃取塔底部的輕相供料管；還包括空壓機(jī)，空壓機(jī)連接有通往萃取塔底部的脈沖氣管，脈沖氣管上設(shè)置有由脈沖調(diào)節(jié)器控制的脈沖電磁閥；萃取塔底部還連接有重相排出管，萃取塔頂部連接有輕相回收管。本發(fā)明脈沖填料萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單方便，大大加快了樣品處理速度，提高的工作效率，同時(shí)保證均勻萃取，提高實(shí)驗(yàn)可靠性；同時(shí)該裝置可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行自組裝。 技術(shù)研發(fā)人員：葉長(zhǎng)燊;李玲;林述英;施小芳;王曉達(dá);楊臣 受保護(hù)的技術(shù)使用者：福州大學(xué)