本發(fā)明涉及一種脈沖填料萃取塔實驗裝置及其實驗方法。

背景技術：

化工原理實驗是化學工程與工藝以及相關專業(yè)的專業(yè)基礎必修課程，具有顯著的工程特點，該課程是培養(yǎng)學生工程意識與實踐能力的重要教學環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的化工原理實驗裝置均為固定的裝置，實驗測試項目單一，雖然可以開展驗證型、設計型與研究型實驗教學，但是教學內(nèi)容、教學方法、教學模式相對固定，難以發(fā)揮學生學習的主體性，無法有效地培養(yǎng)學生工程實踐動手能力以及對知識的探究學習能力；而且處理效率低，耗時長，萃取不夠均勻徹底。

技術實現(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驗裝置，保證均勻萃取。

本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種脈沖填料萃取塔實驗裝置，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，空壓機連接有通往萃取塔底部的脈沖氣管，脈沖氣管上設置有由脈沖調(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。

進一步的，所述重相供料管上設置有重相輸送泵、重相流量計和重相進口閥；輕相供料管上設置有輕相輸送泵、輕相流量計和輕相進口閥；輕相供料管出料端的輕相分布器，脈沖氣管出氣端設置有脈沖氣體分布器，重相供料管出料端設置有重相分布器。

進一步的，所述重相排出管為倒U型結構且高度可調(diào)，重相排出管上設置有重相出口閥；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充管，重相供料管上旁接有重相補充管，萃取塔頂部還連接有排空管。

進一步的，所述重相排出管兩側直管部由多節(jié)滑動配合的管道套接而成。

進一步的，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驗裝置的試驗方法，采用如上所述的脈沖填料萃取塔實驗裝置，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）啟動重相輸送泵將重相經(jīng)重相流量計后送入萃取塔內(nèi)，充滿整個萃取塔；（3）啟動輕相輸送泵將輕相經(jīng)輕相流量計后輸送進入萃取塔；（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行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)空壓機的空氣壓力，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行液液萃取。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明脈沖填料萃取塔實驗裝置設計合理，操作簡單方便，大大加快了樣品處理速度，提高的工作效率，同時保證均勻萃取，提高實驗可靠性；同時該裝置可根據(jù)實驗需要對實驗裝置進行自組裝，使用靈活性好。

為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關附圖，對本發(fā)明作進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例構造圖；

圖2是本發(fā)明實施例中重相排出管構造示意圖；

圖中標號說明：1-輕相貯槽；2-輕相輸送泵；3-輕相流量計；4-輕相進口閥；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；14-重相進口閥；15-空壓機；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-輕相補充管、25-重相補充管、26-排空管。

具體實施方式

如圖1~2所示，一種脈沖填料萃取塔實驗裝置，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15，空壓機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間；從而實現(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，實現(xiàn)萃取均勻徹底，同時加快處理速度，提高工作效率。

在本實施例中，所述重相供料管17上設置有重相輸送泵12、重相流量計13和重相進口閥14；輕相供料管18上設置有輕相輸送泵2、輕相流量計3和輕相進口閥4；輕相供料管18出料端的輕相分布器5，脈沖氣管出氣端設置有脈沖氣體分布器22，重相供料管出料端設置有重相分布器23，脈沖氣管上還設置有壓力調(diào)節(jié)閥。

在本實施例中，所述重相排出管20為倒U型結構且高度可調(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上旁接有輕相補充管24，重相供料管上旁接有重相補充管25，在輕相貯槽和重相貯槽中的輕相和重相量不足時，可以通過補充管進行補充；萃取塔頂部還連接有排空管26。

在本實施例中，所述重相排出管20兩側直管部由多節(jié)滑動配合的管道套接而成；在具體實施過程中，為了簡化結構，重相排出管20也可以直接采用軟管。

在本實施例中，萃取塔、流量計、輸送泵、閥門等部件與管道之間采用可拆卸連接，可根據(jù)實驗需要對實驗裝置進行自組裝，使用的靈活性好。

在本實施例中，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性能與傳質(zhì)性能實驗研究的需要。

一種脈沖填料萃取塔實驗裝置的試驗方法，采用如上所述的脈沖填料萃取塔實驗裝置，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）啟動重相輸送泵將重相經(jīng)重相流量計后送入萃取塔內(nèi)，充滿整個萃取塔；（3）啟動輕相輸送泵將輕相經(jīng)輕相流量計后輸送進入萃取塔；（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行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)空壓機的空氣壓力，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驗裝置，一方面可通過實驗裝置的組裝使學生對裝置和流量計、泵、測量儀表、萃取塔各個實驗部件的結構、原理、安裝等知識有更深入的了解，同時提高工程實踐動手能力；另一方面，該裝置的自組裝特點，使實驗裝置更具靈活性、多樣性，擴展了學生進行實驗研究的范圍和內(nèi)容，有利于開展探究性的實驗教學，發(fā)揮學生學習的主體性；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，從而不僅為學生的實踐動手能力提供自組裝的實驗平臺，而且為學生的探究學習提供了更為靈活和多樣的硬件條件。

上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。