本发明涉及一种脉冲填料萃取塔实验装置及其实验方法。
背景技术：
化工原理实验是化学工程与工艺以及相关专业的专业基础必修课程，具有显著的工程特点，该课程是培养学生工程意识与实践能力的重要教学环节。传统的化工原理实验装置均为固定的装置，实验测试项目单一，虽然可以开展验证型、设计型与研究型实验教学，但是教学内容、教学方法、教学模式相对固定，难以发挥学生学习的主体性，无法有效地培养学生工程实践动手能力以及对知识的探究学习能力；而且处理效率低，耗时长，萃取不够均匀彻底。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用方便、处理效率高的脉冲填料萃取塔实验装置，保证均匀萃取。
本发明采用以下方案实现：一种脉冲填料萃取塔实验装置，包括萃取塔、重相贮槽和轻相贮槽，重相贮槽上连接有通往萃取塔顶部的重相供料管，轻相贮槽上连接有通往萃取塔底部的轻相供料管；还包括空压机，空压机连接有通往萃取塔底部的脉冲气管，脉冲气管上设置有由脉冲调节器控制的脉冲电磁阀；萃取塔底部还连接有重相排出管，萃取塔顶部连接有轻相回收管。
进一步的，所述重相供料管上设置有重相输送泵、重相流量计和重相进口阀；轻相供料管上设置有轻相输送泵、轻相流量计和轻相进口阀；轻相供料管出料端的轻相分布器，脉冲气管出气端设置有脉冲气体分布器，重相供料管出料端设置有重相分布器。
进一步的，所述重相排出管为倒U型结构且高度可调，重相排出管上设置有重相出口阀；所述轻相回收管经分层器与轻相回收槽相连接，轻相回收槽与所述轻相贮槽相连接；轻相供料管上旁接有轻相补充管，重相供料管上旁接有重相补充管，萃取塔顶部还连接有排空管。
进一步的，所述重相排出管两侧直管部由多节滑动配合的管道套接而成。
进一步的，所述萃取塔由位于顶部塔座、中部玻璃柱和底部塔座组成，萃取塔的玻璃柱内设置有位于上、下两端的筛板，玻璃柱内填充有位于两端筛板之间的填料。
一种脉冲填料萃取塔实验装置的试验方法，采用如上所述的脉冲填料萃取塔实验装置，包括以下步骤：（1）在轻相贮槽和重相贮槽内分别加入原料液和萃取剂，打开萃取塔顶部的排空管；（2）启动重相输送泵将重相经重相流量计后送入萃取塔内，充满整个萃取塔；（3）启动轻相输送泵将轻相经轻相流量计后输送进入萃取塔；（4）萃取塔内的两相界面位置通过重相出口阀和重相排出管的高度位置进行调节，调节空压机的空气压力，并调节脉冲调节器至适合的脉冲频率，向萃取塔注入脉冲其他，萃取塔内的两相流体在脉冲条件下进行液液萃取。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明脉冲填料萃取塔实验装置设计合理，操作简单方便，大大加快了样品处理速度，提高的工作效率，同时保证均匀萃取，提高实验可靠性；同时该装置可根据实验需要对实验装置进行自组装，使用灵活性好。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例构造图；
图2是本发明实施例中重相排出管构造示意图；
图中标号说明：1-轻相贮槽；2-轻相输送泵；3-轻相流量计；4-轻相进口阀；5-轻相分布器；6-填料；7-萃取塔；8-分层器；9-轻相回收槽；10-重相出口阀；11-重相贮槽；12-重相输送泵；13-重相流量计；14-重相进口阀；15-空压机；16-脉冲调节器、17-重相供料管、18-轻相供料管、19-脉冲气管、20-重相排出管、21-轻相回收管、22-脉冲气体分布器、23-重相分布器、24-轻相补充管、25-重相补充管、26-排空管。
具体实施方式
如图1~2所示，一种脉冲填料萃取塔实验装置，包括萃取塔7、重相贮槽11和轻相贮槽1，重相贮槽11上连接有通往萃取塔7顶部的重相供料管17，轻相贮槽上连接有通往萃取塔7底部的轻相供料管18；还包括空压机15，空压机15连接有通往萃取塔7底部的脉冲气管19，脉冲气管19上设置有由脉冲调节器16控制的脉冲电磁阀，脉冲控制器可以脉冲电磁阀调节开启频率和每次的开启时间；从而实现萃取脉冲过程；萃取塔7底部还连接有重相排出管20，萃取塔7顶部连接有轻相回收管21，轻相和重相在脉冲气体作用下能够充分混合，实现萃取均匀彻底，同时加快处理速度，提高工作效率。
在本实施例中，所述重相供料管17上设置有重相输送泵12、重相流量计13和重相进口阀14；轻相供料管18上设置有轻相输送泵2、轻相流量计3和轻相进口阀4；轻相供料管18出料端的轻相分布器5，脉冲气管出气端设置有脉冲气体分布器22，重相供料管出料端设置有重相分布器23，脉冲气管上还设置有压力调节阀。
在本实施例中，所述重相排出管20为倒U型结构且高度可调，调节重相排出管的高度以控制萃取塔内两相界面位置；重相排出管20上设置有重相出口阀10；所述轻相回收管21经分层器8与轻相回收槽9相连接，轻相回收槽9与所述轻相贮槽1相连接；轻相供料管18上旁接有轻相补充管24，重相供料管上旁接有重相补充管25，在轻相贮槽和重相贮槽中的轻相和重相量不足时，可以通过补充管进行补充；萃取塔顶部还连接有排空管26。
在本实施例中，所述重相排出管20两侧直管部由多节滑动配合的管道套接而成；在具体实施过程中，为了简化结构，重相排出管20也可以直接采用软管。
在本实施例中，萃取塔、流量计、输送泵、阀门等部件与管道之间采用可拆卸连接，可根据实验需要对实验装置进行自组装，使用的灵活性好。
在本实施例中，所述萃取塔7由位于顶部塔座、中部玻璃柱和底部塔座组成，萃取塔的玻璃柱内设置有位于上、下两端的筛板，玻璃柱内填充有位于两端筛板之间的填料6，萃取塔内可装填不同尺寸、不同材质和不同形状的填料，以满足脉冲填料萃取塔流体力学性能与传质性能实验研究的需要。
一种脉冲填料萃取塔实验装置的试验方法，采用如上所述的脉冲填料萃取塔实验装置，包括以下步骤：（1）在轻相贮槽和重相贮槽内分别加入原料液和萃取剂，打开萃取塔顶部的排空管；（2）启动重相输送泵将重相经重相流量计后送入萃取塔内，充满整个萃取塔；（3）启动轻相输送泵将轻相经轻相流量计后输送进入萃取塔；（4）萃取塔内的两相界面位置通过重相出口阀和重相排出管的高度位置进行调节，调节空压机的空气压力，并调节脉冲调节器至适合的脉冲频率，向萃取塔注入脉冲气体，萃取塔内的两相流体在脉冲条件下进行液液萃取，在脉冲气体的作用下，轻相和重相充分混合，保证萃取均匀彻底。
本发明脉冲填料萃取塔实验装置，一方面可通过实验装置的组装使学生对装置和流量计、泵、测量仪表、萃取塔各个实验部件的结构、原理、安装等知识有更深入的了解，同时提高工程实践动手能力；另一方面，该装置的自组装特点，使实验装置更具灵活性、多样性，扩展了学生进行实验研究的范围和内容，有利于开展探究性的实验教学，发挥学生学习的主体性；萃取塔可根据需要装填不同尺寸、不同材质和不同形状的填料，从而不仅为学生的实践动手能力提供自组装的实验平台，而且为学生的探究学习提供了更为灵活和多样的硬件条件。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种脉冲填料萃取塔实验装置，其特征在于：包括萃取塔、重相贮槽和轻相贮槽，重相贮槽上连接有通往萃取塔顶部的重相供料管，轻相贮槽上连接有通往萃取塔底部的轻相供料管；还包括空压机，空压机连接有通往萃取塔底部的脉冲气管，脉冲气管上设置有由脉冲调节器控制的脉冲电磁阀；萃取塔底部还连接有重相排出管，萃取塔顶部连接有轻相回收管。
2.根据权利要求1所述的脉冲填料萃取塔实验装置，其特征在于：所述重相供料管上设置有重相输送泵、重相流量计和重相进口阀；轻相供料管上设置有轻相输送泵、轻相流量计和轻相进口阀；轻相供料管出料端的轻相分布器，脉冲气管出气端设置有脉冲气体分布器，重相供料管出料端设置有重相分布器。
3.根据权利要求2所述的脉冲填料萃取塔实验装置，其特征在于：所述重相排出管为倒U型结构且高度可调，重相排出管上设置有重相出口阀；所述轻相回收管经分层器与轻相回收槽相连接，轻相回收槽与所述轻相贮槽相连接；轻相供料管上旁接有轻相补充管，重相供料管上旁接有重相补充管，萃取塔顶部还连接有排空管。
4.根据权利要求3所述的脉冲填料萃取塔实验装置，其特征在于：所述重相排出管两侧直管部由多节滑动配合的管道套接而成。
5.根据权利要求3所述的脉冲填料萃取塔实验装置，其特征在于：所述萃取塔由位于顶部塔座、中部玻璃柱和底部塔座组成，萃取塔的玻璃柱内设置有位于上、下两端的筛板，玻璃柱内填充有位于两端筛板之间的填料。
6.一种脉冲填料萃取塔实验装置的试验方法，采用如权利要求3所述的脉冲填料萃取塔实验装置，其特征在于：包括以下步骤：（1）在轻相贮槽和重相贮槽内分别加入原料液和萃取剂，打开萃取塔顶部的排空管；（2）启动重相输送泵将重相经重相流量计后送入萃取塔内，充满整个萃取塔；（3）启动轻相输送泵将轻相经轻相流量计后输送进入萃取塔；（4）萃取塔内的两相界面位置通过重相出口阀和重相排出管的高度位置进行调节，调节空压机的空气压力，并调节脉冲调节器至适合的脉冲频率，向萃取塔注入脉冲其他，萃取塔内的两相流体在脉冲条件下进行液液萃取。
技术总结 本发明涉及一种脉冲填料萃取塔实验装置及其实验方法，包括萃取塔、重相贮槽和轻相贮槽，重相贮槽上连接有通往萃取塔顶部的重相供料管，轻相贮槽上连接有通往萃取塔底部的轻相供料管；还包括空压机，空压机连接有通往萃取塔底部的脉冲气管，脉冲气管上设置有由脉冲调节器控制的脉冲电磁阀；萃取塔底部还连接有重相排出管，萃取塔顶部连接有轻相回收管。本发明脉冲填料萃取塔实验装置设计合理，操作简单方便，大大加快了样品处理速度，提高的工作效率，同时保证均匀萃取，提高实验可靠性；同时该装置可根据实验需要对实验装置进行自组装。 技术研发人员：叶长燊;李玲;林述英;施小芳;王晓达;杨臣 受保护的技术使用者：福州大学