CN102058998A - 一种热泵型液固萃取装置 - Google Patents

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张小沁
刘刚
许铤
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Abstract

本发明涉及一种热泵型液固萃取装置，该装置包括萃取组件及温度控制组件，萃取组件底部设置的反应器设在温度控制组件的水浴容器内，萃取组件顶部的回流冷凝管经管道与温度控制组件的储液箱连接。与现有技术相比，本发明具有节能、节水、安全、高效、便捷及冷却温度低的优点，充分利用热泵系统的加热端与冷凝端，提高能量的使用效率，在夏季自来水温高时有明显的优越性。

Description

一种热泵型液固萃取装置
技术领域
本发明涉及一种萃取装置，尤其是涉及一种热泵型液固萃取装置。
背景技术
从固体物质中萃取所需化合物的一种常用方法是，用一种特定溶剂将固体长期浸润从而将所需要的物质浸出来。但此方法花费时间较长、溶剂用量较大、效率不高，而在实验室中多采用脂肪提取器(索氏提取器)来提取。脂肪提取器是利用溶剂回流及虹吸原理，使固体物质连续不断地被纯溶剂萃取，这既节约了溶剂又提高了效率。但目前较常见的脂肪提取器的加热源主要是利用电热金属棒来加热水浴，通过水浴将特定溶剂的温度控制在一定范围之内(比如60℃±2℃)。一般说来，利用电热金属棒来加热水浴其能量利用率较低，用这种方式来加热仅四五十度温升的热水是极不合算的。这样的加热过程表面看来是没有热能的损失，但实际上已经伴随着巨大的熵增损失，是一种极大的能源浪费。同时，为防止溶剂流失，该装置还附加了一个利用自来水作为冷凝媒介的回流冷凝器。当自来水的温度较高时，就达不到较好的冷凝效果。此外，在长时间的运行过程中，有可能因为水浴中的水大量蒸发引起电热棒干烧现象，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节约能源、安全性能好、使用方便的热泵型液固萃取装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种热泵型液固萃取装置，其特征在于，该装置包括萃取组件及温度控制组件，所述的萃取组件底部设置的反应器设在所述的温度控制组件的水浴容器内，萃取组件顶部的回流冷凝管经管道与所述的温度控制组件的储液箱及循环水泵连接。
所述的萃取组件包括：
回流冷凝管：设在萃取组件的顶部；
脂肪提取器：上口与回流冷凝管的下口连接，下口与反应器连接，该脂肪提取器的两侧分别设置虹吸管及连通管，内部设置滤纸套筒；
反应器：与脂肪提取器的下口连接，反应器设在水浴容器内。
所述的温度控制组件包括：
水浴容器：设在反应器下方并为反应器提供水浴加热或冷却；
热电偶：设在水浴容器内，测试水浴的温度；
温度调节控制器：与热电偶经电信号连接；
压缩机：与温度调节控制器经电信号连接；
冷凝器：置于水浴容器中，冷凝器的一端与压缩机的出口端通过管道连接；
储液罐：一端与冷凝器的另一端通过管道连接；
过滤器：一端与所述储液罐的另一端通过管道连接；
膨胀阀：一端与所述过滤器的另一端通过管道连接；
蒸发器：设在储液箱内，一端与膨胀阀的另一端通过管道连接，另一端与压缩机的进口端通过管道连接；
储液箱：内部安装蒸发器，通过与蒸发器进行热交换后得到冷却水，储液箱的进水口经管道与回流冷凝管连接；
循环水泵：进水口与储液箱的出水口一端通过管道连接，出水口经管道与回流冷凝管连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)节能：本发明充分利用热泵系统的加热端与冷凝端，提高能量的使用效率。
(2)节水：冷却水内部循环，无水排放，适用于无水源的场所。
(3)安全：本发明无明火加热，可用于低沸点溶剂，安全系数高。
(4)高效：一方面，运行功率远小于电加热体系，减轻电源的负荷；另一方面利用已制冷的水来当冷却媒介，效果更佳。
(5)便捷：本发明取消了外接水管，仅外接电源线，移动方便。
(6)安全性好：本发明利用热泵系统来制热，避免了因长期运行水蒸发引起的电热丝干烧现象。
(7)冷却温度低，在夏季自来水温高时有明显的优越性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1为回流冷凝管，2为脂肪提取器，3为虹吸管，4为连通管，5为滤纸套筒，6为平底烧瓶，7为试验溶液，8为水浴，9为冷凝器，10为外容器，11为热电偶，12为温度调节控制器，13为压缩机，14为储液罐，15为过滤器，16为膨胀阀，17为蒸发器，18为储液箱，19为循环水泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种热泵型液固萃取装置，其结构如图1所示，该萃取装置主要包括：回流冷凝管1，脂肪提取器2，虹吸管3，连通管4，滤纸套筒5，平底烧瓶6，试验溶液7，水浴8，冷凝器9，外容器10，热电偶11，温度调节控制器12，压缩机13，储液罐14，过滤器15，膨胀阀16，蒸发器17，储液箱18，循环水泵19，管道20。
脂肪提取器2的上口与回流冷凝管1的下口连接，下口与平底烧瓶6连接，该脂肪提取器2的两侧分别设置虹吸管3及连通管4，内部设置滤纸套筒5，平底烧瓶6内盛装有试验溶液7，该平底烧瓶6设在外容器10内，外容器10内为水浴8，热电偶11设在水浴8内，用于测试水温，温度调节控制器12与热电偶11经电信号连接，压缩机13与温度调节控制器12经电信号连接，冷凝器9置于外容器10中，一端与压缩机13的出口端通过管道连接，另一端与储液罐14的一端连接，储液罐14的另一端与过滤器15的一端连接，过滤器15的另一端经管道与蒸发器17连接，该段管道上设有膨胀阀16，蒸发器17设在储液箱18内，与压缩机13的进口端通过管道连接，循环水泵19的进水口与储液箱18的出水口通过管道连接，出水口经管道与回流冷凝管1连接。
在进行液-固萃取试验时，装配好本发明所述的装置，打开温度调节控制器12、循环水泵19以及压缩机13。当该装置工作时，主要有以下两方面过程：
(一)压缩机加热-致冷过程
(1)压缩过程：利用蒸发器17，把环境介质中贮存的能量加以吸收；通过压缩机13，将工质压缩成高温高压气体。(2)冷凝过程：将这些气体沿着管道送至冷凝器9，并在此与水浴8进行热交换，使水浴8的温度达到工作温度60℃±2℃；同时，因为热交换，工质放出大量的热量而变成液态。(3)节流过程：把液化后的工质送入热泵主机蒸发器之前，利用毛细管的压力差，使工质在冷凝器内冷凝降压，将它变成在低温下也易于蒸发的状态。(4)蒸发过程：液态工质从周围介质中吸收热量而不断蒸发汽化，被吸收热量后的循环水变为“冷水”，通过管道送至回流冷凝管1。(5)温控过程：利用热电偶11监测水浴8的温度，当水浴8温度较低时，打开压缩机13；反之，当水浴8温度较高时，则关闭压缩机13。
(二)萃取过程
(1)将研碎的固体物质放在滤纸套筒5内，置于脂肪提取器2中。脂肪提取器2的下口与盛有溶剂的平底烧瓶6相连，上口与回流冷凝管1相连。(2)当加热平底烧瓶6时，溶剂蒸发，蒸气通过连通管4上升，被冷凝后滴入脂肪提取器2中，溶剂和固体物质接触，进行萃取。(3)当溶剂液面超过虹吸管3的最高处时，含有萃取物的溶剂因虹吸留回平底烧瓶，因而萃取出一部分物质。(4)如此重复(2)、(3)两步，固体物质不断为纯的溶剂所萃取，最终萃取出的物质富集在平底烧瓶中。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.一种热泵型液固萃取装置，其特征在于，该装置包括萃取组件及温度控制组件，所述的萃取组件底部设置的反应器设在所述的温度控制组件的水浴容器内，萃取组件顶部的回流冷凝管经管道与所述的温度控制组件的储液箱及循环水泵连接。
2.根据权利要求1所述的一种热泵型液固萃取装置，其特征在于，所述的萃取组件包括：
回流冷凝管：设在萃取组件的顶部；
脂肪提取器：上口与回流冷凝管的下口连接，下口与反应器连接，该脂肪提取器的两侧分别设置虹吸管及连通管，内部设置滤纸套筒；
反应器：与脂肪提取器的下口连接，反应器设在水浴容器内。
3.根据权利要求1所述的一种热泵型液固萃取装置，其特征在于，所述的温度控制组件包括：
水浴容器：设在反应器下方并为反应器提供水浴加热或冷却；
热电偶：设在水浴容器内，测试水浴的温度；
温度调节控制器：与热电偶经电信号连接；
压缩机：与温度调节控制器经电信号连接；
冷凝器：置于水浴容器中，冷凝器的一端与压缩机的出口端通过管道连接；
储液罐：一端与冷凝器的另一端通过管道连接；
过滤器：一端与所述储液罐的另一端通过管道连接；
膨胀阀：一端与所述过滤器的另一端通过管道连接；
蒸发器：设在储液箱内，一端与膨胀阀的另一端通过管道连接，另一端与压缩机的进口端通过管道连接；
储液箱：内部安装蒸发器，通过与蒸发器进行热交换后得到冷却水，储液箱的进水口经管道与回流冷凝管连接；
循环水泵：进水口与储液箱的出水口一端通过管道连接，出水口经管道与回流冷凝管连接。
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