CN209828943U - 一种加热式节约型液液/液固气体发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种加热式节约型液液/液固气体发生器，包括低位釜(1)、高位釜(8)、滴液漏斗(10)和加热套(4)。所述滴液漏斗(10)的滴液管从上往下依次连接回形管(11)和U型管(3)；所述高位釜(8)上部为球形敞口，球形底部设置有釜间连接管(14)；所述低位釜(1)为半球形敞口容器，底部设置有筛板(2)；所述低位釜(1)置于加热套上；高位釜(8)置于低位釜(1)上，两者密封连接；U型管(3)从高位釜(8)的釜间连接管(14)下端穿出并弯折回低位釜(1)中。本实用新型的有益效果：实现了液‑液反应和液‑固反应制气和取气速度的自动控制，符合"随开随用、随关随停"的原则；有效地节约药品；可用于加热反应。
Description
技术领域
本实用新型属于化学化工领域，特别涉及液-液和液-固接触气体发生器。
背景技术
启普发生器(Kipp's apparatus)，是一种气体发生器，又称启氏气体发生器或氢气发生器。它是荷兰科学家皮特鲁斯·杰克巴斯·启普(Petrus Jacobus Kipp，1808～1864)实用新型，并以他的姓命名的。它常被用于固体颗粒和液体反应的实验中以制取气体。典型的实验就是利用稀硫酸和锌粒制取氢气。它能控制反应的发生和停止，符合“随开随用、随关随停”的原则。但液体和液体反应制取气体，不能使用启普发生器；块状固体在反应中很快溶解时，也不能使用启普发生器。
启普发生器主要由球形漏斗、葫芦状反应容器和导气管构成。其中球形漏斗置于葫芦状容器的顶口，导气管设在葫芦状容器上部球体处，导气管上有限气阀或夹子。反应平台在葫芦状容器的中间最窄处的葫芦颈处，这种反应平台以葫芦状容器上部球形容器的下底为依托，没有专门的反应平台。这种启普发生器由于葫芦状反应容器下边球形部分容积很大，致使反应所需液体化学药品用量过大，造成化学药品浪费，而且不能进行加热反应。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种既能液体和固体反应制气，也能液体和液体反应制气，而且液体化学药品用量较少，并能进行加热反应的气体制备装置。
本实用新型提供的技术方案如下：
一种加热节约型液-液/固气体发生器，包括低位釜(1)、高位釜(8)、滴液漏斗(10)和加热套(4)；
所述滴液漏斗(10)的滴液管从上往下依次连接回形管(11)和U型管(3)；
所述高位釜(8)上部为球形敞口，球形底部设置有釜间连接管(14)；
所述低位釜(1)为半球形敞口容器，底部设置有筛板(2)；
所述低位釜(1)置于加热套上；高位釜(8)置于低位釜(1)上，两者密封连接；U型管(3)从高位釜(8)的釜间连接管(14)下端穿出并弯折回低位釜(1)中。
具体的，所述低位釜(1)的口径从上往下逐渐减小；低位釜(1)侧壁设置有气体出口(5)；气体出口(5)连接带气阀(7)的导气管。
具体的，所述回形管(11)经过4次90°弯折形成，第二、三个弯折点之间设置有半径大于管体的球形容器。
具体的，所述高位釜(8)的釜间连接管(14)和U型管(3)下端插入到低位釜(1) 底部。
具体的，所述筛板(2)为多层筛板。多层筛板使低位釜中制气反应分层进行，从上至下反应逐层减弱，使从底层进入釜间连接管(14)的液体不会发生制气反应。
本实用新型提供的装置可以用于液液制气和液固制气。
一、液液制气步骤：
(1)关闭滴液阀(9)和气阀(7)；
(2)在制取气体的两种原料液中，选择一种价格较贵的原料液加到滴加漏斗中；
(3)观察到滴液阀(10)不漏液后，将另一种价格较低的原料液加入到高位釜(8)中；
(4)观察到高、低位釜有液位差，液位差不随时间变化时，打开气阀(7)；
(5)待高位釜(8)内的原料液都流入低位釜(1)后，关闭气阀(7)；
(6)打开滴液阀(9)，制备气体；
(7)打开气阀(7)取气。
二、液固制气步骤：
(1)移除滴液漏斗(10)、回形管(11)和U型管(3)；
(2)取下高位釜(8)，将固体原料加入低位釜(1)的筛板(2)上，再装上高位釜(8)，关闭气阀(7)；
(3)将液体原料加入到高位釜(8)中；
(4)观察到高、低位釜有液位差，液位差不随时间变化时，打开气阀(7)；
(5)待高位釜(8)内的原料液都流入低位釜(1)后，关闭气阀(7)制气；
(6)打开气阀(7)取气。
本实用新型提供的装置的液液反应控速原理：
制取气体时，打开滴液阀(9)，反应液开始接触反应。刚打开滴液阀(9)时，滴液推动力最大，等于滴液漏斗(10)液面到滴液口(6)处液面的液柱压力，滴液速度最快，制气速度最快。随着制取的气体在低位釜液面上方集聚，釜内气压逐渐增大，将液体经釜间连接管(2)压向高位釜(8)，并使滴加推动力逐渐减小，滴加速度减慢，制气速度减慢；当低位釜的气压＝高、低位釜的液压差＝滴液漏斗(10)上液面到滴液口(6)处液封管液面的液压差时，滴加推动力为零，滴加停止，制气停止。
需求用气时，可随时打开气阀(7)取气。刚打开气阀(7)时，低位釜(1)内压力最大，取气速度最快，随着气体的取出，低位釜(1)气压降低，使取气速度降低，也使滴加推动力恢复并增加，滴加恢复并速度增加，制气恢复并速度增加，很快达到平衡，制气和取气速度相等。此后，取气速度恒定，若增加气阀(7)开度，刚开始时，低位釜(1)内压力最大，取气速度最快，随着增量气体的取出，低位釜(1)气压降低，使取气速度降低，也使滴加推动力增加，滴加速度加快，制气速度增加，很快达到平衡，制气和取气速度相等，此后，较大的取气速度恒定。取气速度可用气阀(7)随时调节。
U型管(3)的设计能够有效地隔离两种反应液，两者在反应时无大量的混合，进而可以实现通过低位釜(1)内气体压力的变化，重复实现两种反应液的分隔和混合。除此以外，滴液口(6)还能够通过气体产生的压力实现滴液速度的控制。U型管(3)能够实现上述两种技术效果进而实现液液反应的“随开随用、随关随停”。
当滴液漏斗内液体滴完后，会出现U形管失去液封作用，即U形管内贮存的液体所产生的液柱高度低于高、低釜液位差，气体会经滴液漏斗放空。回形管(11)作用是确保液封效果。
本实用新型与启普发生器比较，低位釜(1)的下部直径逐渐减小，启普发生器的下部直径逐渐增大；使前者只需较少液体，就能实现液封。除此以外能够方便的接入加热套进行加热。
本实用新型的有益效果：
(1)实现了液-液反应和液-固反应制气和取气速度的自动控制，也符合"随开随用、随关随停"的原则；
(2)有效地节约药品；
(3)可用于加热反应。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
附图标记：1-低位釜；2-筛板；3-U形管；4-加热套；5-气体出口；6-滴液口；7-气阀；8-高位釜；9-滴液阀；10-滴液漏斗；11-回形管；12-顶口；13-低釜口；14-釜间连接管；15-固定环。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行说明，本实用新型的内容完全不限于此。
实施例1
图1示出了本实用新型的结构。
一种加热节约型液-液/固气体发生器，包括低位釜1、高位釜8、滴液漏斗10和加热套4。
滴液漏斗10的滴液管从上往下依次连接回形管11和U型管3，连接处均密封。优选的，顶口12采用磨口进行连接。
高位釜8上部为球形敞口，球形底部设置有釜间连接管14。优选的，高位釜8和釜间连接管14一体成型。
低位釜1为半球形敞口容器，口径从上往下逐渐减小，底部设置有筛板2。低位釜1侧壁设置有气体出口5。固液反应时，优选的，筛板2为单层筛板。液液反应时，优选的，筛板2为多层筛板。多层筛板使低位釜中制气反应分层进行，从上至下反应逐层减弱，使从底层进入釜间连接管14的液体不会发生制气反应。
低位釜1置于加热套4上，或者在不需要加热时使用支架替换加热套4用于支撑低位釜 1。优选的，在加热套或者支架上增加环形固定环15进一步固定低位釜1。高位釜8置于低位釜1上，两者密封连接。优选的，低釜口13采用磨口进行连接。U型管3从高位釜8的釜间连接管14下端穿出并弯折回低位釜1中。
回形管11经过4次90°弯折形成，第二、三个弯折点之间设置有半径大于管体的球形容器。
高位釜8的釜间连接管14和U型管3下端插入到低位釜1底部。
应用实施例1
制备氨气
1)将易溶解的碳酸氢铵制成饱和溶液备用；
2)关闭滴液阀9和气阀7；
3)20％氢氧化钠溶液加到滴加漏斗10中；
4)观察并确认滴液阀9不漏液后，将备好的碳酸氢铵饱和溶液加入到高位釜8中；
5)观察高、低位釜的液位差，液位差不随时间变化时，即不漏气后，打开气阀7；
6)待高位釜8内的碳酸氢铵饱和溶液都流入低位釜1后，关闭气阀7；
7)打开滴液阀9，制取气体待用；
8)需求用气时，可随时打开气阀7取气。
应用实施例2
制备二氧化碳
1)将易溶解的碳酸氢铵制成饱和溶液备用；
2)关闭滴液阀9和气阀7；
3)98％的浓硫酸加到滴加漏斗10中；
4)观察并确认滴液阀9不漏液后，将备好的碳酸氢铵饱和溶液加入到高位釜8中；
5)观察高、低位釜的液位差，液位差不随时间变化时，即不漏气后，打开气阀7；
6)待高位釜8内的碳酸氢铵饱和溶液都流入低位釜1后，关闭气阀7；
7)打开滴液阀9，制取气体待用；
8)需求用气时，可随时打开气阀7取气。
应用实施例3
制备硫化氢
1)将易溶解的硫化钠制成饱和溶液备用；
2)关闭滴液阀9和气阀7；
3)98％的浓硫酸加到滴加漏斗10中；
4)观察并确认滴液阀9不漏液后，将备好的硫化钠饱和溶液加入到高位釜8中；
5)观察高、低位釜的液位差，且确认液位差不随时间变化，即不漏气后，打开气阀7；
6)待高位釜8内的硫化钠饱和溶液都流入低位釜1后，关闭气阀7；
7)打开滴液阀9，制取气体待用；
8)需求用气时，可随时打开气阀7取气。
应用实施例4
制备氢气
1)移除滴液漏斗10、回形管11和U型管3；
2)取下高位釜8，将锌粒加入到筛板2上，再装上高位釜8；
3)关闭气阀7；
4)将稀盐酸加入到高位釜8中；
5)观察到高、低位釜有液位差，液位差不随时间变化时，即不漏气后，打开气阀7；
6)待高位釜8内的酸液都流入低位釜1后，关闭气阀7制气；
7)打开气阀7取气。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种加热式节约型液液/液固气体发生器，其特征在于：
包括低位釜(1)、高位釜(8)、滴液漏斗(10)和加热套(4)；
所述滴液漏斗(10)的滴液管从上往下依次连接回形管(11)和U型管(3)；
所述高位釜(8)上部为球形敞口，球形底部设置有釜间连接管(14)；
所述低位釜(1)为半球形敞口容器，底部设置有筛板(2)；
所述低位釜(1)置于加热套上；高位釜(8)置于低位釜(1)上，两者密封连接；U型管(3)从高位釜(8)的釜间连接管(14)下端穿出并弯折回低位釜(1)中。
2.根据权利要求1所述的加热式节约型液液/液固气体发生器，其特征在于：所述低位釜(1)的口径从上往下逐渐减小；低位釜(1)侧壁设置有气体出口(5)；气体出口(5)连接带气阀(7)的导气管。
3.根据权利要求1所述的加热式节约型液液/液固气体发生器，其特征在于：所述回形管(11)经过4次90°弯折形成，第二、三个弯折点之间设置有半径大于管体的球形容器。
4.根据权利要求1所述的加热式节约型液液/液固气体发生器，其特征在于：所述高位釜(8)的釜间连接管(14)和U型管(3)下端插入到低位釜(1)底部。
5.根据权利要求1所述的加热式节约型液液/液固气体发生器，其特征在于：所述筛板(2)为多层筛板。
6.根据权利要求1所述的加热式节约型液液/液固气体发生器，其特征在于：所述滴液漏斗(10)、回形管(11)和U型管(3)之间密封连接。
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