超臨界染色裝置

一、 超臨界染色裝置簡介：
水是一種極其珍貴的資源，不能無止境地消耗，而直到今天，紡織品染色仍然以水為介質，染整加工在整個紡織工業中是耗水量 大的產業，每100米印染布的耗水量為(2.5-4)m3。傳統的染色方法不僅用水量多，染色后還要排放含有未固著染料和助劑的廢水，這些物質增大了廢水的負荷，是環境污染的一大根源，而且傳統印染工業的污水處理費用將來會上升，因此人們開始開發新的無水工藝，而超臨界流體染色在整個染色過程中*不用水，不造成污染，不需要助劑，殘余的染料還可回收利用。
二、超臨界染色裝置染色原理：
超臨界流體的擴散系數大、粘度小，使其具有良好的傳遞性能。 超臨界流體具有非常低的表面張力，使染料溶于超臨界流體，同時加劇了纖維的溶脹，使染料易于向纖維內部結構滲透，從而加速染料分子與纖維的結合。
三、 主要技術參數：
a) 染色染料釜：容積1L
    高設計壓力：50MPa 
高設計溫度：200℃
b) 電源電壓380V  三相四線制
c) 功率：10KW
四、 應用范圍和前景：
在諸多物質中，CO2為非極性分子，適于疏水性合成纖維的染色，其中滌綸是重要的合成纖維，具有疏水性強，上染基團少，吸濕性能差，在水中膨化小的特點，只有分子量較小的染料易于上染，難以用親水性染料染色，并且不易染得深從而達到堅牢的色澤，超臨界CO2染色能使染料更好地滲透進纖維滌綸中，加劇了滌綸的溶脹，促進了染料分子的擴散和傳遞，加速了染料分子與滌綸的結合。超臨界染色技術對合成纖維染色效果好，對極性天然纖維進行超臨界染色我國尚處在探索研究階段，用對天然纖維染色研究已取得一定進展。
綜合考慮環境和上述技術因素使得超臨界CO2成為紡織工業的 好的選擇，超臨界流體的低粘度及高溶解度使其有很高的應用價值，能很好地進入到非常小的孔中而無需孔間向對流推動力。
我國是一個紡織大國，從事紡織行業的企業很多，傳統染色方法帶來的水污染及末端處理已成為困擾企業發展的攔路虎，開發盡量不用水的染色技術已成為印染行業的發展方向。
五、 主要配置說明：
1、染色染料釜：釜體設計壓力為50MPa， 高溫度為200℃，內裝布料籃和染料籃，上部為布料籃，下部染料籃，為增加染料與CO2的傳質速率，我們在釜體下部設計了磁力攪拌機構，使染料不斷溶于超臨界CO2流體中，染色染料釜主要由釜體、電加熱套及保溫套、染色布支撐架、染料池及磁力攪拌機構組成。
2、分離釜：釜體設計壓力為30MPa， 高設計溫度為85℃，主要用于染料的再回收和CO2循環利用。內壁采用特殊工藝加工，使釜體內壁表面粗糙度提高，有效改善內壁染料滯留現象。釜體外加水套循環。
3、預熱器： 高設計壓力為55MPa， 大工作壓力可達50MPa， 高操作溫度200℃，預熱器置于沙浴中，外加保溫層，并設有不銹鋼裝飾層。
4、高壓計量泵(CO2泵) ： 高排出壓力50MPa， 大流量為50L/h，調頻控制流量，流量調節范圍為15％－100％，泵頭采用冷箱中的冷卻液冷卻，主要用于CO2流體的輸送。
5、制冷系統：
(1)、風冷機組采用國產組裝機組，其中核心件制冷機采用進口的法國美優樂全封閉壓縮機。
(2)、冷箱裝有制冷溫度自動控制系統，可隨意設定制冷所需溫度，冷箱分為內膽、保溫層、CO2盤管、氟利昂螺旋盤管蒸發器及不銹鋼裝飾層。
(3)、貯罐：為液態CO2貯存處，容積為2L，壓力為16MPa。
6、過濾器： 高設計壓力16MPa，內部充滿分子篩或硅膠，可過濾雜質及水分。
7、凈化器：設計壓力40MPa，內裝過濾網和硅膠。
8、壓力控制、溫度控制、流量顯示
(1)溫度控制：萃取釜、分離釜均配備測溫和控溫雙層系統，即一只儀表測量釜體溫度，另一只控制加熱源溫度，有效控制熱慣性現象。          
(2) 壓力顯示：應選用精度為0.4級和1.5級，染色染料釜、分離釜全部采用0.4級壓力表，因為其讀數準確性將關系到染色及分離過程 佳參數的確定。
對壓力源起安全保護作用的電接點壓力表均采用1.5級，鋼瓶壓力保護采用1.6級電接點壓力表。
(3)、染色染料釜、分離釜均采用高壓節流截止閥控制壓力，該閥由本公司生產，調壓平穩、壓力波動小。
(4) 、流量顯示
CO2 流量計量采用金屬管浮子流量計，帶二次儀表，可顯示瞬時流量，又可顯示累積流量，由蘇州流量計廠生產。
9、緩沖罐：容積為1L，設計壓力為50MPa，主要用于泵前起緩沖作用。
六、 具體染色說明：
1、流程示意圖參見下頁圖。
2、超臨界流體染色過程：
(1) 加壓形成超臨界過程：待染色染料釜接近所需溫度后，打開相應進口閥門，關閉出口閥，再打開主泵電源及磁力攪拌機構，對染色染料釜通常在20-30MPa高壓下進行染色，染色溫度的高低取決于被染織物的種類，染色溫度一般在80～160℃。在達到所需壓力后幾分鐘，開始進入染色過程，在加壓形成超臨界過程中，染料溶解于超臨界流體CO2中，同時由于磁力攪拌的作用使CO2流動，使染料不斷上染纖維，染色一定時間后，纖維上的染料達到飽和，染色過程結束。這里說明一下：染色染料釜出口閥門到*級分離釜間管線采用內徑為4毫米管線(Φ8×2管線)。
3、 染料回收及CO2循環再利用：
   染色完成后，通過分離釜破壞超臨界狀態，殘留染料從分離釜下方放出，CO2則從上方流回回路中循環使用。
4、 卸壓取布料過程：關閉染色釜周圍閥門，打開放空閥，待壓力為零后，打開釜蓋，取出布料。