仪创 超临界染色装置

一、 简介：
水是一种极其珍贵的资源，不能无止境地消耗，而直到今天，纺织品染色仍然以水为介质，每100米印染布的耗水量为(2.5-4)m3。传统的染色方法不仅用水量多，染色后还要排放含有未固着染料和助剂的废水，这些物质增大了废水的负荷，是环境污染的一大根源，而且传统印染工业的污水处理费用将来会上升，因此人们开始开发新的无水工艺，而超临界流体染色在整个染色过程中完全不用水，不造成污染，不需要助剂，残余的染料还可回收利用。

二、染色原理：
超临界流体的扩散系数大、粘度小，使其具有良好的传递性能。 超临界流体具有非常低的表面张力，使染料溶于超临界流体，同时加剧了纤维的溶胀，使染料易于向纤维内部结构渗透，从而加速染料分子与纤维的结合。

三、 主要技术参数：
a) 染色染料釜：容积1L
设计压力：50MPa
设计温度：200℃
b) 电源电压380V  三相五线制
c) 功率：10KW

四、 应用范围和前景：
在诸多物质中，CO2为非极性分子，适于疏水性合成纤维的染色，其中涤纶是重要的合成纤维，具有疏水性强，上染基团少，吸湿性能差，在水中膨化小的特点，只有分子量较小的染料易于上染，难以用亲水性染料染色，并且不易染得深从而达到坚牢的色泽，超临界CO2染色能使染料更好地渗透进纤维涤纶中，加剧了涤纶的溶胀，促进了染料分子的扩散和传递，加速了染料分子与涤纶的结合。超临界染色技术对合成纤维染色效果好，对极性天然纤维进行超临界染色我国尚处在探索研究阶段，用超临界染色装置对天然纤维染色研究已取得一定进展。
综合考虑环境和上述技术因素使得超临界CO2成为纺织工业的选择，超临界流体的低粘度及高溶解度使其有很高的应用价值，能很好地进入到非常小的孔中而无需孔间向对流推动力。
我国是一个纺织大国，从事纺织行业的企业很多，传统染色方法带来的水污染及末端处理已成为困扰企业发展的拦路虎，开发尽量不用水的染色技术已成为印染行业的发展方向。

五、 主要配置说明：
1、染色染料釜：釜体设计压力为50MPa，温度为200℃，内装布料篮和染料篮，上部为布料篮，下部染料篮，为增加染料与CO2的传质速率，我们在釜体下部设计了磁力搅拌机构，使染料不断溶于超临界CO2流体中，染色染料釜主要由釜体、电加热套及保温套、染色布支撑架、染料池及磁力搅拌机构组成。
2、分离釜：釜体设计压力为30MPa，设计温度为85℃，主要用于染料的再回收和CO2循环利用。内壁采用特殊工艺加工，使釜体内壁表面粗糙度提高，有效改善内壁染料滞留现象。釜体外加水套循环。
3、预热器：设计压力为55MPa，工作压力可达50MPa，操作温度200℃，预热器置于沙浴中，外加保温层，并设有不锈钢装饰层。
4、计量泵(CO2泵) ：排出压力50MPa，流量为50L/h，调频控制流量，流量调节范围为15％－100％，泵头采用冷箱中的冷却液冷却，主要用于CO2流体的输送。
5、制冷系统：
(1)、风冷机组采用国产组装机组，其中核心件制冷机采用进口的法国美优乐全封闭压缩机。
(2)、冷箱装有制冷温度自动控制系统，可随意设定制冷所需温度，冷箱分为内胆、保温层、CO2盘管、氟利昂螺旋盘管蒸发器及不锈钢装饰层。
(3)、贮罐：为液态CO2贮存处，容积为2L，压力为16MPa。
6、过滤器：设计压力16MPa，内部充满分子筛或硅胶，可过滤杂质及水分。
7、净化器：设计压力40MPa，内装过滤网和硅胶。
8、压力控制、温度控制、流量显示
(1)温度控制：萃取釜、分离釜均配备测温和控温双层系统，即一只仪表测量釜体温度，另一只控制加热源温度，有效控制热惯性现象。
(2) 压力显示：应选用精度为0.4级和1.5级，染色染料釜、分离釜全部采用0.4级压力表，因为其读数准确性将关系到染色及分离过程参数的确定。
对压力源起安全保护作用的电接点压力表均采用1.5级，钢瓶压力保护采用1.6级电接点压力表。
(3)、染色染料釜、分离釜均采用高压节流截止阀控制压力，该阀由本公司生产，调压平稳、压力波动小。
(4) 、流量显示
CO2 流量计量采用金属管浮子流量计，带二次仪表，可显示瞬时流量，又可显示累积流量。
9、缓冲罐：容积为1L，设计压力为50MPa，主要用于泵前起缓冲作用。

六、 具体染色说明：
1、流程示意图参见下页图。
2、超临界流体染色过程：
(1) 加压形成超临界过程：待染色染料釜接近所需温度后，打开相应进口阀门，关闭出口阀，再打开主泵电源及磁力搅拌机构，对染色染料釜通常在20-30MPa高压下进行染色，染色温度的高低取决于被染织物的种类，染色温度一般在80～160℃。在达到所需压力后几分钟，开始进入染色过程，在加压形成超临界过程中，染料溶解于超临界流体CO2中，同时由于磁力搅拌的作用使CO2流动，使染料不断上染纤维，染色一定时间后，纤维上的染料达到饱和，染色过程结束。这里说明一下：染色染料釜出口阀门到一级分离釜间管线采用内径为4毫米管线(Φ8×2管线)。
3、 染料回收及CO2循环再利用：
染色完成后，通过分离釜破坏超临界状态，残留染料从分离釜下方放出，CO2则从上方流回回路中循环使用。
4、 卸压取布料过程：关闭染色釜周围阀门，打开放空阀，待压力为零后，打开釜盖，取出布料。