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(zhì)，染整加工在整個紡織工業(yè)中是耗水量 大的產(chǎn)業(yè)，每100米印染布的耗水量為(2.5-4)m3。傳統(tǒng)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(zhì)增大了廢水的負(fù)荷，是環(huán)境污染的一大根源，而且傳統(tǒng)印染工業(yè)的污水處理費(fèi)用將來會上升，因此人們開始開發(fā)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(kuò)散系數(shù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)滲透，從而加速染料分子與纖維的結(jié)合。
三、 主要技術(shù)參數(shù)：
a) 染色染料釜：容積1L
    高設(shè)計壓力：50MPa 
高設(shè)計溫度：200℃
b) 電源電壓380V  三相四線制
c) 功率：10KW
四、 應(yīng)用范圍和前景：
在諸多物質(zhì)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(qiáng)，上染基團(tuán)少，吸濕性能差，在水中膨化小的特點(diǎn)，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(dá)到堅牢的色澤，超臨界CO2染色能使染料更好地滲透進(jìn)纖維滌綸中，加劇了滌綸的溶脹，促進(jìn)了染料分子的擴(kuò)散和傳遞，加速了染料分子與滌綸的結(jié)合。超臨界染色技術(shù)對合成纖維染色效果好，對極性天然纖維進(jìn)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(jìn)展。
綜合考慮環(huán)境和上述技術(shù)因素使得超臨界CO2成為紡織工業(yè)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(yīng)用價值，能很好地進(jìn)入到非常小的孔中而無需孔間向?qū)α魍苿恿Α?br /> 我國是一個紡織大國，從事紡織行業(yè)的企業(yè)很多，傳統(tǒng)染色方法帶來的水污染及末端處理已成為困擾企業(yè)發(fā)展的攔路虎，開發(fā)盡量不用水的染色技術(shù)已成為印染行業(yè)的發(fā)展方向。
五、 主要配置說明：
1、染色染料釜：釜體設(shè)計壓力為50MPa， 高溫度為200℃，內(nèi)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(zhì)速率，我們在釜體下部設(shè)計了磁力攪拌機(jī)構(gòu)，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(jī)構(gòu)組成。
2、分離釜：釜體設(shè)計壓力為30MPa， 高設(shè)計溫度為85℃，主要用于染料的再回收和CO2循環(huán)利用。內(nèi)壁采用特殊工藝加工，使釜體內(nèi)壁表面粗糙度提高，有效改善內(nèi)壁染料滯留現(xiàn)象。釜體外加水套循環(huán)。
3、預(yù)熱器： 高設(shè)計壓力為55MPa， 大工作壓力可達(dá)50MPa， 高操作溫度200℃，預(yù)熱器置于沙浴中，外加保溫層，并設(shè)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(diào)頻控制流量，流量調(diào)節(jié)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(tǒng)：
(1)、風(fēng)冷機(jī)組采用國產(chǎn)組裝機(jī)組，其中核心件制冷機(jī)采用進(jìn)口的法國美優(yōu)樂全封閉壓縮機(jī)。
(2)、冷箱裝有制冷溫度自動控制系統(tǒng)，可隨意設(shè)定制冷所需溫度，冷箱分為內(nèi)膽、保溫層、CO2盤管、氟利昂螺旋盤管蒸發(fā)器及不銹鋼裝飾層。
(3)、貯罐：為液態(tài)CO2貯存處，容積為2L，壓力為16MPa。
6、過濾器： 高設(shè)計壓力16MPa，內(nèi)部充滿分子篩或硅膠，可過濾雜質(zhì)及水分。
7、凈化器：設(shè)計壓力40MPa，內(nèi)裝過濾網(wǎng)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(tǒng)，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(xiàn)象。          
(2) 壓力顯示：應(yīng)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?yàn)槠渥x數(shù)準(zhǔn)確性將關(guān)系到染色及分離過程 佳參數(shù)的確定。
對壓力源起安全保護(hù)作用的電接點(diǎn)壓力表均采用1.5級，鋼瓶壓力保護(hù)采用1.6級電接點(diǎn)壓力表。
(3)、染色染料釜、分離釜均采用高壓節(jié)流截止閥控制壓力，該閥由本公司生產(chǎn)，調(diào)壓平穩(wěn)、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(chǎn)。
9、緩沖罐：容積為1L，設(shè)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(yīng)進(jìn)口閥門，關(guān)閉出口閥，再打開主泵電源及磁力攪拌機(jī)構(gòu)，對染色染料釜通常在20-30MPa高壓下進(jìn)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(dá)到所需壓力后幾分鐘，開始進(jìn)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(dá)到飽和，染色過程結(jié)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(nèi)徑為4毫米管線(Φ8×2管線)。
3、 染料回收及CO2循環(huán)再利用：
   染色完成后，通過分離釜破壞超臨界狀態(tài)，殘留染料從分離釜下方放出，CO2則從上方流回回路中循環(huán)使用。
4、 卸壓取布料過程：關(guān)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。