专利名称：一种多元一体化超临界二氧化碳染色设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纺织、染整行业中用的染色设备，更具体地说，涉及一种利用超临界流体二氧化碳同时实现多种纺织品染色的多元一体化设备。
背景技术：
传统纺织品染色主要以水为介质，在染色过程中，大量的染料、助剂和表面活性剂等化学物质对环境造成了严重污染，同时也制约着纺织印染行业的可持续发展。21世纪，对各种生产、加工的低消耗高技术、易控制性、高效性、无污染性以及可循环利用性的要求越来越突出。发展于上世纪末的超临界二氧化碳无水染色技术因其无污染、短流程、高效率等突出特点被认为是一种“绿色、可持续发展技术”而备受青睐。目前，超临界二氧化碳染色技术作为一种新型的绿色染整技术已取得阶段性进 展，对其工艺条件、染色机理及染色设备的联合探索研究已较为成熟。但由于染色需要通过专用的染色设备来实现，一次性投入成本较高，尚不能实现连续化生产。除此之外，由于现有设备都是单一式装置，针对不同纺织品的染色需要分批装卸重新运行系统，造成了单批染色产品品种单一且能耗高效率低等问题。
发明内容
发明针对上述问题，提供了一种多元一体化超临界二氧化碳染色设备，通过复合连接多个不同结构的染色釜，在同一套超临界染色设备上同时实现筒纱、绞纱、散纤维、成衣等多种纺织品的染色，将超临界二氧化碳染色工艺广泛的应用于染整领域，同时满足了小批量多品种和生态环保绿色加工的要求。解决了由于现有超临界二氧化碳染色设备单一式染色装置造成的品种单一、重复运转设备能耗高效率低等问题。本发明的目的在于提供一种多元一体化超临界二氧化碳染色设备，其特征在于所述二氧化碳贮罐通过冷凝器I连接于二氧化碳高压主泵；所述二氧化碳高压主泵连接于将二氧化碳转变成超临界状态的换热器；所述换热器通过管道与用于溶解染料的染料釜相连接；所述染料釜与将溶解染料的超临界二氧化碳送至与所述染料釜相连实现染色的至少一个染色釜中；至少一个所述染色釜中染色后融有染料的二氧化碳流体依次通过分离器、冷凝器II和净化器送回至与所述净化器相连接的所述二氧化碳贮罐中；所述换热器、所述染料釜和至少一个所述染色釜还通过管道与用于热量交换传递的导热油系统相连；所述的导热油系统通过管道与补充导热油装置相连；所述补充导热油装置分别与换热器、所述染料釜和至少一个所述染色釜相连；所述导热油系统还与制冷机组相连；所述制冷机组的另一端连有所述冷凝器II。本发明的上述设备中，为了实现不同的染色功能，所述染色釜为4个，分别为筒纱染色釜、绞纱染色釜、散纤维染色釜和成衣染色釜。本发明的上述设备中，为了控制二氧化碳流体流量，所述的染料釜和所述至少一个染色釜还与用于控制二氧化碳流体流量的循环泵相连接。
本发明的上述设备中，为了更进一步的优化，净化器中装有5A分子筛。与现有技术相比，本发明突出的特点在于通过复合连接多个不同结构的染色釜，使设备实现产品的多样性生产，将超临界二氧化碳染色工艺广泛的应用于染整领域，同时满足了小批量多品种和生态环保绿色加工的要求。该设备具有综合成本低、经济效益、环境效益显著的特点。
本发明附图I幅，图I是本发明多元一体化超临界二氧化碳染色设备工艺流程示意图；
其中，V01、二氧化碳储罐，E01、冷凝器I，P01、高压主泵，V02、导热油系统，E02、换热器，V03、染料釜，V04、染色釜，V041、筒纱染色釜，V042、绞纱染色釜，V043、散纤维染色釜，V044、成衣染色釜，P02、循环泵，V08、分离器，E03、冷凝器II，V09、净化器，E04、补充导热油装置，R、截止阀，V、球阀，H、导热油阀门，W、水阀门，CO I、制冷机组。
具体实施例方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。以下结合附图I详细叙述本发明的具体实施方式
。图I中的多元一体化超临界二氧化碳染色设备所述二氧化碳贮罐VOl通过冷凝器I EOl连接于二氧化碳高压主泵POl ;所述二氧化碳高压主泵POl连接于将二氧化碳转变成超临界状态的换热器E02 ;所述换热器E02通过管道与用于溶解染料的染料釜V03相连接；所述染料釜V03与将溶解染料的超临界二氧化碳送至与所述染料釜V03相连实现染色的至少一个染色釜V04中；至少一个所述染色釜V04中染色后融有染料的二氧化碳流体依次通过分离器V08、冷凝器II E03和净化器V09送回至与所述净化器V09相连接的所述二氧化碳贮罐VOl中；所述换热器E02、所述染料釜V03和至少一个所述染色釜V04还通过管道与用于热量交换传递的导热油系统V02相连；所述的导热油系统V02通过管道与补充导热油装置V021相连；所述补充导热油装置V021分别与换热器E02、所述染料釜V03和至少一个所述染色釜V04相连；所述导热油系统V02还与制冷机组COl相连；所述制冷机组COl的另一端连有所述冷凝器II E03。超临界二氧化碳染色工艺的工作原理为液态二氧化碳存储于二氧化碳储罐VOl中，通过高压主泵POl将二氧化碳加压至临界压力(7. 38MPa)以上，再经换热器E02将其温度加热至临界温度(31. I0C )以上，此时的二氧化碳即为超临界状态。超临界二氧化碳流体进入装有染料的染料釜V03中与之充分接触将其溶解，而后携带溶解的染料进入装有待染纺织品的染色釜V04中与目标纺织品实现染色过程。染色结束后，超临界二氧化碳经减压降温过程后使其溶解能力降低，进而将残余染料与二氧化碳经分离釜V08成功分离，二氧化碳气化，通过冷凝器II E03冷却回收至二氧化碳储罐VOl中参与下一次染色工艺。根据上述工作原理，结合附图1，本发明所述的多元一体化超临界二氧化碳染色设备其工作过程如下首先，由二氧化碳储罐VOl提供的二氧化碳通过冷凝器I EOI，在制冷机组COl的作用下冷凝压缩成为液态后经过高压主泵POl进行加压，而后再经换热器E02进行加热，此时的二氧化碳已转变为超临界状态。而后，达到超临界状态的二氧化碳经过与换热器E02相连接的染料釜V03，携带溶解的染料送至可实现不同纺织品染色功能的染色釜V04中。换热器E02与由染料釜V03和多个染色釜(V041、V042、V043、V044)复合而成的染色系统相连接构成循环系统；该染色循环系统在循环泵P02的作用下实现流体循环染色；在染色过程中，换热器E02与各釜体之间的热量交换传递均通过导热油系统V02的作用来实现；其中，导热油系统连接有补充导热油装置E04。其后，超临界二氧化碳在染色结束后经降压降温过程转变为气态二氧化碳，依次通过分离器V08、冷凝器II E03和净化器V09将纯净的二氧化碳回收至二氧化碳储罐VOl中。
根据需要，本设备提供两种不同的工艺路线，通过相关管道阀门的调节，可将内循环染色和外循环染色有效结合，有效提高目标纺织品的匀染性能。为了更好的说明该设备的工作过程，下面将结合附图I对该设备的染色工艺路线进行具体说明，工艺路线如下染色循环工艺路线(I) 二氧化碳储罐VOl — Rl —冷凝器I EOl — R2 —高压主泵POl — R3 —换热器 E02 — Vl —染料釜 V03 — V2 — V3 —染色釜 V041 — V26 — V25 — V24 — V23 —染色釜V042 — V8 — V9 —染色釜 V43 — V20 — V19 — V18 — V17 —染色釜 V44 — V14 — V15 — V29 —循环泵P02 ;染色结束后，关闭阀门V29及循环泵，对二氧化碳进行分离回收；分离回收工艺路线V15 — R13 —分离器V08 — R9 —冷凝器II E03 —净化器V09 — 二氧化碳储罐VOl ；(2) 二氧化碳储罐VOl — Rl —冷凝器I EOl — R2 —高压主泵POl — R3 —换热器 E02 — Vl —染料釜 V03 — V2 — V27 — V26 —染色釜 V041 — V5 — V6 —染色釜 V042 — V23 — V22 — V21 — V20 —染色釜 V043 — Vll — V12 —染色釜V044 — V17 — V16 — V15 — V29 —循环泵P02 ;染色结束后，关闭阀门V29及循环泵，对二氧化碳进行分离回收；分离回收工艺路线V15 —R13—分离器V08 —R9—冷凝器II E03 —净化器V09 — 二氧化碳储罐VOl。将上述两种工艺路线通过管道阀门的控制切换可实现各釜体的内外染工艺，有效提高目标纺织品的匀染性能。
权利要求
1.一种多元一体化超临界二氧化碳染色设备，其特征在于所述二氧化碳贮罐(VOl)通过冷凝器I (EOl)连接于二氧化碳高压主泵(P01);所述二氧化碳高压主泵(POl)连接于将二氧化碳转变成超临界状态的换热器(E02);所述换热器(E02)通过管道与用于溶解染料的染料釜(V03)相连接；所述染料釜(V03)与将溶解染料的超临界二氧化碳送至与所述染料釜(V03)相连实现染色的至少一个染色釜(V04)中；至少一个所述染色釜(V04)中染色后融有染料的二氧化碳流体依次通过分离器(V08)、冷凝器II (E03)和净化器(V09)送回至与所述净化器(V09)相连接的所述二氧化碳贮罐(VOl)中；所述换热器(E02)、所述染料釜(V03)和至少一个所述染色釜(V04)还通过管道与用于热量交换传递的导热油系统(V02)相连；所述的导热油系统(V02)通过管道与补充导热油装置(V021)相连；所述补充导热油装置(V021)分别与换热器(E02)、所述染料釜(V03)和至少一个所述染色釜(V04)相连；所述导热油系统(V02)还与制冷机组(COl)相连；所述制冷机组(COl)的另一端连有所述冷凝器II (E03)。
2.根据权利要求I所述的多元一体化超临界二氧化碳染色设备，其特征在于所述的 染色釜(V04)为4个染色釜，分别为筒纱染色釜(V041)、绞纱染色釜(V042)、散纤维染色釜(V043)、成衣染色釜(V044)。
3.根据权利要求I所述的多元一体化超临界二氧化碳染色设备，其特征在于所述的染料釜(V03)和至少一个所述染色釜(V04)还与用于控制二氧化碳流体流量的循环泵(P02)相连接。
4.根据权利要求I所述的多元一体化超临界二氧化碳染色设备，其特征在于所述的净化器(V09)装有5A分子筛。
全文摘要
本发明涉及一种多元一体化超临界二氧化碳染色设备，其特征在于包括二氧化碳贮罐、冷凝器Ⅰ、高压主泵、换热器、染料釜、至少一个染色釜、分离器、冷凝器Ⅱ和净化器；所述二氧化碳贮罐、所述冷凝器Ⅰ、所述高压泵、所述换热器、所述染料釜、所述至少一个染色釜、所述分离器、所述冷凝器Ⅱ和所述净化器依次通过管道连接形成循环系统；所述换热器、所述染料釜和所述至少一个染色釜还分别通过管道与导热油系统相连形成循环加入。本发明通过复合连接多个不同结构的染色釜，可实现产品的多样性生产，将超临界二氧化碳染色工艺广泛应用于染整领域，同时满足小批量多品种和生态环保绿色加工的要求。该设备具有综合成本低、经济效益、环境效益显著的特点。
文档编号D06B9/02GK102828371SQ201210247938
公开日2012年12月19日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者郑来久, 杜冰, 郭友才, 高世会, 姜涛, 李松媛, 崔永珠, 魏菊, 钱永芳 申请人:大连工业大学