综合式印染系统的制作方法

本发明涉及纺织领域中的生产设备，更具体地说，涉及一种综合式印染系统。

背景技术：

传统的织物印色多数采用湿法纺织工艺，长期以来湿法纺织产生的大量废水严重地污染了环境，虽然各企业都采取了相应的污水处理方法，但印染污水处理的实际效果仍然不甚理想，严重污染了水资源环境，危害到人们的生命健康。

为了减少环境污染，节约生产成本，近年来，人们致力于将液体应用到无水印染技术的研究。液体印色工艺是利用某种流体在超临界状态下较好的传质性能以及对非极性类物质的溶解性能对合成纤维印色，是一种新颖环保的无水印色工艺。其中，由于CO2具有不燃、无毒、廉价的突出优点，使得CO2印色成为液体印色工艺中最有竞争力的一种印色工艺，该印色工艺具有印色速度快，是传统湿法印色的5-10倍，均染和透染性良好等优点，同时，该印色工艺免除了还原和烘烤过程，并且，印染及其溶解媒介CO2还可以重复利用，印色过程中无污染物排放等特点，使得CO2印色工艺成为一种无废气、废水和废渣排放的清洁生产工艺。

然而，目前的液体印染技术受到设备和技术上的种种限制，尚处于实验研究阶段，仅能实现小量的织物印色，不能进行大批量连续化的生产，因此，为了能将该先进的印染技术投入于印染行业的规模化生产中，亟待提供一种综合式印染系统。

技术实现要素：

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种综合式印染系统。

为了达到上述目的，本发明提供了一种综合式印染系统，其包括相互连通的液体供应装置、纺织循环设备及液体回收装置，所述纺织循环设备包括至少两个集成式印料印色桶，其中，所述集成式印料印色桶包括具有液体进/出口的桶体以及内置于其中的印染收容装置和织物固定装置；所述液体选自CO₂、N₂O、乙烷、丙烷中一种或多种；所述液体供应装置依序包括由管道相连通的液态流体液体罐、冷凝器、主高压泵及加热器。液体回收装置依序包括由管道相连通的加热器、印染分离器及冷凝器。

纺织循环设备包括通过管道与集成式印料印色桶连通的高压循环泵，生产系统进一步包括热油炉，所述桶体上设置有热油或蒸汽进/出口，所述热油或蒸汽进/出口通过管道与加热炉相连通。加热器与集成式印料印色桶体的液体出口连通。冷凝器通过管道分别与冷凝器和液态流体液体罐连通。集成式印料印色桶内置有至少一个印染收容装置，其安装在液体进/出口附近。

与现有技术相比，本发明综合式印染系统一方面将现有的印染桶和印色桶组合成一个设备，即集成式印料印色桶，使得在同一桶中能够同时完成印染的溶解和织物的印色两步工艺，既减少了印染和液体在管道中流通的损耗，又大大节约的能耗，提高了生产效率，是印色加工领域的一次非常大的突破；另一方面，为了满足工业上连续化生产的需要，该生产系统中提供了至少两个集成式印料印色桶，交替、不间断地进行印色，更进一步提高了生产效率，适应了印染工业规模化生产的趋势。

为使本发明更加容易理解，下面将结合附图进一步阐述本发明综合式印染系统的具体实施例。

附图说明

图1为本发明一种综合式印染系统的示意图；

图2为本发明一种综合式印染系统的集成印色桶体的剖视图。

具体实施方式

本发明提供了一种综合式印染系统，用于连续的工业化生产，其包括相互连通的液体供应装置100、纺织循环设备200及液体回收装置300，所述纺织循环设备200包括至少两个集成式印料印色桶21。

所述液体供应装置100，用于向纺织循环设备200提供液体，依序包括由管道相连通的液体罐11、冷凝器12、主高压泵13及加热器14。液体罐11用于储备和容纳液态流体，容积可根据产量的需要进行设置，例如：300L-10000L的液态流体液体罐，罐体压力限值可设计为8MPa，最高工作温度为30℃，罐体顶部设有气体入口、安全阀接口、压力表接口和排空口，同时底部设有液态流体出口和排污口，侧部设置有用于测定罐体内液态流体液位变化的液位计，液态流体通过进/出口进行循环流通。冷凝器12为套管式或列管式换热器，管程介质为由液体罐11输入的液态流体，管外或壳程介质为冷冻水，温度为3-6℃。主高压泵13为往复式柱塞泵，可设定其最大工作压力45MPa，气体流量为1-20 m³/h，并通过变频方式控制流量。加热器14为盘管式或列管式换热器，管程介质为经由主高压泵13输送的液态流体，壳程介质为导热油或加热蒸汽，温度为100-180℃。管程介质经由加热器14加热而成液体，经过管道输送至纺织循环设备200对织物进行印色处理。

所述纺织循环设备200为该连续化印色系统的核心部分，包括至少两个集成式印料印色桶21，其包括具有液体进/出口的桶体210以及内置于其中的印染收容装置211和织物固定装置212。

在本发明的一个实施例中，所述桶体210提供了在高压的工作环境下，液体同时流经印染和织物的进出通道，其顶部设有卡箍快开结构，以确保印色结束后实现全膛快开，桶体210的内部采用密封圈进行密封，例如：组合式金属聚四氟密封圈。在桶体210的上部两侧及底部分别开设有三个液体进/出口210a，液体通过所述进/出口210a由加热器14流入桶体210内。

所述印染收容装置211用于内置印染，为了保证织物能够均匀上色，可在桶腔的上方及下方且靠近液体进/出口210a的位置各安置有一个印染收容装置211，这样，当液体流经印染收容装置211时，可以迅速地将印染熔解，并均匀地分布于织物上。所述印染收容装置211的外周边布置有过滤网，例如：不锈钢烧结过滤网，用于防止印染泄漏。

所述织物固定装置212位于桶体210的中部，包括分配装置：多孔管212a和过滤网212b，其中，多孔管212a可拆卸地安装在两个印染收容装置211之间，并与两者相连通，多孔管212a上均匀开设有若干个小孔，直径为3-8mm。过滤网212b环绕于所述多孔管212a的外周，织物缠绕于所述过滤网212b上，过滤网212b一方面用于固定织物，使得液体能够与织物充分接触，另一方用于避免由印染中掺和的杂质由多孔管212a渗出至织物上，从而获得干净、色彩均一的织物。

在本发明中，所述集成式印料印色桶21还包括包裹于桶体210外壁的夹套213，用于集成式印料印色桶体的保温和冷却。所述夹套213上设有通过导流板（未标示）相互连通的两个热油或蒸汽进/出口213a，导流板用于提高热油的流速，通过流通于夹套213外的热油或加热蒸汽保持桶体210恒定的高温，使得工作流体能够保持处于超临界状态，提高了印色的工作效率。

在本发明的一个较佳实施例中，所述纺织循环设备200还包括通过管道分别与集成式印料印色桶21和高压循环泵23相连通，生产系统中的辅助装置中还进一步包括热油炉，桶体上设置有热油或蒸汽进/出口，集成式印料印色桶21通过热油或蒸汽进/出口213a与加热炉22相连通，所述加热炉可为热油炉或蒸汽锅炉，即加热炉22通过管道向集成式印料印色桶21供应高温热油或加热蒸汽。

所述印染收容装置211上进一步安装有织物挡板214，用其将印染收容装置211与织物固定装置212相间隔，防止印染泄露污染织物。

桶体210的顶部和底部设有承压凸肩，其用卡箍215勾住，以承受轴向的内压力，所述卡箍215分为外卡箍或内卡箍两种，外卡箍适用于小直径印色桶，而内卡箍适用于大直径印色桶。

所述液体回收装置300，将纺织循环设备200输出的液体经冷却后回收至液体供应装置100循环使用。其依序包括由管道相连通的加热器31、印染分离器32和冷凝器33。其中，所述加热器31可为盘管式或列管式换热器，其与印染分离器32相连通，集成式印料印色桶21输出的液体经减压后输送至加热器31进行加热升温，压力6－16MPa、温度为80-100℃。使液体成为气态；印染分离器32包括具有快开结构的桶体、安装于桶体内的过滤网以及套在桶体外的保温夹套，通过过滤网将印染和工作气体分离，从而将印染回收至桶体，工作气体则通过管道输送到冷凝器33冷却，印染分离器32容积可为24L－1000L，设计压力16MPa，最高工作温度100℃。冷凝器33可为盘管式或列管式换热器，壳程介质为冷冻水，工作温度为-7-7℃。

在本发明中，所述综合式印染系统还进一步各种工作仪表和加压系统，对系统工作状态下的压力、温度、流量、液位等工作参数进行时时记录，使得人们可以根据工作参数的变化从而及时地对系统的工作环境或条件作出调整。

所述液体选自CO₂、N₂O、乙烷、丙烷中一种或多种，优选超临界CO₂作为工作气体。

以下以采用超临界二氧化碳，具有两个集成式印料印色桶的生产系统为例介绍本发明的印色生产工艺：

参考图1和图2所示，从液态二氧化碳液体罐11出来的二氧化碳经冷凝器12冷却后进入主高压泵13加压（压力为10－45MPa），然后进入加热器14加热（温度为60－200℃），预热后的超临界二氧化碳从两个集成式印料印色桶21其中之一的上方或下方的液体进/出口进入，首先与印染收容装置中的印染接触，溶解了印染的二氧化碳通过分配装置，由里向外或由外向里与织物接触，使印染吸附到织物上，二氧化碳则从桶体的下方或上方排出由高压循环泵升压后再进入印料印色桶进行印染溶解、织物吸附的循环，直至印色完成。该集成式印料印色桶印色结束后，通过阀门，将超临界二氧化碳切换至另一桶内（已预先装好织物），采用上述步骤进行第二批次的印色，从而实现不间断地连续印色。当整个印色生产结束时，通过阀门关闭印色循环系统将二氧化碳切换至大循环系统，溶解有印染的二氧化碳经过减压、升温使印染在二氧化碳中的溶解度接近于零，然后进入集成印染分离桶进行印染回收，而二氧化碳则进入冷凝器冷凝为液体回到液态流体液体罐循环使用。

接下来具体描述各个装置的工作过程：

开机准备：开动冷机循环水系统，启动冷机，冷冻水温度控制为3－8℃，开启热油或蒸汽加热及循环系统，控制热油或加热蒸汽温度为80－180℃。时间大约30分钟。

升压升温：低速启动主高压泵13，待工作正常后调制到设定的频率，将二氧化碳升压升温，压力控制由自动压力调节阀PV1实现，压力为10－45MPa；二氧化碳升温由加热器14实现，加热温度为100－180℃，使二氧化碳成为超临界状态，进入集成式印料印色桶DA/DB。当达到预先设定的印色工艺条件后，停止主高压泵、冷冻机和热油或蒸汽加热；关闭AJ2、AJ13，打开AJ11、AJ12，启动高压循环泵，进行印色循环。

印色循环：

以DA印料印色桶工作为例说明：

循环1：超临界二氧化碳通过阀门AJ3从集成式印料印色桶21的桶体下方的液体进/出口进入，首先与印染收容装置211中的印染接触，溶解了印染的二氧化碳通过分配装置由外向里与织物接触，使印染均匀地吸附到织物上，二氧化碳则通过阀门AJ9从桶体上方排出，进入高压循环泵23升压后再进入集成式印料印色桶21进行印染溶解、织物吸附的循环过程，直至印色完成。

循环2：超临界二氧化碳通过阀门AJ7从桶体上方的液体进/出口进入，首先与印染收容装置中的印染接触，溶解了印染的二氧化碳通过分配装置由里向外与织物接触，使印染吸附到织物上，二氧化碳则通过阀门AJ9从桶体下方排出，进入高压循环泵23升压后再进入集成式印料印色桶21进行印染溶解、织物吸附的循环过程，直至印色完成。

集成式印料印色桶体的切换：当其中的一个集成式印料印色桶体的印色结束后，通过关闭和开启阀门AJ3、AJ4、AJ7、AJ8，即完成印料印色桶体的切换。

印染的分离回收：当整套装置印色生产结束时，停止高压循环泵23，关闭阀门AJ11、AJ12，启动主高用泵13，打开阀门AJ13超临界二氧化碳通过自动调节阀PV1减压和加热器31加热，成为气体状态，其中溶解的印染被解吸出来，进入印染分离桶32与二氧化碳印染分离回收。

二氧化碳的回收：在分离桶中分离印染后的气态二氧化碳进入冷凝器33被冷凝为液体，然后进入液态流体液体罐回收，以备循环使用。

集成式印料印色桶体的卸压：印色桶印色完成后，通过阀门AJ9、AJ10先进行两桶间的压力平衡，以降低二氧化碳的消耗，然后关闭阀门AJ3、AJ5、AJ7、AJ9，打开CJ1进行放空排气，直至印色桶内的压力为零。

织物的取出装入：当桶内压力为零后，用气动或手动打开印色桶体的卡箍，用气缸提起桶盖，然后用天车调出缠绕了织物的内件，取出染好的织物，换上未染的织物，装入桶内盖上桶盖，合上卡箍，等待下一次印色过程。

印染的装入：本装置发明的集成式印料印色桶，其内部设计有上下两个印染收容装置，使得进入的二氧化碳首先通过印染收容装置以溶解印染。印染收容装置的上盖可拆卸，用于装入印染。

以上所揭露的仅为本发明综合式印染系统的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。