一种超临界CO2无水染整设备中的分离釜的制作方法

本发明涉及一种纺织、染整行业中使用的染料或助剂分离釜，尤其涉及一种逆流式超临界CO₂无水染整设备中的分离釜。

背景技术：

近年来，超临界流体技术从基础理论研究到实际应用方面都得到了显著的提高和拓展，已深入到超临界流体染色、超临界流体萃取、超临界流体化学反应、超临界流体清洗技术等诸多领域。作为主要温室气体的CO₂，是最为常用的超临界流体。其临界温度和临界压力较为温和，分别为31.1℃和7.38MPa，且CO₂无毒、分子极性弱、具有四级矩结构等特点，

1988年，Deutsches Textilforschungszentrum NordWest e.V.(DTNW)的Schollmeyer小组提出了首项超临界CO₂流体染色技术专利，介绍了含有染料的超临界流体穿透织物进行染色的过程，首次将超临界CO₂流体染色技术引入纺织染整行业，引发了全球染色家的广泛关注，世界各国纷纷展开该项技术的研究工作。

目前，超临界CO₂流体染色作为一种清洁化染色技术已经在国内外取得了阶段性进展；其中，化学纤维的超临界CO₂流体染色技术已迈入工业化生产阶段，且具有小批量、多品种的优势。然而，染整过程中多色系、多功能染料助剂的使用大大地增加了换色生产的难度，严重制约了超临界CO₂流体染整技术的进一步发展。而分离釜作为超临界流体染整设备分离回收系统的关键部件，其先进性程度直接影响着染料助剂与CO₂流体的分离效果。因此，发明一种高效、适用的超临界CO₂流体无水染整设备中的分离釜具有重要意义。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种逆流式超临界CO₂流体无水染整设备中的分离釜，以实现染色生产结束后染料助剂与CO₂流体的充分分离，解决该项技术产业化应用过程中的更换颜色和不同功能整理的难题。

一种超临界CO₂无水染整设备中的分离釜，所述分离釜包括多重膜分离器，所述多重膜分离器包括用于超临界CO₂流体流通的通道，在通道内设至少一个分离单元，所述分离单元由上至下由吸附膜、气固分离膜及吸附膜与气固分离膜间形成的分离室组成；

多重膜分离器的顶端设有伸缩活动封盖，其与分离釜的CO₂流体出口连接；多重膜分离器底部设有过滤阀，所述过滤阀与分离釜的CO₂流体入口连接。

在使用中，溶解有染料或助剂的超临界CO₂流体通过CO₂流体入口进入分离釜，然后经由过滤阀进入多重分离器。低温条件下，超临界状态下的CO₂迅速转变气态，从而与染料助剂分离，并由分离器中的多个分离单元逐级吸附染料或助剂，直至气体净化完成。随后，纯净的CO₂气体经过冷凝器冷凝回收至CO₂循环储罐中，以参与下次生产。分离完成后，打开CO₂循环储罐的气体出口，使CO₂反向流入染整系统管道，通过分离釜的CO₂流体出口进入分离釜内。并通过伸缩活动封盖，经过气体均匀通道充分分散CO₂气体后进入多重膜分离器，对吸附膜进行反吹，以清洁其吸附的染料或助剂。解析后的染料或助剂则在气固分离膜的隔离下存储在分离室内，便于生产后的拆卸清洗。利用CO₂循环储罐内的CO₂通过系统管道完成对吸附在吸附膜上的染料或助剂的反吹功能，从而实现对吸附膜的自清洗，便于重复生产应用。

本发明所述的分离器优选所述多重膜分离器内设至少三个分离单元。具有多个分离单元组成的多重膜分离器，可实现染料或助剂与CO₂气体的充分分离；多个分离单元拥有逐级分离功能，而且可实现反吹后的染料助剂收集保存的功能，具有方便拆卸和可重复使用的优势。

本发明所述的分离釜优选所述多重膜分离器中的吸附膜采用陶瓷膜，其孔径为0.01-1μm。

本发明所述的分离釜优选所述过滤阀的孔径为0.01-1um。所述分离阀可在流体流入后实现染料或助剂的初步分离，并防止其回流进管道。

本发明所述的分离釜优选所述伸缩活动封盖一端通过导管与CO₂流体出口连接，另一端与多重膜分离器顶部通过螺纹连接。所述伸缩封盖可保证反吹时CO₂气体对吸附膜的均匀吹散，以实现其充分清洁。

本发明所述分离釜优选所述用于超临界CO₂流体流通的通道内设有气体均匀通道，所述气体均匀通道由置于通道内的设有通孔的筛盘构成，优选其孔径为0.01-0.1mm。

本发明所述的分离器优选所述多重膜分离器置于缸体内，缸体底部设有CO₂流体入口、顶部设有CO₂流体出口；在缸体外侧设有保温夹套，所述缸体和保温夹套具有可导热容纳制冷介质的空腔。

进一步地，所述分离釜保温夹套上设有制冷介质入口和制冷介质出口，并与制冷机组连接，以实现分离釜体的低温调控，从而使得超临界状态下的CO₂流体在分离釜内可快速气化，并与染料或助剂分离，从而增强了分离效果。染整过程完成后，首先开启制冷设备对分离釜降温，通过温度调节以利于分离工序的进行。

本发明所述过滤阀连接染料整理剂釜CO₂流体入口，使进入染料整理剂釜的超临界CO₂实现染料或助剂的初步分离，并防止其回流进管道。

发明所述分离釜一个优选的技术方案为：一种超临界CO₂无水染整设备中的分离釜，所述分离釜包括多重膜分离器，所述多重膜分离器包括用于超临界二氧化碳流体流通的通道，在通道内设至少一个分离单元，所述分离单元由上至下由吸附膜、气固分离膜及吸附膜与气固分离膜间形成的分离室组成；

多重膜分离器的顶端设有伸缩活动封盖，其与分离釜的CO₂流体出口连接；多重膜分离器底部设有过滤阀，所述过滤阀与分离釜的CO₂流体入口连接。

所述伸缩封盖一端通过导管与CO₂流体出口连接，另一端与多重膜分离器顶部通过螺纹连接。

所述多重膜分离器置于缸体内，缸体底部设有CO₂流体入口、顶部设有CO₂流体出口；在缸体外侧设有保温夹套，所述缸体和保温夹套具有可导热容纳制冷介质的空腔。

所述保温夹套下部设有制冷介质出口，上部设有制冷介质入口；在所述保温夹套下部固定底座；在缸体的顶部固定釜体端面，釜体端面通过定位销与密封盖相固定，同时，密封盖通过设于其上的卡箍与釜体端面固定。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的突出特点为利用一种超临界CO₂流体无水染整设备中的分离釜，实现了对染整过程中染料助剂与CO₂流体的充分分离，从而解决了染整生产时换色彩和换功能性的需要。同时，一种超临界CO₂流体无水染整设备中的分离釜具有反吹功能，可实现对吸附膜的反吹清洗，便于重复应用，对超临界流体技术的推广应用具有重要意义。

附图说明

图1为一种超临界CO₂无水染整设备中的分离釜示意图；

1底座，2 CO₂流体入口，3降温夹套，4制冷介质入口，5 CO₂流体出口，6釜体端面，7卡箍，8定位销，9活动密封盖，10缸体，11制冷介质出口，12伸缩封盖，13过滤阀，14气体均匀通道，15吸附膜I，16分离室I，17气固分离膜I，18吸附膜Ⅱ，19分离室Ⅱ，20气固分离膜Ⅱ，21吸附膜Ⅲ，22分离室Ⅲ，23气固分离膜Ⅲ，24活动伸缩管；

图2为伸缩活动封盖的示意图；

图3为一种超临界CO₂无水染整设备中的分离釜的运行工艺示意图；

101分离釜，102冷凝器，103 CO₂循环储罐，104制冷机组。

具体实施方式

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。

下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

如图1所示，一种超临界CO₂无水染整设备中的分离釜，所述分离釜包括多重膜分离器，所述多重膜分离器包括用于超临界CO₂流体流通的通道，在通道内设三个分离单元，所述分离单元由上至下由吸附膜、气固分离膜及吸附膜与气固分离膜间形成的分离室组成；

多重膜分离器的顶端设有伸缩活动封盖12，其与分离釜的CO₂流体出口5连接；多重膜分离器底部设有过滤阀13，所述过滤阀13与分离釜的CO₂流体入口2连接。其中，所述气体均匀通道14的筛盘孔径为0.05mm；所述过滤阀13的孔径为0.1um。所述伸缩活动封盖12一端通过导管与CO₂流体出口5连接，另一端与多重膜分离器顶部通过螺纹连接。

所述多重膜分离器置于缸体内，缸体底部设有CO₂流体入口2、顶部设有CO₂流体出口5；在缸体外侧设有保温夹套3，所述缸体和保温夹套3具有可容纳制冷介质的空腔。

所述保温夹套3下部设有制冷介质出口10，上部设有制冷介质入口4；在所述保温夹套3下部固定底座1；在缸体9的顶部固定釜体端面5，釜体端面5通过定位销7与密封盖8相固定，同时，密封盖8通过设于其上的卡箍6与釜体端面5固定。

结合附图2，本发明所述的一种超临界CO₂无水染整设备中的分离釜的运行示意图，其工作过程如下：

首先，开启制冷机组104对分离釜101降温，通过温度调节以利于分离工序的进行；溶解有染料或助剂的超临界CO₂流体通过CO₂流体入口2进入分离釜101，然后经由过滤阀13进入多重分离器。低温条件下，超临界状态下的CO₂迅速转变气态，从而与染料助剂分离，并由分离器中的多个分离单元逐级吸附染料或助剂，直至气体净化完成。随后，纯净的CO₂气体经过冷凝器102冷凝回收至CO₂碳循环储罐103中，以参与下次生产。

分离完成后，打开CO₂循环储罐103的气体出口，使CO₂反向流入染整系统管道，通过分离釜的CO₂流体出口5进入分离釜101内。并通过伸缩活动封盖12，经过气体均匀通道14充分分散CO₂气体后进入多重膜分离器，对吸附膜进行反吹，以清洁其吸附的染料或助剂。解析后的染料或助剂则在气固分离膜的隔离下存储在分离室内，便于生产后的拆卸清洗。

溶解有染料或助剂的超临界CO₂流体所述运行路线如下：

CO₂流体入口2→过滤阀13→气固分离膜Ⅲ→分离室Ⅲ→吸附膜Ⅲ→气固分离膜Ⅱ→分离室Ⅱ→吸附膜Ⅱ→气固分离膜I→分离室I→吸附膜I→气体均匀通道14→伸缩活动封盖12→CO₂流体出口5→阀门V6→阀门V5→阀门V4→CO₂循环储罐103。

所述反吹运行工艺示意图；

CO₂循环储罐103→阀门V1→阀门V2→阀门V6→CO₂流体出口5→伸缩活动封盖12→气体均匀通道14→吸附膜I→分离室I→气固分离膜I→吸附膜Ⅱ→分离室Ⅱ→气固分离膜Ⅱ→吸附膜Ⅲ→分离室Ⅲ→气固分离膜Ⅲ→过滤阀13→CO₂流体入口2。