CN100476057C - 一种集成式染料染色釜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种集成式染料染色釜，用于连续化染色加工，包括具有超临界流体进/出口的釜体、织物固定装置以及至少一个染料收容装置，所述织物固定装置和染料收容装置内置于釜体中。本发明将现有的染料釜和染色釜组合成一个设备，使得在同一釜中能够同时完成染料的溶解和织物的染色两步工艺，既减少了染料和超临界流体在管道中流通的损耗，又大大节约了能耗，提高了生产效率，是染色加工领域的一次非常大的突破。

Description

一种集成式染料染色釜
技术领域
本发明涉及纺织染色领域中的染色装置，更具体地说，涉及一种集成式染料染色釜。
背景技术
传统的织物染色多数采用湿法染色工艺，长期以来湿法染色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，人们致力于将超临界流体应用到无水印染技术的研究。超临界流体染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染色，是一种新颖环保的无水染色工艺。其中，由于CO2具有不燃、无毒、廉价的突出优点，使得超临界CO2染色成为超临界流体染色工艺中最有竞争力的一种染色工艺，所谓CO2的超临界态是指CO2在临界点压力7.3MPa、临界点温度31.1℃下的工作状态。该染色工艺具有染色速度快，是传统湿法染色的5-10倍，均染和透染性良好等优点，同时，该染色工艺免除了还原和烘烤过程，并且，染料及其溶解媒介CO2还可以重复利用，染色过程中无污染物排放等特点，使得超临界CO2染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，目前的超临界流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染色，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，亟待提供一种集成式染料染色釜，使得超临界流体能够实现对织物的连续化染色加工。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种集成式染料染色釜。
为了达到上述目的，本发明提供了一种集成式染料染色釜，用于连续化染色加工，其包括：具有超临界流体进/出口的釜体；位于釜体内的织物固定装置，该织物固定装置由多孔管构成；以及位于釜体内的两个染料收容装置，两个染料收容装置分别位于所述多孔管两端，其中一个染料收容装置与其所位于的多孔管的端口相通，另一个染料收容装置与其所位于的多孔管端口密封，釜体内的超临界流体可流进和流出该染料收容装置。
其中，釜体通过快开式卡箍进行封闭，并采用组合式金属聚四氟密封圈进行密封；染料收容装置为两个，分别安装在织物固定装置的两端，且位于超临界流体进/出口附近。织物固定装置包括两织物挡板、多孔管和过滤网，所述多孔管安装于两织物挡板之间，所述过滤网包裹于多孔管的外周。
所述超临界流体选自CO2、N2O、乙烷、丙烷中一种或多种。
与现有技术相比，本发明一种集成式染料染色釜具有以下几点优点：
(1)将现有的染料釜和染色釜组合成一个设备，即集成式染料染色釜，使得在同一釜中能够同时完成染料的溶解和织物的染色两步工艺，既减少了染料和超临界流体在管道中流通的损耗，又大大节约了能耗，提高了生产效率，是染色加工领域的一次非常大的突破；
(2)由于该集成式染料染色釜中开设有3个超临界流体进/出口，因此可以通过阀门控制超临界流体的流向，进而选择不同的染色循环方式；
(3)该集成式染料染色釜的釜体采用快开式卡箍进行封闭，快开快闭，确保了染色结束后能马上实现全膛快开，节约了装料卸料的时间；
(4)染料收容装置和织物固定装置上还进一步增设有过滤装置，防止了染料泄露；
(5)由于染料收容装置位于超临界流体进/出口附近，使得超临界流体能够首先与染料充分地接触，加快染料的溶解，从而均匀地分布在织物上。
显而易见地，将本发明集成式染料染色釜应用到印染工业上，将显著地提高生产效率，节约能耗，提高织物的染色质量，是染色工业化装置的较大改进。
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一种集成式染料染色釜的具体实施例。
附图说明
图1为本发明一种集成式染料染色釜的剖视图；
图2为本发明一种集成式染料染色釜的一种染色流程(由下而上)；
图3为本发明一种集成式染料染色釜的另一种染色流程(由上而下)。
具体实施方式
参考图1所示，本发明提供了一种集成式染料染色釜100，用于连续化染色加工，其包括釜体1、织物固定装置3以及至少一个染料收容装置2，其中，所述织物固定装置3和染料收容装置2内置于釜体1中。
在本发明的一个实施例中，釜体1提供了在高压的工作环境下，超临界流体同时流经染料和织物的进出通道，其包括超临界流体进/出口、釜盖11、卡箍12和多层包扎式筒体13。其中，超临界流体进/出口为三个，其中两个超临界流体进/出口10a对开设置于釜体1的上部，另外一个超临界流体进/出口10b开设于釜体1的底部；通过阀门可控制超临界流体经由任一组超临界流体进/出口进入或排出釜腔，通过超临界流体在釜腔内的不断循环完成对织物的染色加工。釜盖11扣于釜体1的端部，釜盖11和釜体的端部均成型有承压凸肩，卡箍12亦成型有与其形状相适配的凸肩，通过卡箍的凸肩将釜盖11和釜体端部一并勾住，以将釜体1紧密封闭并承受轴向的内压力。所述多层包扎式筒体13通过焊接固定于釜体内两端部之间，其为染色釜承受压力并容纳物料的主要部件，具有节省不锈钢(仅内部内筒为不锈钢)和受力均匀的优点。
所述卡箍12为一种快开式结构，与釜盖和釜体端部只需要通过凹凸肩相互扣合即可，而不需要再增设螺栓等紧固装置，使得釜体开启和封闭操作能够快捷地完成。卡箍分为外卡箍和内卡箍，一般地，外卡箍适用于小直径的染色釜，成对使用；而内卡箍适用于大直径的染色釜，多个成组使用。根据集成式染料染色釜的外径尺寸来选择适合的卡箍作为紧固装置。
在本发明的另一个实施例中，釜体1进一步包括两个热油或蒸汽进/出口14和夹套15，所述两个热油或蒸汽进/出口14分别开设于釜体的底部和中上部侧壁，所述夹套15包裹于釜体1的外壁，夹套15内设有与热油进/出口14连接的导流板(未标示)，以提高热油的流速，通过流通于夹套15中的热油或蒸汽保持釜体1恒定的高温，使得工作气体能够保持处于超临界状态，提高了染色的工作效率。
在本发明中，采用聚四氟密封圈(比如：组合式金属聚四氟密封圈)对釜体内各部件进行密封，例如：釜盖、染料收容装置与釜体端部之间等。
所述染料收容装置2用于盛装染料，在本发明的优选实施例中，染料收容装置为两个，分别安装在织物固定装置的两端，同时其还可设置在超临界流体进/出口附近，使得超临界流体能够首先与染料充分地接触并迅速地将染料溶解；使得织物能够均匀地上色，从而获得色彩均一的成品织物。
所述釜体1还包括若干块过滤板21，分别安装于染料收容装置2的内部和/或染料收容装置2与织物固定装置3之间，用于过滤未溶解的染料，防止其泄露到织物上。
所述织物固定装置3包括两织物挡板31、多孔管32和过滤网33。织物挡板31将染料收容装置2与织物固定装置3相间隔，防止染料泄露污染织物，多孔管32可拆卸地安装于两织物挡板31之间，多孔管32上均匀开设有直径为3-8mm的小孔，带有染料的超临界流体通过该多孔管32的小孔将染料均匀地分布在织物上。过滤网33包裹于多孔管32的外周，例如：不锈钢烧结过滤网，用于进一步防止染料泄漏。织物缠绕于所述过滤网33上，过滤网33一方面用于固定织物，使得超临界流体能够与织物充分接触，另一方用于避免由染料中掺和的杂质由多孔管32渗出至织物上，从而获得干净、色彩均一的织物。
所述超临界流体选自CO2、N2O、乙烷、丙烷中一种或多种，优选的工作气体为超临界二氧化碳。
以下简单介绍集成式染料染色釜的工作过程：
(1)备料装料：开盖，将织物平整地缠绕并固定在织物固定装置的多空管上，根据待染色织物的重量确定应需的染料重量，称重并将其装入染料收容装置内，把装料后的染料收容装置固定在织物挡板上，确认密封完好后，放回釜体内；
(2)关闭釜体：用釜盖气动装置或吊车将釜盖移到釜体的正上方，确认釜盖上的密封圈完好无缺后，然后用气缸或吊车将釜盖缓慢盖上，用气动或手动方式移动卡箍，使卡箍的凸肩完全勾住釜盖和釜体端部的凸肩，卡箍的行程完全到位，拧紧固定螺栓，即可升压。
(3)染色：(可选用下述任一种染色循环方式)
循环1(参见图2)：超临界流体通过阀门从釜体底部的超临界流体进/出口10b进入，首先经过下染料收容装置的下部过滤板与其中的染料均匀接触，溶解了染料的超临界流体通过下染料收容装置的侧面，经过不锈钢烧结过滤网33过滤后，绕过下织物挡板31，进到织物与釜内壁的环形通道内，由外向里与织物充分接触反应，使染料吸附到织物上，超临界流体则进入多孔管32内，依序经过上染料收容装置内的过滤板和织物挡板上的导流孔，最后由釜体上部的超临界流体进/出口10a排出。
循环2(参见图3)：超临界流体通过阀门从釜体上部的任一个超临界流体进/出口10a进入，首先经过上染料收容装置的上过滤板与其中的染料均匀接触，溶解了染料的流体通过上染料收容装置的下过滤板进入多孔管32内，由里向外与织物充分接触反应，使染料吸附到织物上，超临界流体则绕过下织物挡板，从侧面进入下染料收容装置内部，通过下染料收容装置底部的过滤板，最后由釜体底部的超临界流体进/出口10b排出。
集成染料染色釜的切换：当其中的一个染料染色釜的染色流程结束后，通过关闭和开启管路阀门，即可完成染料染色釜之间的切换，采用另一个集成染料染色釜进入下一个染色流程。
染料的分离回收：当整套装置染色生产结束时，溶解有染料的超临界流体通过自动调节阀减压和加热器加热，成为气体状态，其中溶解的染料被解吸出来，进入装置中的染料分离釜与染料分离，实现染料的回收。
集成染料染色釜的卸压：染色完成后，通过阀门平衡两个集成式染料染色釜间的压力，然后关闭该超临界流体进/出口上的所有阀门，打开排空阀放空排气，直至集成染料染色釜内的压力为零。
织物的取出装入：当釜内压力为零后，用气动或手动打开染色釜的卡箍，用气动提升装置或吊车提起釜盖，然后用吊车调出缠绕了织物的内件，取出染好的织物，重新装入染料，换上未染的织物，装入染料染色釜内，盖上釜盖，合上卡箍，等待下一次染色过程。
在本发明中，所述一种集成式染料染色釜还设有各种仪表控制和记录系统，对系统工作状态下的压力、温度、流量、液位等工作参数进行实时记录，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。
以上所揭露的仅为本发明一种集成式染料染色釜的较佳实施例而已，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。

Claims (9)

1、一种集成式染料染色釜，用于连续化染色加工，其特征在于，其包括：
具有超临界流体进/出口的釜体；
位于釜体内的织物固定装置，该织物固定装置由多孔管构成；
以及位于釜体内的两个染料收容装置，两个染料收容装置分别位于所述多孔管两端，其中一个染料收容装置与其所位于的多孔管的端口相通，另一个染料收容装置与其所位于的多孔管端口密封，釜体内的超临界流体可流进和流出该染料收容装置。
2.如权利要求1所述的集成式染料染色釜，其特征在于：所述染料收容装置安装在超临界流体进/出口附近。
3.如权利要求1所述的集成式染料染色釜，其特征在于：所述釜体上进一步开设有热油或蒸汽进/出口。
4.如权利要求1所述的集成式染料染色釜，其特征在于：所述釜体通过快开式卡箍进行封闭。
5.如权利要求1所述的集成式染料染色釜，其特征在于：所述织物固定装置进一步还包括两织物挡板和过滤网，所述多孔管安装于两织物挡板之间，所述过滤网包裹于所述多孔管的外周。
6.如权利要求1所述的集成式染料染色釜，其特征在于：所述釜体进一步包括若干块过滤板，其安装于染料收容装置内部或/和外部。
7.如权利要求4所述的集成式染料染色釜，其特征在于：所述釜体采用组合式金属聚四氟密封圈进行密封。
8.如权利要求1所述的集成式染料染色釜，其特征在于：所述釜体外进一步包裹有保温夹套。
9.如权利要求1所述的集成式染料染色釜，其特征在于：所述超临界流体选自CO2、N2O、乙烷、丙烷中一种或多种。
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