CN105970526A - 一种超临界流体无水染色机的增压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超临界流体无水染色机的增压系统，包括超临界流体介质储存器、截止阀、介质过滤器、增加泵、超临界流体高压质量流量计和高压球阀。可直接实现对超临界流体质量、密度和温度的测量和显示，并可实现对所需流体质量的预定设置，将待充介质质量信息通过联动控制信号传输给增压泵，以实现其启停和流量的联动控制，从而达到对染色单元所需超临界流体介质的一次性准确定量罐充。本发明的超临界流体无水染色机的增压系统，可避免现有及传统方法在多次调压过程中对染色工艺条件所造成的波动和变化，也从而可有效减轻或减少缸差，提高产品的重演性；同时也具有操作简便、高效、对染色工艺条件无影响、稳定可靠、适应范围广等特点。

Description

一种超临界流体无水染色机的增压系统
技术领域
本发明属于压力容器及纺织染整设备制造技术领域，尤其涉及一种超临界流体无水染色机的增压系统。
背景技术
传统的纺织品染色加工需要消耗大量的淡水资源及化学药品，其废水排放量大，而且其废水中含有大量残留染料和有毒有害化学品，对水域及生态环境造成了非常严重的污染。而以超临界CO2流体染整技术为代表的超临界流体无水染整技术，是以超临界CO2流体等介质代替传统水浴对纺织品进行染色、前处理或后整理加工。因而，该技术由于无水资源消耗和染色废水等污染物产生，可从源头上彻底实现纺织品的绿色、环保、生态化生产，同时还具有节能等优点。由此可见，超临界流体无水染整技术及其装备系统的研发，是对传统纺织印染行业的一次技术革命，对破解行业发展因水资源短缺和越来越严峻的生态环保压力等瓶颈和挑战，实现行业的可持续化发展具有重要意义。
近年来纺织品的超临界CO2无水染色技术，已取得了显著进步，并已开始进入到商业化阶段。因而设计和研发可靠性高、实用性强的专用装备系统，是大力推进超临界CO2无水染色技术发展及其产业化应用的关键基础之一。目前，国内外用于纺织品染色加工的有关超临界流体设备系统，多采用立式或卧式经轴，以及双轴模式的卷染和绳状等加工模式。
例如中国发明专利“一种采用超临界流体进行连续化染色的生产系统及其生产工艺”(CN101024922A)中，报道了一种集成式染色釜及系统，其包括相互连通的超临界流体供应装置、染色循环装置及超临界流体回收装置，其中染色循环装置包括至少两个集成式染料染色釜，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，并能在超临界流体压力为10-45Mpa、温度为100-180℃条件下完成织物的染色加工。
“以超临界流体处理纺织基质的方法与装置”(CN1200153A)的中国发明专利中，介绍了一种用于包装成纱筒或卷装环形织物染色的立式经轴高压染色釜及系统，并可对加工温度和时间进行控制调节，可在恒定的压力如280巴和升高的处理温度条件下进行染色。
在公开号为CN2688735的中国专利“纺织品的一种超临界流体处理装置”中，公开了一种带流体循环系统的卧式经轴模式多功能处理设备，其由贮气瓶、汇流排、加压泵、预热器、高压染色釜、热交换器、分离器、染料溶解釜、双向循环泵及控制阀组成，可在一定系统压力和温度条件下实现对织物的均匀染色等处理。同时，在公开号为CN101824716A的中国发明专利“一种用超临界二氧化碳流体对织物染色的装置及方法”中，公开了由内外两层构成的特制无缝经轴，并在卷绕织物最外层套装无缝编织圆筒网状包布，在超临界二氧化碳流体压力为10MPa～30Mpa、温度为90℃～140℃条件下，采用流体循环与流体静态相间的染色工艺，以实现对超临界二氧化碳流体中匹染织物的均匀染色加工。在公开号为CN102747566A的中国发明专利“一种以超临界二氧化碳流体为介质的织物绳状染色机及染色方法”中，公开了将提布轮系统设置在染色缸内，并通过导布索的牵引作用共同带动绳状织物进行有序循环运动，并合理控制染色流体循环流量、织物循环速度、染色温度和压力等工艺参数，以实现对超临界二氧化碳流体介质中的绳状织物匹染。此外，在公开号为CN101760914A的中国发明专利“超临界染色机”中，也公开了含染色循环系统、进布系统、分离回收系统等组成的织物绳状匹染染色机，对织物实现松式无张力状态的无水染色加工。
由此可见，上述公开的各类超临界流体无水染色等加工装备系统及其使用方法中，一般都普遍采用在一定温度下，通过调节系统中介质压力来控制染料的溶解、上染行为，从而实现对纺织品的染色加工。然而，在实际染色加工过程中，尤其在对系统增压的过程中，往往不能准确实现一次增压进入系统的介质，在系统升温到染色温度时正好达到所需染色压力。因而，目前通常结合前期经验，并在系统温度达到或即将达到染色温度时，继续对系统进行多次增压或减压的方式来实现。很显然，这种对系统介质的增压模式，具有很大的不可靠性和不准确性，不但使染色过程的操作变得复杂和繁琐，而且更为重要的是在多次调压过程中可使染色工艺条件发生波动和变化，尤其是调压时易引起染色温度和时间的改变，从而使产品的缸差变大，重演性变得难以控制，也影响到无水染色产品的正品率和其产业化生产的应用推广。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的超临界流体无水染色机的增压系统，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超临界流体无水染色机的增压系统，为质量计量模式的罐充增压系统，可实现对超临界流体无水染色机进行一次性准确罐充增压，并具有效率高、操作简便、对染色工艺条件无影响、产品缸差小、重演性好、稳定可靠、适应范围广等优点。
本发明的超临界流体无水染色机的增压系统，包括通过高压管道依次连接的超临界流体介质储存器、截止阀、介质过滤器、增加泵、超临界流体高压质量流量计和高压球阀，其中
-所述超临界流体介质储存器具有介质进口和介质出口，所述介质进口与气源连接，所述介质出口通过所述高压管道与所述截止阀连接；
-所述增压泵的进口端与所述介质过滤器连通、出口端与所述超临界流体高压质量流量计连通，并由所述超临界流体高压质量流量计控制其启停；
-所述超临界流体高压质量流量计的进口端通过所述高压管道与所述增压泵连通、出口端通过所述高压管道与所述高压球阀连通，所述超临界流体高压质量流量计还与所述增压泵联动控制连接，并通过对流经的超临界流体质量、密度和温度的测量、传输，以及对所需流体质量的预定设置等联动控制信号控制所述增压泵的启停；
-所述高压球阀的一端通过所述高压管道与所述超临界流体高压质量流量计连通，另一端用于与染色单元连接，以对染色单元所需染色介质的定量罐充。
进一步的，所述气源通过高压管道、截止阀并经冷凝器处理后进入所述超临界流体介质储存器。
进一步的，所述介质进口设置在距所述超临界流体介质储存器顶部10-50cm处，所述介质出口设置在距所述超临界流体介质储存器底部5-50cm处。
进一步的，所述超临界流体高压质量流量计适用压力为0-70MPa、温度为-50℃-150℃。
进一步的，所述增压泵为气体增压泵、液体增压泵、高压柱塞泵、隔膜泵中的一种。
进一步的，所述染色单元还可与分离回收装置连接，所述分离回收装置通过截止阀与所述冷凝器连接。
进一步的，用以通入所述气源的截止阀与跟所述分离回收装置连接的截止阀通过高压三通管道与所述冷凝器连接。
进一步的，所述染色单元为固定的高压染缸或移动式的高压处理容器。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
由于采用了质量计量模式的罐充增压系统，可有效实现对超临界流体无水染色机中染色介质进行一次性准确罐充增压，从而克服了传统方法的不可靠性和不准确性，同时也使染色操作过程变得简便和科学可行；此外，采用本发明的罐充增压系统，可避免现有及传统方法在多次调压过程中对染色工艺条件所造成的波动和变化，也从而可有效减轻或减少缸差，提高产品的重演性，因此，本发明可显著提高生产加工效率和无水染色产品的正品率，对从源头上解决纺织印染行业污染物的产生和排放，具有显著的生态环保及清洁生产特点，在纺织印染行业的节能降耗减排、清洁生产中具有非常广阔的应用前景。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明实施例提供的超临界流体染色机工作原理示意图。
图中：1、超临界流体介质储存器，1-1、介质出口，1-2、介质进口，(2、9、10、12、13)、截止阀，3、介质过滤器，4、增压泵，5、超临界流体高压质量流量计，5-1、质量流量计与增压泵的联动控制信号，6、高压球阀，7、染色单元，8、分离回收装置，10-1、高压三通管道，11、冷凝器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，本发明一较佳实施例所述的一种超临界流体无水染色机的增压系统，包括通过高压管道依次连接的超临界流体介质储存器1、截止阀2、介质过滤器3、增加泵4、超临界流体高压质量流量计5和高压球阀6。
超临界流体高压质量流量计5，其在流体出口端方向通过高压管道与高压球阀6连通，在流体进口端通过高压管道与增压泵4连通，可直接实现对超临界流体质量、密度和温度的测量和显示，并可实现对所需流体质量的预定设置，进而通过超临界流体高压质量流量计5与增压泵4的联动控制信号5-1对增压泵4的启停实现联动控制，以达到对染色单元7中超临界流体介质的定量质量罐充。
高压球阀6通过高压管道一端与染色单元7连通，另一端与超临界流体高压质量流量计5相连，通过其开启使增压系统与染色单元7连通，从而实现对染色单元7所需染色介质的定量罐充。
增压泵4可采用气体或液体增压泵，或高压柱塞泵、隔膜泵，其出口通过高压管道与超临界流体高压质量流量计5连通。其启停及流量受前方超临界流体高压质量流量计5输出的联动控制信号5-1控制，以实现对染色单元7的定量罐充。其进口端与介质过滤器3连通，以实现和保证对待罐充介质的净化和除杂处理。
超临界流体介质储存器1上设有介质出口1-1和介质进口1-2，其中介质出口1-1设置在距超临界流体介质储存器1底部5-50cm处，并通过高压管道与截止阀2相连，同时截止阀2又与介质过滤器3相连；而介质进口1-2设置在距超临界流体介质储存器1顶部10-50cm处，并通过高压管道与截止阀12、冷凝器11顺序相连，以达到对介质气源的接受、储存和输出等功能。
所适用的染色单元7可以为固定的各类不同形式、不同形状和不同容量的高压染缸，也可是可移动式的纺织品染色、前处理或后整理处理高压处理容器。其一端与高压球阀6连接，另一端可或不与分离回收装置8、截止阀9、冷凝器11顺序相连。
增压系统所需介质气源通过高压三通管道10-1、截止阀10接入系统，并经冷凝器11处理后进入超临界流体介质储存器1储存备用。
本发明的超临界流体无水染色机增压系统工作时，首先关闭截止阀9，13，2，并开启截止阀10，12和冷凝器11，通过高压三通管道10-1从介质气源对超临界流体介质储存器1进行储存介质的罐充，完成后关闭截止阀10，断开气源。将染色单元7通过高压管道与增压系统中高压球阀6连接，并在超临界流体高压质量流量计5上预设染色所需介质的质量，然后开启截止阀2，打开高压球阀6，启动超临界流体高压质量流量计5对染色单元7进行染色介质的定量罐充。同时，超临界流体高压质量流量计5对所流经的介质温度、密度、瞬时和累积流量进行监测和显示，并将待罐充介质的质量信息通过联动控制信号5-1传输传给增压泵4，以实现其启停和流量的联动控制，从而达到对染色单元7所需超临界流体介质的一次性准确定量罐充。当达到预定罐充介质质量，增压泵4自动停泵，然后关闭球阀6，完成对染色单元7的定量罐充。
对固定式染色单元，则可按照预定的染色工艺，对染色单元进行升温并完成染色过程。而对移动式染色单元，则可将其与本增压系统断开，然后将其移至合适的装置中进行升温染色。同时，增压系统则可重复上述过程继续对其他待充染色单元进行定量罐充，以实现增压系统的高效利用。
此外，无论是固定式染色单元或移动式染色单元，染色结束后都可与分离回收装置相连，以完成对染色介质和残余染料的分离及回收利用，以及产品的染后处理等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超临界流体无水染色机的增压系统，其特征在于：包括通过高压管道依次连接的超临界流体介质储存器、截止阀、介质过滤器、增加泵、超临界流体高压质量流量计和高压球阀，其中
-所述超临界流体介质储存器具有介质进口和介质出口，所述介质进口与气源连接，所述介质出口通过所述高压管道与所述截止阀连接；
-所述增压泵的进口端与所述介质过滤器连通、出口端与所述超临界流体高压质量流量计连通，并由所述超临界流体高压质量流量计控制其启停；
-所述超临界流体高压质量流量计的进口端通过所述高压管道与所述增压泵连通、出口端通过所述高压管道与所述高压球阀连通，所述超临界流体高压质量流量计还与所述增压泵联动控制连接，并通过对流经的超临界流体质量、密度和温度的测量、传输，以及对所需流体质量的预定设置等联动控制信号控制所述增压泵的启停；
-所述高压球阀的一端通过所述高压管道与所述超临界流体高压质量流量计连通，另一端用于与染色单元连接，以对染色单元所需染色介质的定量罐充。
2.根据权利要求1所述的超临界流体无水染色机的增压系统，其特征在于：所述气源通过高压管道、截止阀并经冷凝器处理后进入所述超临界流体介质储存器。
3.根据权利要求1或2所述的超临界流体无水染色机的增压系统，其特征在于：所述介质进口设置在距所述超临界流体介质储存器顶部10-50cm处，所述介质出口设置在距所述超临界流体介质储存器底部5-50cm处。
4.根据权利要求1所述的超临界流体无水染色机的增压系统，其特征在于：所述超临界流体高压质量流量计适用压力为0-70MPa、温度为-50℃-150℃。
5.根据权利要求1所述的超临界流体无水染色机的增压系统，其特征在于：所述增压泵为气体增压泵、液体增压泵、高压柱塞泵、隔膜泵中的一种。
6.根据权利要求2所述的超临界流体无水染色机的增压系统，其特征在于：所述染色单元还可与分离回收装置连接，所述分离回收装置通过截止阀与所述冷凝器连接。
7.根据权利要求6所述的超临界流体无水染色机的增压系统，其特征在于：用以通入所述气源的截止阀与跟所述分离回收装置连接的截止阀通过高压三通管道与所述冷凝器连接。
8.根据权利要求7所述的超临界流体无水染色机的增压系统，其特征在于：所述染色单元为固定的高压染缸或移动式的高压处理容器。
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