TW201741524A - 一種超臨界流體無水染色機的增壓系統 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種超臨界流體無水染色機的增壓系統，包括超臨界流體介質儲存器、截止閥、介質過濾器、增壓泵、超臨界流體高壓品質流量計和高壓球閥。可直接實現對超臨界流體品質、密度和溫度的測量和顯示，並可實現對所需流體品質的預定設置，將待充介質品質資訊通過聯動控制信號傳輸給增壓泵，以實現其起停和流量的聯動控制，從而達到對染色單元所需超臨界流體介質的一次性準確定量罐充。本發明的超臨界流體無水染色機的增壓系統，可避免現有及傳統方法在多次調壓過程中對染色工藝條件所造成的波動和變化，也從而可有效減輕或減少缸差，提高產品的重演性；同時也具有操作簡便、高效、對染色工藝條件無影響、穩定可靠、適應範圍廣等特點。
Description
本發明屬於壓力容器及紡織染整設備製造技術領域，尤其涉及一種超臨界流體無水染色機的增壓系統。
傳統的紡織品染色加工需要消耗大量的淡水資源及化學藥品，其廢水排放量大，而且其廢水中含有大量殘留染料和有毒有害化學品，對水域及生態環境造成了非常嚴重的污染。而以超臨界CO2
流體染整技術為代表的超臨界流體無水染整技術，是以超臨界CO2
流體等介質代替傳統水浴對紡織品進行染色、前處理或後整理加工。因而，該技術由於無水資源消耗和染色廢水等污染物產生，可從源頭上徹底實現紡織品的綠色、環保、生態化生產，同時還具有節能等優點。由此可見，超臨界流體無水染整技術及其裝備系統的研發，是對傳統紡織印染行業的一次技術革命，對破解行業發展因水資源短缺和越來越嚴峻的生態環保壓力等瓶頸和挑戰，實現行業的可持續化發展具有重要意義。
近年來紡織品的超臨界CO2
無水染色技術，已取得了顯著進步，並已開始進入到商業化階段。因而設計和研發可靠性高、實用性強的專用裝備系統，是大力推進超臨界CO2
無水染色技術發展及其產業化應用的關鍵基礎之一。目前，國內外用於紡織品染色加工的有關超臨界流體設備系統，多採用立式或臥式經軸，以及雙軸模式的卷染和繩狀等加工模式。
例如中國發明專利“一種採用超臨界流體進行連續化染色的生產系統及其生產工藝”（CN101024922A）中，報導了一種集成式染色釜及系統，其包括相互連通的超臨界流體供應裝置、染色循環裝置及超臨界流體回收裝置，其中染色循環裝置包括至少兩個集成式染料染色釜，集成式染料染色釜使得在同一釜中能夠同時完成染料的溶解，並能在超臨界流體壓力為10-45Mpa、溫度為100-180℃條件下完成織物的染色加工。
“以超臨界流體處理紡織基質的方法與裝置” (CN1200153A) 的中國發明專利中，介紹了一種用於包裝成紗筒或卷裝環形織物染色的立式經軸高壓染色釜及系統，並可對加工溫度和時間進行控制調節，可在恆定的壓力如280巴和升高的處理溫度條件下進行染色。
在公開號為CN2688735 的中國專利“紡織品的一種超臨界流體處理裝置”中，公開了一種帶流體循環系統的臥式經軸模式多功能處理設備，其由貯氣瓶、匯流排、加壓泵、預熱器、高壓染色釜、熱交換器、分離器、染料溶解釜、雙向循環泵及控制閥組成，可在一定系統壓力和溫度條件下實現對織物的均勻染色等處理。同時，在公開號為CN101824716A的中國發明專利“一種用超臨界二氧化碳流體對織物染色的裝置及方法”中，公開了由內外兩層構成的特製無縫經軸，並在捲繞織物最外層套裝無縫編織圓筒網狀包布，在超臨界二氧化碳流體壓力為10MPa～30Mpa、溫度為90℃～140℃條件下，採用流體循環與流體靜態相間的染色工藝，以實現對超臨界二氧化碳流體中匹染織物的均勻染色加工。在公開號為CN102747566A的中國發明專利“一種以超臨界二氧化碳流體為介質的織物繩狀染色機及染色方法”中，公開了將提布輪系統設置在染色缸內，並通過導布索的牽引作用共同帶動繩狀織物進行有序循環運動，並合理控制染色流體循環流量、織物循環速度、染色溫度和壓力等工藝參數，以實現對超臨界二氧化碳流體介質中的繩狀織物匹染。此外，在公開號為CN101760914A的中國發明專利“超臨界染色機”中，也公開了含染色循環系統、進布系統、分離回收系統等組成的織物繩狀匹染染色機，對織物實現鬆式無張力狀態的無水染色加工。
由此可見，上述公開的各類超臨界流體無水染色等加工裝備系統及其使用方法中，一般都普遍採用在一定溫度下，通過調節系統中介質壓力來控制染料的溶解、上染行為，從而實現對紡織品的染色加工。然而，在實際染色加工過程中，尤其在對系統增壓的過程中，往往不能準確實現一次增壓進入系統的介質，在系統升溫到染色溫度時正好達到所需染色壓力。因而，目前通常結合前期經驗，並在系統溫度達到或即將達到染色溫度時，繼續對系統進行多次增壓或減壓的方式來實現。很顯然，這種對系統介質的增壓模式，具有很大的不可靠性和不準確性，不但使染色過程的操作變得複雜和繁瑣，而且更為重要的是在多次調壓過程中可使染色工藝條件發生波動和變化，尤其是調壓時易引起染色溫度和時間的改變，從而使產品的缸差變大，重演性變得難以控制，也影響到無水染色產品的正品率和其產業化生產的應用推廣。
有鑒於上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的超臨界流體無水染色機的增壓系統，使其更具有產業上的利用價值。
為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種超臨界流體無水染色機的增壓系統，為品質計量模式的罐充增壓系統，可實現對超臨界流體無水染色機進行一次性準確罐充增壓，並具有效率高、操作簡便、對染色工藝條件無影響、產品缸差小、重演性好、穩定可靠、適應範圍廣等優點。
本發明的超臨界流體無水染色機的增壓系統，包括通過高壓管道依次連接的超臨界流體介質儲存器、增壓泵、超臨界流體高壓品質流量計和高壓球閥。
所述超臨界流體介質儲存器具有介質出口，所述介質出口通過所述高壓管道與所述截止閥連接。
所述增壓泵的進口端與所述超臨界流體介質儲存器連接、出口端與所述超臨界流體高壓品質流量計連通，並由所述超臨界流體高壓品質流量計控制其起停。
所述超臨界流體高壓品質流量計的進口端通過所述高壓管道與所述增壓泵連通、出口端通過所述高壓管道與所述高壓球閥連通，所述超臨界流體高壓品質流量計還與所述增壓泵聯動控制連接，並通過對流經的超臨界流體品質、密度和溫度的測量、傳輸，以及對所需流體品質的預定設置等聯動控制信號控制所述增壓泵的起停。
所述高壓球閥的一端通過所述高壓管道與所述超臨界流體高壓品質流量計連通，另一端用於與染色單元連接，以對染色單元所需染色介質的定量罐充。
進一步的，超臨界流體介質儲存器與增壓泵之間的高壓管道上還串接有截止閥和介質過濾器，其中，所述增壓泵的進口端與介質過濾器連通。
進一步的，超臨界流體介質儲存器還具有介質進口，所述介質進口與氣源連接。
進一步的，所述氣源通過高壓管道、截止閥並經冷凝器處理後進入所述超臨界流體介質儲存器。
進一步的，所述介質進口設置在距所述超臨界流體介質儲存器頂部10-50公分(cm)處，所述介質出口設置在距所述超臨界流體介質儲存器底部5-50公分(cm)處。
進一步的，所述超臨界流體高壓品質流量計適用壓力為0-70MPa、溫度為-50℃-150℃。
進一步的，所述增壓泵為氣體增壓泵、液體增壓泵、高壓柱塞泵、隔膜泵中的一種。
進一步的，所述染色單元還可與分離回收裝置連接，所述分離回收裝置通過截止閥與所述冷凝器連接。
進一步的，用以通入所述氣源的截止閥與跟所述分離回收裝置連接的截止閥通過高壓三通管道與所述冷凝器連接。
進一步的，所述染色單元為固定的高壓染缸或移動式的高壓處理容器。
藉由上述方案，本發明至少具有以下優點：
由於採用了品質計量模式的罐充增壓系統，可有效實現對超臨界流體無水染色機中染色介質進行一次性準確罐充增壓，從而克服了傳統方法的不可靠性和不準確性，同時也使染色操作過程變得簡便和科學可行；此外，採用本發明的罐充增壓系統，可避免現有及傳統方法在多次調壓過程中對染色工藝條件所造成的波動和變化，也從而可有效減輕或減少缸差，提高產品的重演性，因此，本發明可顯著提高生產加工效率和無水染色產品的正品率，對從源頭上解決紡織印染行業污染物的產生和排放，具有顯著的生態環保及清潔生產特點，在紡織印染行業的節能降耗減排、清潔生產中具有非常廣闊的應用前景。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
參見圖1，本發明一較佳實施例所述的一種超臨界流體無水染色機的增壓系統，包括通過高壓管道依次連接的超臨界流體介質儲存器1、截止閥2、介質過濾器3、增壓泵4、超臨界流體高壓品質流量計5和高壓球閥6。
超臨界流體高壓品質流量計5，其在流體出口端方向通過高壓管道與高壓球閥6連通，在流體進口端通過高壓管道與增壓泵4連通，可直接實現對超臨界流體品質、密度和溫度的測量和顯示，並可實現對所需流體品質的預定設置，進而通過超臨界流體高壓品質流量計5與增壓泵4的聯動控制信號5-1對增壓泵4的起停實現聯動控制，以達到對染色單元7中超臨界流體介質的定量品質罐充。
高壓球閥6通過高壓管道一端與染色單元7連通，另一端與超臨界流體高壓品質流量計5相連，通過其開啟使增壓系統與染色單元7連通，從而實現對染色單元7所需染色介質的定量罐充。
增壓泵4可採用氣體或液體增壓泵，或高壓柱塞泵、隔膜泵，其出口通過高壓管道與超臨界流體高壓品質流量計5連通。其起停及流量受前方超臨界流體高壓品質流量計5輸出的聯動控制信號5-1控制，以實現對染色單元7的定量罐充。其進口端與介質過濾器3連通，以實現和保證對待罐充介質的淨化和除雜處理。
超臨界流體介質儲存器1上設有介質出口1-1和介質進口1-2，其中介質出口1-1設置在距超臨界流體介質儲存器1底部5-50公分(cm)處，並通過高壓管道與截止閥2相連，同時截止閥2又與介質過濾器3相連；而介質進口1-2設置在距超臨界流體介質儲存器1頂部10-50公分(cm)處，並通過高壓管道與截止閥12、冷凝器11順序相連，以達到對介質氣源的接受、儲存和輸出等功能。
所適用的染色單元7可以為固定的各類不同形式、不同形狀和不同容量的高壓染缸，也可是可移動式的紡織品染色、前處理或後整理處理高壓處理容器。其一端與高壓球閥6連接，另一端可或不與分離回收裝置8、截止閥9、冷凝器11順序相連。
增壓系統所需介質氣源通過高壓三通管道10-1、截止閥10接入系統，並經冷凝器11處理後進入超臨界流體介質儲存器1儲存備用。
本發明的超臨界流體無水染色機增壓系統工作時，首先關閉截止閥9，13，2，並開啟截止閥10，12和冷凝器11，通過高壓三通管道10-1從介質氣源對超臨界流體介質儲存器1進行儲存介質的罐充，完成後關閉截止閥10，斷開氣源。將染色單元7通過高壓管道與增壓系統中高壓球閥6連接，並在超臨界流體高壓品質流量計5上預設染色所需介質的品質，然後開啟截止閥2，打開高壓球閥6，啟動超臨界流體高壓品質流量計5對染色單元7進行染色介質的定量罐充。同時，超臨界流體高壓品質流量計5對所流經的介質溫度、密度、暫態和累積流量進行監測和顯示，並將待罐充介質的品質資訊通過聯動控制信號5-1傳輸給增壓泵4，以實現其起停和流量的聯動控制，從而達到對染色單元7所需超臨界流體介質的一次性準確定量罐充。當達到預定罐充介質品質，增壓泵4自動停泵，然後關閉球閥6，完成對染色單元7的定量罐充。
對固定式染色單元，則可按照預定的染色工藝，對染色單元進行升溫並完成染色過程。而對移動式染色單元，則可將其與本增壓系統斷開，然後將其移至合適的裝置中進行升溫染色。同時，增壓系統則可重複上述過程繼續對其他待充染色單元進行定量罐充，以實現增壓系統的高效利用。
此外，無論是固定式染色單元或移動式染色單元，染色結束後都可與分離回收裝置相連，以完成對染色介質和殘餘染料的分離及回收利用，以及產品的染後處理等。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，並不用於限制本發明，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護範圍。
1‧‧‧超臨界流體介質儲存器
1-1‧‧‧介質出口
1-2‧‧‧介質進口
2、9、10、12、13‧‧‧截止閥
3‧‧‧介質過濾器
4‧‧‧增壓泵
5‧‧‧超臨界流體高壓品質流量計
5-1‧‧‧聯動控制信號
6‧‧‧高壓球閥
7‧‧‧染色單元
8‧‧‧分離回收裝置
10-1‧‧‧高壓三通管道
11‧‧‧冷凝器
1-1‧‧‧介質出口
1-2‧‧‧介質進口
2、9、10、12、13‧‧‧截止閥
3‧‧‧介質過濾器
4‧‧‧增壓泵
5‧‧‧超臨界流體高壓品質流量計
5-1‧‧‧聯動控制信號
6‧‧‧高壓球閥
7‧‧‧染色單元
8‧‧‧分離回收裝置
10-1‧‧‧高壓三通管道
11‧‧‧冷凝器
圖1是本發明實施例提供的超臨界流體染色機工作原理示意圖。
1‧‧‧超臨界流體介質儲存器
1-1‧‧‧介質出口
1-2‧‧‧介質進口
2、9、10、12、13‧‧‧截止閥
3‧‧‧介質過濾器
4‧‧‧增壓泵
5‧‧‧超臨界流體高壓品質流量計
5-1‧‧‧聯動控制信號
6‧‧‧高壓球閥
7‧‧‧染色單元
8‧‧‧分離回收裝置
10-1‧‧‧高壓三通管道
11‧‧‧冷凝器
Claims (10)
- 一種超臨界流體無水染色機的增壓系統，其特徵在於：包括通過高壓管道依次連接的超臨界流體介質儲存器、增壓泵、超臨界流體高壓品質流量計和高壓球閥，其中所述超臨界流體介質儲存器具有介質出口； 所述增壓泵的進口端與所述超臨界流體介質儲存器連接、出口端與所述超臨界流體高壓品質流量計連通，並由所述超臨界流體高壓品質流量計控制其起停； 所述超臨界流體高壓品質流量計的進口端通過所述高壓管道與所述增壓泵連通、出口端通過所述高壓管道與所述高壓球閥連通，所述超臨界流體高壓品質流量計還與所述增壓泵聯動控制連接，並通過對流經的超臨界流體品質、密度和溫度的測量、傳輸，以及對所需流體品質的預定設置等聯動控制信號控制所述增壓泵的起停； 所述高壓球閥的一端通過所述高壓管道與所述超臨界流體高壓品質流量計連通，另一端用於與染色單元連接，以對染色單元所需染色介質的定量罐充。
- 根據權利要求1所述的超臨界流體無水染色機的增壓系統，其中所述超臨界流體介質儲存器與增壓泵之間的高壓管道上還串接有截止閥和介質過濾器，其中，所述增壓泵的進口端與所述介質過濾器連通，所述介質出口通過所述高壓管道與所述截止閥連接。
- 根據權利要求1所述的超臨界流體無水染色機的增壓系統，其中所述超臨界流體介質儲存器還具有介質進口，所述介質進口與氣源連接。
- 根據權利要求3所述的超臨界流體無水染色機的增壓系統，其中所述氣源通過高壓管道、截止閥並經冷凝器處理後進入所述超臨界流體介質儲存器。
- 根據權利要求3或4所述的超臨界流體無水染色機的增壓系統，其中所述介質進口設置在距所述超臨界流體介質儲存器頂部10-50公分處，所述介質出口設置在距所述超臨界流體介質儲存器底部5-50公分處。
- 根據權利要求1所述的超臨界流體無水染色機的增壓系統，其中所述超臨界流體高壓品質流量計適用壓力為0-70MPa、溫度為-50℃-150℃。
- 根據權利要求1所述的超臨界流體無水染色機的增壓系統，其中所述增壓泵為氣體增壓泵、液體增壓泵、高壓柱塞泵、隔膜泵中的一種。
- 根據權利要求4所述的超臨界流體無水染色機的增壓系統，其中所述染色單元還可與分離回收裝置連接，所述分離回收裝置通過截止閥與所述冷凝器連接。
- 根據權利要求8所述的超臨界流體無水染色機的增壓系統，其中用以通入所述氣源的截止閥與跟所述分離回收裝置連接的截止閥通過高壓三通管道與所述冷凝器連接。
- 根據權利要求1或9所述的超臨界流體無水染色機的增壓系統，其中所述染色單元為固定的高壓染缸或移動式的高壓處理容器。
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