一种超临界无水染釜、染系统及染方法与流程

1.本发明属于印染设备技术领域，具体涉及一种超临界无水染釜、染系统及染方法。

背景技术：

2.在传统的染过程中，我们通常采用水作为主要的介质。大量的染料、表面活性剂等化学物质都会对环境的可持续发展造成不良的影响。此外，对染排出的污水需要进行中和、沉降等处理，都需要花费大量的人力物力。而近几年来，我国大部分地区的水资源严重短缺，特别是污水排放等问题严重的制约染整行业的进一步发展。因此，防止污染，开发绿有效的染工艺，成为未来染整的正确方向。
3.超临界co2无水染由于其具有高效率，无污染，染时间短等优良的特点，备受青睐。该技术采用超临界co2作为染介质，在co2被加热温度超过31℃，压强超过73mpa时，此时变成了一种非气非液的状态—超临界态。然后，由循环泵打压到染料罐和染罐之间不断地循环，co2将溶解的染料送到纤维的孔隙，使染料均匀快速地染到织物上面。整个过程不需要清洗、烘干的过程。本领域技术人员均在努力研制这种具有节能减排、适用广泛的新型绿染整设备，试图将其推向产业化、实用化。
4.现有的超临界co2印染工艺只是实现半连续化，染釜没有保温隔离措施，导致在工艺流程中损失大量的热量。授权公告号为cn212000222u文件公开了超临界co2无水染筒纱染釜，其包括釜盖，内壁和外壁，外壁上连接有蒸汽进口，蒸汽进口与外部蒸汽管道连接，从而对内壁进行加热，加快内壁中的颜料混合。
5.但是该装置的问题在于：无论是超临界co2所需的临界温度或者是内部染料所需的加热温度，都不需要持续不断的水蒸气进行供热加热，资源较为浪费；而采用电热控温的装置，既存在加热不稳定的问题，也存在电控部件成本较高的问题，不利于产业化进程的开展。

技术实现要素：

6.针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种超临界无水染釜，通过保温套单元的设置，不仅对染料具有预热效果，从而提高釜体内染的均匀性和稳定性，提高染的效率，提升染的品质，而且还可以根据工艺所需灵活切换对釜体的加热或保温效果，有效地避免了资源的浪费，达到了节能减排、绿环保的目的。
7.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种超临界无水染釜，包括釜体、进料管、出料管以及设置在所述釜体上的保温套单元，所述保温套单元包括设置在所述釜体外侧并与所述釜体外壁密封连接的套体、设置在所述套体一侧端上的进气管、设置在所述套体另一侧端上的出气管、设置在所述进气管上的控制阀、以及设置在所述套体内壁与釜体外壁之间的保温调节件。
8.作为本发明的进一步优选，所述保温调节件包括填充在所述套体内壁与釜体外壁
之间的保温体。
9.作为本发明的进一步优选，所述保温调节件还包括设置在所述保温体上端的压板、设置在所述保温体内并贯穿所述保温体上下两端的调节绳、以及设置在所述套体下端的开孔，所述调节绳一端与所述压板连接，另一端穿过所述开孔并延伸至所述套体下端外侧。
10.作为本发明的进一步优选，所述保温体为具有保温效果的可压缩材料。
11.作为本发明的进一步优选，所述保温体为发泡塑料聚合物或发泡塑料聚合物的混合物中的一种。
12.作为本发明的进一步优选，所述保温调节件还包括设置在所述调节绳延伸至所述套体下端外侧的端部上的限位板。
13.作为本发明的进一步优选，所述保温调节件还包括设置在所述调节绳靠近所述压板一侧上的螺纹柱、以及设置在所述开孔处并用于固定所述螺纹柱的固定螺母。
14.作为本发明的进一步优选，所述保温套单元还包括设置在所述进料管处并与所述进料管套接的加热套、分别设置在所述加热套两侧的次进气管、次出气管；所述加热套还与所述进气管连接。
15.本发明还提供一种超临界无水染系统，包括上述的超临界无水染釜。
16.本发明还提供一种超临界无水染方法，采用上述的超临界无水染系统对来料进行染。
17.综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明提供的超临界无水染釜对进入到釜体前的染料具有预热效果，可以保证进入釜体的染料的稳定性和混匀效果，从而提高釜体内染的均匀性和稳定性，提高染的效率，提升染的品质。
18.本发明提供的超临界无水染釜可以切换对釜体的加热或者保温效果，在本装置外部环境稳定较高或者预热的染料温度足够或者染时间较短的染工艺流程中，可以控制开关阀从而控制套体的保温/加热状态，保证了釜体内的稳定，而且动态调节的模式可以避免资源的浪费，达到了节能减排、绿环保的目的。
附图说明
19.附图1为本发明的结构示意图。
20.附图2为本发明染釜的结构示意图。
21.附图3为本发明保温套单元的结构示意图。
22.附图4为本发明进料管处保温套单元的结构示意图。
23.附图5为本发明保温调节件的工作示意图。
24.附图6为本发明保温调节件的工作示意图。
25.附图说明：支撑架10、釜体11、釜盖11a、釜壁11b、传动轴11c、进料管12、出料管13、保温套单元1、套体101、进气管102、出气管103、控制阀104、保温调节件105、保温体105a、压板105b、调节绳105c、开孔105d、限位板105e、螺纹柱105f、固定螺母105g、加热套106、次进气管107、次出气管108。
具体实施方式实施例
26.本实施例提供一种超临界无水染釜，如附图1和附图2所示，包括支撑架10、釜体11、进料管12、出料管13以及设置在所述釜体11上的保温套单元1。其中，如附图2所示，所述釜体11由釜盖11a和釜壁11b连接构成，所述釜盖11a上端设置有传动轴11c延伸至釜壁11b内，以用于提高染混匀效果。其中，所述进料管12用于与外部的设备（染料罐）连接，用于向釜体11内输送超临界二氧化碳与染料形成的染液。所述出料管13用于输出加工剩余的染料，并与外部的设备（收集罐和分离装置）连接，以对剩余的染料进行收集、净化、干燥，从而实现对染料的回收利用，减少废弃物的产生，实现绿环保、清洁生产的目的。
27.本实施例相较于技术，设置的所述保温套单元1与现有结构大不相同，如附图3和附图4所示，包括：设置在所述釜体11外侧并与所述釜体11外壁密封连接的套体101、设置在所述套体101一侧端上的进气管102、设置在所述套体101另一侧端上的出气管103、设置在所述进气管102上的控制阀104、设置在所述套体101内壁与釜体11外壁之间的保温调节件105、设置在所述进料管12处并与所述进料管12套接的加热套106、分别设置在所述加热套106两侧的次进气管107、次出气管108；所述加热套106还与所述进气管102连接。
28.其中，所述套体101的高度与釜体11的釜壁11b高度相当，用于对釜体11内染部分进行保温，套体101的上下两端应与釜体11外壁密封连接，以减少热量的损失。所述加热套106套接在进料管12靠近釜盖11a处的部分外端，并且其两端处也应密封连接，以减少热量的损失；所述加热套106上分别设置进气管102、次进气管107、次出气管108，所述次进气管107与外部设备（蒸汽管道）连接，因而本实施例的保温套单元1具有两种模式：第一种是釜体加热保温模式，开启控制阀104，蒸汽从次进气管107进入，流经整个加热套106后沿进气管102进入到套体101内，通入的蒸汽对釜体11进行加热保温，促进内部染料的充分混匀以及染；第二种是釜体保温模式，关闭控制阀104，蒸汽从次进气管107进入，流经整个加热套106后沿次出气管108排出回收，染料经蒸汽预热后再进入釜体11内，以保证进入釜体11内的染料保持均匀稳定的状态，以保证染的品质。
29.本装置相较于现有技术，其具有的优点至少包括：第一，对进入到釜体前的染料具有预热效果，可以保证进入釜体的染料的稳定性和混匀效果，从而提高釜体内染的均匀性和稳定性，提高染的效率，提升染的品质；第二，可以切换对釜体的加热或者保温效果，在本装置外部环境稳定较高或者预热的染料温度足够或者染时间较短的染工艺流程中，可以控制开关阀从而控制套体11的保温/加热状态，保证了釜体内的稳定，而且动态调节的模式可以避免资源的浪费，达到了节能减排、绿环保的目的。
30.在本实施例中，如附图5和附图6所示，所述保温调节件105包括填充在所述套体101内壁与釜体11外壁之间的保温体105a、设置在所述保温体105a上端的压板105b、设置在所述保温体105a内并贯穿所述保温体105a上下两端的调节绳105c、以及设置在所述套体101下端的开孔105d，所述调节绳105c一端与所述压板105b连接，另一端穿过所述开孔105d并延伸至所述套体101下端外侧。其中，所述保温体105a为具有保温效果的可压缩材料，可以为发泡塑料聚合物或发泡塑料聚合物的混合物中的一种，如海绵等；所述压板105b与所述套体101内壁密封连接，从而可以将下端的保温体105a隔绝开来。
31.因此，本实施例保温调节件105具有两种模式：第一种是釜体加热保温模式，拉动釜体11下端的调节绳105c，从而向下拉动压板105b以压缩保温体105a，直至保温体105a被压缩到最小值，此时加热气体经进气管102进入套体101内壁与釜体11外壁之间的空腔内，沿出气管103输出，循环的加热气体对釜体11进行加热；第二种是釜体保温模式，关闭控制阀104，此时压板105b位于最高处与釜体11内壁上端抵接，整个保温体105a完全填充了所述套体101内壁与釜体11外壁之间的空腔，用于对釜体11进行隔热保温。
32.本实施例设置保温调节件，相较于现有技术的优点在于：可以根据釜体所处场景灵活切换加热/保温模式，例如夏季时外部温度普遍能达到临界值温度以上，此时就釜体不需要加热气体持续不断的加热，具有初始温度的染料进入釜体内，关闭开关阀，使整个保温体舒张，对釜体进行保温，减少热量的散失即可，在冬季时外部温度明显低于临界值，此时就需压缩保温体，开启开关阀，使得加热气体快速充盈于套体内壁与釜体外壁之间的空腔内，对于釜体进行持续的加热，维持釜体具有临界值以上的印染温度，从而保证染的均匀性和稳定性。
33.在本实施例中，所述保温调节件105还包括设置在所述调节绳105c延伸至所述套体101下端外侧的端部上的限位板105e、设置在所述调节绳105c靠近所述压板105b一侧上的螺纹柱105f、以及设置在所述开孔105d处并用于固定所述螺纹柱105f的固定螺母105g。其中，所述限位板105e用于避免调节绳105c端部缩入套体101内，所述螺纹柱105f用于与釜体下端的固定螺母105g进行螺纹连接，从而便于固定压缩的保温体105a，避免其反弹。
34.本实施例进一步提供一种包括上述超临界无水染釜的超临界无水染系统和染方法。进行印染工作时，液态二氧化碳从二氧化碳储存罐顺序通过加压单元、加热单元进入染料罐内与染料混合，混合后的染料进一步被送入助剂罐内与助剂混合，然后经送料泵送入超临界无水染釜内。所述超临界无水染釜的工作原理上文已经阐述，所述加压单元只需将二氧化碳增压至16mpa以上，所述加热单元经二氧化碳加热至40℃以上，所述助剂罐内为无水乙醇作为助染剂，用于使染料更均匀。上述的加压单元、加热单元、染料罐、助剂罐均为现有技术，本实施例不再赘述。待印染工作完成后，剩余染料从超临界无水染釜中排出进入收集罐内，并通过减压分离装置进一步将超临界二氧化碳和染料、助剂分离，通过萃取方式将染料和助剂分离，再将二氧化碳、染料、助剂分别进行净化、干燥后，循环至原料仓内。上述减压分离装置、萃取方式、净化和干燥方式均为本领域常用设备和技术，故本实施例不再赘述。
35.采用本实施例的超临界无水染釜以及染方法，相较于目前工艺，效率至少提高18%左右，成本降低20%左右。本发明可实现绿环保、清洁生产、循环利用、高产量、低成本地使用超临界二氧化碳进行羊绒羊毛以及合成纤维印染的工艺，提高织物染的均匀性，同时还提高了植物的牢度，最高可达五级。
36.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：

1.一种超临界无水染釜，包括釜体（11）、进料管（12）、出料管（13），其特征在于，还包括设置在所述釜体（11）上的保温套单元（1），所述保温套单元（1）包括设置在所述釜体（11）外侧并与所述釜体（11）外壁密封连接的套体（101）、设置在所述套体（101）一侧端上的进气管（102）、设置在所述套体（101）另一侧端上的出气管（103）、设置在所述进气管（102）上的控制阀（104）、以及设置在所述套体（101）内壁与釜体（11）外壁之间的保温调节件（105）。2.根据权利要求1所述的一种超临界无水染釜，其特征在于，所述保温调节件（105）包括填充在所述套体（101）内壁与釜体（11）外壁之间的保温体（105a）。3.根据权利要求2所述的一种超临界无水染釜，其特征在于，所述保温调节件（105）还包括设置在所述保温体（105a）上端的压板（105b）、设置在所述保温体（105a）内并贯穿所述保温体（105a）上下两端的调节绳（105c）、以及设置在所述套体（101）下端的开孔（105d），所述调节绳（105c）一端与所述压板（105b）连接，另一端穿过所述开孔（105d）并延伸至所述套体（101）下端外侧。4.根据权利要求2所述的一种超临界无水染釜，其特征在于，所述保温体（105a）为具有保温效果的可压缩材料。5.根据权利要求2所述的一种超临界无水染釜，其特征在于，所述保温体（105a）为发泡塑料聚合物或发泡塑料聚合物的混合物中的一种。6.根据权利要求3所述的一种超临界无水染釜，其特征在于，所述保温调节件（105）还包括设置在所述调节绳（105c）延伸至所述套体（101）下端外侧的端部上的限位板（105e）。7.根据权利要求3所述的一种超临界无水染釜，其特征在于，所述保温调节件（105）还包括设置在所述调节绳（105c）靠近所述压板（105b）一侧上的螺纹柱（105f）、以及设置在所述开孔（105d）处并用于固定所述螺纹柱（105f）的固定螺母（105g）。8.根据权利要求1所述的一种超临界无水染釜，其特征在于，所述保温套单元（1）还包括设置在所述进料管（12）处并与所述进料管（12）套接的加热套（106）、分别设置在所述加热套（106）两侧的次进气管（107）、次出气管（108）；所述加热套（106）还与所述进气管（102）连接。9.一种超临界无水染系统，其特征在于，包括如权利要求1~8所述的任一一种超临界无水染釜。10.一种超临界无水染方法，采用如权利要求9所述的染系统，用于对来料进行染。

技术总结

一种超临界无水染釜，包括釜体、进料管、出料管以及设置在所述釜体上的保温套单元，所述保温套单元包括设置在所述釜体外侧并与所述釜体外壁密封连接的套体、设置在所述套体一侧端上的进气管、设置在所述套体另一侧端上的出气管、设置在所述进气管上的控制阀、以及设置在所述套体内壁与釜体外壁之间的保温调节件。本发明通过保温套单元的设置，不仅对染料具有预热效果，从而提高釜体内染的均匀性和稳定性，提高染的效率，提升染的品质，而且还可以根据工艺所需灵活切换对釜体的加热或保温效果，有效地避免了资源的浪费，达到了节能减排、绿环保的目的。绿环保的目的。绿环保的目的。