一種超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，包括通過高壓管道沿介質前進方向依次連接的超臨界流體介質儲存器、一個或多個并聯的染色單元、高壓泵、一級分離器、二級分離器和膜分離器。本發明可同時對多個或選擇的獨立染色單元中染色介質和殘留染料進行高效分離和回收，并可在結束時對各染色單元的直接開蓋，既能對各染色單元及產品進行染后清洗，又能進行自清洗，提高了超臨界流體無水染色的生產加工效率，效率高、操作簡便、分離徹底、穩定可靠、可反吹自清洗、適應范圍廣等，對從源頭上解決紡織印染行業污染物的產生和排放，實現紡織印染行業的節能降耗減排、清潔生產，具有非常廣闊的應用前景和重要的實際意義。
【專利說明】
一種超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統
技術領域
[0001]本發明屬于壓力容器及紡織染整設備制造技術領域，尤其涉及一種超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統。
【背景技術】
[0002]超臨界CO2流體可以代替傳統水浴，對紡織品進行染色或后整理等加工，能從源頭上徹底破解傳統水浴加工所帶來的耗水量大、能耗高、環境污染嚴重等困境。因此，大力發展以超臨界CO2流體為代表的無水染整技術及其裝備系統，對行業的健康、持續化發展和生態環境保護等都具有非常重要的現實和戰略意義。
[0003]近年來，隨著環保要求越來越高，環保政策執行的力度加大，紡織品的超臨界CO2無水染整技術已逐步得到了行業的關注和認同，并已開始進入到商業化階段，其適用裝備系統也得到了大力發展。其中超臨界流體無水染色機的分離回收系統則是整個染色機不可或缺的重要組成部分，其分離回收的效果和效率如何，則直接關系到無水染色機本身的生產和加工效率，而且其對介質中殘余染料的分離凈化程度，也直接影響到介質的循環利用和產品的正品率，以及生產成本。因而，高效、可靠、適用的分離回收系統，對超臨界流體無水染色機和無水染色技術的應用、推廣和產業化都具有舉足輕重的作用。
[0004]在公開號為CN101760914A的中國發明專利“超臨界染色機”中，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，對織物實現松式無張力狀態的無水染色加工。
[0005]然而，上述公開或其他同類的超臨界流體無水染色機的分離回收系統，一般都是在固定染色單元下游設計一級和/或二級分離釜體，對染色介質進行減壓膨脹，使殘余染料析出實現分離。然而，這類分離系統一般只針對其固定配套的染色單元，不能實現對移動或多個獨立的染色單元進行分離和回收，其分離效率低。同時，現有的超臨界流體無水染色機的分離回收系統中，由于減壓析出的染料粉末密度小、質量輕，易為流動氣體介質所攜帶，并從而致使其分離效果變差，造成對冷凝器、介質儲存器及其干凈介質的污染;且其分離回收系統無法實現自動反清洗。因而，這類分離回收系統具有很大的不可靠性和低效性，不但使染色后的分離回收過程變得復雜和繁瑣，而且更為重要的是易引起回收介質的污染，從而使后續產品的缸差變大，重演性變得難以控制，也顯著影響到無水染色技術的產業化推廣。
[0006]有鑒于上述的缺陷，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分離回收及自清洗系統，使其更具有產業上的利用價值。
【發明內容】
[0007]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分離回收及自清洗系統，以實現對超臨界流體無水染色機多個獨立的染色單元同時進行分離回收，并具有效率高、操作簡便、分離徹底、穩定可靠、可反吹自清洗、適應范圍廣等優點。
[0008]本發明的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，包括通過高壓管道沿介質前進方向依次連接的超臨界流體介質儲存器、一個或多個并聯的染色單元、高壓栗、一級分離器、二級分離器和膜分離器，其中
[0009]-所述高壓栗的進口端與所述染色單元連通情況下，并將所述高壓栗的進口端通過高壓回路連接到所述膜分離器上，由所述高壓栗、一級分離器、二級分離器、膜分離器及高壓回路構成對所述染色單元和膜分離器進行降壓和抽取的第一回路；
[0010]-所述高壓栗的進口端與所述染色單元斷開情況下，由所述高壓栗、一級分離器、二級分離器、膜分離器及高壓回路構成對所述高壓栗、一級分離器、二級分離器及高壓回路進行反吹自清洗的第二回路；
[0011]-由所述高壓栗、一級分離器、二級分離器及膜分離器構成對所述染色單元中含有的殘余染料與流體/氣體介質進行逐級減壓分離、回收的第三回路；
[0012]-由所述超臨界流體介質儲存器、膜分離器、高壓回路及高壓栗構成對所述膜分離器進行反吹自清洗的第四回路。
[0013]進一步的，所述膜分離器內部依次設有燒結過濾板、濾芯和錐形燒結過濾板。
[0014]進一步的，各所述染色單元與所述超臨界流體介質儲存器還可連接介質罐充增壓系統，所述介質罐充增壓系統包括依次連接的介質過濾器、增加栗、超臨界流體高壓質量流量計和高壓球閥，所述超臨界流體高壓質量流量計還與所述增壓栗聯動控制連接，并通過對流經的超臨界流體質量、密度和溫度的測量、傳輸，以及對所需流體質量的預定設置等聯動控制信號控制所述增壓栗的啟停。
[0015]進一步的，所述燒結過濾板、濾芯和錐形燒結過濾板的過濾精度為0.01-0.ΙΟμπι。
[0016]進一步的，所述超臨界流體介質儲存器具有介質進口和介質出口，所述介質出口與所述介質過濾器連接，所述介質進口用于連接氣源，所述氣源通過高壓管道、截止閥并經冷凝器處理后進入所述介質進口。
[0017]進一步的，所述膜分離器通過截止閥連接到所述冷凝器上。
[0018]進一步的，所述介質出口與所述介質過濾器之間、所述染色單元與高壓栗之間、所述高壓栗與一級分離器之間、所述一級分離器與二級分離器之間、二級分離器與膜分離器之間、所述冷凝器與超臨界流體介質儲存器之間及所述超臨界流體介質儲存器的下端、一級分離器的下端、二級分離器的下端、膜分離器的下端均設有截止閥。
[0019]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。
[0020]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O-1Ocm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5-50cm處。
[0021]進一步的，用以通入所述氣源的截止閥與跟所述膜分離器連接的截止閥通過高壓三通管道與所述冷凝器連接。
[0022]借由上述方案，本發明至少具有以下優點:
[0023]1、由于采用了兩級分離器和膜分離系統，可實現同時對多個或選定的獨立染色單元中染色介質和殘留染料進行高效分離和回收，并可將染色單元中流體介質實現最大限度的回收利用，回收后染色單元的氣壓與外界大氣壓力相同，可實現各染色單元的直接開蓋；
[0024]2、本發明可結合無水染色機配置的介質罐充增壓系統，利用超臨界流體介質儲存器中干凈流體介質對各染色單元進行染后清洗；
[0025]3、利用反吹自清洗功能，可對高壓栗、一級分離器、二級分離器、膜分離器及高壓回路進行自清洗，從而克服了傳統分離系統及其方法分離效率和使用效率低、分離效果差、可靠性不高、分離回收過程復雜和繁瑣、分離系統難以清洗等缺點，因此，本發明可顯著提高超臨界流體無水染色的生產加工效率，并具有效率高、操作簡便、分離徹底、穩定可靠、可反吹自清洗、適應范圍廣等優點，對從源頭上解決紡織印染行業污染物的產生和排放，實現紡織印染行業的節能降耗減排、清潔生產，具有非常廣闊的應用前景和重要的實際意義。
[0026]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并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并配合附圖詳細說明如后。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明實施例提供的超臨界流體無水染色機分離回收系統工作原理示意圖；
[0028]圖2是本發明中介質罐充增壓系統的原理框圖。
[0029]圖中:1、超臨界流體介質儲存器，1-1、介質出口，1-2、介質進口，(1-3、2、5、7、8-1、
9、10-1、11、12-4、13、14、15、17)、截止閥，3、介質罐充增壓系統，3-1、介質過濾器，3-2、增壓栗，3-3、超臨界流體高壓質量流量計，3-4、高壓球閥，4、染色單元，6、高壓栗，8、一級分離器，10、二級分離器，12、膜分離器，12-1、膜分離器中燒結過濾板，12-2、膜分離器濾芯，12-
3、膜分離器中錐形燒結過濾板，12-5、高壓回路，16、冷凝器，(m、n2、…、nnmd 31)、相互獨立且并聯的染色單元。
【具體實施方式】
[0030]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。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0031]參見圖1和圖2，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分離回收及自清洗系統，包括高壓栗6、一級分離器8、二級分離器10、膜分離器12、冷凝器16、超臨界流體介質儲存器I，以及相互獨立的染色單元m、n2、…、m-1、m(i 31)。其中
[0032]-高壓栗6的進口端與染色單元4連通情況下，并將高壓栗6的進口端通過高壓回路12-5連接到膜分離器12上，由高壓栗6、一級分離器8、二級分離器10、膜分離器12及高壓回路12-5構成對染色單元4和膜分離器12進行降壓和抽取的第一回路；
[0033]-高壓栗6的進口端與染色單元4斷開情況下，由高壓栗6、一級分離器8、二級分離器10、膜分離器12及高壓回路12-5構成對高壓栗6、一級分離器8、二級分離器10及高壓回路12-5進行反吹自清洗的第二回路；
[0034]-由6高壓栗、一級分離器8、二級分離器10及膜分離器12構成對染色單元4中含有的殘余染料與流體/氣體介質進行逐級減壓分離、回收的第三回路；
[0035]-由超臨界流體介質儲存器1、膜分離器12、高壓回路12-5及高壓栗6構成對膜分離器12進行反吹自清洗的第四回路。
[0036]具體的，第一回路:高壓栗6在其出口方向通過高壓管道與截止閥7和一級分離器8相連，同時在其進口方向分別與相互獨立的染色單元m、n2、...、m—1、m(i蘭I)相連，以及通過高壓回路12-5與膜分離器12相連，可實現對各獨立染色單元和膜分離器12介質的降壓和抽取。
[0037]第二回路:斷開高壓栗6與染色單元4的連接，開啟高壓栗6及截止閥7、9、11、15，即可對高壓栗6、一級分離器8、二級分離器10及其高壓回路12-5進行自清洗。
[0038]第三回路:相互獨立的染色單元m、n2、…、3 I)是通過高壓管道和截止閥5與高壓栗6相連，以串聯(i = l)或相互并聯后(i 32)接入高壓栗6，其中含有殘余染料的流體介質經一級分離器8、二級分離器10及膜分離器12實現分離回收。
[0039]第四回路:在斷開各染色單元與高壓栗6的連接，以及關閉截止閥11，以及開啟截止閥13與截止閥15的條件下，啟動高壓栗6，利用超臨界流體介質儲存器I中干凈介質可對膜分離器系統12進行高效反吹自清洗。從而實現膜分離器系統的連續使用和分離染料的高效回收。
[0040]—級分離器8的進口端通過高壓管道與高壓栗6相連，出口端則與截止閥9和二級分離器10的進口端順序相連，而二級分離器10的出口端則與膜分離器12相連，從而實現對來自各染色單元中含有的殘余染料與流體/氣體介質進行逐級減壓分離，并可通過一級分離器8與二級分離器10下端的截止閥8-1和截止閥10-1進行回收利用。
[0041]膜分離器12內部依次設置有燒結過濾板12-1、濾芯12-2和錐形燒結過濾板12-3，膜分離器12排放口設置有截止閥12-4，膜分離器12通過高壓回路12-5與高壓栗6相連，以實現對經一級分離器8和二級分離器10處理后的流體或氣體介質進行進一步的分離凈化，將介質攜帶的殘余染料在燒結過濾板12-1、濾芯12-2和錐形燒結過濾板12-3的作用下，實現分離，并匯集到膜分離器12底部，經排放口截止閥12-4實現回收利用；同時，膜分離器12可在斷開各染色單元與高壓栗6連接，并關閉截止閥11、開啟截止閥13和截止閥15的條件下，啟動高壓栗6，利用超臨界流體介質儲存器I中干凈介質對其進行反吹自清洗。
[0042]膜分離器2中燒結過濾板12-1、濾芯12-2及錐形燒結過濾板12-3的過濾精度為
0.01-0.1 Oym，能完全過濾掉染料中的粉末。
[0043]相互獨立的染色單元m、n2、…、還可通過介質罐充增壓系統3進行多次增壓，利用超臨界流體介質儲存器I中干凈流體介質，可實現對各染色單元及產品的染后清洗。
[0044]具體的，介質罐充增壓系統3包括依次連接的介質過濾器3-1、增加栗3-2、超臨界流體高壓質量流量計3-3和高壓球閥3-4，超臨界流體高壓質量流量計3-3還與增壓栗3-2聯動控制連接，以通過聯動控制信號控制增壓栗3-2的啟停。超臨界流體高壓質量流量計3-3，其在流體出口端方向通過高壓管道與高壓球閥3-4連通，在流體進口端通過高壓管道與增壓栗3-2連通，可直接實現對超臨界流體質量、密度和溫度的測量和顯示，并可實現對所需流體質量的預定設置，進而通過超臨界流體高壓質量流量計3-3與增壓栗3-2的聯動控制信號對增壓栗3-2的啟停實現聯動控制，以達到對各染色單元4中超臨界流體介質的定量質量罐充。高壓球閥3-4通過高壓管道一端與各染色單元4連通，另一端與超臨界流體高壓質量流量計3-3相連，通過其開啟使介質罐充增壓系統與染色單元4連通，從而實現對染色單元4所需染色介質的定量罐充。增壓栗3-2可采用氣體或液體增壓栗，或高壓柱塞栗、隔膜栗，其出口通過高壓管道與超臨界流體高壓質量流量計3-3連通，其啟停及流量受前方超臨界流體高壓質量流量計3-3輸出的聯動控制信號控制，以實現對染色單元4的定量罐充。其進口端與介質過濾器3-1連通，以實現和保證對待罐充介質的凈化和除雜處理。
[0045]超臨界流體介質儲存器I設有介質出口1-1和介質進口 1-2，其中介質進口 1-2設置在距超臨界流體介質儲存器I頂部適當位置處，并通過高壓管道與截止閥17、冷凝器16順序相連，可實現對介質的冷卻和儲存。介質進口 1-2設置在距超臨界流體介質儲存器I頂部適當位置處，是指介質進口 1-2設置在距超臨界流體介質儲存器I頂部O-1Ocm處;而介質出口1-1設置在距超臨界流體介質儲存器I底部5-50cm處。介質出口 1-1與介質過濾器3-1連接，介質進口 1-2用于連接氣源，氣源通過高壓管道、截止閥14并經冷凝器16處理后進入介質進Pl-2o
[0046]具體的，用以通入氣源的截止閥14與跟膜分離器12連接的截止閥13通過高壓三通管道與冷凝器16連接。
[0047]相互獨立的染色單元m、n2、…、m+mGe I)清洗完成后，在高壓栗6的作用下，使各染色單元中介質壓力等于1.01 X 15Pa時停栗，并使各染色單元與大氣壓力相同，實現各染色單元的直接開蓋。
[0048]相互獨立的染色單元m、n2、…、m—hmGei)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、前處理或后整理處理高壓處理容器。
[0049]本發明的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統工作時，首先將待分離回收的染色單元4或相互獨立的多個染色單元m、n2、…、m-1、m(i 3 I)，按附圖1所示通過高壓管道與高壓栗6連通，并在串聯(i = l)或相互并聯后(i 32)接入與高壓栗6;然后開啟截止閥7、9、11、13，關閉截止閥8-1、10-1、12-4、15，最后啟動高壓栗6，對染色單元4或相互獨立的多個染色單元m、n2、…、3 I)進行染色介質及殘余染料分離回收。同時，可通過介質罐充增壓系統3對染色單元4或各相互獨立的染色單元ηι、η2、…、m-1、m(i 3 I)進行多次增壓，利用超臨界流體介質儲存器I中干凈流體介質對染色單元及其染色產品進行浮色清洗，并利用高壓栗6所在的第三回路進行連續分離和回收。
[0050]對于固定式染色單元，染色結束后則可按照上述方法，直接對各染色單元進行清洗和分離回收處理;而對移動式染色單元，則可將其與介質罐充增加系統3相連后進行。同時，清洗分離完成后將各染色單元與介質罐充增壓系統3斷開，在高壓栗6的作用下，使各染色單元中介質壓力等于1.01 X 15Pa時停栗，以使各染色單元與大氣壓力平衡，從而實現各染色單元的直接開蓋和染色介質的最大限度回收利用。
[0051 ]此外，在斷開各染色單元與高壓栗6連接，以及關閉截止閥11，以及開啟截止閥13、15的條件下，啟動高壓栗6，利用超臨界流體介質儲存器I中干凈介質可對膜分離器系統12進行高效反吹自清洗。從而實現膜分離器系統的連續使用和分離染料的高效回收。
[0052]當需要對分離回收系統自身進行清洗時，如換色染色時，則可將各染色單元斷開，采用分離回收系統中高壓栗6、一級分離器8、二級分離器10、膜分離器系統12、高壓回路12-5及截止閥7、9、11、15組成的反吹自清洗回路，將高壓栗6、一級分離器8、二級分離器10及高壓回路12-5中殘留染料進行連續或多次清洗，并可通過一級分離器8、二級分離器10下端截止閥8-1、I O-1控制的排放口進行回收，和/或通過膜分離器12下端截止閥12-4控制的排放口進行回收。
[0053]以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于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范圍。
【主權項】
1.一種超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于:包括通過高壓管道沿介質前進方向依次連接的超臨界流體介質儲存器、一個或多個并聯的染色單元、高壓栗、一級分離器、二級分離器和膜分離器，其中 -所述高壓栗的進口端與所述染色單元連通情況下，并將所述高壓栗的進口端通過高壓回路連接到所述膜分離器上，由所述高壓栗、一級分離器、二級分離器、膜分離器及高壓回路構成對所述染色單元和膜分離器進行降壓和抽取的第一回路； -所述高壓栗的進口端與所述染色單元斷開情況下，由所述高壓栗、一級分離器、二級分離器、膜分離器及高壓回路構成對所述高壓栗、一級分離器、二級分離器及高壓回路進行反吹自清洗的第二回路； -由所述高壓栗、一級分離器、二級分離器及膜分離器構成對所述染色單元中含有的殘余染料與流體/氣體介質進行逐級減壓分離、回收的第三回路； -由所述超臨界流體介質儲存器、膜分離器、高壓回路及高壓栗構成對所述膜分離器進行反吹自清洗的第四回路。2.根據權利要求1所述的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于:所述膜分離器內部依次設有燒結過濾板、濾芯和錐形燒結過濾板。3.根據權利要求1所述的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于:各所述染色單元與所述超臨界流體介質儲存器還可連接介質罐充增壓系統，所述介質罐充增壓系統包括依次連接的介質過濾器、增加栗、超臨界流體高壓質量流量計和高壓球閥，所述超臨界流體高壓質量流量計還與所述增壓栗聯動控制連接，并通過對流經的超臨界流體質量、密度和溫度的測量、傳輸，以及對所需流體質量的預定設置等聯動控制信號控制所述增壓栗的啟停。4.根據權利要求2所述的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于:所述燒結過濾板、濾芯和錐形燒結過濾板的過濾精度為0.01-0.ΙΟμπι。5.根據權利要求3所述的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于:所述超臨界流體介質儲存器具有介質進口和介質出口，所述介質出口與所述介質過濾器連接，所述介質進口用于連接氣源，所述氣源通過高壓管道、截止閥并經冷凝器處理后進入所述介質進口。6.根據權利要求5所述的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于:所述膜分離器通過截止閥連接到所述冷凝器上。7.根據權利要求6所述的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于:所述介質出口與所述介質過濾器之間、所述染色單元與高壓栗之間、所述高壓栗與一級分離器之間、所述一級分離器與二級分離器之間、二級分離器與膜分離器之間、所述冷凝器與超臨界流體介質儲存器之間及所述超臨界流體介質儲存器的下端、一級分離器的下端、二級分離器的下端、膜分離器的下端均設有截止閥。8.根據權利要求7所述的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于: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。9.根據權利要求7所述的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于:所述介質進口設置在距所述超臨界流體介質儲存器頂部O-1Ocm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5-50cm處。10.根據權利要求6所述的超臨界流體無水染色機的分離回收及自清洗系統，其特征在于:用以通入所述氣源的截止閥與跟所述膜分離器連接的截止閥通過高壓三通管道與所述冷凝器連接。
【文檔編號】D06B23/30GK105937113SQ201610368949
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】龍家杰
【申請人】南通紡織絲綢產業技術研究院, 蘇州大學