一种多元染整釜及1000L以上规模的产业化超临界CO2流体无水染整设备

摘要

本发明公开了一种多元染整釜及1000升以上规模的生产型超临界CO2流体无水染整设备，主要包括：CO2低温储罐、CO2供应储罐；低温输送泵、乙二醇高位槽、乙二醇泵、凉水塔、水泵、制冷机组、冷凝器、换热器、导热油系统、补充导热油系统、预冷器、CO2加压泵、染料釜、加料器、多元染整釜、CO2循环泵、冷却器、分离釜、吸附器和回收压缩机、在线监测系统和自动控制系统。本发明的设备具有多元染整釜体，可实现多种纺织品的单色系或多色系染整生产。染料釜具有适时加料功能，可满足染料的充分溶解和多色系添加需要；染整设备与超高效合相色谱联接，具有在线监测功能。整套设备实现了无水染整过程的智能化、自动化加工，节能环保。

说明书

技术领域

本发明涉及一种纺织行业中使用的染整设备，具体涉及多元染整釜及一种利用超临界二氧化碳流体为溶剂实现工程化无水染整生产的设备。

背景技术

随着世界各国对低碳经济模式和低碳发展理念的广泛认可，大量的废水排放已成为纺织印染行业的首要瓶颈。中国纺织工业面临的低碳考验也异常严峻。据不完全统计，在中国印染企业每天累计排放废水总量达300-400万吨，COD和BOD高达2000-3000mg/L，废水中的残留染料、重金属、含硫化合物及各种不易生物降解的有机助剂，难以通过混凝、过滤、吸附等方法进行有效处理，是最难处理的工业废水之一。

同时，根据中国印染行业协会统计数字显示，中国印染行业年耗水量达95.48亿吨，新鲜水取用量居全国各行业第二位，其中印染用水量占到80％，排放的印染废水总量位于全国各工业部门排放的总量第六位。水资源的高度依赖和高能耗、高排放等问题，严重制约了这个纺织印染行业的可持续发展。特别是发达国家实施的“碳关税”进一步加剧了处于纺织供应链低端的中国纺织印染业受到冲击。因此，作为国家低碳发展规划中的重要行业，纺织印染行业必须加速与“低碳时代”接轨。推行印染过程的清洁化生产是整个行业可持续发展的必由之路，发展少水、节能、无污染的染色技术成为国内外的迫切需求。

1988年，德国的E.Schollmeyer教授首次申请了一种超临界流体染色专利，介绍了含有染料的超临界流体穿透织物进行染色的过程，为解决染整污染问题提供了一个全新研究思路。1996年，美国北卡罗来纳州立大学与Unifi公司合作开发了聚酯纤维超临界染色设备和工艺。自此，超临界CO₂流体染色技术在纺织染整行业上的研究引发了国际科技界的广泛关注，德国、美国、日本、意大利等国相继进行了该项技术研究，主要利用工业排放的废气CO₂，在超临界状态下溶解非极性或低极性染料对纤维材料进行染色。与水介质染色过程相比，超临界CO₂流体染色过程无水，CO₂无毒、不易燃烧、价格低廉；染料和CO₂可循环使用，零排放无污染；并具有上染速度快、上染率高的优势。

目前，超临界CO₂流体染色技术作为一种清洁化染色技术已经在国内外取得了阶段性研究进展。利用超临界CO₂流体进行单色纺织品染色取得了较好的染色效果。其中，涤纶纤维超临界CO₂流体染色技术也已迈入工业化阶段。但现有超临界流体染色设备单次染色生产时仅能染得单色效果，尚无法在一次染色过程实现多色系生产；同时，染色完成后仍有部分CO₂需要排放。随着染色设备规模的不断增加，排放的CO₂气体量随之升高，不利于超临界流体染色过程的低消耗生产。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，通过在一套超临界CO₂流体染整设备内并联两个以上染整釜，可同时实现相同或不同纺织品的单色或多色系工程化生产，从而解决了现有设备染色产品色彩单一、不易换色等问题，真正实现了超临界CO₂流体染色的工程化生产。

本发明提供一种多元染整釜，釜体内部置有染整一体化系统，染整一体化系统由下至上依次包括染料整理剂单元和纺织品染整单元；染料整理剂单元底部设有CO₂流体入口，染料整理剂单元顶部设有气固分离膜Ⅳ，纺织品染整单元中轴上设有流体分布管，所述流体分布管底部与染料整理剂单元相联通；纺织品染整单元和流体分布管为多孔结构，其孔径分别为5mm和1mm；所述纺织品染整单元内部设有磁力传动器；在多元染整釜外设置与所述磁力传动器匹配的磁力装置。所述磁力传动器与设置在多元染整釜外的磁力装置在电动机的作用下，可实现染整一体化系统的正反向旋转。同时，染整一体化系统也可以与多元染整釜体底部的CO₂流体入口密封连接。

进一步地，在上述技术方案中，所述染料整理剂单元，由下至上依次包括气固分离膜Ⅰ，气固分离膜Ⅱ，气固分离膜Ⅲ，气固分离膜Ⅳ，气固分离膜Ⅰ与气固分离膜Ⅱ之间形成染料单元、气固分离膜Ⅱ与气固分离膜Ⅲ之间形成整理剂单元和气固分离膜Ⅲ与气固分离膜Ⅳ之间形成均匀混合单元，可实现染料和整理剂的均匀混合，从而保证染整效果的均匀性，并可实现染色整理一步完成。

进一步地，在上述技术方案中，染整一体化系统沿周向具有三排万向轮，以满足沿多元染整釜纵向运动和轴向旋转的需要。所述的染整一体化系统可实现同种或多种纺织品的单色或多色系染整生产。

其中，CO₂流体入口为可拆卸结构，利用密封圈与多元整理釜气体入口连接，并可利用轴承旋转；磁力旋转器在通过多元染整釜体外部设置的磁力装置在电动机的作用下进行旋转，从而带动染整一体化系统转动。同时，染整一体化系统沿轴向均匀分布有三组共6个万向轮，可满足其在装卸过程中的移动和染整生产中轴向转动的需要。同时，纺织品染整单元和流体分布管为多孔结构，其孔径分别为5mm和1mm。

本发明另提供一种1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，具有两个以上的上述多元染整釜。多元染整釜分为立式和卧式两种结构，釜体内部置有染整一体化系统。其中，立式染整釜具有液压快开机构，并利用电动葫芦装卸染整一体化系统；卧式染整釜具有侧开式液压快开机构，并利用支架车装卸染整一体化系统。

进一步地，在上述技术方案中，染料釜与加料器连接，可在染整生产过程中适时添加染料或整理剂，以解决染料釜内染料或助剂易于固化结块的问题；通过添加不同的染料或整理剂，可满足配色和多功能生产需要。所述的加料器为螺杆推进结构，依次包括螺杆推进器、螺杆、染料单元，所述染料单元为中空的容器，容器侧壁为多孔结构，孔径为0.05～1微米，所述容器侧壁上设有可开合的门，容器端部分别为密封前端和密封后端，所述密封前端与螺杆相连，所述染料单元外部设有中空的弹腔、所述弹腔连接染料釜，并深入到染料釜内部；所述弹腔上设有开口。

其中，从染料单元可放置染料或整理剂；随着螺杆推进器的运行，染料单元沿弹腔运动，并进入染料釜内部。当染料单元在染料釜内就位后，超临界CO₂流体从染料单元的侧壁的多孔结构进入染料单元内部，并溶解在染料单元内的染料或整理剂后流出到染料釜中。

进一步地，在上述技术方案中，所述1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，主要由CO₂存储系统、制冷系统、加热系统、染色循环系统、分离回收系统、在线监测系统、自动控制系统和安全联锁系统组成。其中，CO₂存储系统依次包括CO₂运输车、低温输送泵、CO₂低温储罐、CO₂供应储罐；制冷系统包括乙二醇高位槽、乙二醇泵、凉水塔、水泵、制冷机组和冷凝器。加热系统包括换热器、导热油系统、补充导热油系统；染色循环系统包括预冷器、CO₂加压泵、染料釜、加料器、多元染整釜、CO₂循环泵；分离回收系统包括冷却器、分离釜、脱水釜、吸附器和回收压缩机，所述回收压缩机设置在多元染整釜和CO₂供应储罐之间；在线监测系统包括溶剂罐和超高效合相色谱；自动控制系统包括控制柜、电磁阀、显示仪表和电子计算机；安全联锁系统与自动控制系统相联接，可以实现包括压力、温度、流量、安全联锁系统等，具有超压声光报警、自动停车、降压到零开盖联锁、升压前关门到位联锁功能。

CO₂运输车内的液态CO₂通过低温输送泵流入CO₂低温储罐内，以供染整生产使用。纺织品染整生产时，CO₂低温储罐内的液态CO₂首先进入CO₂供应储罐内，而后流经预冷器冷凝，由CO₂加压泵注入染整设备内部，完成升压过程；液态CO₂经由换热器加热，使其进入超临界状态；超临界CO₂流体进入染料釜后，溶解位于其内的染料或整理剂；随后流入多元染整釜。在循环泵的作用下，超临界CO₂流体在染料釜和多元染整釜间循环流动，不断溶解染料或整理剂实现对釜体内纺织品的染整加工。

染整完成后，溶解有染料或整理剂的超临界CO₂流体首先通过冷却器降温，随后在分离釜内完成未上染染料或整理剂与CO₂气体的有效分离；此后，CO₂气体再通过吸附器，以吸附可能未完全分离的染料或整理剂，并获得纯净的CO₂。纯净的CO₂气体在冷凝器内液化，回收至CO₂供应储罐，以备下次生产。分离回收过程中，当染整釜与CO₂供应储罐的压力平衡后，开启回收压缩机，多元染整釜内的剩余气体依次流经吸附器和冷凝器，以充分回收气体至CO₂供应储罐。

进一步地，在上述技术方案中，所述的1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，其由冷却器、分离釜和吸附器组成多级分离系统；同时，分离釜内设有多级渐变式吸附分离装置，可实现染料或整理剂的高度分离，获得洁净的CO₂气体。

进一步地，在上述技术方案中，所述的1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，其染料釜与加料器连接，可在染整生产过程中适时添加染料或整理剂，以解决染料釜内染料或助剂易于固化结块的问题；通过添加不同的染料或整理剂，可满足配色和多功能生产需要。

进一步地，在上述技术方案中，所述的1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，其具有在线监测系统，溶解有染料的CO₂流体可通过设置在线监测系统两侧的微调阀门进入超高效合相色谱，以适时监测超临界CO₂流体中的染料或整理剂溶解度，从而指导染整生产；染色结束后，分离回收系统内的CO₂利用微调阀接入在线监测系统，可适时监测分离回收状态。如CO₂中仍含有残余染料，则使得CO₂再次流入冷却器，再次进行分离，直至满足工艺要求。

进一步地，在上述技术方案中，所述的1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，其CO₂存储系统包括CO₂低温储罐和CO₂供应储罐，洁净的CO₂存储于CO₂低温储罐内，染整过程中循环回收的CO₂存储于CO₂供应储罐内，可以避免回收过程中可能对CO₂低温储罐的污染，利于换色生产。

进一步地，在上述技术方案中，所述的1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，其具有回收压缩机，可以实现染整釜内剩余CO₂气体的充分回收，进一步提高了CO₂的利用率。

进一步地，在上述技术方案中，所述的1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，其具有低温输送泵，可以直接输送CO₂运输车内的液态CO₂进入CO₂低温储罐，改变了现有先加热气化再制冷液化的充装方式，进一步降低了生产能耗。

进一步地，在上述技术方案中，所述的1000升以上规模的产业化超临界CO₂流体无水染整设备，具有脱水釜，可实现对釜体中的水或清洗剂的吸附，从而避免了系统内水的存在而导致的染料结块问题；同时，脱水釜为双缸，可交替脱水，并可利用加热装置实现脱水釜的再生功能；通过添加分子筛，还可以实现对残余染料的吸附。

与现有技术相比，本发明的突出特点为：

(1)利用多元染整釜和染料釜可实现纺织品的单色或多色系染色整理生产，解决了超临界CO₂流体无水染色生产的换色难题，并可实现纺织品功能整理生产；

(2)染料釜配有加料器，在染整生产过程中可适时添加染料或整理剂，从而满足了配色和多功能整理的需要。

(3)在线监测系统可适时监测染整过程中和分离回收过程中的染料溶解状态，从而指导染整生产。

(4)与现有超临界CO₂流体染色设备相比，本发明具有显著的节能减排特点，可真正的实现超临界CO₂流体无水染色工程化生产。

附图说明

图1为一种1000升以上规模的立式产业化超临界CO₂流体无水染整设备示意图；

图2为一种1000升以上规模的卧式产业化超临界CO₂流体无水染整设备示意图；

图3为多元染整釜内染整一体化系统示意图；

图4为多元染整釜内染整一体化系统俯视图；

图5为加料器结构示意图；

图中，1、CO₂运输车，2、低温输送泵，3、乙二醇高位槽，4、凉水塔，5、水泵，6、制冷机组，7、乙二醇泵，8、冷凝器，9、CO₂供应储罐，10、预冷器，11、CO₂加压泵，12、换热器，13、染料釜，14、加料器，15、多元染整釜Ⅰ，16、多元染整釜Ⅱ，17、补充导热油系统，18、导热油系统，19、CO₂循环泵，20、在线监测系统，21、冷却器，22、分离釜，23、吸附器，24、回收压缩机，25、电动葫芦，26、CO₂低温储罐，27、支架车，28、脱水釜Ⅰ，29、脱水釜Ⅱ；

151、CO₂流体入口，152、磁力旋转器，153气体通道，154气固分离膜Ⅰ，155气固分离膜Ⅱ，156染料单元，157气固分离膜Ⅲ，158整理剂单元，159气固分离膜Ⅳ，1510、均匀混合单元，1511、流体通道，1512、纺织品染整单元，1513、染整系统提拉环，1514、流体分布管，1515、万向轮

141、螺杆推进器，142、螺杆，143、密封前端，144、染料单元，145、密封后端，146、染料釜，147、弹腔。

具体实施方式

以下结合附图1-5详细叙述本发明的具体实施方式。

如图3、图4所示，多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16中的染料整理剂单元，由下至上依次包括气固分离膜Ⅰ154，气固分离膜Ⅱ155，气固分离膜Ⅲ157，气固分离膜Ⅳ159，气固分离膜Ⅰ154与气固分离膜Ⅱ155之间形成染料单元156、气固分离膜Ⅱ155与气固分离膜Ⅲ157之间形成整理剂单元158和气固分离膜Ⅲ157与气固分离膜Ⅳ159之间形成均匀混合单元1510。

如图5所示，染料釜13与加料器14连接，可在染整生产过程中适时添加染料或整理剂，以解决染料釜内染料或助剂易于固化结块的问题；通过添加不同的染料或整理剂，可满足配色和多功能生产需要。加料器为螺杆推进结构，依次包括螺杆推进器、螺杆、染料单元，染料单元为中空的容器，容器侧壁为多孔结构，孔径为0.5微米，容器侧壁上设有可开合的门，容器端部分别为密封前端和密封后端，密封前端与螺杆相连，染料单元外部设有中空的弹腔、弹腔连接染料釜，并深入到染料釜内部；弹腔上设有开口。

其中，从染料单元可放置染料或整理剂；随着螺杆推进器的运行，染料单元沿弹腔运动，并进入染料釜内部。当染料单元在染料釜内就位后，超临界CO₂流体从染料单元的侧壁的多孔结构进入染料单元内部，并溶解在染料单元内的染料或整理剂后流出到染料釜中。

实施例1

如图1所示，CO₂运输车1内的液态CO₂通过低温输送泵2流入CO₂低温储罐26内，进行CO₂充气过程，当CO₂液位升至2/3时，停止充气，以供染整生产使用。分散红153置于多元染整釜Ⅰ15内的染料单元内，分散兰148置于多元染整釜Ⅱ16内的染料单元内，染料用量为织物重量的2％。100kg涤纶织物分别缠绕在纺织品染整单元的流体分布管1514上，利用电动葫芦25将染整一体化系统装载进入多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16。开启染色装置自动化控制系统，关闭多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，并打开系统自检程序，以保证釜体、电磁阀处于正确的开关状态。待系统自检正常后，依次开启凉水塔4、水泵5、乙二醇泵7，随后打开制冷机组6和加热系统。CO₂低温储罐26内的液态CO₂首先进入CO₂供应储罐9内，而后流经预冷器10冷凝，由CO₂加压泵11注入染整设备内部，完成升压过程；液态CO₂经由换热器12加热，使其进入超临界状态；超临界CO₂进入多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16后，首先通过染整一体化系统中的染料整理剂单元溶解染料，然后进入纺织品染整单元对涤纶织物进行染色。待温度和压力达到140℃和24MPa后，关闭CO₂加压泵11。打开多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16连接的电动机，使得釜体外套有的外磁里套旋转，带动染整一体化系统内置的磁力旋转器152运动，从而使得染整一体化系统以50r/min的速度正向转动30min，随后以50r/min的速度反向转动30min，完成染料对涤纶织物的上染。

染整过程完成后，打开阀门V14，含有未上染染料的CO₂流体首先通过冷却器21降温至30℃，在经过分离釜22内实现与未上染染料与CO₂气体的深度分离；CO₂气体在吸附器23中再次进行纯化，获得的洁净CO₂气体通过冷凝器8液化后回收至CO₂低温储罐26中，以待下次染色生产。当多元染整釜Ⅰ15、多元染整釜Ⅱ16和CO₂低温储罐26达到压力平衡后。打开回收压缩机24，继续回收多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的CO₂气体，经过吸附器23中纯化后的洁净CO₂气体通过冷凝器8液化后进入CO₂低温储罐26中。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的压力降低为0MPa后，关闭回收压缩机24。开启多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，获得染色涤纶织物。

经检测，利用分散红153染色的涤纶织物的K/S值为20.9，K/S值的标准偏差低于0.01，具有较好的匀染性特点，可满足商业化染色的要求。同时，染色涤纶织物的耐水洗色牢度为5级，耐干磨牢度为4-5级，耐湿磨牢度为4-5级，耐日晒色牢度为6级。利用分散兰148染色的涤纶织物的K/S值为17.5，K/S值的标准偏差低于0.02，具有较好的匀染性特点，可满足商业化染色的要求。同时，染色涤纶织物的耐水洗色牢度为5级，耐干磨牢度为5级，耐湿磨牢度为5级，耐日晒色牢度为6级。

实施例2

如图1所示，CO₂运输车内的液态CO₂通过低温输送泵流入CO₂低温储罐内，进行CO₂充气过程，当CO₂液位升至2/3时，停止充气，以供染整生产使用。分散橙30置于染料釜内，染料用量为织物重量的1％。50kg涤纶筒子纱分别套在纺织品染整单元的流体分布管1514上，利用电动葫芦将染整一体化系统装载进入多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16。开启染色装置自动化控制系统，关闭多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，并打开系统自检程序，以保证釜体、电磁阀处于正确的开关状态。待系统自检正常后，依次开启凉水塔、水泵、乙二醇泵，随后打开制冷机组和加热系统。CO₂低温储罐内的液态CO₂首先进入CO₂供应储罐内，而后流经预冷器冷凝，由CO₂加压泵注入染整设备内部，完成升压过程；液态CO₂经由换热器加热，使其进入超临界状态；超临界CO₂进入染料釜溶解染料，携带有染料的超临界CO₂流体进入多元染整釜。待温度和压力达到140℃和24MPa后，关闭CO₂加压泵，开启循环泵，带动超临界CO₂流体在染料釜和多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16间不断循环，实现涤纶筒子纱的染色生产。染色30min后，关闭循环泵，打开阀门V14，含有未上染染料的CO₂流体首先通过冷却器降温至30℃，在经过分离釜内实现与未上染染料与CO₂气体的深度分离；CO₂气体在吸附器中再次进行纯化，获得的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后回收至CO₂低温储罐中。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16和CO₂低温储罐达到压力平衡后。打开回收压缩机，继续回收多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的CO₂气体，经过吸附器中纯化后的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后进入CO₂低温储罐中，以待下次染色生产。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的压力降低为0MPa后，关闭回收压缩机，完成回收过程。开启多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，获得染色涤纶筒子纱。

经检测，利用分散橙30染色的涤纶筒子纱的K/S值为18.2，K/S值的标准偏差低于0.01，具有较好的匀染性特点，可满足商业化染色的要求。同时，染色纱线的耐水洗色牢度为5级，耐干磨牢度为4-5级，耐湿磨牢度为4-5级，耐日晒色牢度为6级。

实施例3

如图2所示，分散橙30置于染料釜内，染料用量为织物重量的0.5％。100kg腈纶织物分别缠绕纺织品染整单元上，利用支架车将染整一体化系统装载进入染整釜。开启染色装置自动化控制系统，关闭多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，并打开系统自检程序，以保证釜体、电磁阀处于正确的开关状态。待系统自检正常后，依次开启凉水塔、水泵、乙二醇泵，随后打开制冷机组和加热系统。CO₂供应储罐内的CO2流经预冷器冷凝，由CO₂加压泵注入染整设备内部，完成升压过程；液态CO₂经由换热器加热，使其进入超临界状态；超临界CO₂进入染料釜溶解染料，携带有染料的超临界CO₂流体进入多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16。待温度和压力达到100℃和22MPa后，关闭CO₂加压泵，开启循环泵，带动超临界CO₂流体在染料釜和多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16间不断循环，实现涤纶筒子纱的染色生产。染色30min后，在加料器的染料单元内加入0.1％的抗紫外整理剂2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑，而后加入染料釜内。染色30min后，关闭循环泵，打开V14，含有未上染染料和整理剂的CO₂流体首先通过冷却器降温至30℃，在经过分离釜内实现与未上染染料与CO₂气体的深度分离；CO₂气体在吸附器中再次进行纯化，获得的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后回收至CO₂低温储罐中。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16和CO₂低温储罐达到压力平衡后。打开回收压缩机，继续回收多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的CO₂气体，经过吸附器中纯化后的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后进入CO₂低温储罐中，以待下次染整生产。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的压力降低为0MPa后，关闭回收压缩机，完成回收过程。开启多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，获得染色涤纶织物。

经检测，利用分散橙30染色的腈纶织物的K/S值为15.9，K/S值的标准偏差低于0.02，具有较好的匀染性特点，可满足商业化染色的要求。同时，染色纱线的耐水洗色牢度为5级，耐干磨牢度为4-5级，耐湿磨牢度为4-5级，耐日晒色牢度为6级。此外，经抗紫外整理剂2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑整理，染色织物的紫外线屏蔽功能为98％以上。

实施例4

CO₂运输车内的液态CO₂通过低温输送泵流入CO₂低温储罐内，进行CO₂充气过程，当CO₂液位升至2/3时，停止充气，以供染整生产使用。分散红60置于染料釜内，染料用量为1％。200kg羊毛织物分别缠绕纺织品染整单元上，利用支架车将染整一体化系统装载进入染整釜。开启染色装置自动化控制系统，关闭多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，并打开系统自检程序，以保证釜体、电磁阀处于正确的开关状态。待系统自检正常后，依次开启凉水塔、水泵、乙二醇泵，随后打开制冷机组和加热系统。CO₂供应储罐内的CO₂流经预冷器冷凝，由CO₂加压泵注入染整设备内部，完成升压过程；液态CO₂经由换热器加热，使其进入超临界状态；超临界CO₂进入染料釜溶解染料，携带有染料的超临界CO₂流体进入多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16。待温度和压力达到100℃和22MPa后，关闭CO₂加压泵，开启循环泵，带动超临界CO₂流体在染料釜和多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16间不断循环，实现羊毛织物的染色生产。染色20min后，在加料器的染料单元内加入1％的分散蓝79，而后加入染料釜内。染色40min后，关闭循环泵，打开V14，含有未上染染料和整理剂的CO₂流体首先通过冷却器降温至30℃，在经过分离釜内实现织物重量的与未上染染料与CO₂气体的深度分离；CO₂气体在吸附器中再次进行纯化，获得的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后回收至CO₂低温储罐中。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16和CO₂低温储罐达到压力平衡后。打开回收压缩机，继续回收多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的CO₂气体，经过吸附器中纯化后的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后进入CO₂低温储罐中，以待下次染整生产。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的压力降低为0MPa后，关闭回收压缩机，完成回收过程。开启多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，获得染色羊毛织物。

经检测，获得的紫色羊毛织物的K/S值为10.5，K/S值的标准偏差低于0.01，具有较好的匀染性特点，可满足商业化染色的要求。同时，染色羊毛织物的耐水洗色牢度为4级，耐干磨牢度为4-5级，耐湿磨牢度为4-5级，耐日晒色牢度为6级。

实施例5

CO₂运输车内的液态CO₂通过低温输送泵流入CO₂低温储罐内，进行CO₂充气过程，当CO₂液位升至2/3时，停止充气，以供染整生产使用。分散红153置于多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16Ⅰ和多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16Ⅱ内的染料单元内，染料用量为织物重量的2％。100kg超仿棉织物分别缠绕在纺织品染整单元上，利用电动葫芦将染整一体化系统装载进入染整釜。开启染色装置自动化控制系统，关闭多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，并打开系统自检程序，以保证釜体、电磁阀处于正确的开关状态。待系统自检正常后，依次开启凉水塔、水泵、乙二醇泵，随后打开制冷机组和加热系统。CO₂低温储罐内的液态CO₂首先进入CO₂供应储罐内，而后流经预冷器冷凝，由CO₂加压泵注入染整设备内部，完成升压过程；液态CO₂经由换热器加热，使其进入超临界状态；超临界CO₂进入多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16后，首先通过染整一体化系统中的染料整理剂单元溶解染料，然后进入纺织品染整单元对涤纶织物进行染色。待温度和压力达到130℃和26MPa后，关闭CO₂加压泵。打开多元整理釜连接的电动机，使得釜体外套有的外磁里套旋转，带动染整一体化系统内置的磁力旋转器运动，从而使得染整一体化系统以100r/min的速度正向转动30min，随后以100r/min的速度反向转动30min，完成染料对涤纶超仿棉织物的上染。

染整过程完成后，打开V14，含有未上染染料的CO₂流体首先通过冷却器降温至30℃，在经过分离釜内实现与未上染染料与CO₂气体的深度分离；CO₂气体在吸附器中再次进行纯化，获得的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后回收至CO₂低温储罐中，以待下次染色生产。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16和CO₂低温储罐达到压力平衡后。打开回收压缩机，继续回收多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的CO₂气体，经过吸附器中纯化后的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后进入CO₂低温储罐中。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的压力降低为0MPa后，关闭回收压缩机。开启多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，获得染色超仿棉织物。

经检测，染色超仿棉织物的K/S值为23.3，K/S值的标准偏差低于0.01，同时多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16体间的K/S值的标准偏差低于0.01，具有较好的匀染性和重现性特点，可满足商业化染色的要求。同时，染色涤纶织物的耐水洗色牢度为5级，耐干磨牢度为5级，耐湿磨牢度为5级，耐日晒色牢度为6级。

实施例6

分散红60和分散黄114以1:1比例置于染料釜内，染料用量为织物重量的1％。100kg超仿棉纤维置于纺织品染整单元上，利用支架车将染整一体化系统装载进入染整釜。开启染色装置自动化控制系统，关闭多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，并打开系统自检程序，以保证釜体、电磁阀处于正确的开关状态。待系统自检正常后，依次开启凉水塔、水泵、乙二醇泵，随后打开制冷机组和加热系统。CO₂供应储罐内的CO₂流经预冷器冷凝，由CO₂加压泵注入染整设备内部，完成升压过程；液态CO₂经由换热器加热，使其进入超临界状态；超临界CO₂进入染料釜溶解染料，携带有染料的超临界CO₂流体进入多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16。待温度和压力达到120℃和25MPa后，关闭CO₂加压泵，开启循环泵，带动超临界CO₂流体在染料釜和多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16间不断循环，实现超仿棉纤维的染色生产。染色30min后，在加料器的染料单元内加入2％的聚乙二醇二乙烯三胺，而后加入染料釜内。打开在线监测系统监测确定聚乙二醇二乙烯三胺的溶解状况。染色60min后，关闭循环泵，打开V14，含有未上染染料和整理剂的CO₂流体首先通过冷却器降温至30℃，在经过分离釜内实现与未上染染料与CO₂气体的深度分离；CO₂气体在吸附器中再次进行纯化，获得的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后回收至CO₂低温储罐中。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16和CO₂低温储罐达到压力平衡后。打开回收压缩机，继续回收多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的CO₂气体，经过吸附器中纯化后的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后进入CO₂低温储罐中，以待下次染整生产。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的压力降低为0MPa后，关闭回收压缩机，完成回收过程。开启多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，获得染色超仿棉纤维。

经检测，染色后可获得橙色超仿棉纤维，其染色K/S值为15.2，多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16体间的K/S值的标准偏差低于0.02，具有较好的匀染性和重现性特点，可满足商业化染色的要求。同时，染色超仿棉纤维的耐水洗色牢度为5级，耐干磨牢度为5级，耐湿磨牢度为5级，耐日晒色牢度为6级。此外，经聚乙二醇二乙烯三胺整理，染色纤维的表面电阻率降到10¹⁰Ω以下，半衰期小于10s。

实施例7

CO₂运输车内的液态CO₂通过低温输送泵流入CO₂低温储罐内，进行CO₂充气过程，当CO₂液位升至2/3时，停止充气，以供染整生产使用。聚乙二醇二乙烯三胺置于染料釜内，其用量为织物重量的2％。100kg涤纶织物置于纺织品染整单元上，利用支架车将染整一体化系统装载进入染整釜。开启染色装置自动化控制系统，关闭多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，并打开系统自检程序，以保证釜体、电磁阀处于正确的开关状态。待系统自检正常后，依次开启凉水塔、水泵、乙二醇泵，随后打开制冷机组和加热系统。CO₂供应储罐内的CO₂流经预冷器冷凝，由CO₂加压泵注入染整设备内部，完成升压过程；液态CO₂经由换热器加热，使其进入超临界状态；超临界CO₂进入染料釜溶解染料，携带有染料的超临界CO₂流体进入多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16。待温度和压力达到140℃和25MPa后，关闭CO₂加压泵，开启循环泵，带动超临界CO₂流体在染料釜和多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16间不断循环，实现涤纶织物的整理生产。整理60min后，关闭循环泵，打开V14，含有未上染整理剂的CO₂流体首先通过冷却器降温至30℃，在经过分离釜内实现与未整理剂与CO₂气体的深度分离；CO₂气体在吸附器中再次进行纯化，获得的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后回收至CO₂低温储罐中。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16和CO₂低温储罐达到压力平衡后。打开回收压缩机，继续回收多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的CO₂气体，经过吸附器中纯化后的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后进入CO₂低温储罐中，以待下次染整生产。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的压力降低为0MPa后，关闭回收压缩机，完成回收过程。开启多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，获得具有抗静电效果的涤纶织物。

经检测，经聚乙二醇二乙烯三胺整理后，涤纶织物的表面电阻率降到10¹⁰Ω以下，半衰期小于10s。同时，涤纶织物的半衰期标准偏差和多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16体间的半衰期的标准偏差低于0.02，可满足商品化生产的要求。

实施例8

CO₂运输车内的液态CO₂通过低温输送泵流入CO₂低温储罐内，进行CO₂充气过程，当CO₂液位升至2/3时，停止充气，以供染整生产使用。FRC-1置于多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16Ⅰ内染整一体化系统中的整理剂单元，其用量为2％；壳聚糖置于多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16Ⅱ内染整一体化系统中的整理剂单元，其用量为织物重量的5％；80kg棉织物置于纺织品染整单元上，利用支架车将染整一体化系统装载进入染整釜。开启染色装置自动化控制系统，关闭多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，并打开系统自检程序，以保证釜体、电磁阀处于正确的开关状态。待系统自检正常后，依次开启凉水塔、水泵、乙二醇泵，随后打开制冷机组和加热系统。CO₂供应储罐内的CO₂流经预冷器冷凝，由CO₂加压泵注入染整设备内部，完成升压过程；液态CO₂经由换热器加热，使其进入超临界状态；超临界CO₂进入多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16后，首先通过染整一体化系统中的整理剂单元溶解整理剂，然后进入纺织品染整单元对棉织物进行整理。待温度和压力达到120℃和26MPa后，关闭CO₂加压泵。打开多元整理釜连接的电动机，使得釜体外套有的外磁里套旋转，带动染整一体化系统内置的磁力旋转器运动，从而使得染整一体化系统以50r/min的速度正向转动30min，随后以50r/min的速度反向转动30min，完成整理剂对涤纶织物的整理过程。

整理60min后，关闭循环泵，打开V14，含有未上染整理剂的CO₂流体首先通过冷却器降温至30℃，在经过分离釜内实现与未整理剂与CO₂气体的深度分离；CO₂气体进入脱水釜Ⅰ、脱水釜Ⅱ，以脱去织物或CO₂气体内存在的水。此后，CO₂气体在吸附器中再次进行纯化，获得的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后回收至CO₂低温储罐中。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16和CO₂低温储罐达到压力平衡后。打开回收压缩机，继续回收多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的CO₂气体，经过吸附器中纯化后的洁净CO₂气体通过冷凝器液化后进入CO₂低温储罐中，以待下次染整生产。当多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16内的压力降低为0MPa后，关闭回收压缩机，完成回收过程。开启多元染整釜Ⅰ15和多元染整釜Ⅱ16，获得具有阻燃和抗菌效果的棉织物。

经检测，经FRC-1整理后，棉织物具有较好的阻燃效果，其续燃时间为0s，阴燃时间为0s，损毁长度为77mm。同时，经壳聚糖整理后，棉织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有良好的抑菌能力，其抑菌率均为0。此外，棉织物的这周回复角明显提高。