[發(fā)明專利]用于在超臨界流體或準臨界流體中溶解固體顆粒的溶解裝置和方法,及染色裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01119214.3
• 申請日: 2001-04-23
• 公開（公告）號: CN1321809A
• 公開（公告）日: 2001-11-14
• 發(fā)明（設計）人: G·F·武爾萊
• 申請（專利權）人: 斯刀克布拉邦特股份有限公司
• 主分類號: D06B5/00
• 分類號: D06B5/00;D06B23/00;D06P1/81
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 胡曉萍

本發(fā)明涉及一種在超臨界流體或準臨界流體物流中溶解固體顆粒的溶解裝置。

這種類型的溶解裝置是已知的，例如國際專利申請WO97/14843就描述了一種在超臨界流體(如二氧化碳)中為紡織物基質染色的方法，染料在超臨界流體中被溶解。為了在流體中溶解某種染料顆粒，這種染料被放置在染料容器(例如位于孔板之間的固定床或流化床)中，超臨界流體從該容器中通過。以這種方式形成的染料和超臨界流體的溶液之后，使該溶液通過要被染色的紡織物基質，染料就會沉積在基質上。放置基質的壓力容器和染料容器以及其它必需的設備(如循環(huán)泵)一起被裝配在一循環(huán)管線上。

然而，實際上，發(fā)現(xiàn)采用這種設計的染料容器和所采用的壓力和溫度會使染料繞結，從而，降低了染料在超臨界流體中的溶解性。此外，還要防止流體含有大尺寸的染料顆粒(如30微米或更大的顆粒)，因為這些染料顆粒會沉積在基質上，從而降低了基質染色的均勻度，并在基質上會出現(xiàn)色斑。最后，上面所提到的孔板還要承擔過濾器的功能。

此外，傳統(tǒng)的染色容器具有明顯的缺點，流體流過這些容器時會產生高壓降。該壓降限制了泵送超臨界流體通過染色容器的量。然而，特別是，由于按照單位時間內超臨界流體的量來確定溶解速度和染色工藝速度，因而，這顯然是不利的。實際上，通過安裝一個具有高工作壓頭的泵可以消除該不利因素。另一個消除該不利因素的方法是用一個大容積的染色容器。然而，上面所描述的兩種方案都會增加額外的費用。

本發(fā)明的一個目的是提供一種在超臨界流體或準臨界流體中溶解固體顆粒的溶解裝置，通過該溶解裝置的壓降是低的并且很少有任何不溶固體顆粒夾帶在流體中。

根據(jù)本發(fā)明，該溶解裝置包括一個循環(huán)回路，包括一個用于輸入超臨界流體或準臨界流體的進料物流的進料管，一個與進料管相連的旋風分離器，該旋風分離器具有一個主排出口用于排除溶解在超臨界或準臨界流體中的固體溶液的主排出物流，并具有一個輔助排出口用于排除其中分散有固體顆粒的超臨界或準臨界流體中輔助物流，輔助排出口與所說的進料管相連。

在本發(fā)明所述的溶解裝置中，要溶解的固體顆粒導入一個其中連有旋風分離器的循環(huán)回路。在旋風分離器的渦流中，固體顆粒和超臨界流體或準臨界流體充分接觸。在旋風分離器中，未溶解的固體顆粒在離心力的作用下沖向四周并在旋風分離器的底部通過輔助排出口排出(眾所周知，顆粒在旋風分離器中聚結而被分離)。從旋風分離器頂部排出的主排出物流包括溶解在超臨界流體或準臨界流體中的固體顆粒溶液。含有分散的固體顆粒的超臨界或準臨界流體的輔助物流回流循環(huán)導入旋風分離器的進料物流中，使固體顆?？梢岳^續(xù)循環(huán)直到它們被充分地溶解。當使用旋風分離器在超臨界或準臨界流體中溶解固體顆粒時，其壓降相對于現(xiàn)有技術中用于溶解染料顆粒的容器(染色)會低一些。當在一種染色方法中使用本發(fā)明所述的溶解裝置用溶解在超臨界或準臨界流體中的染料的溶液進行染色工藝時，其工藝過程會快一些。此外，節(jié)省了因使用高揚程泵和/或大容積染色容器而增加的額外投資，因而降低了費用。

根據(jù)本發(fā)明的溶解裝置不需要另加過濾器，因為旋風分離器本身可按要分離的目標顆粒的尺寸/在其中發(fā)生的顆粒聚結而進行設計和操作。這樣便可避免在現(xiàn)有技術中的裝置由于過濾器(如上面所描述的孔板)而產生額外的壓降。

象上面已經指出的，固體顆粒一直保持在超臨界或準臨界流體的循環(huán)物流中直到被溶解到所期望的程度。為了使通過旋風分離器的循環(huán)物流以簡單的方式產生并保持下去，在循環(huán)回路中配備泵裝置(如機械泵)，泵裝置使循環(huán)回路中含有分散的固體顆粒的流體循環(huán)流動。然而，泵裝置優(yōu)選為包括一個與輔助排出口和進料管相連的文丘里管連接。在這種連接方式中，分散在其中的固體顆粒的超臨界或準臨界流體的輔助物流被進料流排入旋風分離器，所以在循環(huán)回路中不需要另加泵。這使得旋風分離器可通過自身調節(jié)進料。此外，旋風分離器和循環(huán)回路中的流動力可防止固體顆粒聚結，聚結固體由于尺寸大因而溶解速度較低。

本發(fā)明還涉及到一種用溶解在超臨界或準臨界流體的染料對基質進行染色的染色裝置，該染色裝置包括一個主管道系統(tǒng)，該管道系統(tǒng)帶有用于盛放要被染色基質的染色容器，還包括一個根據(jù)本發(fā)明用于溶解染料顆粒的溶解裝置，染色容器的入口和旋風分離器的主排出口相連，染色容器的出口和溶解裝置的進料管相連。根據(jù)本發(fā)明的染色裝置，上述的本發(fā)明的溶解裝置的優(yōu)點，還防止了由于在主排出物流中存在過大的染料顆粒而使染料色斑出現(xiàn)在基質上。