一种亚麻粗纱超临界CO2无水漂白装置及其漂白方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种亚麻粗纱超临界CO2无水漂白装置及其漂白方法，在现有技术基础上，改进了共混器和分离器的结构，漂白时将亚麻粗纱依次置入到漂白釜内，以H2O2溶液为共溶剂，达到超临界CO2状态时，在温度50‑150℃、压力8‑30MPa、CO2流体流量10‑50g/min条件下漂白30‑150min。漂白后的亚麻粗纱白度40‑75％，重量损失率7‑10％，残胶率7‑12.5％，单纤维断裂强度5‑12cN/dtex，断裂伸长率5‑8％。本发明专利技术利用CO2代替水介质实现了亚麻粗纱的清洁化漂白生产，漂白全过程无污染、零排放，体现了时尚麻纺、绿色麻纺的现代生活理念。

A flax roving with supercritical CO

The invention discloses a linen roving super critical CO

【技术实现步骤摘要】
一种亚麻粗纱超临界CO2无水漂白装置及其漂白方法
本专利技术涉及一种超临界CO2流体无水漂白技术，尤其涉及一种亚麻粗纱超临界CO2无水漂白装置及其漂白方法。
技术介绍
亚麻纤维是人类最早使用的优质植物纤维，占天然纤维总量的1.5％。其化学组成主要包括纤维素、半纤维素、果胶、木质素、蜡质和含氮物质等，其中半纤维素、木质素、果胶难以去除，且亚麻纤维分子的结晶度和取向度较高，易于对纤维的延伸度、弹性、集束性、柔软性和卷曲性产生影响，给亚麻纤维纺纱织造过程带来了诸多不便。因此，亚麻粗纱漂白一直是麻纺行业关注的难题。多年以来，许多研究工作都立足解决此问题，直到20世纪50年代后期，人们才开始研究亚麻粗纱漂白工艺，将粗纱漂白后进行湿纺，使伴生物充分溶胀，从而除去部分杂质，增加纤维可纺性。50年代末，我国成功研发了亚麻粗纱漂白技术；70年代末亚麻粗纱漂白设备基本完善。传统亚麻粗纱漂白加工过程中主要以水为介质，依次经过碱煮、亚氯酸钠漂白、水洗、双氧水漂白、水冼、酸冼、水冼工序，去除纤维中的半纤维素、木质素和果胶，最终满足纺纱工序中对亚麻粗纱纤维强度和白度的要求。亚麻粗纱经漂白处理后，去除了部分粘结纤维之间的物质，减弱了纤维之间的联系，提高了亚麻纤维的分裂度，增加了亚麻纤维的可纺性。然而，传统亚麻粗纱漂白工序具有耗水耗能多、工艺流程长、经济成本高等缺点。同时，漂白生产后，排放的污水中含有大量的亚氯酸钠、纯碱、双氧水等助剂，给环境带来了严重的污染。当常态下物质的温度和压力高于其临界温度和临界压力时，该物质即转化成为超临界流体。在超临界状态下，压力和温度的微小改变，均会导致流体密度的显著差异，并表现为流体溶解度的变化，从而使得超临界流体极具有应用价值。自1978年西德Essen举行第一届“超临界流体萃取”国际会议起，30多年来，超临界流体萃取技术已广泛应用于医药、化工、食品及环保等领域。超临界流体萃取技术是在不改变化学组成的条件下，利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，将超临界流体与分离物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来，然后利用温度和压力对超临界流体溶解能力的影响而实现萃取分离目的。在常用的物质中，CO2以其无毒、无害、不燃、具有化学惰性和独特的四极矩结构，临界温度(31.1℃)和临界压力(7.27MPa)较低等特点，成为应用最为广泛的超临界流体。为了解决亚麻粗纱漂白工序的高污染、高能耗难题，专利技术了一种亚麻粗纱超临界CO2无水漂白方法。
技术实现思路
为了解决亚麻粗纱漂白工序的高污染、高能耗难题，本专利技术提供一种亚麻粗纱超临界CO2无水漂白装置及其漂白方法，利用CO2代替水介质实现了亚麻粗纱的清洁化漂白生产，对于麻纺行业的技术转型升级具有重大意义。一种亚麻粗纱超临界CO2无水漂白装置，包括结构单元CO2储罐、过滤器、共混器、增压泵、预热器、加热器、漂白釜、分离釜、助溶剂罐、液体输送泵和磁力循环泵，其中，所述的CO2储罐、过滤器、共混器、增压泵、预热器、漂白釜、分离釜通过管路顺次连接，助溶剂罐通过管路连接液体输送泵后与上述共混器相连，所述加热器通过管路与漂白釜上下游连通，用于使漂白釜内的物料进行加热；所述磁力循环泵通过管路与漂白釜上下游连通，用于使漂白釜内的物料进行循环；其特征在于，一.所述的共混器结构单元：由CO2入口、CO2出口、共溶剂入口、共溶剂通道、针孔输送管入口、针孔输送管出口、针孔输送管和气液混合通道组成；所述的气液混合通道具有圆柱形结构的空腔，其上下底面分别均匀排布有若干针孔输送管，所述针孔输送管外侧端与扁圆柱形的共溶剂通道相连通，所述共溶剂通道的朝向外侧的底面中心设置有共溶剂入口；所述的气液混合通道的圆柱形结构的侧壁上，对称的设置有CO2入口、CO2出口；所述的针孔输送管在气液混合通道上的排布方式是，在垂直方向的相对位置上交叉排列，以保持共溶剂沿气液混合通道的均匀注入，可实现CO2和共溶剂的完全混合。二.所述的分离釜结构单元：包括筒体和顶盖，所述筒体和顶盖通过螺栓连接，所述筒体上开设有气液混合物入口，液体出口和气体出口Ⅰ，所述气液混合物入口位于筒体侧壁上，所述液体出口设置在筒体下方，所述气体出口Ⅰ设置在筒体上方；所述筒体内固定连接有螺旋式分离器，所述螺旋式分离器由上而下包括螺旋管、螺旋管入口端和螺旋管出口端，所述螺旋管入口端与气液混合物入口相连接，所述螺旋管出口端与液体出口相连接，所述螺旋管出口端的端口内壁上密封设置有过滤筛板，所述螺旋管出口端上开设有气体出口Ⅱ，所述气体出口Ⅱ位于所述过滤筛板和螺旋管之间。具体的，对于上文所述的漂白装置，其中，所述螺旋管内装有填料，所述填料为硅胶或聚苯乙烯，所述填料的粒径为1-10μm。具体的，对于上文所述的漂白装置，其中，所述螺旋管内的填料粒径从气液混合物入口到气体出口Ⅱ的顺序逐渐减小。具体的，对于上文所述的漂白装置，其中，所述螺旋式分离器可拆卸地安装于分离釜的筒体内。具体的，对于上文所述的漂白装置，其中，所述分离釜至少一个，各分离釜通过管道串联的方式连接。具体的，对于上文所述的漂白装置，其中，所述共混器上的针孔输送管在气液混合通道上的排布方式是，在垂直方向的相对位置上交叉排列。本专利技术还公开一种亚麻粗纱的漂白方法，采用上文所述的亚麻粗纱超临界CO2无水漂白装置进行漂白。具体的，所述方法采用30％的H2O2溶液为漂白剂。所述漂白方法的漂白条件为：超临界CO2流体流速为10-50g/min，漂白釜内部温度为50-150℃，压力为8-30MPa，漂白时间为30-150min。本专利技术所述超临界二氧化碳流体无水漂白设备中具有相同功能的设备单元均可包含多个，如可包括若干若干增压泵和加热器、若干漂白釜、若干分离器等。本领域技术人员可根据处理量的需要进行设置。具体的，对于上文所述的漂白装置，由两个所述的分离釜通过管路串联组成多级分离釜；各分离釜内具有可拆卸螺旋管式分离器以增加分离面积，并按照萃取物的分子大小进行依次精细分离。具体的，对于上文所述的漂白装置，由两个漂白釜通过管路并联组成。助溶剂罐内的H2O2通过液体输送泵的作用下注入共混器的共溶剂入口，并经过共溶剂通道进入针孔输送管入口，通过针孔输送管在针孔输送管出口流出，在气液混合通道内与CO2充分混合在的作用下注入到漂白釜内部，并在预热器的作用下进入超临界状态。溶解有共溶剂的超临界CO2进入漂白釜，将亚麻粗纱置入到漂白釜内，以H2O2溶液为共溶剂，达到超临界CO2状态时，在温度50-150℃、压力8-30MPa、CO2流体流量10-50g/min，在此条件下利用磁力循环泵进行亚麻粗纱循环漂白30-150min。漂白结束后，保持3MPa、30℃下进行CO2流体回收，得到漂白后亚麻粗纱；漂白后的亚麻粗纱白度40-75％，重量损失率7-10％，残胶率7-12.5％，单纤维断裂强度5-12cN/dtex，断裂伸长率5-8％。本专利技术利用CO2代替水介质实现了亚麻粗纱的清洁化漂白生产，漂白全过程无污染、零排放，体现了时尚麻纺、绿色麻纺的现代生活理念。所述的一种亚麻粗纱超临界CO2无水漂白方法，工艺流程为：将亚麻粗纱置入上文所述的超临界CO2漂白釜中；开启制冷系统，当CO2储罐压力降至4.0MPa，CO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚麻粗纱超临界CO

【技术特征摘要】
1.一种亚麻粗纱超临界CO2无水漂白装置，包括结构单元CO2储罐、过滤器、共混器、增压泵、预热器、加热器、漂白釜、分离釜、助溶剂罐、液体输送泵和磁力循环泵，其中，所述的CO2储罐、过滤器、共混器、增压泵、预热器、漂白釜、分离釜通过管路顺次连接，助溶剂罐通过管路连接液体输送泵后与上述共混器相连，所述加热器通过管路与漂白釜上下游连通，用于使漂白釜内的物料进行加热；所述磁力循环泵通过管路与漂白釜上下游连通，用于使漂白釜内的物料进行循环；其特征在于，所述的共混器结构单元：由CO2入口、CO2出口、共溶剂入口、共溶剂通道、针孔输送管入口、针孔输送管出口、针孔输送管和气液混合通道组成；所述的气液混合通道具有圆柱形结构的空腔，其上下底面分别均匀排布有若干针孔输送管，所述针孔输送管外侧端与扁圆柱形的共溶剂通道相连通，所述共溶剂通道的朝向外侧的底面中心设置有共溶剂入口；所述的气液混合通道的圆柱形结构的侧壁上，对称的设置有CO2入口、CO2出口；所述的分离釜结构单元：包括筒体和顶盖，所述筒体和顶盖通过螺栓连接，所述筒体上开设有气液混合物入口，液体出口和气体出口Ⅰ，所述气液混合物入口位于筒体侧壁上，所述液体出口设置在筒体下方，所述气体出口Ⅰ设置在筒体上方；所述筒体内固定连接有螺旋式分离器，所述螺旋式分离器由上而下包括螺旋管、螺旋管入口端和螺旋管出口端，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑来久，张娟，高世会，郑环达，闫俊，韩益桐，吴劲松，李飞霞，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21