超临界CO2 流体工程化染色装备系统
超临界 CO2 染色过程中，存储于气体贮罐内的液态CO2 首先通过加压系统升压至临界压力以上，再经由供热系统将高压CO2 加热至临界温度以上，以将其转变为超临界状态；超临界状态下，CO2 先
在染料釜内溶解染料，随后携带染料大分子在染色釜内上染待染纤维材料，实现无水染色；染色结束后，超临界CO2 流体经减压、降温后气化，使得未上染染料析出并留存在分离釜中；气态CO2 通过冷
凝器液化为液态流体后返回贮罐，完成整个染色过程[6-8]。基于上述染色原理而研发的超临界CO2 流体染色装备主要包括九大系统，分别为气体存贮系统、加压系统、供热系统、染色循环系统、

分离回收系统、制冷系统、仪表系统、安全保护系统及辅助系统。与传统水介质染色过程相比，超临界CO2 流体染色装备为无水闭路循环式，可实现染料和CO2 的循环使用，并避免了废水及废气排放。

南京雅珑石化装备有限公司经过三年的努力已经成功的研发了超临界二氧化碳（S-CO2）流体循环增压泵，设计温度150℃，设计压力50MPa,；目前已经在超临界CO2无水印染系统和超临界CO2发电装置上成功应用十几套；
2.1 国外超临界 CO2 流体工程化染色装备研究德国西北纺织研究中心（DTNW）最早对超临界CO2 流体染色装置进行了研发。为了探索涤纶纤维制品超临界流体无水染色的可行性，1989 年
DTNW研制了首台静态超临界CO2 流体染色实验装置，主要包括一个400 mL 的高压釜体和一个可搅拌经轴。1991 年，DTNW 与德国Jasper 公司合作开发了配有染液搅拌装置的超临界CO2 流体染色样机，
该装置的染色釜容积为67 L，可用于筒纱染色实验[1]。1995 年，DTNW 又和高压容器生产企业Uhde 公司合作，开发了染色釜容积为30 L 的超临界CO2 流体染色设备，利用循环泵带动染液循环，实现了动态
染色；并配备了CO2 回收循环系统，可以完成气体回收；采用该装置进行循环染色获得了与水介质染色相当的染色效果，由此引发了印染行业的广泛关注，世界各国纷纷展开研究以推动超临界CO2 流体
染色技术的工程化。
日本在亚洲较早地开展了超临界CO2 流体染色技术的探索研究。2001 年，福冈大学成功开发了超临界流体染色设备（40 L）；随后，福冈大学、冈山县工业技术设计研究所和豊和株式会社又联合研制
了400 L 生产型超临界流体染色设备[8]。阪上制作所株式会社也先后开发了染色槽容积为3.3 L 的HVI-SC 型非水染色试验机与100 L 超临界流体成衣染色设备。2004 年，福井大学在日本政府资金支持
下推进超临界流体商业化染色装备（350 L）的研究开发工作，该装置最高设计压力为30 MPa，最高设计温度为180 ℃，但由于染色匀染性和装备换色清洗等问题有待解决，仍未完全满足工程化染色加工
需要[9]。
2008 年，荷兰DyeCoo Textile Systems B.V.成立，专门从事涤纶生产型超临界染色设备的生产制造。其推出的Dyeox 2250 系列超临界CO2 流体染色样机，具有3 个染色釜体，设计温度为–10~130 ℃，
设计压力0~30 MPa，装载量可达150~180 kg[9]。2010年，泰国Yeh 集团公司引进了DyeCoo 公司150 磅生产型超临界CO2 流体染色设备，并在随后与Nike的合作中，开发了奥运会马拉松比赛服。2013 年，
DyeCoo 公司的染色设备在台湾福懋兴业股份有限公司、远东新世纪股份有限公司、儒鸿企业股份有限公司得到应用，主要进行成衣面料的无水染色生产。2016 年，新一代DyeOx 超临界CO2 流体染色
样机推向市场，见图1，每个染色釜体装载量为20~200 kg，日均染色产量可以达到4000 kg，进一步加快了超临界流体无水染色工程化进程。
图 1 DyeOx 超临界CO2 流体染色样机
Fig. 1 DyeOx prototype of supercritical CO2 fluid dyeing