一种亚麻粗纱超临界CO2无水煮练装置及其煮练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无水煮练装置及其煮练方法，在现有技术基础上，改进了分离器的结构以及煮练工艺，煮练时将亚麻粗纱依次置入到煮练釜内，达到超临界CO2状态时，在温度30‑120℃、压力8‑20MPa、CO2流体流量10‑50g/min条件下煮练30‑60min。煮练后的亚麻粗纱重量损失率7‑10％，残胶率8‑12％，单纤维断裂强度6‑12cN/dtex，断裂伸长率4‑7％。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煮练生产，煮练全过程无污染、零排放，体现了时尚麻纺、绿色麻纺的现代生活理念。

Flax roving super critical CO2 non boiling training device and scouring method thereof

The invention discloses a flax roving supercritical CO2 boil boiling device and method, based on the existing technology, improve the structure of the separator and the scouring process, scouring will turn into flax roving scouring kettle, reach supercritical CO2 state, at a temperature of 30 DEG C, 120 the pressure and flow rate of CO2 20MPa 8 10 under 50g/min 30 60min scouring. Cooked flax roving weight loss rate of 7 practice after 10%, the residual gum rate 8 12%, the fracture strength of single fiber 6 12cN/dtex, breaking elongation of 4 7%. The invention uses CO2 instead of water to achieve clean flax roving scouring production, boiling zero emissions no pollution, the whole process of practice, embodies the concept of modern life fashion, the green hemp hemp.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超临界CO2流体无水煮练技术，尤其涉及一种亚麻粗纱超临界CO2无水煮练装置及其煮练方法。
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，亚麻粗纱煮练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，人们才开始研究粗纱煮练工艺，将粗纱煮练后进行湿纺，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煮练技术；70年代末亚麻粗纱煮练设备基本完善。传统亚麻粗纱煮练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。亚麻粗纱经煮练处理后，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，传统亚麻粗纱煮练工序具有耗水耗能多、工艺流程长、经济成本高等缺点。同时，煮练生产后，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(7.37MPa)较低等特点，成为应用最为广泛的超临界流体。为了解决亚麻粗纱煮练工序的高污染、高能耗难题，专利技术了一种亚麻粗纱超临界CO2无水煮练方法，利用CO2代替水介质实现了亚麻粗纱的清洁化煮练生产，对于麻纺行业的技术转型升级具有重大意义。
技术实现思路
为了解决亚麻粗纱煮练工序的高污染、高能耗难题，本专利技术提供一种亚麻粗纱超临界CO2无水煮练装置及其煮练方法，利用CO2代替水介质实现了亚麻粗纱的清洁化煮练生产，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无水煮练装置，包括结构单元CO2储罐、过滤器、增压泵、预热器、加热器、煮练釜、分离釜和磁力循环泵，其中，所述的CO2储罐、过滤器、增压泵、预热器、煮练釜、分离釜通过管路顺次连接，所述加热器通过管路与煮练釜上下游连通，用于使煮练釜内的物料进行加热；所述磁力循环泵通过管路与煮练釜上下游连通，用于使煮练釜内的物料进行循环；其特征在于，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，对于上文所述的煮练装置，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，对于上文所述的煮练装置，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，对于上文所述的煮练装置，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，对于上文所述的煮练装置，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。本专利技术还公开一种亚麻粗纱的煮练方法，采用上文所述的亚麻粗纱超临界CO2无水煮练装置进行煮练。具体的，所述方法采用的煮练方法为，将亚麻粗纱置入到煮练釜内，开启制冷系统，当CO2储罐压力降至4.0MPa，储罐液位升至储罐总液位2/3处时，开始向煮练釜中通入CO2；CO2流体通过过滤器过滤后，在增压泵的作用下注入到煮练釜内部，并在预热器的作用下达到超临界CO2状态时，开启增压泵，使煮练釜内部维持一定的压力，打开加热器进行加热，使其煮练釜内部温度维持在一定范围内，在此条件下利用磁力循环泵进行亚麻粗纱煮练一定时间，CO2流体流速为10-50g/min；煮练结束后，释压、降温并使分离器内保持3MPa、20℃条件下进行CO2流体回收，得到煮练后亚麻粗纱；上文所述的煮练条件为：超临界CO2流体流速为10-50g/min；煮练釜内部压力为8-20MPa，温度为30-120℃。优选的情况下，采用三段式煮练工艺：首先在30-80℃、8-16MPa的条件下在静态下溶胀亚麻纤维5-20min；进行亚麻粗纱的超临界流体溶胀工序。然后，提高温度至30-120℃、压力至8-20MPa，在磁力循环泵的带动下，动态的循环煮练亚麻纤维10-30min；最后，保持30-120℃、压力8-20MPa的条件下，开启增压泵进行煮练-分离联合工艺5-10min，完成亚麻粗纱煮练加工。本专利技术所述超临界二氧化碳流体无水煮练设备中具有相同功能的设备单元均可包含多个，如可包括若干分离器、若干煮练釜、若干增压泵和加热器等。本领域技术人员可根据处理量的需要进行设置。具体的，对于上文所述的煮练装置，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，对于上文所述的煮练装置，由两个煮练釜通过管路并联组成。所述的一种亚麻粗纱超临界CO2无水煮练方法，工艺流程为：将亚麻粗纱置入上文所述的超临界CO2煮练釜中；开启制冷系统，当CO2储罐压力降至4.0MPa，CO2储罐液位升至400mm，开始向煮练釜中通入CO2，使CO2流体流速为10-50g/min；具体的，CO2储罐输出的CO2流体，通过过滤器过滤，通过增压泵进入预热器内初次升温，以增加混合效果；随后进入加热器进行二次升温，以满足煮练条件需要。超临界CO2流体进入并联设置的两个或多个煮练釜，进行亚麻粗纱煮练。并在磁力循环泵的作用下，带动超临界CO2流体在煮练釜间循环流动，完成煮练生产。煮练加工完成后，关闭增压泵和磁力循环泵。煮练釜体内的超临界CO2流体进入多级分离釜内的盘管式分离器，煮练完成后，煮练釜体内的超临界CO2流体进入依次串联设置的两个或多个分离釜内进行多级分离，在内部渐变式填料的作用下，保持3MPa、20℃条件下，使得煮练产物与CO2气体完全分离；并按照分子大小，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚麻粗纱超临界CO2无水煮练装置，包括结构单元CO2储罐、过滤器、增压泵、预热器、加热器、煮练釜、分离釜和磁力循环泵，其中，所述的CO2储罐、过滤器、增压泵、预热器、煮练釜、分离釜通过管路顺次连接，所述加热器通过管路与煮练釜上下游连通，用于使煮练釜内的物料进行加热；所述磁力循环泵通过管路与煮练釜上下游连通，用于使煮练釜内的物料进行循环；其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种亚麻粗纱超临界CO2无水煮练装置，包括结构单元CO2储罐、过滤器、增压泵、预热器、加热器、煮练釜、分离釜和磁力循环泵，其中，所述的CO2储罐、过滤器、增压泵、预热器、煮练釜、分离釜通过管路顺次连接，所述加热器通过管路与煮练釜上下游连通，用于使煮练釜内的物料进行加热；所述磁力循环泵通过管路与煮练釜上下游连通，用于使煮练釜内的物料进行循环；其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的煮练装置，其特征在于，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...

【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，马英冲，刘秒，苏耀华，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21