超臨界CO2 流體工程化染色裝備系統
超臨界 CO2 染色過程中，存儲于氣體貯罐內的液態CO2 首先通過加壓系統升壓至臨界壓力以上，再經由供熱系統將高壓CO2 加熱至臨界溫度以上，以將其轉變為超臨界狀態；超臨界狀態下，CO2 先
在染料釜內溶解染料，隨后攜帶染料大分子在染色釜內上染待染纖維材料，實現無水染色；染色結束后，超臨界CO2 流體經減壓、降溫后氣化，使得未上染染料析出并留存在分離釜中；氣態CO2 通過冷
凝器液化為液態流體后返回貯罐，完成整個染色過程[6-8]。基于上述染色原理而研發的超臨界CO2 流體染色裝備主要包括九大系統，分別為氣體存貯系統、加壓系統、供熱系統、染色循環系統、

分離回收系統、制冷系統、儀表系統、安全保護系統及輔助系統。與傳統水介質染色過程相比，超臨界CO2 流體染色裝備為無水閉路循環式，可實現染料和CO2 的循環使用，并避免了廢水及廢氣排放。

南京雅瓏石化裝備有限公司經過三年的努力已經成功的研發了超臨界二氧化碳（S-CO2）流體循環增壓泵，設計溫度150℃，設計壓力50MPa,；目前已經在超臨界CO2無水印染系統和超臨界CO2發電裝置上成功應用十幾套；
2.1 國外超臨界 CO2 流體工程化染色裝備研究德國西北紡織研究中心（DTNW）最早對超臨界CO2 流體染色裝置進行了研發。為了探索滌綸纖維制品超臨界流體無水染色的可行性，1989 年
DTNW研制了首臺靜態超臨界CO2 流體染色實驗裝置，主要包括一個400 mL 的高壓釜體和一個可攪拌經軸。1991 年，DTNW 與德國Jasper 公司合作開發了配有染液攪拌裝置的超臨界CO2 流體染色樣機，
該裝置的染色釜容積為67 L，可用于筒紗染色實驗[1]。1995 年，DTNW 又和高壓容器生產企業Uhde 公司合作，開發了染色釜容積為30 L 的超臨界CO2 流體染色設備，利用循環泵帶動染液循環，實現了動態
染色；并配備了CO2 回收循環系統，可以完成氣體回收；采用該裝置進行循環染色獲得了與水介質染色相當的染色效果，由此引發了印染行業的廣泛關注，世界各國紛紛展開研究以推動超臨界CO2 流體
染色技術的工程化。
日本在亞洲較早地開展了超臨界CO2 流體染色技術的探索研究。2001 年，福岡大學成功開發了超臨界流體染色設備（40 L）；隨后，福岡大學、岡山縣工業技術設計研究所和豊和株式會社又聯合研制
了400 L 生產型超臨界流體染色設備[8]。阪上制作所株式會社也先后開發了染色槽容積為3.3 L 的HVI-SC 型非水染色試驗機與100 L 超臨界流體成衣染色設備。2004 年，福井大學在日本政府資金支持
下推進超臨界流體商業化染色裝備（350 L）的研究開發工作，該裝置最高設計壓力為30 MPa，最高設計溫度為180 ℃，但由于染色勻染性和裝備換色清洗等問題有待解決，仍未完全滿足工程化染色加工
需要[9]。
2008 年，荷蘭DyeCoo Textile Systems B.V.成立，專門從事滌綸生產型超臨界染色設備的生產制造。其推出的Dyeox 2250 系列超臨界CO2 流體染色樣機，具有3 個染色釜體，設計溫度為–10~130 ℃，
設計壓力0~30 MPa，裝載量可達150~180 kg[9]。2010年，泰國Yeh 集團公司引進了DyeCoo 公司150 磅生產型超臨界CO2 流體染色設備，并在隨后與Nike的合作中，開發了奧運會馬拉松比賽服。2013 年，
DyeCoo 公司的染色設備在臺灣福懋興業股份有限公司、遠東新世紀股份有限公司、儒鴻企業股份有限公司得到應用，主要進行成衣面料的無水染色生產。2016 年，新一代DyeOx 超臨界CO2 流體染色
樣機推向市場，見圖1，每個染色釜體裝載量為20~200 kg，日均染色產量可以達到4000 kg，進一步加快了超臨界流體無水染色工程化進程。
圖 1 DyeOx 超臨界CO2 流體染色樣機
Fig. 1 DyeOx prototype of supercritical CO2 fluid dyeing