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第 9 期 郑环达，等: 超临界二氧化碳流体染色工程化研究进展 ·1451·
了配有染液搅拌装置的超临界 CO 2 流体染色样机， 开发工作，该装置最高设计压力为 30 MPa，最高设
[1]
该装置的染色釜容积为 67 L，可用于筒纱染色实验 。 计温度为 180 ℃，但由于染色匀染性和装备换色清
1995 年，DTNW 又和高压容器生产企业 Uhde 公司 洗等问题有待解决，仍未完全满足工程化染色加工
[9]
合作，开发了染色釜容积为 30 L 的超临界 CO 2 流体 需要 。
染色设备，利用循环泵带动染液循环，实现了动态 2008 年，荷兰 DyeCoo Textile Systems B.V.成
染色；并配备了 CO 2 回收循环系统，可以完成气体 立，专门从事涤纶生产型超临界染色设备的生产制
回收；采用该装置进行循环染色获得了与水介质染 造。其推出的 Dyeox 2250 系列超临界 CO 2 流体染色
色相当的染色效果，由此引发了印染行业的广泛关 样机，具有 3 个染色釜体，设计温度为–10~130 ℃，
[9]
注，世界各国纷纷展开研究以推动超临界 CO 2 流体 设计压力 0~30 MPa，装载量可达 150~180 kg 。2010
染色技术的工程化。 年，泰国 Yeh 集团公司引进了 DyeCoo 公司 150 磅
日本在亚洲较早地开展了超临界 CO 2 流体染色 生产型超临界 CO 2 流体染色设备，并在随后与 Nike
技术的探索研究。2001 年，福冈大学成功开发了超 的合作中，开发了奥运会马拉松比赛服。2013 年，
临界流体染色设备（40 L）；随后，福冈大学、冈山 DyeCoo 公司的染色设备在台湾福懋兴业股份有限
县工业技术设计研究所和豊和株式会社又联合研制 公司、远东新世纪股份有限公司、儒鸿企业股份有
[8]
了 400 L 生产型超临界流体染色设备 。阪上制作 限公司得到应用，主要进行成衣面料的无水染色生
所株式会社也先后开发了染色槽容积为 3.3 L 的 产。2016 年，新一代 DyeOx 超临界 CO 2 流体染色
HVI-SC 型非水染色试验机与 100 L 超临界流体成衣 样机推向市场，见图 1，每个染色釜体装载量为
染色设备。2004 年，福井大学在日本政府资金支持 20~200 kg，日均染色产量可以达到 4000 kg，进一
下推进超临界流体商业化染色装备（350 L）的研究 步加快了超临界流体无水染色工程化进程。
图 1 DyeOx 超临界 CO 2 流体染色样机
Fig. 1 DyeOx prototype of supercritical CO 2 fluid dyeing
2.2 国内超临界 CO 2 流体工程化染色装备研究 的超临界流体染色装置（5 L）；2009 年，研制出具
为了解决中国纺织染整行业水资源消耗高、排 有自主知识产权的超临界流体中试染色装置（50 L）
放量大、环境污染严重等问题，东华大学、大连工 （图 2a）；2012 年，改进型超临界流体染色装备在
业大学、苏州大学等单位在国内也进行了超临界 青海省西宁市和辽宁省阜新市进行了中试示范（图
CO 2 流体染色技术研究，分别研发了适用于超临界 2b）；2015 年，研制了中国首台千升规模的多元超
流体染色的小试及中试装备。2006 年，东华大学开 临界流体染色装备系统，并在福建省三明市实现了
示范生产（图 2c)，满足了散纤维、筒纱的工程化无
发了一台染色釜容积为 24 L 的生产型超临界 CO 2
流体染色设备，可以同时进行 5 个筒子纱的染色加 水染色需要，并形成了国际领先的核心知识产权 [4,12] ，
工 [10] 。作为中国超临界流体染色技术重点研究单位， 初步具备了超临界 CO 2 流体染色技术工程化总承包
大连工业大学成功地对超临界 CO 2 流体染色装备系 能力。此外，2007 年，香港生产力促进局开发了容
统及关键设备进行了创新设计，模拟染色装置内的 量为 30 kg 织物的超临界流体染色系统。2011 年，
流体流动，建立了超临界流体染色装备的软件模拟 苏州大学开发了单一染色釜达 180 L 的超临界 CO 2
过程，提高了染色过程的安全性和稳定性 [11] ，见图 2。 流体绳状匹染中试装备系统，实现了高压染色釜中
大连工业大学与中昊光明化工研究设计院有限 织物的绳状松式可控循环运动，满足了织物的无水
[9]
公司合作，在 2004 年研制出中国首台适于天然纤维 染色需要 。
