阅读说明：本技术 一种隧道式超（亚）临界co2无水洗毛方法 (tunnel type supercritical (subcritical) CO2 anhydrous wool washing method ) 是由 郑环达 郑来久 张娟 高世会 刘国华 周天博 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种隧道式超(亚)临界CO_2无水洗毛方法,属于毛(绒)纤维洗毛领域。本发明所述方法包括如下步骤：将初步开松后毛(绒)纤维放入洗毛车内,洗毛车进入润湿通路,洗毛车与流体通路Ⅰ、杂质收集器密封,将液态CO_2加压至1-5MPa、加热至室温～40℃,将水按液态CO_2体积的0.1-2％与超(亚)临界CO_2混合,再注入洗毛车内,润湿；润湿后洗毛车进入清洗通路,洗毛车与流体通路Ⅱ、油脂沉降器密封,将液态CO_2加压至5-7MPa、加热至室温～55℃,将脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚混合物按毛(绒)纤维重量的0.5-4％混合,脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚的重量比为1：2-4,注入洗毛车内,清洗。(The invention relates to a tunnel type supercritical (subcritical) CO2 anhydrous wool washing method, belonging to the field of wool (down) fiber wool washing. The method comprises the following steps: putting the preliminarily opened wool (down) fibers into a wool washing vehicle, enabling the wool washing vehicle to enter a wetting passage, sealing the wool washing vehicle, a fluid passage I and an impurity collector, pressurizing liquid CO2 to 1-5MPa, heating to room temperature to 40 ℃, mixing water with supercritical (subcritical) CO2 in an amount which is 0.1-2% of the volume of liquid CO2, injecting into the wool washing vehicle, and wetting; after wetting, the wool washing vehicle enters a cleaning passage, the wool washing vehicle is sealed with a fluid passage II and a grease settler, liquid CO2 is pressurized to 5-7MPa and heated to room temperature-55 ℃, the mixture of lipase and alkylamine polyoxyethylene ether is mixed according to 0.5-4% of the weight of wool (wool) fiber, and the weight ratio of the lipase to the alkylamine polyoxyethylene ether is 1: and 2-4, injecting the mixture into a wool washing vehicle, and cleaning.)

一种隧道式超(亚)临界CO2无水洗毛方法

技术领域

本发明涉及一种隧道式超(亚)临界CO₂无水洗毛方法，属于毛(绒)纤维洗毛领域。

背景技术

洗毛的目的为去除羊毛上的尘土、羊汗、污垢、油脂等，获得没有缠结或毡化现象的洗净毛。洗净毛是毛纺产品的基础，洗毛质量的好坏对后道加工有显著影响。羊在生长过程中，一方面由于饲养环境的影响，羊毛上富有矿物性和植物性杂质，如砂土、各种草质、饲料等。另一方面，羊毛上还附有羊在生长过程中***出来的汗、脂、皮屑、粪便等。洗净毛表面残余污染物含量影响着洗净毛白度、染色性以及牵伸纺性能；洗净毛松散度和损伤度影响着洗净毛的梳理、纺纱、织造性能。因此，洗毛技术在毛纺生产中的地位和作用十分重要。

传统洗毛方法按洗毛介质的不同主要分为水介质洗毛和溶剂洗毛两种方法。水介质洗毛是通过表面活性剂和无机盐的作用，使羊毛脂乳化而从纤维上分离下来，达到除脂目的，通常需要在较高温度和较强机械作用下完成，一般1t羊毛需要消耗15～40t的水，由于含有羊毛脂和羊汗等有机污染物，洗毛废水COD值高达4×10⁴～6×10⁴mg/L，羊毛脂回收困难。溶剂法洗毛虽可有效回收羊毛脂，但设备复杂，投资费用高，仅有少数几家国外企业采用，应用较少。

随着环境问题日益严重，探索环境友好的清洁洗毛方法已成为当今研究趋势。利用CO₂流体为清洁化介质进行纤维材料染色、改性等加工已经在国内外取得了阶段性研究进展。与水介质染色过程相比，CO₂无毒、不易燃烧、价格低廉、零排放无污染，并具有高溶解性与扩散性特点，在毛(绒)纤维清洗方面显示了较好的应用前景。

发明内容

本发明针对毛(绒)纤维洗毛过程中的水耗能耗高和油脂等有机污染物难以提取的难题，提供了一种隧道式超(亚)临界CO₂无水洗毛方法，从而解决现有水介质洗毛过程的高耗水和高污染问题，并可实现油脂的高效回收，满足了洗毛过程的清洁化生产要求。

本发明提供了一种隧道式超(亚)临界CO₂无水洗毛方法，所述隧道式超(亚)临界CO₂无水洗毛方法包括如下步骤：将初步开松后的毛(绒)纤维放入洗毛车内，洗毛车沿导轨进入润湿通路，洗毛车的顶部与流体通路Ⅰ密封，洗毛车的底部与杂质收集器密封，将液态CO₂加压至1-15MPa、加热至室温～40℃，将水按液态CO₂体积的0.1-2％与超(亚)临界CO₂混合，再注入洗毛车内，润湿；润湿后洗毛车沿导轨进入清洗通路，洗毛车的顶部与流体通路Ⅱ密封，洗毛车的底部与油脂沉降器密封，将液态CO₂加压至5-15MPa、加热至室温～55℃，将脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚混合物按毛(绒)纤维重量的0.5-4％混合，脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚的重量比为1：2-4，注入洗毛车内，清洗。

本发明优选为润湿后所述超(亚)临界CO₂在分离釜内减压至0MPa，与溶解的汗、油脂分离，再在冷凝器内降温至0℃以下，回收液体CO₂。

本发明优选为润湿后清除所述杂质收集器内的杂质。

本发明优选为清洗后所述超(亚)临界CO₂在分离釜内减压至2-3MPa，并加热至50-60℃，与油脂分离，再在冷凝器内降温至0℃以下，回收液体CO₂。

本发明优选为清洗后清除所述油脂沉降器内的油脂。

本发明优选为所述毛(绒)纤维为羊毛、羊绒、牦牛毛、牦牛绒、羊驼毛或马海毛。

本发明有益效果为：

本发明所述隧道式超(亚)临界CO₂无水洗毛方法可以实现毛(绒)纤维的连续化洗毛生产；

本发明采用超(亚)临界CO₂代替水介质具有清洁化和环保化的优势，同时，产品满足FZ/T 21002-2009《国产细羊毛及其改良毛洗净毛》的标准要求。

附图说明

本发明附图3幅，

图1为实施例1所述隧道式超(亚)临界CO₂无水洗毛装置的结构示意图；

图2为实施例1所述隧道式洗毛仓的结构示意图；

图3为实施例1所述洗毛车的结构示意图；

其中，1、CO₂液体储罐，2、阀Ⅰ，3、阀Ⅱ，4、冷凝器，5、阀Ⅲ，6、阀Ⅳ，7、CO₂加压泵，8、换热器，9、溶剂储罐，10、阀Ⅴ，11、计量泵，12、阀Ⅵ，13、隧道式洗毛仓，1301、洗毛车，1302、洗毛车***Ⅰ，1303、导轨，1304、流体通路Ⅰ，1305、润湿通路，1306、杂质收集器，1307、流体通路Ⅱ，1308、清洗通路，1309、油脂沉降器，13010、洗毛车***Ⅱ，14、阀Ⅶ，15、阀Ⅷ，16、阀Ⅸ，17、CO₂循环泵，18、阀Ⅹ，19、阀Ⅺ，20、分离釜Ⅰ，21、阀Ⅻ，22、分离釜Ⅱ，23、吸附器。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种隧道式超(亚)临界CO₂无水洗毛装置，所述隧道式超(亚)临界CO₂无水洗毛装置包括CO₂液体储罐1、冷凝器4、CO₂加压泵7、换热器8、溶剂储罐9、计量泵11、隧道式洗毛仓13、CO₂循环泵17、分离釜Ⅰ20、分离釜Ⅱ22、吸附器23；

所述隧道式洗毛仓13包括洗毛车1301、洗毛车***Ⅰ1302、导轨1303、流体通路Ⅰ1304、润湿通路1305、杂质收集器1306、流体通路Ⅱ1307、清洗通路1308、油脂沉降器1309、洗毛车***Ⅱ13010；

所述流体通路Ⅰ1304设有孔径为0.5mm的多孔下盖板Ⅰ；

所述流体通路Ⅰ1304、润湿通路1305与杂质收集器1306构成润湿池；

所述流体通路Ⅱ1307设有孔径为0.5mm的多孔下盖板Ⅱ；

所述流体通路Ⅱ1307、清洗通路1308与油脂沉降器1309构成清洗池；

所述导轨1303依次穿过洗毛车***Ⅰ1302、润湿池、清洗池、洗毛车***Ⅱ13010；

所述洗毛车1301底部为孔径5mm的多孔下盖板Ⅲ；

所述洗毛车1301可以通过绳牵引机构在导轨1303上滑动；

所述CO₂液体储罐1的出口Ⅰ依次通过阀Ⅰ2、阀Ⅱ3、冷凝器4、阀Ⅲ5、阀Ⅳ6、CO₂加压泵7与换热器8的入口Ⅰ连接；

所述溶剂储罐9依次通过阀Ⅴ10、计量泵11与换热器8的入口Ⅰ连接；

所述换热器8的出口Ⅰ通过阀Ⅵ12与流体通路Ⅰ1304连接；

所述换热器8的出口Ⅱ通过阀Ⅶ14与流体通路Ⅱ1307连接；

所述杂质收集器1306依次通过阀Ⅷ15、阀Ⅸ16与油脂沉降器1309连接；

所述CO₂循环泵17的入口连接在阀Ⅷ15与阀Ⅸ16之间；

所述CO₂循环泵17的出口与换热器8的入口Ⅱ连接；

所述阀Ⅹ18的入口连接在阀Ⅷ15与阀Ⅸ16之间；

所述阀Ⅹ18的出口依次通过阀Ⅺ19、分离釜Ⅰ20、阀Ⅻ21、分离釜Ⅱ22、吸附器23连接在阀Ⅰ2与阀Ⅱ3之间；

所述CO₂液体储罐1的入口Ⅱ连接在阀Ⅲ5与阀Ⅳ6之间。

实施例2

一种利用实施例1所述装置的超(亚)临界CO₂无水洗毛方法，所述超(亚)临界CO₂无水洗毛方法包括如下步骤：

将初步开松后的100kg羊毛加入到位于洗毛车***Ⅰ1302的洗毛车1301内，洗毛车1301沿导轨1303以1m/min的速度进入润湿通路1305，开启电磁铁，使洗毛车1301的顶部与流体通路Ⅰ1304磁力密封，洗毛车1301的底部与杂质收集器1306磁力密封，先开启阀Ⅰ2、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5、阀Ⅳ6、阀Ⅴ10、阀Ⅵ12、阀Ⅷ15，关闭其余阀门，将液态CO₂通过CO₂加压泵7加压至15MPa、通过换热器8加热至40℃，将水通过计量泵11按液态CO₂体积的0.4％与超(亚)临界CO₂混合后注入洗毛车1301内，再开启阀Ⅵ12、阀Ⅷ15和CO₂循环泵17，关闭其余阀门，在CO₂循环泵17的作用下润湿5min；

润湿后，开启阀Ⅷ15、阀Ⅹ18、阀Ⅺ19、阀Ⅻ21、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5，关闭其余阀门，超(亚)临界CO₂在分离釜Ⅰ20、分离釜Ⅱ22内减压至0MPa，与溶解的羊汗、羊毛脂分离，再在冷凝器4内降温至0℃以下，回收液体CO₂至CO₂液体储罐1内；

清除杂质收集器1306内的杂质；

关闭电磁铁，洗毛车1301沿导轨1303以1m/min的速度进入清洗通路1308，开启电磁铁，使洗毛车1301的顶部与流体通路Ⅱ1307磁力密封，洗毛车1301的底部与油脂沉降器1309磁力密封，先开启阀Ⅰ2、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5、阀Ⅳ6、阀Ⅴ10、阀Ⅶ14、阀Ⅸ16，关闭其余阀门，将液态CO₂通过CO₂加压泵7加压至8MPa、通过换热器8加热至50℃，将脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚混合物通过计量泵11按羊毛重量的2％与超(亚)临界CO₂混合后注入洗毛车1301内，脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚的重量比为1：2，再开启阀Ⅶ14、阀Ⅸ16和CO₂循环泵17，关闭其余阀门，在CO₂循环泵17的作用下清洗；

清洗后，开启阀Ⅸ16、阀Ⅹ18、阀Ⅺ19、阀Ⅻ21、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5，关闭其余阀门，超(亚)临界CO₂在分离釜Ⅰ20、分离釜Ⅱ22内减压至2MPa并加热至60℃，与羊毛脂分离，再在冷凝器4内降温至0℃以下，回收液体CO₂至CO₂液体储罐1内；

清除油脂沉降器1309内的羊毛脂，开启电磁铁，洗毛车1301沿导轨1303以0.5m/min的速度进入洗毛车***Ⅱ13010。

经检测，清洗后羊毛含土杂率≤3％，毡并率≤2％，含油脂率≤1％。

实施例3

一种利用实施例1所述装置的超(亚)临界CO₂无水洗毛方法，所述超(亚)临界CO₂无水洗毛方法包括如下步骤：

将初步开松后的50kg牦牛绒加入到位于洗毛车***Ⅰ1302的洗毛车1301内，洗毛车1301沿导轨1303以1m/min的速度进入润湿通路1305，开启电磁铁，使洗毛车1301的顶部与流体通路Ⅰ1304磁力密封，洗毛车1301的底部与杂质收集器1306磁力密封，先开启阀Ⅰ2、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5、阀Ⅳ6、阀Ⅴ10、阀Ⅵ12、阀Ⅷ15，关闭其余阀门，将液态CO₂通过CO₂加压泵7加压至15MPa、通过换热器8加热至35℃，将水通过计量泵11按液态CO₂体积的1％与超(亚)临界CO₂混合后注入洗毛车1301内，再开启阀Ⅵ12、阀Ⅷ15和CO₂循环泵17，关闭其余阀门，在CO₂循环泵17的作用下润湿10min；

润湿后，开启阀Ⅷ15、阀Ⅹ18、阀Ⅺ19、阀Ⅻ21、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5，关闭其余阀门，超(亚)临界CO₂在分离釜Ⅰ20、分离釜Ⅱ22内减压至0MPa，与溶解的牦牛汗、牦牛绒脂分离，再在冷凝器4内降温至0℃以下，回收液体CO₂至CO₂液体储罐1内；

清除杂质收集器1306内的杂质；

关闭电磁铁，洗毛车1301沿导轨1303以1m/min的速度进入清洗通路1308，开启电磁铁，使洗毛车1301的顶部与流体通路Ⅱ1307磁力密封，洗毛车1301的底部与油脂沉降器1309磁力密封，先开启阀Ⅰ2、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5、阀Ⅳ6、阀Ⅴ10、阀Ⅶ14、阀Ⅸ16，关闭其余阀门，将液态CO₂通过CO₂加压泵7加压至6MPa、通过换热器8加热至50℃，将脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚混合物通过计量泵11按牦牛绒重量的2.5％与超(亚)临界CO₂混合后注入洗毛车1301内，脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚的重量比为1：3，再开启阀Ⅶ14、阀Ⅸ16和CO₂循环泵17，关闭其余阀门，在CO₂循环泵17的作用下清洗；

清洗后，开启阀Ⅸ16、阀Ⅹ18、阀Ⅺ19、阀Ⅻ21、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5，关闭其余阀门，超(亚)临界CO₂在分离釜Ⅰ20、分离釜Ⅱ22内减压至2MPa并加热至60℃，与牦牛绒脂分离，再在冷凝器4内降温至0℃以下，回收液体CO₂至CO₂液体储罐1内；

清除油脂沉降器1309内的牦牛绒脂，开启电磁铁，洗毛车1301沿导轨1303以0.5m/min的速度进入洗毛车***Ⅱ13010。

经检测，清洗后牦牛绒含土杂率≤2.8％，毡并率≤1.8％，含油脂率≤0.8％。

实施例4

一种利用实施例1所述装置的超(亚)临界CO₂无水洗毛方法，所述超(亚)临界CO₂无水洗毛方法包括如下步骤：

将初步开松后的50kg羊驼毛加入到位于洗毛车***Ⅰ1302的洗毛车1301内，洗毛车1301沿导轨1303以1m/min的速度进入润湿通路1305，开启电磁铁，使洗毛车1301的顶部与流体通路Ⅰ1304磁力密封，洗毛车1301的底部与杂质收集器1306磁力密封，先开启阀Ⅰ2、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5、阀Ⅳ6、阀Ⅴ10、阀Ⅵ12、阀Ⅷ15，关闭其余阀门，将液态CO₂通过CO₂加压泵7加压至15MPa、通过换热器8加热至40℃，将水通过计量泵11按液态CO₂体积的0.5％与超(亚)临界CO₂混合后注入洗毛车1301内，再开启阀Ⅵ12、阀Ⅷ15和CO₂循环泵17，关闭其余阀门，在CO₂循环泵17的作用下润湿10min；

润湿后，开启阀Ⅷ15、阀Ⅹ18、阀Ⅺ19、阀Ⅻ21、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5，关闭其余阀门，超(亚)临界CO₂在分离釜Ⅰ20、分离釜Ⅱ22内减压至0MPa，与溶解的羊驼汗、羊驼毛脂分离，再在冷凝器4内降温至0℃以下，回收液体CO₂至CO₂液体储罐1内；

清除杂质收集器1306内的杂质；

关闭电磁铁，洗毛车1301沿导轨1303以1m/min的速度进入清洗通路1308，开启电磁铁，使洗毛车1301的顶部与流体通路Ⅱ1307磁力密封，洗毛车1301的底部与油脂沉降器1309磁力密封，先开启阀Ⅰ2、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5、阀Ⅳ6、阀Ⅴ10、阀Ⅶ14、阀Ⅸ16，关闭其余阀门，将液态CO₂通过CO₂加压泵7加压至8MPa、通过换热器8加热至45℃，将脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚混合物通过计量泵11按羊毛重量的1％与超(亚)临界CO₂混合后注入洗毛车1301内，脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚的重量比为1：2，再开启阀Ⅶ14、阀Ⅸ16和CO₂循环泵17，关闭其余阀门，在CO₂循环泵17的作用下清洗；

清洗后，开启阀Ⅸ16、阀Ⅹ18、阀Ⅺ19、阀Ⅻ21、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5，关闭其余阀门，超(亚)临界CO₂在分离釜Ⅰ20、分离釜Ⅱ22内减压至2MPa并加热至60℃，与羊驼毛脂分离，再在冷凝器4内降温至0℃以下，回收液体CO₂至CO₂液体储罐1内；

清除油脂沉降器1309内的羊驼毛脂，开启电磁铁，洗毛车1301沿导轨1303以0.5m/min的速度进入洗毛车***Ⅱ13010。

经检测，清洗后羊驼毛含土杂率≤2.7％，毡并率≤2％，含油脂率≤1.2％。

实施例5

一种利用实施例1所述装置的超(亚)临界CO₂无水洗毛方法，所述超(亚)临界CO₂无水洗毛方法包括如下步骤：

将初步开松后的80kg马海毛加入到位于洗毛车***Ⅰ1302的洗毛车1301内，洗毛车1301沿导轨1303以1m/min的速度进入润湿通路1305，开启电磁铁，使洗毛车1301的顶部与流体通路Ⅰ1304磁力密封，洗毛车1301的底部与杂质收集器1306磁力密封，先开启阀Ⅰ2、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5、阀Ⅳ6、阀Ⅴ10、阀Ⅵ12、阀Ⅷ15，关闭其余阀门，将液态CO₂通过CO₂加压泵7加压至4MPa、通过换热器8加热至35℃，将水通过计量泵11按液态CO₂体积的0.8％与超(亚)临界CO₂混合后注入洗毛车1301内，再开启阀Ⅵ12、阀Ⅷ15和CO₂循环泵17，关闭其余阀门，在CO₂循环泵17的作用下润湿5min；

润湿后，开启阀Ⅷ15、阀Ⅹ18、阀Ⅺ19、阀Ⅻ21、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5，关闭其余阀门，超(亚)临界CO₂在分离釜Ⅰ20、分离釜Ⅱ22内减压至0MPa，与溶解的羊汗、羊毛脂分离，再在冷凝器4内降温至0℃以下，回收液体CO₂至CO₂液体储罐1内；

清除杂质收集器1306内的杂质；

关闭电磁铁，洗毛车1301沿导轨1303以1m/min的速度进入清洗通路1308，开启电磁铁，使洗毛车1301的顶部与流体通路Ⅱ1307磁力密封，洗毛车1301的底部与油脂沉降器1309磁力密封，开启阀Ⅰ2、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5、阀Ⅳ6、阀Ⅴ10、阀Ⅶ14、阀Ⅸ16，关闭其余阀门，将液态CO₂通过CO₂加压泵7加压至10MPa、通过换热器8加热至40℃，将脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚混合物通过计量泵11按羊毛重量的0.5％与超(亚)临界CO₂混合后注入洗毛车1301内，脂肪酶与烷基胺聚氧乙烯醚的重量比为1：2，再开启阀Ⅶ14、阀Ⅸ16和CO₂循环泵17，关闭其余阀门，在CO₂循环泵17的作用下清洗；

清洗后，开启阀Ⅸ16、阀Ⅹ18、阀Ⅺ19、阀Ⅻ21、阀Ⅱ3、阀Ⅲ5，关闭其余阀门，超(亚)临界CO₂在分离釜Ⅰ20、分离釜Ⅱ22内减压至2MPa并加热至60℃，与羊毛脂分离，再在冷凝器4内降温至0℃以下，回收液体CO₂至CO₂液体储罐1内；

清除油脂沉降器1309内的羊毛脂，开启电磁铁，洗毛车1301沿导轨1303以0.5m/min的速度进入洗毛车***Ⅱ13010。

经检测，清洗后马海毛含土杂率≤3％，毡并率≤1.9％，含油脂率≤1％。