印染厂连续染整节能减排工艺9-59

马学亚  冯森      山西彩佳印染有限公司

原载：第九届全国染整前处理学术讨论会论文集；448-455

 

【摘要】为了降低水耗和能耗，减少排污，开发了一系列短流程工艺，前处理包括低碱退煮氧漂、酶退煮氧漂和氧退煮氧漂工艺；染色包括活性染料无盐轧蒸工艺、纯棉涂料轧染、涤棉分散/涂料一浴轧染和浅色涤棉单分散轧染工艺；整理包括抗静电三防同浴工艺。

【关键词】染整；工艺流程；节能

 

近年来，国际社会对环境保护的要求越来越严格。国家也制订了淘汰落后产能规划，新型染色工艺的排放标准和染色企业准入标准，促使印染企业必须使用短流程、高效节能的低碳生产工艺［1-2］。为此，山西彩佳公司以技术创新为手段，对数10 种助剂和染料进行了大量的分析、测试、试验，从中优选出最佳的助剂和染料，开发了一系列短流程工艺，在节能减排中取得了初步成效。

1  前处理工艺的优化

传统的全棉机织物前处理工艺为退浆、煮练、漂白3 个阶段，能耗、水耗大，排污严重。为此，2005 年以来，本公司先后开发了低碱退煮氧漂工艺、高温酶氧工艺和中温酶氧工艺，取得了一定的成效。2009-2010 年，经过氧-氧2 段工艺多次试验，推行双氧水煮练，形成规模化生产。生产污水中排放含碱量达标，pH 值7～8，COD 值下降30%～35%。

1.1  传统退煮漂工艺

（1）传统连续练漂大多采用碱退浆-碱煮练-双氧水漂白3 段工艺或碱退煮-双氧水漂白2 段工艺。

工艺流程  烧毛→ 退浆［轧碱（80 ～ 85 ℃）→双层网带或履带汽蒸（100～102℃，45～90 min）→热水洗（85～90℃）→水洗］→煮练［轧煮练液→ 1 #蒸洗（90～92℃）→2#蒸洗（90～92℃）→3#蒸洗（浸轧煮练工作液55℃）→双层网带汽蒸（100℃，90 min）→红外线对中→4 个蒸洗箱（88～90℃）→冷洗→重轧］→出布→氧漂［浸轧氧漂工作液（常温）→双层网带汽蒸（100℃，45 min）→红外线对中→蒸洗箱4 个（80～85℃）］→重轧→烘干→落布

（2）工艺处方

退浆处方/（g /L）

NaOH       8 ～ 12

精练剂            1 ～ 2

煮练处方/（g /L）（第三槽，轧液率85%）

NaOH            40 ～ 60

精练剂       6 ～ 8

螯合剂            1 ～ 2

氧漂工作液/（g /L）（浸轧槽，轧液率85%）

双氧水            4 ～ 6

水玻璃            2 ～ 3

稳定剂           2 ～ 3

螯合分散剂            1 ～ 2

精练剂          4 ～ 6

pH 值（用NaOH 调节）        10.5 ～ 11.0

（3）前处理效果

煮练烧碱质量浓度为60 g /L，退煮污水含碱量高，pH 值高达11 ～ 12，严重超标，COD 高达15 000 ～20 000 mg /L，工艺路线长，用汽量大，操作工多，成本高。

1.2  低碱退煮氧漂工艺

（1）工艺流程烧毛→1#、2#蒸洗（90 ～ 92 ℃）→3#蒸洗箱（浸轧煮练液，55 ℃）→双层网带汽蒸（100 ℃，90 min）→红外线对中→4 个蒸洗箱（88 ～90 ℃）→冷洗→重轧→出布→进布→浸轧氧漂液（常温）→双层网带汽蒸（100 ℃，45 min）→红外线对中→4 个蒸洗（80 ～ 85 ℃）→重轧→烘干→落布

（2）工艺处方

煮练液处方/（g /L）（第三槽，轧液率85%）

NaOH     20 ～ 25

精练剂         6 ～ 8

螯合剂         1 ～ 2

氧漂液处方［同1. 1（2）节］

（3）低碱前处理效果

退煮氧漂2 段工艺完全可以满足前处理的要求，且工艺pH 值为11。

1.3  高温酶氧工艺

（1）工艺流程  进布→平洗（浸轧酶90 ℃）→轧车→平洗（浸轧酶90 ℃）→轧车→酶堆（容布量300 m，5 min，小辊床90 ℃）→红外对中→蒸洗→轧车→蒸洗→轧车→蒸洗→轧车→水洗→重轧→过布落布架→进布→氧漂（同1.1 节）

（2）工艺处方

酶退浆液处方/（g /L）（第一槽，轧液率85%）

宽温退浆酶          3

渗透剂JFC         3

pH 值                7 ～ 7. 5

煮漂液处方/（g /L）（轧液率85%）

H2O2             14 ～ 16

精练剂         13 ～ 16

稳定剂               5

水玻璃              5

螯合分散剂          3

NaOH         15 ～ 20

氧漂处方同［1. 1（2）节］

（3）半制品质量

毛效、棉籽壳去除、白度、强力等指标均达到标准。

从工艺流程看，酶氧工艺的单元机组成相比常规退、煮、漂3 段工艺及低碱2 段（碱氧）工艺，主要改进如下：

① 原工艺退煮段汽蒸主要采用双层网带汽蒸箱，存布量高达6 000 m。而改用新型高温松堆小蒸箱代替双层网带汽蒸箱后，容布量仅为300 m，缩短了生产周期。

② 原工艺退煮网带汽蒸箱前有3 个蒸洗箱，后有5个蒸洗箱（4 个热洗一个冷洗）；而酶氧工艺设备无需网带汽蒸箱，用高温酶堆箱代替，3 个蒸洗箱用2 个平洗槽代替，由于酶退浆易水洗，原退浆后5 个箱洗蒸，现只用4 个蒸洗箱（3 个热洗一个冷洗）。全机流程短，比原工艺设备排列长度减少15 m 以上。

（4）指标检测

退煮蒸箱出口pH 值，常规工艺pH 值＞ 10，而酶氧工艺pH 值仅为7 ～ 7. 5，COD 降低20%，是一种清洁生产工艺。由于采用独特的酶堆工艺，节约蒸汽，反应时间仅为1 ～ 2 min，缩短了生产周期。

酶氧工艺的半制品指标完全可以达到染色工艺要求。该工艺对于个别品种（如纯棉14. 8 tex /14. 8 tex，394 根/10 cm × 524 根/10 cm 和36. 9 tex /49. 2 tex，425 根/10 cm × 220 根/10 cm 等高支高密织物和粗厚重织物），在浸轧给液方面还需进一步加强，以满足给液量，增加渗透率。

1. 4  中温酶氧工艺

（1）工艺流程

进布→热洗→平洗→浸轧酶工作液（50 ～ 60 ℃）→双层网带汽蒸（容布量6 000 m，75 ～ 80 ℃，90 min）→红外对中→蒸洗→轧车→蒸洗→轧车→蒸洗→轧车→水洗→重轧→过落布架→进布→氧漂段（同1.1 节）

（2）工艺处方

酶退煮液处方/（g /L）（第一槽，轧液率85%）

退煮酶             4 ～ 6

渗透剂JFC        1

螯合分散剂       2

乳化剂              2

pH 值                7 ～ 7.5

漂液处方/（g /L）（轧液率85%）

H2O2           8 ～ 10

精练剂             3 ～ 4

稳定剂              0.8 ～ 1

水玻璃               3.2 ～ 4

螯合分散剂         2

NaOH           2.5 ～ 3

（3）指标测试

中温生物酶退浆煮练工艺由于无碱，排放污水pH值仅为7 ～ 7. 5，污水中的COD 含量与常规工艺相比降低20% ～ 30%。

织物的白度和毛效完全可以达到染色布工艺要求。在氧漂段由于降低了H2O2用量（原酶氧工艺H2O2为14 ～ 16 g /L，现工艺为8 ～ 10 g /L），解决了因配棉较差的坯布在漂练过程中产生破洞的困扰，提高了半制品的质量。由于采用独特的中温工艺，降低了温度、节约了蒸汽、节能30% 左右。每米布蒸汽费用降低0.01 元。

1.5  双氧水退浆、煮练新工艺

公司将常规的碱退浆、碱煮练工艺合并为双氧水退浆煮练一步工艺，在纯棉、涤棉梭织物中成功应用。

（1）工艺流程

1#、2#蒸洗为冷洗→3#蒸洗箱（浸轧练漂液，常温）→双层网带汽蒸练漂（100 ℃，90 min）→红外线对中→4 个蒸洗箱（88 ～ 90 ℃）→冷洗→重轧→出布→氧漂（略）

（2）退煮液处方/（g /L）（轧液率85%）

精练剂   10 ～ 14

H2O2                 6 ～ 12

稳定剂   4 ～ 8

水玻璃               3 ～ 6

pH 值（用NaOH 调节）      10.5 ～ 11

（3）双氧水退煮新工艺与常规工艺比较（表1）

表1  不同工艺半制品测试结果比较

image002.jpg

（4）前处理效果

新型双氧水退煮工艺适用于全棉、涤棉机织物面料，且改善手感。工艺由于省去退浆机，联合车第一、二格平洗由热洗改为冷洗，节约蒸汽1 700 kg /h，改善员工操作环境，第一、二槽沸洗改为冷洗，操作温度由90 ℃降至室温；煮练蒸箱排出40% ～ 50%的废水，无难闻气味。该工艺较碱退煮工艺容易水洗，可省水20%；较碱煮工艺容易擦车，提高效率，降低工人劳动强度。

该工艺经济效益明显，相对低碱前处理工艺降低成本883.9 元/万米。

1.6  几种前处理工艺对比（表2）

表2  前处理工艺对比

image004.jpg

注：表中产品以纯棉160 cm，28. 1 tex /28. 1 tex，425 根/10 cm × 228 根/10 cm 为例计算，高支高密及粗厚织的退煮漂工艺参数根据布重有所不同。

2  染色工艺的优化

2.1  无盐轧蒸工艺

活性染料轧烘轧蒸工艺分为：轧、烘、轧、蒸、洗5步，而活性无盐轧蒸工艺则简化为轧、蒸、洗3 步工艺。在普通的连续轧染机上，不用打底机只用显色皂洗机即可完成活性染料连续染色的全过程。

（1）无盐轧蒸工艺流程浸轧染液和专用固色碱剂的混合液→汽蒸（100 ～ 102 ℃，1. 5 min）→冷洗、热洗→皂洗→热洗→冷洗→烘干

（2）轧染液组成

活性染料/（g /L） x

碱剂CJ-1 /（g /L）         20

碱剂CJ-2 /（mL） y

碱剂CJ-3 /（g /L）         2

上述染料及碱剂按配成液总量计算，计量泵按4∶1混合比例输送到轧槽。

（3）工艺条件

轧染液  由于染液和碱液混合后，稳定性不佳，在浸轧前3 min 内用计量泵按比例混合后再输送到轧染槽。

浸轧温度  25 ～ 30 ℃

轧液率  棉60% ～ 70%，涤棉50% ～ 60%

固色  100 ～ 102 ℃ 汽蒸90 s（或98. 5 ℃ 汽蒸105 s）

后处理（在连续平幅皂洗机进行）

第1 格溢流冷洗→第2 格70 ℃溢流冷洗→第3格80 ℃清洗→第4 格90 ℃皂洗（5 g /L 皂洗剂）→第5 格80 ℃ 溢流清洗→第6 格70 ℃清洗→第7 格冷洗、烘干

（4）优点

① 无盐轧蒸工艺与湿短蒸工艺相比，使用还原皂洗机，减少了湿短蒸的红外线加热和温度、湿度控制。

② 在轧烘轧蒸（PDPS）工艺中，如果织物克重为350 g /m2，轧液率为70%，盐用量为250 g /L，则染色100 万m 织物所需盐量为61 t，而无盐轧蒸工艺无需用盐。

相比轧烘轧蒸连续染色机，无盐轧蒸连续染色机省去了热风打底机，只用还原皂洗机。在正常条件下，每米布印染加工费用可节约0.05 元左右。一台无盐轧蒸连续轧染机每年可以节约蒸汽3 847.5 t，节水10 125 t，节电194 400 kWh，节盐360 t，包括人工费在内，每年节约成本总费用约55 万元。因此，无盐轧蒸工艺兼具环保性和经济性。

2.2  无需水洗染色

2.2.1  纯棉织物涂料轧染

纯棉织物的涂料轧染代替浅色还原染料或活性染料染色［3-4］，省去了水洗工序。

纯棉纱卡石头色

（1）常规工艺流程

工艺处方/（g /L）

还原灰BG             0.62

还原棕BR     0.396

还原黄G      0.16

六偏磷酸钠   1

海藻酸钠浆          20

渗透剂JFC           2

保险粉          22

NaOH         18

（2）涂料轧染工艺流程

热风打底机轧染→焙烘→拉幅整理

环保型涂料处方/（g /L）

涂料黑          0.4

涂料棕         0.05

涂料黄         0.216

固色交联剂618     20

柔软剂              20

尿素                3

2.2.2  涤棉混纺分散/涂料一浴染色

涤棉（80 /20）驼色

工艺流程  浸轧分散/涂料→热风烘干→焙烘

工艺处方

分散橙S-4RL /（g /L）  1.93

分散棕S-2BL /（g /L）  3.99

分散蓝S-HGL /（g /L） 0.615

扩散剂/（g /L）     2

醋酸/（mL /L）       0.8

涂料红K-G3RC /（g /L）        0.42

涂料黄K-RC /（g /L）    0.63

涂料蓝K-BC /（g /L）    0.243

黏合剂NF-1 /（g /L）    20

焙烘温度/℃          195 ± 2

车速/（m/min）     35

采用上述3 种方法，大大减少了还原染料和活性染料轧染工艺的还原（活性固色）、皂洗、水洗、烘干过程，节约了用水量，保证了染色牢度。

2.2.4  质量指标

原样变色、白布沾色、干摩、湿摩均符合要求。

涤棉细布分散轧染和分散/涂料一浴工艺在打底机和相应的高温设备上进行，织物在热风室内时间为30 ～ 36 s，织物干湿摩擦牢度较纯棉织物常规轧染提高一级。纯棉涂料染色、涤棉混纺单分散和分散/涂料工艺普遍比原工艺节约成本0.2 元/米。活性、还原常规工艺轧染平均用水量为75.6 t /万米，而新工艺平均用水量仅5 t /万米，节水量70.6 t /万米，现许多浅色品种逐步按新工艺执行。

3  整理工艺的优化

在后整理工艺中，特别是功能性整理助剂，要注意工艺适应性，尽量选择同浴，以实现减少流程，节能减排目的。

本公司生产的空军地勤工装面料，要求具有抗静电功能，在穿着过程中防止因摩擦而产生静电、起火星，保障操作人员的安全，同时要求产品防水、防油、防污。

3.1  防护整理指标

客户对该产品提出的防护整理指标要求如下：

表3  防护整理指标要求

防静电/Ω

初始表面比电阻≤109

洗10次表面比电阻≤1010

防水/分

初始90以上

洗10次80

防油/级

初始6

洗10次3

防污/级

初始5

洗10次3

注：防静电按GB/T 12703-1991《纺织品静电测试方法》；防水性按ISO 9865-1991《纺织品用邦迪斯门雨淋试验对织物拒水性的测定》；防油性能按AATCC 118-2007《防油性：耐碳氢化合物试验》；易去污性能按AATCC 130-2000《去污性：油渍清除法》。

3.2  工艺流程、工艺处方及工艺条件

（1）织物160 cm 22 tex（200 D）/59 tex，425 根/10 cm × 228 根/10 cm 涤盖棉机织物

（2）工艺流程  翻缝→打卷→退煮漂→丝光、打卷→染分散还原清洗→棉染色、打卷→抗静电加三防整理→检验入库

（3）工艺处方/（g /L）

前处理、染色（略）

抗静电三防整理

HPC-4 防水剂/（g /L） 20

HPC-1 防水剂/（g /L） 60

抗静电剂1471 /（g /L）        30

温度/℃              180

时间/s              40

醋酸/（g /L） 2

定形机焙烘

温度/℃            180

时间/s        40

经整理后染色色牢度全部达到国家标准，各项性能指标均可满足客户要求。

 

参考文献：

［1］赵利强，靳建斌，王素霞. 染色色差，色条，色花的预防与控制［J］.印染，2006，32（9）：19-20.

［2］赵利强. 棉织物练漂半成品疵点的成因及防治［J］. 印染，2008，34（10）：20-21.

［3］赵利强. 涤棉织物染色色差和条花的预防与控制［J］. 印染，2010，36（8）：23-25.

［4］崔浩然. 提高染色牢度的实践（一）［J］. 印染，2004，30（21）：16-19.