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染料加工技术的发展历程
一、概述1949年建院初期,我院的染料研究以硫化染料为主,当时只有一个染料实验室,分工也不明确。到1950年,随着新开发染料品种的增多,在染料室开始成立染料应用组，主要是为染料进行打样，这时染料加工专业还没有出现。1953年，在苏联专家的指导下，开始合成偶氮染料，染料品种也不局限于硫化染料一种，我院合成出大量的酸性染料、冰染染料。 1956年,大批苏联留学人员回国，开始开发还原染料。染料应用研究的内容也随之增加，在原应用组的基础上于当年组建了染料应用室，人员也由原来的４人增加到１５人。此时染料加工的作用也越来越重要，许多新合成的染料必须经过加工才能成为商品，染料加工研究开始启动。但在当时并没有明确分工，染料加工许多研究工作都与应用研究一起完成。随着染料合成技术的发展，染料加工技术研究的内容也不断拓宽，在1962年左右组建了染料加工组，使染料加工技术的开发研究工作与染料应用分开，形成自已独立的专业，从此，我院染料加工技术走上专业化快速发展的道路。二、主要科研成果染料加工过程是染料生产必不可少的重要环节，通过染料加工才赋予染料丰富的应用性能。可以这样认为，染料加工技术水平是决定染料开发整体水平的重要因素之一。我院是国内染料主要研制单位，染料加工技术开发工作一直起着与染料合成技术开发水平相当的作用。染料加工技术所研究的内容主要有两大方面：一方面是涉及染料加工的各类设备，另一方面是染料加工工艺。在我院，从一开始就将这两部分内容同时研究，并特别注意加工工艺与加工设备之间的关系，更加体现了技术的实用性。因此，我院染料加工技术始终处于国内领先水平，也有力推动了我国染料工业的发展。（一）染料加工设备的研究自六十年代初，染料加工组针对非水溶性染料粒子粉碎细度不够而影响应用效果的问题，与有关单位合作，首先进行了气流粉碎机的开发研制工作，经过大量的走访调查，在吸收国内其它行业使用经验的基础上，终于研制出适用于染料特点的气流粉碎机，有效改善了染料质量，这项技术在当时已达到较高水平。在此之后，同相关单位合作，我院又完成湿式粉碎设备的开发研制工作，设计出我国第一代砂磨机并大胆在染料湿式粉碎中试验。湿式粉碎技术的应用改善了染料的细度，使染料质量大大改善。砂磨机和湿式粉碎技术在今天仍在广泛应用，仍然是染料粉碎的主要手段。1960-1961年,完成了多种除尘器对染料粉尘回收的研究。同时，完成了超声波粉碎的探讨工作。1961年，开展了红外线干燥的探索工作，并于1962年在工业化中推广使用。1963年，染料加组开始探讨用胶体磨、超声波粉碎、喷雾干燥方法提高染料细度。加入各种助剂来提高染料的利用率，改善分散稳定性。同时，对还原染料、活性染料和分散染料的加工工艺进行较深入的研究，1964年，对还原、分散染料进行商品化加工，采用胶体磨、助剂、喷雾干燥等方法制成各种细粉染料，并选择扩散剂以提高渗透性。 1965年,分散染料在我国刚刚起步,我院就开始了分散蓝FFR 的商品化加工工作。因砂磨机在当时还没用于工业化中，我院确定的加工过程为纸浆废液为助剂，胶体磨粉碎，气流干燥的方法，同时，进行了分散橙ＧＲ的商品化加工研究。可以说，我院加工组开创了我国染料加工之先河。1966年,与有关单位合作，开发出我国第一代砂磨机，当时设计出的砂磨机为100立升，首先用于吉林染料厂还原艳绿的试验，结果表明，采用砂磨机可以显著提高颗粒的粉碎效率。砂磨机是一种有介质研磨设备，研磨介质是湿式粉碎体系中的重要组成部分。国外的研磨介质多以加拿大渥太华天然砂为主，我国是否有可做为研磨介质的天然砂在当时并不太清楚。1975年，我院加工组对我国许多地区的天然砂产地进行了考查，并收集了大量样品，之后以两支浅色染料为对象，对所收集的天然砂样品进行大量的应用筛选工作。经过反复试验，最终选定了具有污染低、磨耗率低、磨效高，粒度分布和化学成分稳定性与渥太华天然砂相近的福建平潭砂为标准砂。随着湿式粉碎技术及砂磨机应用的日益广泛，天然砂已不能满足使用要求，于是以玻璃微珠为代表的人造研磨介质开始出现。在玻璃微珠介质生产初期，其机械强度和表面光洁度、磨耗率、化学稳定性均不能满足需要。于是便开始试制高强度玻璃珠。应玻璃珠生产厂家的要求，我院对高强度玻璃珠进行应用试验，并提出高强度玻璃珠的应用指标，协助企业建立起生产标准，从此我国的玻璃珠生产有了企业标准。使玻璃珠的生产质量得到保证。1975年,为解决还原蓝RSN的加工和还原直接黑RB超细粉的加工问题,进行了砂磨机的改进工作,开展了染料喷雾干燥造粒装置的研究设计工作，取得一定效果。 1976年,我组承担了还原直接黑RB的加工研究工作,此项目是辽宁省石化局下达的科研任务。通过对该染料进行加工助剂的选择,液体含固量、温度对研磨的影响,以及砂磨介质的选择,干燥温度的确定,使加工后的染料达到当时国外同类产品水平。1976年至1977年,加工组根据出国考查人员介绍,首先把高压均质机引入染料加工中,将高压均质机用于砂磨后浆料的均质处理,可以提高染料的细度、贮存稳定性和分散性。通过对分散灰Ｓ－ＢＲ、分散蓝Ｓ－３Ｒ、还原蓝ＲＳＮ、聚酯士林灰、分散橙Ｓ－２ＲＦＬ的加工，对高压均质机的结构，性能以及均质工艺都地行了深入的研究，为均质机的应用提供技术依据。在六十年代以前，我国染料干燥均以烘箱为主，也有少量耙式干燥器和滚筒干燥器。干燥设备的落后导致染料在干燥过程中受热又重新凝聚，染料质量受到较大影响。从1975年开始，杜继德等人在已取得研究成果的基础上开展染料喷雾干燥造粒设备的开发研制工作。经与天津染化八厂、上海染化十厂合作，在我国首先开发成功了我国第一代染料喷雾造粒塔并用于生产。在工业规模装置中，先后对还原灰Ｍ、还原灰３Ｔ、还原蓝RSN、分散藏青２ＧＬ、分散蓝３５、分散灰Ｓ―ＢＮ等８支染料进行喷雾造粒试验。在试验过程中求取了大量的技术数据，为大规模工业化设计提供必要的设计依据。在试验过程中，得到的产品为空心微球状颗粒，使产品的防尘性、润湿性、扩散性能以及色光均明显好于原有的干燥方法。经印染厂放大样，用喷雾干燥法生产的染料各项染色性能也都有显著提高。这项技术于1977年获得沈阳市科学大会奖，1978年获全国科学大会奖。此后二十多年中，采用喷雾造粒技术完成了分散、还原、酸性、活性、直接、荧光增白剂、酞菁蓝、等许多染料以及中间体的干燥，仅我院在国内就先后建造一百多台套喷雾干燥设备，其经济效益和社会效益十分明显。在染料喷雾造粒中，有８０％左右直接造成颗粒，而有２０％左右仍然是细粉，这也是喷雾造粒技术的美中不中足。1984年，我院首先开发成功了染料喷雾造粒细粉回收技术。此技术是将喷雾造粒产生的细粉通过气力输送装置重新返回干燥器内进行造粒，最终产品均为颗粒状，使喷雾造粒技术得以完善。细粉回收技术分别在青岛、深圳、上海、无锡等地进行推广应用，均取得良好效果。压力式喷嘴是喷雾造粒塔的核心部件，喷嘴的结构性能直接影响造粒效果。1983年，对离心压力式喷嘴的性能进行研究，通过大量的试验，确定了喷嘴工作性能曲线。并找出了喷嘴的几何尺寸、操作条件之间的关系，从理论和实践上解决了喷嘴的工程放大问题。1993年，对离心压力式喷嘴进一步研究，在原离心压力式喷嘴结构的基础上，设计出导流离心压力式喷嘴。使压力式喷嘴实现了雾化角、流量的独立调节。这项技术的开发成功使压力式喷嘴不仅用于喷雾干燥上，还可以用于化工生产的气液反应中，此项目被列为原化工部单项计划。1994年此技术加工的喷嘴出售给山东鲁南化肥厂用于化肥合成的气液反应。自８０年代末，闪蒸干燥技术传入我国，９０年代初，我院与温州瞬达干燥设备厂合作，对闪蒸干燥器进行较大改进，对设备的进风环隙、加料系统重新设计、使之更适用染料这种热敏性物料的干燥。这种机型经过我们的改造，又增加了新的功能，扩大了闪蒸干燥器的使用范围，操作更加灵活，现已大量装备在染料行业中。1994年，加工组开发设计成功用于染料干燥的新型干燥器－旋风干燥器，此项目被列为原化工部单项计划。此机型对松散的染料及是间体的干燥有特殊效果。（二）染料加工工艺研究染料工工艺的研究是染料加工技术开发的主要内容之一，多年来，我院染料加工工艺的研究始终处于国内领先水平。在七十年代末八十年代初，染料加工技术进入一个快速发展阶段，液状、粉状、颗粒状剂型都有较大进展。新技术的应用不论是所涉及的品种还是复盖面都比以前有较大改观。为适应棉和纺织物悬浮体轧染工艺的要求，1981年至1983年间，我院开发出还原黄Ｇ超细粉的生产工艺，经中试，生产中确定了采用预混砂磨、喷雾干燥的后处理工艺路线，生产过程简单、操作方便、配方合理、工艺可行。产品的色光、性能、强度、细度均达到当时联邦德国同类产品水平，并提出了中间控制方法。至此该产品由进口转为出口。此技术在1981年获太原市科委颁发的科技成果一等奖。随着加工技术的提高，人们对高浓染料的需求要求迫切，绝大多数分散染料都需要加工成１５０％、２００％或者更高的强度。于是我院首先进行了分散蓝HGL１５０％、２００％的开发，并先后进行了液状分散蓝７３、分散黄棕Ｓ－２ＲＦＬ、分散红玉Ｓ－２ＧＦＬ、的开发研制工作，均取得了成功。在此期间，我院完成了多项染料加工攻关任务。在“六五”攻关期间，完成了分散红ＦＢ２００％商品化加工研究，在“七五”攻关期间，完成了液状分散染料的研制，荧光增白剂ＣＸＴ的商品化加工研究，并获化工部三等奖。还完成隐色体液状硫化染料的研究工作。在“八五”攻关期间，完成了分散黑ＥＸ－ＳＦ３００％的研制工作，并获得国家“八五”科技重大成果奖。在“九五”攻关期间，又接受了超细纤维用分散染料的商品化加工和超耐晒分散染料的商品化研究工作。1983年至1984年，刘朝权等人以分散染料、还原染料和分散剂为主要原料，通过加工性能与应用性能试验，确定最佳单一配方。再根据分散、还原染料在６５×３５涤／棉混纺织物上的应用试验上取得配比，拼混成涤／棉混纺一浴液状染料。按上述工艺配方制得的黄、蓝、灰、黑四支分散／还原复合液状染料，流动性能好，染料颗粒细度在２微米以下，分散性能４―５级，电导率＜１０５００微欧姆／厘米，常温静置贮存６个月，分散性能不下降，染料薄层２４小时自然风干不龟裂。应用方便，适用于涤／棉纺织物一浴法染色，经在上海放大样并进行染色鉴定后认为性能良好。进入九十年代以来,张新悦等人参与了我院 荧光增白剂ER—330 330%的研制工作,此项目获化工部科技进步二等奖,国家三等奖。1979年开始，我院接受了国家下达的同罗马尼亚染料界的技术交流任务，在此期间，完成了分散蓝７３、分散橙３０、分散红１６７、以及高浓液状染料的性能研究工作，较好的研究成果得到了罗方的高度称赞。1983年至1984年，本工作适用于涤纶及混纺织物印染，通过分散剂选择乙二胺聚醚及其它填加剂试验，性能测试及应用，优选出制备分散黄棕高浓液状染料加工配方。按此配方，经投料、打浆、砂磨、过滤制得液状染料产品，经测试，分散黄棕Ｓ―２ＲＦＬ高浓液状染料粘度低、扩散性能好，１微米以下粒子可达９８―９９.９％，室温下贮存６个月未见凝聚，经应用鉴定染色强度相当于同品种粉状１００％、１２０％１３０％，适用于高温高压法和热溶染法染色要求。也可用于印花，并与活性染料一起用于涤／棉混纺织物的染色。具有配制染液简便节能，改善劳动环境等优点，各项应用性能均不低于国外同类品种粉状染料，并在罗马尼亚进行应用放大试验。1983年，通过对分散剂选择（阴离子、非离子、复合）和其它填加剂（防冻、防霉）试验，并经各种应用性能测试，确定加工成相当于同品种粉状染料浓度１００％和１２５％分散红玉Ｓ―２ＧＦＬ高浓液状染料的加工配方，此配方达到一般液状染料应具备的特点，节约包装，方便应用，并经过鉴定各项主要染色性能与同品种粉状一致。适用于染色和印花，并在罗马尼亚进行应用放大试验。多年来，加工组做了大量的工作，有许多研究成果转让到工厂实现了工业化。转让项目及受让厂家如下：还原黄Ｇ超细粉 太原染料厂液状分散深蓝Ｈ－ＧＬ（１５０％） 天津染料厂 四川染料厂可湿粉靛蓝 武强染料厂液状靛蓝 武强染料厂分散红ＦＢ（２００％） 吉林料厂分散黑（三干一湿） 天津染料厂快速分散蓝ＲＤ－２ＲＥ 上海染化五厂隐色体液状硫化染料（蓝BRN、蓝ＣＶ、黄棕５Ｇ、嫩黄ＢＣ、黑ＢＲＮ） 河南平顶山市染化厂分散红玉SE-GFL(100%)颗粒状 深圳华艳分散橙S-3RL 分散红Ｒ－Ｅ 无锡染料厂 北京染料厂分散黑ＥＸ－ＳＦ（３００％） 无锡染料厂 北京染料厂水溶性硫化黑ＢＲＮ 保定化工二厂水溶性硫化蓝 ＢＲＮ 大连旅顺江西化工厂水溶性硫化亮绿 大连旅顺江西化工厂水溶性硫化黄棕５Ｇ 大连旅顺江西化工厂荧光增白剂ＣＸＴ 抚顺市染料厂 烟台氯碱厂荧光增白剂ＥＲ（液状） 金华染料厂 烟台氯碱厂 上海助剂厂荧光增白剂Ｏ／Ｐ（液状） 浙江传化集团华洋化工厂荧光增白剂 ＥＣＳ（液状） 浙江传化集团华洋化工厂荧光增白剂ＤＴ（颗粒状） 沈阳全万德化工有限公司荧光增白剂ＥＲ（２００％） 沈阳全万德化工有限公司荧光增白剂ＥＲ（１００％） 沈阳全万德化工有限公司分散荧光红Ｇ（１００％）颗粒状 浙江上虞市福隆染料化工厂分散蓝２ＢＬＮ（１００％） 青岛染料厂分散深蓝Ｈ－ＧＬ（１００％） 青岛染料厂分散红Ｓ－ＦＬ（１００％） 湘潭染料厂直接湖蓝５Ｂ 洛阳化工二厂分散深蓝Ｈ－ＧＬ（２００％） 无锡化工二厂 上海染化五厂 深圳华艳活性黑Ｋ－ＮＢ 上海染化八厂 靛蓝 武强染料厂 徐州染料厂 上海美兴化工公司 天津东方染料化工厂 四川染料厂 直接弱酸性大红 山东陵县化工厂分散红ＦＢ 四川染料厂 食品黄 浙江苍南染化厂三、技术联营与小生产为使科研成果迅速转化为生产力，从1989年开始，加工组与温州瞬达干燥设备厂合作，组建沈阳化工研究院温州瞬达干燥设备厂联营厂，共同开发各种干燥设备。建厂１０年来，已建造的干燥设备达１００多台套，设备遍及浙江、上海、安徽、山东、河北、辽宁、四川、北京、天津、江苏等地，在染料行业中有较高的知名度。为上海巴斯夫染料化工有限公司制造的闪蒸干燥器不论是设计技术还是加工质量都受到外商的一致好评。经过１０年的努力，联营厂干燥设备由原来的蒸发水量为６０Kg/h提高到６００ Kg/h，干燥产品也由原来的染料扩展到有机颜料、无机盐、染料助剂、中间体以及农药等。使用干燥设备厂家见下表：表一 喷雾干燥使用单位 干燥品种 蒸发水量(Kg/h) 台数四川染料厂 靛蓝 200 1四川染料厂 橄榄绿B 400 2武强化工总厂 靛蓝 200 2上海染化五厂(大可) 分散染料 300 1上海染化五厂 分散染料 200 2温州市开原化工厂 分散染料 200 1上海染化八厂 活性染料 500、800 2淅江黄岩化工六厂 分散染料 600 2台资怡华公司 分散染料 200 2河北沧州化工厂 靛蓝 200 1天津染化二厂 酸性染料 100 1天津盛达化工厂 分散染料 150 2天津三环染料化工厂 分散染料 120 4昌麦染化公司 分散染料 200 1无锡第二化工厂 分散染料 200 1原深圳华艳公司 分散染料 100 2国家染料工程中心 多品种 50 2上海染料研究所 食品染料 200 2上海“五四”化工厂 分散染料 200 1上海染化厂 还原染料 100 1温州染化总厂 分散染料 100 6温州仁凯公司 分散染料 120 1江苏绿原染化总厂 分散染料 125 1浙江苍南染化厂 食品染料 100 1浙江椒江染料厂 食品染料 100 2天津西琉城化工厂 分散染料 125 2浙江龙盛集团公司 分散染料 200 6山东泰安染化厂 分散染料 200 1芜湖染料厂 分散染料 沈阳长滩精细化工厂 无机盐 100 1山东召远化工厂 增白剂 100 天津东方染料厂 环原染料 200 1常州金隆化工厂 环原染料 130 1浙江永通集团公司 分散染料 300、200 4浙江东港精细化工公司 活性染料 400 1江苏宜兴申建化工厂 活性染料 200 2上海万得化工公司 活性染料 300、200 2上海美兴化工公司 环原染料 200 1常熟市 化工厂 环原染料 200 1上海染料化工厂 环原染料 125 5 (改造)表二 闪蒸干燥器使用单位 干燥品种 设备规格（mm） 台数浙江东阳 化工厂 农药 Φ400 1浙江宁波 化厂 中间体 Φ500 1杭州恒升化工公司 酸性染料 Φ800 2温州农药分厂 中间体 Φ400 1天津利恒化工厂 中间体 Φ500 1江苏吴江化工厂 中间体 Φ500 1杭州颜料化工厂 H 酸 Φ800 1上海万得化工公司 活性染料 Φ500 1温州开原化工公司 中间体 Φ500 1浙江淑江染料三厂 活性染料中间体 Φ500 1北京染料厂 有机颜料 Φ800、Φ400 2黄岩联化集团公司 中间体 Φ800 2上海染化九厂 二、三酸 Φ500 1江苏常熟染料厂 酸性染料 Φ500 1浙江瑞雅颜料有限公司 有机颜料 Φ500 1浙江东阳横店集团公司 农药 Φ500 1江苏四陵集团公司 还原染料 Φ500、Φ400 2浙江铜罗市助剂厂 中间体 Φ500 1浙江铜罗市染料厂 中间体 Φ500 1四川染料厂 中间体 Φ500 1上海染化八厂 溴胺酸 Φ500 1上海巴斯夫化工有限公司 有机颜料 Φ800 11999年，为扩大加工我院染料加工技术的研究范围，加工组又与浙江省永嘉县通用机械厂联营，组建了沈阳化工研究院浙江省永嘉县通用机械厂联营厂，共同开发干式混合设备，目前正在积极工作之中。加工组在完成科研任务的同时，从1996年开始自已制造产品，先后设计出０.2L、0.5L、 1.0L、2.0L、5.0L、8.0L实验室用砂磨机和５.0L、8.0L球磨机。为染料实试设计的微型喷雾干燥器也在制造之中。四、染料加工中试基地的建设为解决染料生产中的工程问题，国家批准在我院组建了国家染料工程中心，加工组负责设计了工程中心的后处理车间。设计完成了过滤、分离、干燥、粉碎、拼混等单元设备。在后处理车间里，有丹麦、德国、瑞士、日本等国家的仪器设备，可以进行染料后处理的各种试验，并有年产５０吨的生产能力。已逐步成为我国染料工程研究的重要基地。五、学术活动及技术交流我院的染料加工技术交流活动一直比较活跃，曾行先后接待过来自美国、挪威、加拿大、台湾、香港、罗马尼亚等国家和地区的染料界专家来院的技术交流， 既宣传了我院的科研成果又学到许多国外的先进技术。加工组还先后三人次到罗马尼亚、加拿大等国进行考查，使我院加工技术水平又有新的提高。多年来，我院在各类杂志和相关会议上发表染料加工技术方面的论文约五十余篇，涉及染料加工的所有内容。对染料加工工艺、加工助剂、粉碎、过滤、分离、干燥、混合等技术均有较深入的探讨，对推动我国染料加工技术水平起到重要作用。刘伯仁参与了我国化工领域权威性巨著―《化工百科全书》中染料商品化加工词条的撰稿工作，在几千字的词条中，较全面介绍了染料加工的基础知识和基本技术。1999年，刘广文编著完成我国第一部介绍染料加工技术的专著―《染料加工技术》一书，在３５万字的专著中，首次对染料加工技术进行较系统的论述。
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