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首先此课题是立足于超临界二氧化碳印染技术，根据其染色原理来进行装置结构的设计和优化，使其达到较高的效率及较低的能耗要求。近年来，鉴于环境方面的压力，各国纺织行业都在努力寻找一种新的染色方法以减少对水的需求量，不管是从当前或是从长远的角度来看，超临界染色技术都有可能成为实现这一目标的最好方法。随着人们对这项技术的兴趣越来越浓厚，人们通过研究对这种流体及其混合物的热力学和动力学性质有了基本的了解。也就涉及到了染色装置的设计。技术要求如下：设备内最高工作压力为35MPa，设备内工作温度为22℃~120℃。染色釜的设计压力为42MPa，设计温度为140℃。筒体内径Di=170mm，筒体长度L=2m。19972
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2 项目研究的目的和意义
超临界二氧化碳流体是目前应用最广的一种流体，它不仅不会对环境造成污染，而且与传统的水染色相比也有许多优势。首先，它大大缓解了对水的需求量，同时也大大减少了污水的排放量；其次，它不仅使产量得到提高，而且还节省了能耗，从而提高了经济效益。超临界二氧化碳流体的成功商业化将会提高染色的经济效益，减少用水和污水排放，提高产率降低能耗，同时减少辅助的化学物质的使用。而染色釜是实现这一技术效果的载体，体现出了染色釜设计部分的重要性，其结构的好坏直接影响到了染色效率、效果和能耗。优化、紧凑的结构能够极大的提高染色效率、效果，降低所需的能耗。
超临界二氧化碳染色技术和染色釜的设计对于缓解环境压力，降低能耗有极其重大的意义。且其应用在印染行业具有巨大的潜力。
课题研究的内容
4.1 染色釜的设计
染色釜的作用是使溶解在超临界状态的CO2中染料与被染对象充分接触，达到染色效果。染色釜的一般结构如下图所示[5]。
1）第一接头；2）底平盖；3）第一盖板；4)支撑圈；5）支撑板；6）第一垫片；7）内筒；8）夹套；9）第二盖板；10）密封头；11）波纹管；12）第二垫片；13）压盖螺帽；14）第三接管；15）O形环；16）凸键平盖；17）物料筒体；18）螺纹套筒；19）定位螺母；20）第二接管；21）第一接管；22）第二接头；23）焊接区；24）第三垫片
4.1 染色釜示意图
4.2 染料罐设计
染料罐的作用是使染料与超临界状态的CO2充分混合，为下一步在被染对象上染色做准备。一般结构如图4.2所示[6]。
4.2 染料罐示意图
1)CO2出口;2)卡箍;3)端盖;4)筒体;5)过滤芯筒;6)CO2进口;7)染料注入口
4.3 管道、布液管的设计
管道和布液管的设计根据染色釜等其他装置的前提下进行设计。
5 课题的创新点及难点分析
传统的染色工艺大多是以水为介质，用水来润湿和溶胀纤文，以水为溶剂、分散剂或染料载体，着色完成后还要进行清洗等后续加工，耗费大量水资源，对环境产生了严重的污染。随着水资源的日益紧张，特别是人们环境意识的提高，传统的染色技术受到挑战，人们追求不用水或少用水的无污染染色技术，于是超临界二氧化碳染色技术应运而生。
创新点：该技术采用超临界二氧化碳作为染色介质，把染料溶解并送到纤文孔隙，使染料快速、均匀的上染到织物上染色结束后二氧化碳又能与染料分离，不需要清洗、烘干等操作过程，未利用的染料可回收，不但缩短了染色时间，而且消除了环境污染，属于绿色生产过程。
难点：虽然超临界CO2结合分散染料在合成纤文上取得良好的染色效果，但由于染色过程在密闭系统中进行，而且上染的速度极其迅速，研究者们尚未能从微观上解释染料上染的机理和动力学，仍缺乏染料在固液相间平衡传递以及在纤文孔隙内扩散的数据。此外，该技术仅适用于非极性合成纤文，尚难应用于棉、羊毛等极性天然纤文的染色[2]。此外，由于超临界染色设备的技术和开发均属于初级阶段，由于知识产权和技术保密等原因，各开发机构之间的信息交流很少，超临界染色设备的开发还停留在实验室及中试阶段，因此，缺少参考信息以至于给设计带来难度。