超臨界二氧化碳染色的循環(huán)染色系統(tǒng)是整套裝置的關(guān)鍵，其主要作用為超臨界二氧化碳溶解染料后完成紡織品上染。超臨界流體循環(huán)染色系統(tǒng)工作原理為：染色過(guò)程中，經(jīng)高壓泵加壓，換熱器加熱后形成超臨界二氧化碳流體在染料釜中溶解染料，隨后流入染色釜內(nèi)進(jìn)行織物染色。染色過(guò)程中關(guān)閉高壓泵，開啟循環(huán)泵完成循環(huán)染色過(guò)程。系統(tǒng)中的換熱器在染色過(guò)程中為染色系統(tǒng)補(bǔ)充能損。系統(tǒng)的主要設(shè)備為染料釜、染色釜、循環(huán)泵和換熱器等。染色中打開循環(huán)泵的同時(shí)，關(guān)閉高壓泵，通過(guò)循環(huán)泵的循環(huán)可帶動(dòng)整個(gè)裝置中的流體流動(dòng)。特殊設(shè)計(jì)的循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)了高壓、高溫下的超臨界二氧化碳流體往復(fù)自動(dòng)循環(huán)的動(dòng)態(tài)染色。
染料釜是超臨界二氧化碳染色裝置中的又一主要設(shè)備，其主要作用是盛裝染料，染色時(shí)將染料完全溶解于超臨界二氧化碳流體中，使流體攜帶染料對(duì)織物進(jìn)行染色。特殊設(shè)計(jì)的染料筒用于存放固體染料，可有效防止染料在染色過(guò)程中的熔結(jié)。染料釜的組成結(jié)構(gòu)主要包括筒體、能與筒體開啟與密閉的封頭、設(shè)在筒體內(nèi)部的內(nèi)筒及簡(jiǎn)體外側(cè)的導(dǎo)熱油加熱夾套和二氧化碳進(jìn)出13等。染料釜結(jié)構(gòu)，在筒體中的內(nèi)筒盛放染色所需的染料。染色時(shí)，超臨界二氧化碳從氣體入口進(jìn)入，攜帶染料從氣體出口流出，進(jìn)入到染色釜中對(duì)織物進(jìn)行染色。
在常壓、常溫下，染料以固體形式存在于釜體中，主要原因是由于超臨界二氧化碳流量過(guò)低，使得超臨界二氧化碳流體不能把染料充分溶解；隨著系統(tǒng)壓力逐漸升高，超臨界二氧化碳密度逐漸增大，更多的二氧化碳由氣體向超臨界流體轉(zhuǎn)化，超臨界流體比例不斷增多，同時(shí)傳質(zhì)推動(dòng)力增加引起擴(kuò)散速率增大，染料在流體中的溶解度增大，聚集態(tài)增多，單分子態(tài)減少，逐漸溶解于流體中；當(dāng)溫度、壓力繼續(xù)升高，達(dá)到并超過(guò)超臨界二氧化碳臨界點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)均相超臨界二氧化碳流體，染料的聚集態(tài)和單分子態(tài)達(dá)到了平衡，染料基本溶解，并隨著時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，流體顏色進(jìn)一步加深。
