Способ регулирования содержания кислорода и углекислого газа в атмосфере хранилища сельскохозяйственной продукции

оц 858713 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ Своз Сфветсжиа Социааистичесник Респубвик(22) Заявлено 140380 (21) 2896814/30-15 с присоединением заявки ЙоА 23 В 7/148//А 01 Г 25/22 Государственный комитет. СССР во делам изобретений и открытийОпубликовано 300881 Бюллетень йо 32 Дата опубликования описания 300881(71) Заявитель Институт газа АН Украинской ССР(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДАИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В АТМОСФЕРЕ ХРАНИЛИЩАСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕНЙОИ ПРОДУКЦИИ Изобретение относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности и может использоваться для хранения сельскохозяйственной продукции в регулируемой газовой среде.ВИзвестен способ регулирования содзржания кислорода и углекислого газа в хранилищах путем глубокого каталитического окисления углеводородного технологического топлива в цир-. кулирующей по замкнутому контуру газовой среде с последующей очисткой ее от избыточного количества углекислого газа. В известном способе газовая среда, подаваемая вентилятором т 5 из хранилища, смешивается с углеводородным технологическим топливом и подогревается до температуры, обеспечивающей процесс каталитической реакции. Подогрев осуществляется элект ронагревателями или рекуперативными газовыми подогревателямиПодогретая газовая среда с технологическим топливом поступает в реактор, где осуществляется глубокое окисление угле водородов кислородом, содержащимся в циркулирующей газовой среде, до углекислого газа и водяных паров. Продукты катализа затем охлаждаются, в результате основная часть водяных 3 О паров удаляется, а углекислый газ полностью или частично поглощается сорбентами. Охлажденная газовая среда с определенными концентрациями кислорода, углекислого газа и азота возвращается в храниЛище. В процессе работы содержание кислорода в замкнутой системе, а значит, и в хранилище, уменьшается, а углекислого .газа и азота повышается 11).Однако известный способ не позволяет использовать углеводородное топливо с высоким КПД.Известен способ регулирования содержания кислорода и углекислого газа в атмосфере хранилища для фруктов, включающий смешение газовой среды, циркулирующей по замкнутому контуру, с технологическим топливом, каталитическое окисление технологического топлива и последующую очистку газовой среды от избытка углекислого газа. В известном способе смесь газо- вой среды с технологическим топливом подогревают перед реактором до температуры 350 С, обеспечивающей процесс каталитической реакции, Нагрев осуществляется рекуперативно путем теплообмена через стенку между продуктами пламенного сгорания энерге 858713тического топлива и газовой средой,циркулирующей через реактор. Продукты сгорания, нагревая реактор, сбрасываются в атмосферу. При циркуляциичерез реактор нагретой до.350 С смеси 1 азовой среды с технологическимтопливом последнее полностью окисля 5ется на катализаторе кислородом собразованием углекислого газа и водяных паров. Экзотермическая реакцияокисления технологического топливана катализаторе повышает температуругазовой среды на выходе из реакторадо 600 С, После реактора продуктыкатализа охлаждаются водой и сконденсированная влага удаляется из системы. Избыточное количество СО поглоща ется затем сорбентами из газовой среды и азотно-кислородная смесь поступает в хранилище. Процессы каталитического окисления технологическоготоплива и сорбции углекислого газа 33дают возможность регулировать содержание О и СО в атмосфере хранилища 21.Однако известный способ не позволяет с высокой эффективностью использовать углеводородное топливо дляподогрева газовой среды перед реактором и регулирования концентрации кислорода и углекислого газа в хранили.ще, Это обусловлено тем, что рекуперативный способ нагрева имеет низкийКПД, который составляет от 30 до 50вследствие больших потерь тепла суходящими газами. Так, в известномспособе продукты сгорания энергетического топлива, нагревая реактор,сбрасываются затем в атмосферу притемпературе свыше 350 дС, Пламенноесжигание энергетического топлива скоэффициентом расхода воэдуха, близ"ким к единице, является вследствие 40несовершенства газогорелочных устройств источником образования вредных примесей, например СО, загрязняющих воздушный бассейн. Каталитическое окисление технологического топ лива в циркулирующей по замкнутому контуру газовой среде с удалением иэ системы водяных паров и углекислого газа приводит, как это следует прирассмотрении химической реакции к тому, что объем газовой среды, поступающей иэ хранилища, большеколичества возвращаемой в него газовой смеси. Количество воздуха, поступаю,щего в хранилище, составляет 5 м/ч на 1 м /ч каталитически окисляемого технологического топлива (пропана в газовой среде, что снижает скорость регулирования содержания кислорода и углекислого газа в хранилище. Это в конечном счете приводит к ф) высокому расходу энергии на подогрев газовой среды перед реактором, заг-: рязнению окружающего воздуха вредны.ми примесями, снижению скорости регулирования концентрации кислорода 5 и углекислого газа в хранилище и эффективности способа в целом.Цель изобретения - повышение скорости регулирования содержания кислорода и углекислого газа в хранилище,снижение энергозатрат и защита атмосферного воздуха от загрязнений,Укаэанная цель достигается тем,что перед смешением газовой среды стехнологическим топливом осуществляют смешение ее с продуктами сгоранияэнергетического топлива, после чегообразовавшуюся смесь подают на каталитическое окисление,На чертеже представлена схема регулирования содержания кислорода иуглекислого газа в хранилище по предлагаемому способу.Способ осуществляется следующимобразом,Газовая среда из хранилища 1 забирается вентилятором 2 и поступает притемпературе хранения в верхнюю частьсмесителя 3. При этом воздух от вентилятора 4 по трубопроводу 5 и эне 154"гетическое топливо, например пропан,по газопроводу через ротаметр 6 подают в гаэогорелочное устройство 7, вкотором гаэовоэдушная смесь пламенносгорает с коэффициентом расхода воз-.духа равным единице.На выходе из газогорелочного устройства продукты сгорания энергетического топлива, содержащие 0 кислорода, 13 углекислого газа и 86,2 азота, при высокой температуре смешиваются с газовой средой и подогревают ее до 350 С, обеспечивающей процесс каталитической реакции. Смешение продуктов сгорания энергетического топлива с циркулирующей газовой средой позволяет повысить до 85-90 КПД подогревателя и компенсировать потеригазовой среды хранилища средой, не содержащей кислорода и имеющей повышенные концентрации углекислого газа и азота, Это дает. воэможность повысить эффективность подогрева газовой среды и скорость регулирования состава атмосферы в хранилище.Сжигание энергетического топлива с коэффициентом расхода воздуха равным единице и несовершенство газогорелочного устройства обусловливает также присутствие в продуктах сгорания энергетического топлива окиси углерода, Однако дальнейшее смешение прбдуктов сгорания с гаэоВой средой, циркулирующей через реактор, позволяет окислить СО до СО на катализаторе и исключить загрязнение воздушного бассейна вредными примесями..Подогретая газовая среда смешивается затем с. технологическим топливом, поступающим по газопроводу через ротаметр 8, и подается в реактор 9, заполненный гранулированным катализатором. При 350 С в реакторе осуществляется глубокое окисление технологического топлива кислородом, содержа.щимся в циркулирующей по замкнутому контуру газовой среде, что приводит к снижению содержания 02 и повышению содержания СО и азота в хранилище.В результате экзотермической реакции температура продуктов катализа достигает 600 д С.После реактора газовая среда охлаждается в скруббере 10 водой, поступающей по трубопроводу 11.Охлажденная газовая среда черезклапан 12 подается в нижнюю часть правого адсорбера 13, в котором произво" дится поглощение избыточного количества углекислого газа гранулированиым сорбентом, После очистки газовая сре да из правого адсорбера через клапан 14 поступает в хранилище. Адсорберы 13 и 15 работают. периодически. В.то время, когда правый адсорбер 13 работает в режиме очистки, левый адсор бер - в режиме регенерации сорбентов. Регенерация производится воздухом, который нагнетается вентилятором 4 по трубопроводу 16 через клапан 14 в верхнюю часть левого адсорбера. При прохождении воздуха через слой сорбента он десорбирует углекислый газ. Смесь воздуха с С 02 удаляется из левого адсорбера 15 в атмосФеру через клапан 12. После насьнаения СО и регенерации сорбентов соответственно в адсорберах 13 и 15 клапаны 12 и 14 занимают при повороте на 90 О новое положение, при котором правый адсорбер 13 работает в режиме регенерации, а левый 15 - в режиме сорбции СО 1.Переключение клапанов 12 и 14 производится автоматически при достижении в хранилище 1 заданной концентрации углекислого газа.При достижении в хранилище 1 тре О буемых концентраций 01 и СО процесс каталитического окисления в реакторе 9 и пламенного сгорания в газогорелочном устройстве 7 энергетического топлива, а также очистки газовой сре ды в адсорберах 13 и 15 от избыточного количества СО прекращается. При отклонении концентраций 01 и СО в атмосфере хранилища от технологических значений состав ее периодически восстанавливается.П р и м е р . Газовая среда в количестве 400 м /ч, имеющая концентрацию кислорода около 21, иэ хранилища 1 забирается вентилятором 2 и подается в смеситель 3. С помощью вентилятора 4 53,3 м 3/ч атмосферного воздуха по трубопроводу 5 подается в газогорелочное устройство 7, где происходит сжигание энергетического пропана, поступаааего по,.трубопрово ду 6 в количестве 2,24 мф/ч, с коэф-,9 ициецтом избытка воздуха ф(1,0,Газовая среда, имеющая температуру20 С, смешиваясь в смесителе 3 с продуктами сгорания энергетического поопана, нагревается до температуры300 С, обеспечивающей процесс каталитического окисления технологического пропана. При этом тепловой поток, необходимый для подогрева газовой среда, составляет 47227 Вт, потери тепла в окружающую среду принимают равными 15 от теплового потока.При этом расход энергетического пропана в два раза ниже, чем в известном способе.При 300 С к смеси газовой средыс продуктами сгорания энергетического пропана добавляется 1,6 м /ч технологического пропана, поступающегопо трубопроводу 8, после чего этасмесь подается в реактор 9, где происходит каталитическое окисление тех-,нологического пропана кислородом, содержащимся в циркулирующей газовойсреде. После реактора продукты катализа охлаждаются водой в скрубберео10 до 20 С.и через клапан 12 поступают в правый 13 или левый 15 адсорбер.После охлаждения и увлажнения газовая среда возвращается в хранилище 1,Процесс осуществляется до тех пор,пока концентрация кислорода в газовойсреде не достигнет заданной (3).В таблице приведены результатысопоставительного анализа данных,полученных известным и предлагаемымспособом.из таблицы видно, что для камерыемкостью 100 т время, необходимоедля формирования заданной концентрации кислорода в газовой среде храни-лища, составляет 4,94 ч, ч;о на26,6 меньше по сравнению с известным способом. Это позволяет обслуживать хранилище емкостью 6400 т,: чтона 1000 т больше по сравнению с известным способом. Скорость регулированияф концентрации кислорода в газовой среде хранилища в предлагаемомспособе увеличивается на 34 и составляет 3,64 ч.Удельный расход пропана на тоннупродукции эа сезон хранения равный240 сут составляет 3,45 мэ/т, что в2,3 раза ниже по сравнению с известным способом. Эффективность подогрева гаэоаой среды в предлагаемом способе увеличивается на 53 по сравнению с известным,Кроме того, предлагаемый способпозволяет снизить загрязнение окружающей среды продуктами сгорания углеводородного топлива.,6 Температурасреды, оС огрева газовой 3,0 30 4727 4727 40 240 5 г,с 6,75 9 400 5400 2;66 64 85,00 31,65 456 8,020 асход.газовой среды, м /чРасход технологического пропана,мэ/ч Тепловой поток, необходимый дляподогрева газовой среды, Вт Заданная концентрация кислородв хранилище, В Срок хранения, сутПотери тепла в окружающуюсреду при подогреве газовойсреды, Ъ Раэсход энергетического пропана,м /ч Время формирования заданной концентрации кислорода в газовойсреде хранилища, ч Емкость обслуживаемого хранилища, т Скорость регулирования концентрации кислорода в газовой средехранилища, /ч ЭФфективность подогрева газовойсреды (КПД) до температуры,обеспечивающей процесс окислениятехнологического пропана,.Ъ дельный расход пропана на тонодукции эа сезон хранения,формула изобретения Способ регулирования содержания кислорода и углекислого газа в атмосфере хранилища сельскохозяйственной продукции, включающий смешение газовой среды, циркулирующей по замкнутому контуру, с технологическим топливом, каталитическое окисление техйологического тойлива и последующую очистку газовой среды от избытка углексилого газа, ол и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения скорости. регулирования содержания кислорода,и углекислого газа в хранилище, снижения энергозатрат и защитыатмосферного воздуха от загрязнений,перед смешением газовой среды с технологическим топливом осуществляют смешение ее с продуктами сгорания энергетического топлива, после чеГо обраэовавшуюся смесь подают на каталитическое окисление.10 858713 1. Тяжкороб .Ф., Коваленко В.В Волкинд И.Л. и Бондарев В.И. 1 азообмен фруктохранилищ с регулируемой 5 газовой средой, создаваемый генератоСоставитель Л.Квардаковактор М.Ткач Техред М, Голинка Корректор Ю. Макаренко Подписнотета СССРкрытийая наб., д. 4/ Заказ 7384/7ВНИИ Проектная, 4 фПатент, г. Ужгоро Фили источники информации,принятые во внимание при экспертизе Тираж 564 И Государственного делам изобретений 5, Москва, Ж, Раром рециркуляционного типа.- ТрудыГипронисельпрома.фКультивационныесооружения и здания для хранения ипереработки плодов и овощейМ.,фСтройиздат.ф, 1974, с. 229-232.2. Патент Швейцарии Р 468793,кл. А 23 В 7/00, 1967 (прототип) .