Способ регулирования состава газовой среды в хранилищах сельскохозяйственной продукции

(19 РЕСП щ А РЕТЕН АВТО ЕЛЬСТВ ОМУ. С мир, ф. Виопендко нской ССР ератор977.7,81СССР8, 1980,АНИЯХРАНИНОЙ ПРО- энергетиГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИОПИСАНИЕ ИЗ(71) Институт газа АН Укра(56) 1. Рециркупяционный геРГГС. Киев, "Рекпама", 12. Патент США422819кп. А 23 К 3/02, олубпик. 193. Авторское свидетельство858713, кп. А 23 В 7/14 54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРО СОСТАВА ГАЗОВОЙ СРЕДЫ В ИВАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕ ДУКЦИИ, включающий сжиганн 48 // А 01 Г 25/14 ческого топлива, смешение продуктов сгорания с циркупирующей газовой средой ис технологическим топливом с последующими ката питическим окиспением топпиваи адсорбционной очисткой газовой средыот избытка угпекиспого газа, о т п ич а ю щ и й с я тем, что, с цепьюуменьшения времени формирования и корректировки содержания кислорода и углекислого газа в газовой среде хранилищаи снижения удепьных расходов топливапри адсорбционной очистке газовой средыпоспе насыщения адсорбента угпекиспымгазом газовую среду вытесняют регенерирующим воздухом из адсорбера в хранипище, а поспе регенерации адсорбентавытесняют воздух и десорбируют киспороа из адсорбента газовой средой в атмосферу,Изобретение относится к хранению пищевых продуктов, например плодов, овощей винограда и т.д в регулируемой газовой среде с пониженным содержанием кислорода и повышенным - углекислого газа и азота.Известны способы регулирования кон центраций кислорода и углекислого газа в хранилищах путем глубокого каталитического окисления углеводородного топлива кислородом, содержащимся в циркулирующей по замкнутому контуру газовой среде с очисткой ее от избыточного количества углекислого газа в адсорбционных установках 1 .Газовую среду, подаваемую из хранилища, смешивают с углеводородным технологическим топливом и подогревают до температуры, обеспечивающей процесс каталитической реакции окисления топлива. Смесь газовой среды с топливом при заданной температуре подают в реактор, где осуществляется глубокое окисление углеводородов кислородом, содержащимся, в циркулирующей газовой среде до углекислого газа и водяных паров. Продукты катализа затем охлаждают, при этом удаляется избыточное количество влаги. Поглощение углекислого газа из потока газовой среды производят.с помощью адсорбентов. Наиболее широко для этих целей используются адсорбентыф активированные угли, цеолиты и др. Регенерацию адсорбентов осуществляют продувкой их горячим или холодюм воздухом.Известен способ регулирования соста ва атмосферы в хранилище пищевых продуктов, состоящий из следующих операций: циркуляция газовой среды из храни- лища через адсорбер с активированным углем для поглощения СО из воздуха с цдэвратом очищенной газовой среды обратно в хранилище, пропускание внешнего воздуха через адсорбер для очистки ацсорбента от СО, вытеснение, внешнего воздуха .в адсорбере газовой средой иэ хранилища беэ введения внешнего воздуха в хранилище., осуществление циркуляции газовой среды из хранилища в адсорбер, а после ее освобождения от СО возврат очищенной газовой среды обратно в хранилище 2.Известно, что адсорбенты в разной степени сорбируют все компоненты газовой среды и воздуха: О, М,2, СО, КО Это приводит, в частности, к переносу СО иэ газовой среды хранилища с кон центрацией СО от 1 до 12% в окружаюОщую атмосферу с содержанием его около 10,03%. При этом происходит перенос адсорбированного кислррода иэ окружающейатмосферы,где его концентрация составляетоколо 21%, в газовую среду с содержа-.5 нием его, как плавило,.около 3%. Например, активный уголь при 20 С и парциальном давлении кислорода 160 мм рт.ст.что соответствует его парциальному давлению в атмосферномвоздухе, адсорбирует 2)9 мг 02.г угляПри создании газовой среды по описанному способу невозможно исключитьвлияние адсорбции кислорода адсорбентом 15на скорость формирования требуемой газовой среды в хранилище. Для предотвращения переноса адсорбированного кислорода в газовую среду хранилища можнодесорбировать его потоком газовой среды 20 и сбросить в окружающую атмосферу. Этопривело бы к потере газовой среды, понижению давления в хранилище и притокувоздуха через непаотности ограждающих .конструкций, в результате чего концент рация О в газовой среде хранилища повысится, Приток атмосферного кислородаснижает скорость регулирования. его концентрации в газовой среде, вызывает удлинение требуемого времени работы обоЗ 0 рудования и увеличение расхода топлива.С повышением расхода топлива производится больше СО, что ведет к снижению скорости регулирования концентрацииуглекислого газа,35 Известен также способ регулированиясостава газовой среды в хранилищах сельскохозяйственной продукции, включающийсжигание энергетического топлива, смещение продуктов сгорания с циркулирую щей газовой средой и с технологическимтопливом с последующим каталитическимокислением топлива и адсорбционной очисткой газовой среды от избытка углекислого газа 345 Недостатком этого способа являетсято, что расход продуктов сгорания наподогрев - бопвше требуемого количествагазовой среды для компенсации потерьхранилища. Это ведет к подаче в храни пище излишнего количества продуктовсгорания, содержащих до 13,8% СО, иснижению скорости регулирования концентрации углекислого газа. Другим недоьтатком этого способа является несовер"шенный способ очистки газовой среды отСО. В адсорбционной установке происходит перенос газовой среды с нйзкой концентрацией 0, находящейся в адсорберЬс адсорбентом, насыщенным СО, вв хра3 1025ницца в окружающую атмосферу. При пе-,реключении адсорбера с регенерированным аасорбентом на адсорбцию СО вгазовую среду вносится воздух, находящийся в адсорбере, и адсорбировакный5при регенерации кислород из атмосферного воздуха. Это приводит к снижениюскорости регупирования концентраций Ои СО, увеличению времени формированияи корректировки состава газовой среды щи увепичению расхода топлива.Цепь изобретения - уменьшение времени формирования и корректировки содержания кислороде и угпекиспого газа вгазовой среде хранипища и снижение.удельных расходов топпива.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу регупированиясостава газовой среды в хранипищахсельскохозяйственной продукции, вкпюча- .оющему сжигание энергетического топпива,смещение продуктов сгорания с циркупирующей газовой средой и с технопогичвским топливом с последующим катапити;ческим окислением топлива и ацсорбционнай очисткой газовой среды от избыткаугпвкиспого газа, при адсорбционнойочистке газовой среды после насыщенияадсорбента угпекиспым газом среду вытесняют регенерирующим воздухом иэ адсорбера в хранилище, а после регенера 30ции адсорбента вытесняют и десорбируюткислород из адсорбента газовой средойв атмосферу.После переключения адсорбера на регенерацию адсорбента газовую среду, на- З 5ходящуюся в нем, вытесняют воздухомпо известному способу в окружающуюатмосферу, а по предпагаемому - в хранилище, Этим предотвращают потери выработанной газовой среды с низкой концентрацией О, что позволяет увеличитьскорость снижения концентрации кислорода в хранилище, т,е. уменьшить времяформирования требуемой газовой среды,снизить расход топпива,Йосле регенерации адсорбента воздух,находящийся в адсорбере, вытесняют газовой средой по известному способу вхранилище., а по предпагаемому - в окружающую атмосферу. Этим предотвращаютдрступ атмосферного воздуха с содер жанием О до 21% в газовую среду сконцентрацией О окопо 3%, что способствует повышению скорости регулированияконцентрации О ъ в хранипище и снижению расхода топлива,Регенерированный от СО ацсорбентнасыщен атмосферным киспороцом, кото 395 4рый десорбируют газовой средой, причемпо известному способу газовую среду сповышенным содержанием киспорода подают в хранипише, По предлагаемомуспособу ее сбрасывают в окружающуюатмосферу, а уменьшение объема газовой среды компенсируют продуктамисгорания энергетического топлива с низкой концентрацией кислорода, Это поэвопяэт уменьшить время формирования икорректировки концентрации О и СОв хранилище и уменьшить впиянив адсорбции атмосферного кислорода адсорбентом,применяемым дпя адсорбции С 02 на ско"рость формирования требуемой газовойсреды в хранилище,На чертеже преаставпена схема регулирования содержания О и СО в хранипище по предпагаемому способу.гГазовую среду из хранипища 1 забирают ввнтипятором 2 и подают в верхнюючасть смесигепя 3, Воздух от вентипятэра 4 по трубопроводу 5 и энвргетичес.кое топливо по газопроводу через ротаметр6 подают в газогорепочное устройство 7,в котором газовозцушная смесь пламенносгорает при коэффициенте избытка воздуха Ц. от 1 до 1,15. На выходе из гаэогорепочного устройства продукты сгораниятоппива, содержащие от 0 до 3% киспорода и имеющие температуруоколо 1200 С,смешиваются с газовой средой и подогрввают ее до 300-350 С, обеспечивая процесс катапитической реакции окислениятехнологического топпива. Подогретую газовую среду смешивают с технологическимтоппивом, .подаваемым по газопроводу через ротаметр 8, и направляют в реактор9, эацопненный катапюатором. В реакторе осуществляется глубокое окислениетехнологического топпива кислородом,содержащимся в циркулирующей по замкнутому контуру газовой среде. Это ведетк снижению содержания кислорода и повы- шению концентрации углекислого газа иазота в газовой среде. Реакция окиспениятехнологического топлива проходит с выделением тепла, в результате чего темпераратура газовой среды на выходе из реактора 9 повышается до 600 С. Поспе реактора газовую среду направпяюг в скруббер 10, где ее охпаждают водой, подаваемой по трубопроводу 11. Охпажаеннаягазовая среда через клапан 12 подаетсязатем в ацсорбер 13, в котором происходит поглощение избыточного копичео-,тва угпекиспого газа адсорбентом, Изадсорбера 13 газовую среду через кпапан14 по трубопроводу 15 подают в хра102 нипище 1. В это время адсорбер 16 регенерируют воздухом, нагнетаемым вентилятором 4 по трубопроводу 17 через кпапан 12. Смесь воздуха и десорбированного углекислого газа .иэ адсорбера 16 через клапан 14 удапяют в атмосферу по трубопроводу 18, После завершения регенерации адсорбента в адсорбере 16и насыщения аасорбента углекислым газом в адсорбере 13 заслонку клапана 12 1 О поворачивают на 90 . При этом газовойосредой, подамемой ю скруббера 10 че.рез клапан 12 в адсорбер 16, вытесняют воздух иэ соединительных трубопроводов, межэернового пространства адсорбента, 15 десорбируют киспород иэ адсорбента и через клапан 14 по трубопроводу 18 сбрасывают в атмосферу. В это время .воздухом, подаваемым от вентилятора 4 по трубопроводу 17 через кпапан 12 в 20 адсорбер 13, вытесняют газовуб среду из адсорбера 1 3 через кпацан 14 по трубопроводу 15 в хранипище 1. Затем заслонку кпапана 14 поворачивают,на 90 в результате чего адсорбер 13 регене рируют воздухом, подаваемым вентипятором 4 по трубопроводу 1 7 через клапан 12 в адсорбер 1 3, оттуда смесь воздуха и десорбиромнного СО через кпапан 14 по трубопроводу 18 удаляют Зо в атмосферу; газовую среду из скруббера 10 черед клапан 12 подают в адсорбер 1 6, где происходит адсорбция угпекиспого газа, а газовую среду с пониженной концентрацией СО через кпапан 14 по трубопроводу 1:5 направляют в хранилище 1. Расход энергетического топцива выбирают иэ .расчета компенсации продуктами его сгорания уменьшения объема газовой среды, происходящего вспедст О вие реакции технологического топлим с киспородом циркулирующей газовой среды и конденсации образующихся водяных паров, адсорбции углекислого газа и потерь газовой среды при цесорбции киспорода . иэ регенерированного адсорбента. Еспи тепла продуктов сгорания энергетического топпива недостаточно дпя подогрева газовой среды до температуры, обеспе-.чивающей процесс катапитической реакции окисления техчологического топпива, то может быть утипизировано тепло продуктов каталитичес ой реакции для предварительного подогрева газовой среды перед смешением ее с продуктами сго 55 рания энергетического топпива с тем, чтобы температура газовой среды перед реактором достигапа требуемой величины. После достижения в хранилище требуемоб 39 бго состам газовой среды процесс регулиромния концентраций О, и СОпрекращают. При отклонении концентраций О и СО в атмосфере хранипища от технологических требований состав ее периодически восстайавпивают включением всего оборудования. В случае необходимости снизить концентрацию угпекиспого газа в атмосфере хранилища без изменения концентрации кислорода процесс регулирования концентраций осуществпяют упрощенно: технопогическое топпиво через ротаметр 8 не. подают и подогре вать газовую среду перед реактором до температуры, обеспечивающей протекание катапитической реакции, не требуется.П р и м е р 1. По известному способу газовую среду в количестве 400 мЪч забирают из хранилища вентипятором и подают. в смесифепь, С .помощью другого вентилятора 7,28 м /ч воздуха подают в газогорепочное устройство, куда подают также 0,266 м /ч энергетического, пропана и проюводят сжигание с коэффициентом избытка воздуха сС=1,15.Газовая среда, смешимясь в смесит ле с продуктами -сгорания энергетическоого пропана, .нагревается до 300 С. При этой температуре к газовой среде добавляют 1,6 м/ч технологического пропана, поступающего ло отдепьному трубопроводу. Попученную смесь подают в реактор, где происходит каталитическое окисление технологического пропана кислородом., содержащимся в газовой среде, Температура на выходе из реактора достигает 600 С. Затем газовую среду в скруббере охнаждают водой до 20 С, В адсорберах осуществляется погцощение избыточного количества СС. По этому способу поспе насыщения активного угля в адсорбере углекислотой проводят регенерацию сорбента воздухом, а затем адсорбцию СО, что ведет к потере части газовой среды и . переносу атмосферного киспорода в газо-, вую среду. Газовую среду, очищенную от СО подают в хранилище. Процесс осуществляют до достижения концентраций кислорода и угпекиспого газа соответственно 3% и 3%. Время формирования такого состава газовой среды в камере емкостью 100 т продукции составляет 8,354 ч. При коррекции суточных отклонений концентраций О, и СО (+1%) в этой камере расход.эйергетического пропана составляет 0,482 м/ч, а время корректировки - 0,697 ч, Максимапьная емкость обспуживаемого хранилища достигает 3400 т, При длитепьности хранения7 10253 240 суток удельный расхоа пропана на тонну продукции за сезон хранения оценивается в 3,546 м/т.П р и м в р 2, По предлагаемому способу газовую среду в хопичестве 400 м /ч забирают их из хранилища 1 .вентаьятором 2 и подают в смеситель 3. С помощью вентилятора 4 14,16 м /ч атмосферного воздуха подают в газогорепочнов устройство 7, куда по трубопро- о воду через ротаметр 6 подают 0,595 м/ч энергетического пропана. Сжигание производитсяс коэффициентом избытка воздуха 3 = 1,15. Газовая среда, смешиваясь в смесителе 3 с продуктами сгорания энергетического пропана, нагревается до 300 С. При этой темперайтуре к газовой среде добавляют 1,6 м /ч технологического пропана, поступающего; по трубопроводу через ротаметр 8. По- . 20 пученную смесь подают в реактор 9, где происходит катапитическое окисление технологического пропана,хиспородом, содержащимся в газовой среде. Темпера-. тура на выходе из реахтора достигает 60 С. Затем газовую среду охлаждают в .оскруббере 10 водой ао 20 С. Охлажденную газовую среау через клапан 12 подают в адсорбер 13, в котором поглощается избыточное хопичество угпекиспо- Зо го газа адсорбентом - активным углем. Из адсорбера 13 газовую среду подают в в харнипище 1; Адсорбер 16 в это время рвгенерируют воздухом. При завершении регенерации адсорбента в адсорбере 16 и насыщения адсорбента угпекиспым газом в адсорбере 13 заслонку клапана 12 поворачивают на 90 . При этом газовойосредой вытесняют воздух иэ соединительных трубопроводов и межэернового прост- . ранства адсорбента,десорбирует кислород из адсорбента и через клапан 14 по трубопроводу 18 сбрасывают в окружающую 95 8 атмосферу. Воздухом, подаваемым вентилятором 4 по трубопроводу 1.7 черезхпапан 12, газовую среду иэ адсорбера13 вытесняют в хранилище. При поворотена 90 О заслонки клапана 14 аасорбер 13регенерируется воздухом, а в аасорберв16 производится адсорбция СО. Газовуюсреду, очищенную от СО, по трубопроводу 15 подают в хранилище 1. При достижении в камере 3% кислорода и 3% углекислого газа процесс прекращают. Времяформирования газовой среды указаниогосостава в камере хранения емкостью100 т проаукции равно 6,75 ч, При коррекции концентраций О, и СО в камере расход энергетического пропана составляет 1,754 м/ч, а время корректировки - 0375 ч. Емкость обспуживавмого хранилища при этом достигает.6400 т.Удельный расход пропана на тонну продукции эа 240 суток хранения оценивается в 3167 м /т. Поскольку количество циркулирующей газовой средыопредепяет размеры и сто ; имость оборудования дпя осуществления регулирования состава газовой среды, то дпя сопоставления результатов расходы циркулирующей газовой среды в извест-. ном и предлагаемом способах выбраны равными. Количество циркулирующей газовой среды однозначно определяет расход технологического пропана, Анализ попу-ченных данных показывает, что время формирования и корректировки состава газовой среды в хранилище по предлагаемому способу меньше, чем по известному способу, соответственно в 1,23 и .1,85 раза. При этом емкость обслуживаемого хранилища больше в 1,88 раза, а удельный расход. пропана на тонну продукции за сезон хранения снижается на 10,7%.. Иорович 7 еПОяпнй ноеого комитета СССРений и открытий5, Раушскаянаб., д ППП фПа ф Уж з 4438/3 Тираж 5 ВНИИПИ Государстве по депам изобр 113035, Москва, Ж