Способ регулирования состава газовой среды в хранилищах сельскохозяйственной продукции

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СОСТАВА ГАЗОВОЙ СРЕДЫ В ХРАНИ ЛИЩАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ , включающий сжигание энергетического топлива, смешение продуктовсгорания с циркулирующей газовой средой и с технологическим топливом с последующими каталитическим окислением топлива и адсорбционной очисткой газовой среды от избытке углекислого газа, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени формирования и корректировки содержания кислорода и углекислого газа в газовой среде хранилища и снижения удельнь1х расходов топлива, . при адсорбционной очистке газовой среды после насыщения адсорбента углекислым газом газовую среду вытесняют регенерирующим воздухом из адсорбера в хранилшце , а после регенерации адсорбента I вытесняют воздух и десорбируют кисло (Л род из адсорбента газовой средой в атмосферу . с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН (19) 01) А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3412124/28-1 3 (22) 16.03.82 (46) 30.06.83. Бюп. ¹ 24 (72) A. Ф.Тяжкороб, Н.М.Жовмир, В. Н. 0аренко, A.À.Анищенко, Ф. Ф. Виопентий, И. В. Сергиенко и E. В. Лебедко (71) Институт газа АН Украинской CCP (53) 631.563 (088.8) (56) 1. Рециркупяционный генератор

РГГС-400. Киев, "Рекпама", 1977.

2. Патент США № 4228197, кп. А 23 К 3/02, олубпик. 1981

3. Авторское свидетельство СССР № 858713, кп. А 23 В 7/148, 1980. (54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ

СОСТАВА ГАЗОВОЙ СРЕДЫ В ХРАНИ

ЛИШАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ, включающий сжигание энергети л

yy1) А 2Q В 7/148 // А 01F 25/14

: ческого топлива, смешение продуктов сгорания с циркупируюшей газовой средой и с технологическим топливом с последующими ката питическим окиспением топпива и адсорбционной очисткой газовой среды от избытка угпекиспого газа, о т п и « ч а ю шийся тем, что, с цепью уменьшения времени формирования и корректировки содержания кислорода и углекислого газа в газовой среде хранилища и снижения удепьных расходов топлива, . при адсорбционной очистке газовой среды поспе насьпцения адсорбента угпекиспым газом газовую среду вытесняют регенерируюшим воздухом из адсорбера в хранипище, а поспе регенерации адсорбента с вытесняют воздух и десорбируют киспород из адсорбента газовой средой в атмосферу. (1028358

Изобретение относится к хранению пищевых продуктов, например плодов, овощей винограда и т.a., в регулируемой газовой среде с пониженным содержанием кислорода и повышенным - углекислого газа и азота.

Известями 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 1.

Газовую среду, подаваемую иэ хранилища, смешивают с углеводородным технологическим топливом и подогревают до температуры, обеспечивающей процесс каталитичвской реакции окисления гоппева. 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 этихцелей используются адсорбенты : 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> К О..

Это приводит, в частности, к переносу

СОд иэ газовой среды хранилищ с кон центрацией СО от 1 до 12% в окружаю0 щую атмосферу с содержанием его около

10,03%. При этом происходит перенос адсорбированного кислррода иэ окружакяцей атмосферы,где его концентрация составляет около 21%, в газовую среду с содержа-. нивм 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 атмосферном воздухе, адсорбирует 2,9 мг 02. г угля

При создании газовой среды по описанному способу невозможно исключить влияние адсорбцки кислорода адсорбентом

15 на скорость формирования требуемой газовой среды в хранилище. Для .предотвращения переноса адсорбированного кислорода в газовую среду хранилища можно десорбировать его потоком газовой среды

2О и сбросить в окружающую атмосферу. Это привело бы к потере газовой среды, поеежещпо давления в хранилище и притоку воздуха через непаотности ограждающих . конструкций, в результате чего концент25 рация О в газовой среде хранилища повысится, Приток атмосферного кислорода снижает скорость регулирования. вго концентрации s газовой среде, вызывает удлинение требуемого времени работы обоЗО рудования и увеличение расхода топлива.

С повышением расхода топлива производится больше СО, что ведет к снижению скорости регулирования концентрации углекислого газа.

35 Известен также способ регулирования состава газовой среды в хранилищах сельскохозяйственной продукции, включающий сжигание энергетического топлива, смещение продуктов сгорания с циркулирую40 щей газовой средой и с технологическим топливом с последующим каталитическим окислением топлива и адсорбционной очисткой газовой среды от избытка углекислого газа f3 )

45 Недостатком этого способа является то, что расход продуктов сгорания на подогрев - больше требуемого количества газовой среды для компенсации потерь хранилища. Это ведет к подаче в храниSO пище излишиего количества продуктов сгорания, содержащих до 13,8% СО, и снижению скорости регулирования концен-! трации углекислого газа. Другим недоьтатком этого способа является несовер>>,".øeííûN способ очистки газовой среды от

СО . В адсорбционной установке происходит перенос газовой среды с нйзкой концентрацией 0, находящейся в адсорберЬ с адсорбентом, насыщенным СО, вз хра3 1025 нипиша в окружающую атмосферу. При пе-, реключении адсорбера с регенерированным адсорбентом на адсорбцию СО в газовую среду вносится воздух, находящийся в адсорбере, и адсорбированный

5 при регенерации кислород из атмосферного воздуха. Это приводит к снижению скорости регупирования концентраций О и СО, увеличению времени формирования и корректировки состава газовой среды щ и увепичению расхода топлива.

Цепь изобретения - уменьшение времени формирования и корректировки содержания кислороде и угпекиспого газа в газовой среде хранипиша и снижение .удельных расходов топпива.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регупирования состава газовой среды в хранипишах сельскохозяйственной продукции, вкпюча- . о юшему сжигание энергетического топпива, смешение продуктов сгорания с циркупируюшей газовой средой и с технопогичвским топливом с последующим катапити;ческим окислением топлива и адсорбцион- 5 най очисткой газовой среды от избытка угпекиспого газа, при адсорбционной очистке газовой среды после насыщения адсорбента угпекиспым газом среду вытесняют регенерируюшим воздухом иэ адсорбера в хранилище, а после регенера30 ции адсорбента вытесняют и десорбируют кислород из адсорбента газовой средой в атмосферу.

После переключения адсорбера на регенерацию адсорбента газовую среду, на-.З5 ходящуюся в нем, вытесняют воздухом .ао известному способу в окружающую атмосферу, а по предпагаемому - в хранилище, Этим предотвращают потери выработанной газовой среды с низкой концентрацией О, что позволяет увеличить скорость снижения концентрации кислорода в хранилище, т.е. уменьшить время формирования требуемой газовой среды, снизить расход топпива.

Йосле регенерации адсорбента воздух, находящийся в адсорбере, вытесняют гаэовой средой по известному способу в хранилище., а по предпагаемому — в окружающую атмосферу. Этим предотвращают дрступ атмосферного воздуха с содер-жанием О до 21% в газовую среду с концентрацией О окопо 3 Ь, что способствует повышению скорости регулирования концентрации О> в хранипише и снижению расхода топлива, Регенерированный от СО адсорбент насыщен атмосферным киспородом, кото395 4 рый десорбируют газовой средой, причем по известному способу газовую среду с повышенным содержанием кислорода подают в хранипише. По предлагаемому способу ее сбрасывают в окружающую атмосферу, а уменьшение объема газовой среды компенсируют продуктами сгорания энергетического топлива с низкой концентрацией кислорода. Это поэвопяэт уменьшить время формирования и корректировки концентрации О и СО в хранилище и уменьшить впияние адсорбции атмосферного кислорода адсорбентом, применяемым дпя адсорбци СО2. на ско рость формирования требуемой газовой среды в хранилище.

На чертеже- представпена схема регулирования содержания О и СО в хранипише по предпагаемому способу.г

Газовую среду из хранипиша 1 забирают вентипятором 2 и подают в верхнюю часть смесигепя 3. Воздух от вентипятэ. ра 4- по трубопроводу 5 и энергетичес кое топливо по газопроводу через ротаметр

6 подают в газогорепочное устройство 7, в котором газовоздушная смесь пламенно сгорает при коэффициенте избытка воздуха Ц. от 1 до 1 15. На выходе из гаэогорепочного устройства продукты сгорания топпива, содержащие от 0 до 3% киспорода .и имеющие температуру около 1200 С, смешиваются с газовой средой и подогре вают ее до 300-350 С, обеспечивая процесс катапитической реакции окисления технологического топпива. Подогретую газовую среду смешивают с технологическим топпивом, .подаваемым по газопроводу через ротаметр 8, и направляют в реактор

9, эацопненный катализатором. В реакторе осуществляется глубокое окисление технологического топпива киспородом, содержащимся в циркулирующей по замкнутому контуру газовой среде. Это ведет к снижению содержания кислорода и повы шению концентрации углекислого газа и азота в газовой среде. Реакция окиспения технологического топлива проходит с выделением тепла, в результате чего темпе- ратура 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. Охпажденная газовая среда через клапан 12 подается затем в адсорбер 13, в котором происходит поглощение избыточного копичео-, тва углекиспого газа адсорбентом. Из адсорбера 13 газовую среду через кпапан

14 по трубопроводу 15 подают в хра5 102 нипише 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 16 и насыщения ацсорбента углекислым газом в адсорбере 13 заслонку клапана 12 10 поворачивают на 90 . При этом газовой о средой, подаваемой иэ скруббера 10 че.рез клапан 12 в адсорбер 16, вытесняют воздух иэ соединительных трубопроводов, межэернового пространства адсорбента, 15 десорбируют киспород иэ ацсорбента и через клапан 14 по трубопроводу 18 сбрасывают в атмосферу. В это время . воздухом, подаваемым от вентилятора 4 . по трубопроводу 17 через KnarIBH 12 в 20 адсорбер 13, вытесняют газовуб среду из адсорбера 1 3 через кпацан 14 по трубопроводу 15 в хранилище 1. Затем заслонку кпапана 14 поворачивают,на 90 в результате чего адсорбер 13 pereHe- 25 рируют воздухом, подаваемым вентипятором 4 по трубопроводу 1 7 через клапан

12 в адсорбер 1 3, оттуда смесь воздуха и десорбированного СО2 через кпапан 14 по трубопроводу 18 удапяют g0 в атмосферу; газовую среду из скруббера

10 черед клапан 12 подают в адсорбер

16, где происходит адсорбция угпекиспого газа, а газовую среду с пониженной концентрацией СО через кпапан 14 по трубопроводу 1:5 направляют в. хранилище 1. Расход анергетического топпива выбирают иэ .расчета компенсации продуктами его сгорания уменьшения объема газовой среды, происходящего вспедст- 40 вие реакции технологического топлива с киспородом циркулирующей газовой среды и конденсации образующихся водяных паров, ацсорбции углекислого газа и потерь газовой среды при цесорбции киспорода 45 . иэ регенерированного ацсорбента. Еспи тепла продуктов сгорания энергетического топпива недостаточно цпя подогрева газовой среды до температуры, обеспе-. чивающей процесс катапитической реак 50 ции окисления техчологического топпива, то может быть утипизировано тепло продуктов каталитичес ой реакции для предварительного подогрева газовой среды перед смешением ее с продуктами сго55 рания энергетического топпива с тем, чтобы температура газовой среды перец реактором цостигапа требуемой величины.

После достижения в хранилище требуемо5395 4 го состава газовой среды процесс регупирования концентраций О, и СО прекращают. 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 осушествпя- . ют упрощенно: технопогическое топпиво через ротаметр 8 не. подают и подогре« вать газовую среду перед реактором .до температуры, обеспечивающей протекание катапитической реакции, не требуется.

Пример 1. По известному способу газовую среду в количестве 400 м /ч 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 производят сжигание с коэффициентом избытка воздуха с(.=1,15.

Газовая среда, смешиваясь в cMecmeле с продуктами -сгорания энергетическоо го пропана, .нагревается до 300 С. При атой температуре к газовой среде добавляют 1,6 м /ч технологического пропана, поступающего ло отцепьному трубопроводу.

Попученную смесь подают в реактор, где

@юисходит каталитическое окисление технологического пропана кислородом., содержащимся в газовой среце. Температура на выходе из реактора цостигает 600 С.

Затем газовую среду в скруббере охнаждают водой до 20 С, В адсорберах осуществляется погцощение избыточного количества COg 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. Максимацьная емкость обспуживаемого хранилища достигает 3400 т. При длитепьности хранения

7 10253

240 суток удельный расход 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 вентиляторе 4 14,16 м /ч атмосферного воздуха подают в газогорепочнов устройство 7, куда по трубопро- ð воду через ротаметр 6 подают 0,595 м /ч энергетического пропана. Сжигание производится с коэффициентом избытка воздуха 3»= 1,15. Газовая среда, смешиваясь в смесителе 3 с продуктами сгорания энергетического пропана, нагревается до 300 C. При этой темпера6 туре к газовой среде добавляют 1,6 м /ч технологического пропана, поступающего; по трубопроводу через ротаметр 8. По- - 2р 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 . о скруббере 10 водой до 20 С. Охлажденную газовую среду через клапан 12 подают в адсорбер 13, в котором поглощается избыточное хопичество угпекиспо-.Зр 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 газовой о средой 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 через хпапан 12, газовую среду иэ адсорбера

13 вытесняют в хранилище. При повороте на 90О заслонки клапана 14 адсорбер 13 регенерируется воздухом, а в адсорберв

16 производится адсорбция СО . Газовую среду, очищенную от СО, по трубопроводу 15 подают в хранилище 1. При достижении в камере 3% кислорода и 3% углекислого газа процесс прекращают. Время формирования газовой среды указаниого состава в камере хранения емкостью

100 т продукции равно 6,75 ч. При кор рекции концентраций О> и СО в камере расход энергетического пропана составляет 1,754 м /ч, а время корректи» ровки - 0,375 ч. Емкость обспуживавмо

ro хранилища при этом достигает.6400 т.

Удельный расход пропана на тонну продукции эа 240 суток хранения оценивается в 3,167 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 . l,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%.. 1025395

Составитель С. Белая

Редактор А. Иоровнч Техред М.Костик Корректор Л. Бокшан

Заказ 4438/3 Тираж 567 :" Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4