Устройство для регулирования содержания кислорода и углекислого газа в хранилищах сельскохозяйственной продукции

Устройство для регулирования содержания кислорода и углекислого газа в хранилищах сельскохозяйственной продукции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву—

Р М g> з

A F 25/14

A 23 В 7/144 (22) Заявлено 160331 (21) 3261145/28-13 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 664. 8. . 037 ° 1(088.8) Опубликовано 151 ОВ 2. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 151082 (71) Заявитель

Институт газа AH Украинской CCP

54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОД

И УГЛЕКИСЛОГО FA3A В ХРЛНИЛИЩДХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ

ПРОДУКЦИИ

Изобретение относится к хранению сельскохозяйственных продуктов, на-. пример плодов, овощей, винограда, зерна и т.д. в регулируемой газовой среде с пониженным содержанием кислорода и повышенным — углекислого газа и азота.

Известно устройство для регулирования содержания кислорода и углекислого газа в хранилищах сельскохозяйственной продукции, содержащее каталитический реактор с ротаметрами, теплообменник, адсорберы, подогреватель, вентилятор воздуха, расположенные до и после адсорберов четырехходовые переключатели газовых потоков и соединяемые с хранилищем вентилятор газовой среды и скруббер f1 ).

Однако если в известном устройстве увеличить расход подаваемого в реактор топлива при неизменном расходе газовой среды, циркулирующей через реактор, то в результате экэотермической реакции окисления углеводородов температура катализатора. начинает возрастать и при достижении 600 С и более начинается термическое разрушение катализатора.

Таким образом, в известном устройст- ве количество циркулирующей газовой среды находится в строго определенной зависимости от расхода сжигаемого топлива, максимальная концентрация которого определяется термической стойкостью катализатора. Поэтому. увеличение расхода сжигаемого топлива в известном устройстве вле чет за собой увеличение количества у циркулирующей газовой среды. При этом увеличивается тепловой поток на ее подогрев, мощность вентилятора, диаметр циркуляционных трубопроводов, диаметр и объем насадки ад15 сорберов для поглощения углекислого газа, так как в процессе абсорбции необходимо соблюдать вполне опреде-ленную скорость газовой среды, проходящей через адсорбер, величина которой не должна превышать допустимую, т.е. в известном устройстве увеличение скорости регулирования содержания кислорода и углекислого газа путем увеличения расхода топли25 ва нецелесообразно.

Кроме того, в известном устройстве необходимо также определенное количество тепловой энергии для подогрева воздуха, идущего на регене30 рацию сорбентов, используемых для

965393 поглощения избыточного количества углекислого газа в системе.

Это приводит к увеличению удельного расхода энергии на единицу хранимой продукции, габаритов и веса устройства, что снижает в итоге эф- 5

Фективность хранейия сельскохозяйственной продукции в регулируемой газовой среде.

Целью изобретения является повышение скорости регулирования содер- !О жания кислорода и углекислого газа в газовой среде хранилища и снижение удельных энергетических затрат.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования $5 содержания кислорода и углекислого газа в хранилищах сельскохозяйственной продукции, содержащее каталитический реактор с ротаметрами, теплообменник, адсорберы, подогреватель, вентилятор воздуха, расположенные до и после адсорберов четырехходовые переключатели газовых потоков и соединяемые с хранилищем вентилятор газовой среды и скруббер, снабжено дополнительными теплообменниками, каталитический реактор выполнен,из четного числа секций, установленных с образованием зазоров между ними, а каждый теплообменник расположен в соответствующем зазоре между секциями, при этом боковые патрубки переключателей газовых потоков соединены .соответственно с нижней и верхней частью адсорберов, верХние— с теплообменниками каталитического реактора, нижний патрубок верхнего переключателя потоков сообщен с атмосферой, а нижний патрубок нижнего переключателя потоков — с вентилятором газовой среды, первый тепло- 40 обменник и первая секция каталитического реактора соединены с подогревателем, .а остальные теплообменники— с вентилятором воздуха.

Ф 45 . На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит хранилище 1, которое связано с вентилятором 2, предназначенным для циркуляции газовой среды.по замкнутому контуру

"хранилище — устройство - хранилище", который посредством трубопровода 3 связан с нижним патрубком 4 четырех-, ходового переключателя 5 газовых потоков, предназначенного для распределения потоков газовой среды и подогретого воздуха, подаваемых в блок адсорбции. Боковые патрубки 6 и 7 переключателя 5 газовых потоков . соединены о нижней частью адсорберов

8 и 9, а верхний патрубок 10 — с межтрубными пространствами рекуперативных, кожухотрубчатых теплообменников 11 и 12 посредством трубопро- 65 водов 13, 14 и 15. Боковые патрубки

16 и 17 переключателя 18 газовых потоков, предназначенного для переключения потоков газовой среды и смеси воздуха с углекислым газом, соединены с верхней частью адсорберов 8 и 9. Нижний патрубок 19 переключателя 18 газовых потоков соединен с атмосферой, а верхний патрубок 20 переключателя 18 газовых потоков посредством трубопровода 21 связан с межтрубным пространством рекуперативного теплообменника 22, которое, в свою очередь, трубопроводом 23 соединено с подогревателем 24. Подогреватель 24 соединен с первой секцией

25 многосекционного каталитического реактора трубопроводом 26, который связан с трубопроводом 27 и ротамет-. ром 28, по которым поступает топливо.

Многосекционный каталитический реактор представляет собой корпус, в котором последовательно, расположены. секция 25, теплообменник 22, секция

29, теплообменник 11, секция 30, теплообменник 12 и секция 31 (т.е. каждый из теплообменников расположен в соответствующем зазоре между секциями). Ротаметры 32, 33 и 34 связаны газопроводами с .верхними частями секций 29, 30 и 31 соответственно.

Вентилятор 35, предназначенный для подачи воздуха, идущего на регенерацию сорбентов, связан с межтрубными пространствами теплообменников 11 и 12 трубопроводами 36 и 37 соответственно. Последняя секция 31 реак-. тора соединена трубопроводом 38 с водяным скруббером 39, предназначенным для охлаждения и увлажнения газовой среды.

Водяной скруббер 39 представляет собой колонну, в средней части которой имеется насадка из колец Рашига.

К верхней части колонны присоединен трубопровод 40 для подачи воды, а в нижней части колонны имеется трубо.- провод 41 для слива воды. Водяной скруббер 39 связан с хранилищем 1 трубопроводом 42.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Охлажденную в хранилище 1 газовую среду с пониженным содержанием кислорода. и повышенным - углекислого газа и азота забирают вентилятором

2 и подают по трубопроводу 3 через нижний 4 и боковой 6 патрубки переключателя 5 газовых потоков в ниж нюю часть адсорбера 8, в котором производится поглощение углекислого газа иэ газовой среды цеолнтами СаА.

Работа адсорберов 8 и 9 периодическая. В то время, когда адсорбер 8 работает в режиме поглощения. углекислого газа, адсорбер 9 — в режиме регенерации сорбентов. Регенерацию

965393

За последней секцией 31 реактора продукты катализа охлаждают и увлажняют в водяном скруббере 39 водой, поступающей по трубопроводу 40, и подают по трубопроводу 42 в хранилище 1. При достижении в атмосфере хранилища 1 требуемых концентраций

О и СО работу устройства прекращают. При отклонении концентраций

О и СО в .атмосфере хранилища от заданных значений состав атмосферы периодически корректируют.

В предлагаемой таблице приведены характеристики известного и предлагаемого устройства для регулирования содержания О и СО в газовой среде

65 хранилищ. проводят воздухом, который нагнетают вентилятором 35 и нагревают в меж- .трубном пространстве теплообменников

11 и 12 продуктами каталитического окисления топлива, выходящими из секций 29 и 30 реактора и проходящими в трубном пространстве теплообменников

11 и 12, до 300 С и подают по трубопроводам 14, 15 и 13 через верхний

10 и боковой 7 патрубки переключателя 5 газовых потоков в нижнюю часть адсорбера 9. Выходящую иэ верхней части адсорбера 9 смесь воздуха и углекислого газа через боковой 17 и .нижний 19 патрубки переключателя 18 газовых потоков выводят в атмосферу, а выходящую из верхней части адсорбера 8 газовую среду, освобожденную от CQ через боковой 16 и верхний

20 патрубки переключателя 18 газовых потоков по трубопроводу 21 подают в 2О теплообменник 22.

Перевод адсорберов из режима сорбции в режим регенерации осуществляют поворотом заслонок переключателей

5 и 18 газовых потоков на 904 . Тогда 25 газовую среду подают по трубопроводу 3 через нижний 4 и боковой 7 патрубки переключателя 5 газовых потоков, адсорбер 9, боковой 17 и верхний 20 патрубки переключателя 18 га- Зо зовых потоков, а воздух подают по тру- . бопроводу 13 через верхний 10 и боковой 6 патрубки переключателя 5 газовых потоков, адсорбер 8, боковой 16 и нижний 19 патрубки переключателя

18 газовых потоков и выводят в атмосферу.

Переключение переключателей 5 и

18 газовых потоков производят автоматически в процессе достижения заданной концентрации углекислого газа в 4О хранилище 1.

С

Газовую среду, свободную от углекислого газа, по трубопроводу 21 подают в межтрубное пространство теп- 45 лообменника 22, в котором ее нагревают за счет тепла продуктов ката:литического окисления топлива, выходящих из секции 25 каталитического реактора с температурой 600 С и проходящих в трубном пространстве теплообменника 22, и далее по трубопроводу 23 - в подогреватель 24. Подогреватель 24 служит для подогрева газовой среды до 300 С при запуске устройства. При работе устройства подогреватель отключают. После подогревателя 24 газовую среду смешивают с углеводородным топливом, поступающим по трубопроводу 27 через ротаметр 28, по трубопроводу 26 подают в первую секцию 25 реактора, заполненную гранулированным катализатором, в которой происходит каталитическое окисление углеводородного топлива кислородом, содержащимся в газовой среде. В результате экзотермической реакции окисления топлива выделяется большое количество тепла, которое передается продуктам катализа и на.садке катализатора. После секции 25 реактора продукты катализа охлаждают в трубном пространстве теплообменника 22 до 300 С, смешивают с топливом, поступающим по трубопроводу 27 через ротаметр 32, и подают в секцию 29, засыпанную гранулированным алюмохромовым катализатором, в которой аналогичным образом происходит процесс каталитического окисления углеводородов кислородом, содержащимся в газовой среде. Продукты катализа после секции 29 охлаждают в трубном пространстве теплообменника 11 воздухом, который .подают в межтрубное пространство теплообменника 11, до 300ФС, смешивают с углеводородным топливом, поступающим по трубопроводу 27 через ротаметр 33, и подают в секцию 30, засыпанную гранулированным катализатором, в которой аналогичным образом происходит процесс каталитического окисления углеводородов кислородом, содержащимся в газовой среде. После секции 30 реактора продукты катализа охлаждают в трубном пространстве теплообменника 12 до 300 С воздухом, проходящим в межтрубном пространстве теплообменника 12, смешивают с топливом, поступающим по трубопроводу 27 через ротаметр 34, и подают в секцию 31 реактора, засыпанную гранулированным катализатором, в котором осуществляется каталитическое окисление углеводородов кислородом, оставшимся в циркулирующей газовой среде.

Расход топлива, поступающего в каждую секцию реактора, регулируют, а его подачу производят автоматически при достижении заданной температуры подогрева газовой среды перед каждой секцией реактора.

965393 х ц л о

Ч Х е о

Ц Э

Ps а Ф с

Ol

I вО х н И.

o a ок с. х х цохн м я х .

° »Фе цохй о е ах а

g 0) Х

3 х Ц мо

ЦХ

Э V

Ц Ф з а о с

ФЧ

lO

1Ч

C Ф оа ф Х с о Ф ах и

llI O X о с

4Ч

Ф» о

° Ф алоэ о а и о ейО !М Х >ве ойеай моа о

Ф М а х

Л Ф н ю о о оа ах оц

Х в

U 4

1 м о. на

Q x ок а N

О 4 х Э иа

Ф х ю а охх я х

О 4 «ъ ц ах цех ехо нвн

Ц

О Х I» е х

Ф Ф

Ф ап! хХН

1 с» L о э аеа

ХхХ

I оо

Х-4 и х о ю

Х Ц 4 ео

K r Io а х

ФФ Э

Ц Ц. 6)

04 Э

0>4

1 Э омц охо х а ххо ханц х ао

ФФХ

lO Cf,æ о и и .о а н о ь о

1 Ф

or а и

Ф х оын х х Ц4

М

Э Ф

Ц И эх аgcc о м« х 3

Ф Ф оа

0l Х

I

I

1

I

1

1

1

I

I !

1

1

1

1

Я ь

4Ч

% о .о о о

«3 с3 Ф Ю

М М

СЧ Ch

Ф о

Е

Э Ф о

Х 4 н Ф

965393

Как видно из таблицы,при одних и тех же количествах циркулирующей газовой среды и удельных расходах пропана на 1 т хранимой продукции за сезон хранения применение предлагаемого устройства позволяет в 4 ра-. 5 за увеличить емкость обслуживаемого хранилища и скорость регулирования концентраций 0 и СО в атмосфере хранилища, в 2,4 раза снизить удельный расход тепловой энергии на 1 т !О продукции.

Применение предлагаемого устройства при хранении фруктов в регулируемой газовой среде позволяет получить экономический эффект в размере 3,4 млн.руб сэкономить при этом

2235 т металла и сократить численность обслуживающего персонала более чем йа 1208 чел.

В конечном итоге, применение предлагаемого устройства позволяет значительно повысить эффективность хранения сельскохозяйственной продукции в регулируемой газовой среде.

Формула изобретения

Устройство для регулирования содержания кислорода и углекислого газа s хранилищах сельскохозяйственной продукции, содержащее каталити.ческий реактор с ротаметрами,теплообменник, адсорберы, подогреватель, вентилятор воздуха, расположенные до и после адсорберов четырехходовые переключатели газовых потоков и соединяемые с хранилищем вентилятор газовой среды и скруббер, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости регулирования содержания кислорода и углекислого газа в газовой среде хранилища и снижения удельных энергетических затрат, оно снабжено дополнительными теплообменниками, каталитический реактор выполнен из четного числа секций, установленных с образованием зазоров между ними, а каждый теплообменник расположен в соответствующем зазоре между секциями, при этом боковые патрубки переключателей газовых потоков соединены соответственно с нижней и верхней частью адсорберов, верхние — с теплообменниками каталитического реактора, нижний патрубок верхнего переключателя потоков сообщен с атмосферой, а нижний патрубок нижнего переключателя потоков - с вентилятором газовой среды, первый теплообменник и первая секция каталитического реактора соединены с подогревателем, а остальные теплообменники — с вентилятором воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рециркуляционный генератор

РГГС-400. Проспект. Киев, "Реклама", 1977.

965393

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7718/1

t

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ф

Редактор М. Бандура

Составитель С. Белая

Техред A.Áàáèíåö Корректор Н ° Буряк