Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie katalityozne do obnizania zawartosci tlenu do bardzo niskioh stezen w oelu wytworzenia kontrolowanej atmosfery w komorach przechowalni- ozyoh plodów ogrodniczych i rolnyoh.Plody ogrodnicze i rolne zachowuja dluzej swoja swiezosc, a straty przeohowalnioze sa znacznie zmniejszone, jesli atmosfera otaczajaca plody podczas przechowywania jest uboga w tlem Prooes obnizania stezenia tlenu do okolo 3 - 5# w szczelnej komorze przechowalniozej' droga naturalnej respiraoji tlenu trwa od 2 do 3 tygodni. Korzystniej jest jednak skrócic ten ozas do kilku dób. Teohnioznie mozna to przeprowadzic, miedzy innymi, sposobami kata¬ litycznymi. Sposoby te polegaja, na wymuszeniu cyrkulaoji powietrza pomiedzy komora prze- ohowalnioza a reaktorem katalitycznym, w którym zachodzi reakoja chemiczna pomiedzy dozo¬ wanym weglowodorem, a tlenem zawartym w oyrkulujaoym powietrzu, w efekoie czego z tlenu i weglowodoru powstaje dwutlenek wegla i woda.Przy jednorazowym przejsoiu mieszaniny gazowej przez reaktor stezenie tlenu obniza sie o okolo 3-5** Cyrkulujao mieszanine gazowa zawarta w komorze przechowalniczaj wielokrotnie przez re¬ aktor, mozna obnizyc stezenie tlenu do wartosci okolo 3 - 5JL. Stosujac wiec metody katali¬ tycznego obnizania stezenia tlenu mozna uzyskac niski poziom tlenu po 2 - 3 dobach, oo sta¬ nowi duzy postep w stosunku do czasu obnizenia stezenia tlenu zachodzacego w wyniku samej respiraoji owoców, trwajacego 2 do 3 tygodni.Znane procesy katalitycznego obnizania stezenia tlenu w przechowalniach owoców przebie¬ gaja najozesoiej w ten sposób, ze mieszanine gazowa przed wprowadzeniem na zloze kataliza¬ tora podgrzewa sie do temperatury inicjowania reakcji utleniania weglowodorów 1 wprowadza razem z weglowodorem na zloze katalizatora. Temperatura ta, w zaleznosci od stosowanego ka-2 137 101 talizatora, lezy w zakresie 200 do 400° C. Taki sposób prowadzenia prooesu wymaga wzglednie duzo energii cieplnej potrzebnej do podgrzania gazów. Dla czesciowego oszczedzania energii stosuje sie czesto wymienniki oiepla, w który oh gorace gazy poreakcyjne podgrzewaja zimne gazy* Pomimo to procesy te zuzywaja od kilku do kilkunastu kilowatów energii elektrycznej.Wymienniki ciepla zwiekszaja tez gabaryty urzadzenia oraz zwiekszaja Jego ciezar.Urzadzenie znane z patentu RPK nr 1 692 187 sluzace do wytwarzania atmosfery kontrolo¬ wanej w magazynach owoców i warzyw na drodze usuwania tlenu przez katalityczne spalanie f ma reaktor zbudowany w postaci komory otwartej z jednej strony. W komorze wmontowane sa kanaly dla przeplywu powietrza, dzialajace na zasadzie wymiennika prseoiwpradowego, w których dol¬ nej czesci znajduje sie porowaty katalizator przepuszczajacy powietrze, a na zewnatrz komo¬ ry znajduje sie co najmniej jedno zródlo oiepla, polaczone z komora za pomoca zamykanej klapy* Urzadzenie do spalania .polaczone jest w obiegu zamknietym z komora przeohowalnioza oraz z urzadzeniem adsorpoyjnym poprzez przewody odprowadzajace i doprowadzajace cyrkulujaoy stru¬ mien powietrza pomiedzy komora a reaktorem, W urzadzeniu znanym z patentu USA nr 2 772 295 prooes usuwania tlenu z komór przechowal- ' niozyoh przeprowadza sie metoda wiazania go na drodze spalania katalitycznego, W procesie tym oozyszozane powietrze wymaga wstepnego ogrzewania, W tym celu miesza sie powietrze z ga¬ zami spalinowymi 1 doprowadza do temperatury zaplonu w urzadzeniu do spalania na drodze kata- litycznej. Wada tego urzadzenia jest fakt, ze róznice w ciezarze wlasciwym gazu spalinowego 1 powietrza nie pozwalaja na dokladne wymieszanie gazów, przez co wywolane sa miejscowe prze¬ grzania katalizatora, co wiaze sie równiez z wydzielaniem trujacych gazów, jak tlenku wegla 1 tlenków azotu.Wada dotychczas znanych urzadzen stosowanych do przeprowadzania metod katalityoznego usu¬ wania tlenu z komór przechowalniozyoh owoców jest to, ze nie pozwalaja na uzyskanie w proce- saoh obnizenia stezenia tlenu ponizej 3JL, Wynika to z faktu, ze optymalny zakres temperatury reakoji calkowitego utleniania weglowodorów lezy w granicaoh 550 - 700°C. W zakresie tym re- akoja utleniania weglowodorów przebiega na powierzchni katalizatorów praktycznie oalkowicie w kierunku tworzenia CO^ i H^O.W nizszyoh temperaturaoh moga sie tworzyó w znacznej ilosoi produkty niepelnego utlenia¬ nia weglowodorów, jak np, tlenek wegla; w wyzszej temperaturze moga dodatkowo przebiegac in¬ ne reakcje, jak np, utlenianie azo^tu do tlenków azotu.Aby uzyskac w zlozu katalizatora temperature powyzej 550°C nalezy dozowac do strumienia powietrza weglowodory w takiej ilosci, aby powietrz w wyniku wywiazywania sie ciepla reakoji podgrzalo sie na zlozu katalizatora do 300 - '!00°C. Wtedy zakladajac podgrzanie powietrza wprowadzanego na zloze katalizatora o 200°C do 300°C uzyskuje sie optymalny zakres tempera¬ tury w zlozu katalizatora w zakresie 500 - 700°C, Taki sposób prowadzenia prooesu powoduje duze zuzycie tlenu potrzebnego do spalania weglowodorów, 00 powoduje, ze stezenie tlenu w mieszaninie powietrza obniza sie po przejsciu przez zloze katalizatora o 3 do H%, Ta metoda nie mozna w komorze obnizyc stezenia tlenu ponizej 3 - 4J*. Trudno jest nawet obnizyc stezenie tlenu ponizej 5$, albowiem przy niskim stezeniu tlenu spada szybkosc reakoji utleniania weglowodorów i wtedy obserwuje sie niecalkowite utlenianie, a do komory przecho¬ walnioze 3 tloczy sie niepozadane produkty niepelnego utleniania weglowodorów. Mozna tego uni¬ knac przez zmniejszenie stosunku ilosoi dozowanego weglowodoru do objetosoi przeplywajacego powietrza.Spowoduje to jednak natycbmiastoisy spadek temperatury w zlozu katalizatora, a tym samym zmniejszenie szybkosci reakoji i pojawienie sie w gazie produktów niepelnego utleniania weglo¬ wodorów. Dla przeciwstawienia temu niepozadanemu zjawisku nalezaloby podgrzewac powietrze wlo¬ towe, ale wiaze sie to z duzym poborem energii elektrycznej i zwiekszeniem gabaiytów urzadzenia.Dlatego tez, wszystkie znane i stosowane w praktyce katalityczne urzadzenia umozliwiaja sztuozne obnizenie tlenu w przechowalniach plodów ogrodniczych tylko do'okolo 3£. Ostatnio stwierdzono jednak, ze przechowujac owoce w atmosferze zawierajacej tlen o stezeniu 1,3-1,951, a nasiona zbóz ponizej 1,05C, stwarsja sie korzystniejsze warunki dlugotrwalego przechowywania.137 101 3 Celem wynalazku bylo opracowanie takiej konstrukcji urzadzenia, które umozliwialoby przeprowadzenie procesu usuwania tlenu z komór przechowalniczyoh plodów ogrodniczych i rol¬ nych do ultraniskich stezen, przy malym poborze energii.Stwierdzono, ze zalozony oel mozna osiagnac, prowadzac proces katalitycznego obnizania stezenia tlenu w komorze prze ohowalnieze j plodów ogrodniczych i rolnych w urzadzeniu wedlug wynalazku, w którym komora przechowalnie za polaczona jest systemem przewodów doprowadzaja¬ cych i odprowadzajacych powietrze oyrkulujace pomiedzy komora przechowalnicza, a reaktorem katalitycznym w postaol dwóoh cylindrów o jednakowych wymiarach, polaczonych w górnej oze¬ soi kolektorem doprowadzajacym weglowodór.Wnetrza cylindryoznyoh komór reaktora podzielone sa poziomymi dennicami perforowanymi, na trzy strefy* katality ozna, grzewcza oraz kumulujaca oieplo reakoji.Aparatura taka jest prosta w wykonaniu i stwarza mozliwosc latwej wymiany katalizatora.Rozwiazanie to umozliwia prowadzenie odtlenienia w sposób skuteczny, do zawartosci poni¬ zej 20, nieosiagalnej metodami znanymi, prowadzonymi w urzadzeniach dotychczas dostepnych.Urzadzenie wedlug wynalazku, sluzace do katalityoznego obnizania stezenia tlenu w komo- raoh przechowalniczyoh plodów ogrodniczych i rolnych, przedstawione schematycznie na zala- ozonym rysunku, sklada sie z dwóoh identycznych, cylindryoznyeh reaktorów 112, polaozo- nych w górnej czesci kolektorem 3. W obudowie cylindrycznej reaktorów 112 ustawionej pio¬ nowo, wmontowane sa poziomo perforowane dennice A i 5, na który oh znajduje sie warstwa wy¬ pelnienia oeramioznego, poziome dennice 6 i 7, na których umieszozona jest warstwa kataliza¬ tora granulowanego oraz perforowane dennic® 8 19 oddzielajace strefe katalityczna od stre¬ fy grzewczej reaktora, w której znajduja sie grzalki elektryczne 10 i 11* Reaktory oylindryozne 112 polaczone sa ze zbiornikiem 12, zawierajacym weglowodór, po¬ przez pompe dozujaca 13* Natomiast od dolu reaktory 1 1 2 zasilane sa powietrzem z komory przeohowalniozej 14 na przemian, poprzez dmuchawa 15, tloozaoa strumien powietrza cyklicznie poprzez zawory 18 i 19 oraz ohlodnioe 16 do reaktora 1, lub poprzez zawory 20 i 21 oraz ohlod¬ nioe 17 do reaktora 2, alternatywnie w miejsce ukladów zaworów stosuje sie dwie dmuchawy.W urzadzeniu zastosowano dwa identyczne cylindry 1 i 2 o srednicy 250 mm, polaozone w górnej ozesoi przewodem 3 o srednicy 50 mm.W dolnyoh ozesoiaoh oylindrów na perforowanych dennloaoh 4 15 wsypano dwie warstwy wy¬ pelnienia oeramioznego. Elementy wypelnienia ceramicznego mialy ksztalt kulisty o sredni¬ cy 10 - 20 mm. Wysokosc wypelnienia wynosila 50 om. Górna czesc warstwy wypelnienia ceramicz¬ nego ograniczona byla perforowanymi plytami 6 i 7, na których nasypano warstwy katalizatora stosowanego w prooesach dopalania gazów.Granulacja katalizatora wynosila 4-6 mm, zas' dennioe 819 oddzielaly warstwe katali¬ tyczna od strefy grzewczej. W górnej ozesoi cylindrów wmontowano grzalki elektryczne 10 i 11 0 sumaryoznej mocy 900 W. Jako weglowodór stosowano heksan, który dozowano ze zbiornika 12 pompa 13 do przewodu 3. Powietrze z komory przechowalniezeJ 14 tloczono dmuchawa 15 i poda¬ wano przez ohlodnioe wodne 16 i 17 do urzadzenia.Automatyczne zawory 18 i 19 oraz 20 i 21 umozliwiaja cykliczne zmiany kierunku powietrza przeplywajacego przez urzadzenie. Gdy zawory 18 1 20 sa otworzone, a 19 i 21 zamkniete, wów¬ czas dmuohawa 15 tloczy powietrze przez ohlodnioe 16, cylinder 1, przewód 3, cylinder 2 i ohlodnioe 17 do komory 14| gdy zawory 21 i 19 sa otwarte, a zawory 18 i 20 zamkniete, powie¬ trze tloozone jest przez ohlodnioe 17, cylinder 2, przewód 3, oylinder 1 i chlodnice 16 do komory 14.Zamiast zaworów mozna zastosowac dwie dmuchawy tloozace powietrze w odwrotnych kierun¬ kach. Przez oykllozne wlaczanie i wylaczanie dmuchaw mozna równiez osiagnac efekt przeplywu gazu przez reaktor w cyklicznie zmiennyoh kierunkach.Urzadzenie sprawdzono w praktycznym dzialaniu. W komorze 14 o objetosci 500 m* zmagazy¬ nowano 90 ton jablek odmiany Mclntosh. Komora byla uszczelniona powlokami gazoszczelnymi.Po zamknieciu komory i uruohomieniu dmuchawy 15 wlaczono grzalki 10 i 11. Otworzono zawory 18 1 20, a zamknieto 19 i 21. Powietrze plynelo wiec oaly czas przez urzadzenie w jednym kierun¬ ku. Po 2 godzinaoh termopara zamontowana w zlozu katalizatora wskazywala temperature 35°C.Temperatura ta byla za niska do zainicjowania reakoji utleniania heksanu na zlozu katali¬ zatora.4 137 101 < Rozpoozeto wiec zmieniaó cyklicznie co 2 minuty kierunek powietrza plynacego przez urza¬ dzenie, wlaczajao lub wylaozajac parami zawry 18 i 19 oraz 20 i 21 • Po jednej godzinie tem¬ peratura zloza katalizatora, podniosla sie do wartosci 250°C. Wtedy rozpoczeto dozowac pomp¬ ka 13 heksan ze zbiornika 12, w ilosoi 600 ml/h. Temperatura zloza katalizatora zaozela gwaltownie wzrastac i po godzinie osiagnela S50°C* Zmieniono wtedy ozas cyklu przeplywu po¬ wietrza z 2 na 7 min* Po dalsz^oh 60 minutach ustalil sie stan równowagi termioznej i termo- para wskazywala temperature pomiedzy 500 a 700°C, w zaleznosoi od kierunku powietrza prze¬ plywajacego przez urzadzenie ? Stezenie tlenu w komorze zaczelo sie szybko obnizac i po 1 do¬ bie wynosilo 14*, po 2 dobaoh W, po 3 dobach 2%. W nastepnych dniaoh wlaczano aparat przez 5 godzin na dobe i utrzymywano stezenie tlenu w zakresie 1,5 do 1,$S. Adsorber weglowy utrzy¬ mywal stezenie dwutlenku wegla na poziomie 2,5 - 3*0*. Gdy przez jeden tydzien nie urucha¬ miano wytwornioy, wówczas stezenie tlenu w komorze podwyzszylo sie do 4,5 - 5,0%.Jablka po 8 miesiaoach przechowywania posiadaly relatywnie duzo wyzsza jakosc od prze¬ chowywanych w atmosferze o stezeniu 3,5*.Zastrzezeni patentowe Urzadzenie do katalitycznego obnizania stezenia tlenu w komorze przeohowalniozej plodów ogrodnio^yoh i rolnyoh, polaczonej systemem przewodów odprowadzajacych i doprowadzajacych powietrze oyrkulujaoe pomiedzy komora a reaktorem katalitycznym, znamienne tym, ze sklada sie z dwóoh jednakowych cylindrycznych reaktorów (1) i (2), polaozonyoh w górnej czesoi kolektorem (3) doprowadzajacym weglowodór, wewnatrz których zamontowane sa poziomo perforowane dennioe (4) i (5), na których znajduje sie warstwa wypelnienia oeramioznego oraz poziome dennioe perforowane (6) i (7), na któiyoh umieszczona jest warstwa granulowanego ka¬ talizatora, a takze perforowane dennice (8) i (9) oddzielajaoe strefe katalityczna od strefy grzewczej reaktora, w której znajduja sie grzalki elektryozne (10) i (11), przy czym reakto¬ ry cylindryozne (1) i (2) polabzone sa ze zbiornikiem (12), zawierajaoym weglowodór poprzez pompe dozujaca weglowodór (13), natomiast od dolu reaktory (1) i (2) polaczone sa z komora przeohowalnioza (14), z której tloczy sie powietrze, na przemian, poprzez dmuchawe (15) tlo¬ czaca strumien powietrza oyklioznie poprzez zawory (18) i (19) oraz chlodnice (16) do reak¬ tora (1) lub przez zawory (20) i (21) oraz ohlodniee (17) do reaktora (2), alternatywnie w miejsoe ukladów zaworów znajduja sie dwie dmuchawy tloozace. 3 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. PL