Оцінка впливу застосування каталізаторів на рівень викидів монооксиду вуглецю при виробництві електродів

Автор(и)

  • Olena Ivanenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-6838-5400
  • Nikolai Gomelya Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-1165-7545
  • Yevgen Panov Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-4885-2777

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.207483

Ключові слова:

монооксид вуглецю, димові гази, вуглецевий матеріал, діоксид марганцю, атмосферне повітря, знешкодження, модернізація виробництва, зниження викидів.

Анотація

Об’єктом дослідження є шкідливі для довкілля викиди на прикладі викидів підприємства-виробника електродів ПрАТ «Укрграфіт» (Запоріжжя, Україна). А також вуглецевий матеріал, в процесі термообробки якого відбувається утворення монооксиду вуглецю, з урахуванням застосування каталізатора безпосередньо в технологічному процесі термообробки вуглецевого матеріалу. На основі моделювання розсіювання викидів ПрАТ «Укрграфіт» в атмосферному повітрі з урахуванням розмірів санітарно-захисної зони показано, що приземна концентрація СО з урахуванням фонового забруднення перевищує гранично допустиму концентрацію (ГДК) в контрольних точках. Визначено, що для досягнення встановлених нормативів на межі житлової забудови необхідно модернізувати виробництво шляхом впровадження науково-технічних рішень по захисту атмосфери від забруднення монооксидом вуглецю. Проведено фізичне моделювання процесів термообробки вуглецевих матеріалів для виробництва електродів, таких як пересипка, гранульований пек, шихта для заготовок, на лабораторній установці. Проведено оцінку термічного режиму на рівень викидів монооксиду вуглецю при випалюванні вуглецевого матеріалу. Співставлено результати з даними, отриманими при обстеженні параметрів роботи печей на підприємстві.

Визначено ефективність застосування каталізатора безпосередньо в технологічному процесі термообробки вуглецевого матеріалу на ефективність доокислення монооксиду вуглецю. Встановлено, що успішне вирішення проблеми перевищення нормативу викидів монооксиду вуглецю в технології виробництва електродів можливе при використанні пересипки, модифікованої діоксидом марганцю з вмістом MnО2 1,5 %.

Показано, що після каталітичного знешкодження монооксиду вуглецю максимальна приземна концентрація СО на межі житлової забудови з урахуванням фонового забруднення не перевищує гранично допустиму концентрацію. Завдяки цьому забезпечується отримання 0,576638ГДК від величини максимально разової гранично допустимої концентрації монооксиду вуглецю, що мінімізує екологічні ризики від викидів підприємства для населення. Модернізація виробництва шляхом впровадження системи каталітичного знешкодження монооксиду вуглецю, що не вимагає спеціального устаткування, у порівнянні з відомими аналогами, не потребує значних капіталовкладень.

Біографії авторів

Olena Ivanenko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Nikolai Gomelya, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Yevgen Panov, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімічного, полімерного та силікатного машинобудування

Посилання

  1. Ivanenko, O. I., Nosachova, Yu. V., Overchenko, T. A., Nakonechna, M. V., (2020). Features of the use of catalysts of various types in the processes of neutralization of carbon monoxide of flue gases. Bulletin of NTUU «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Chemical engineering, ecology and resource saving, 1 (19), 22–42.
  2. Environmental passport of Zaporizhzhia region for 2018 (2019). Official portal of the Ministry of Energy and Environmental Protection of Ukraine, 173. Available at: https://menr.gov.ua/news/33529.html
  3. Kozhemyakin, G. B., Belokon, K. V., Rumyantsev, V. R. (2011). Strategiya obespecheniya kachestva vozdukha v Yevropeyskom Soyuze i Ukraine. Okhorona naukolyshnoho seredovyshcha promyslovykh rehioniv yak umova staloho rozvytku Ukrayiny, 10–13.
  4. Kutuzov, S. V., Buryak, V. V., Churilin, V. I., Panov, E. N., Shilovich, I. L., Gomelia, N. D., Leleka, S. V. (2012). Ekologicheskiye aspekty raboty pechey obzhiga elektrodnoy produktsii. Cvetnye metally-2012, 943–947. Available at: http://www.issp.ac.ru/ebooks/conf/Non-Ferrous_Metals-2012_ru.pdf
  5. Vinogradov, S. S., Vasilieva, I. A. (2007). Vybor oborudovaniya dlya ochistki mnogokomponentnykh i geterogennykh vybrosov. Industrial Ecology, 3, 14–17.
  6. Karvatskyi, A. Ya., Shylovych, I. L., Krutous, L. V., Kutuzov, S. V., (2013). Decrease of CO concentration using installation for carbon mono oxide convesion. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (11 (62)), 38–41. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/11730
  7. Patel, D. M., Kodgire, P., Dwivedi, A. H. (2020). Low temperature oxidation of carbon monoxide for heat recuperation: A green approach for energy production and a catalytic review. Journal of Cleaner Production, 245, 118838. doi: http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118838
  8. Pavlovich, L. B., Ismagilov, Z. R., (2017). Razrabotka katalizatorov ochistki toksichnykh vybrosov na osnove otval'nykh shlakov chernoy metallurgii. Bulletin «Ferrous metallurgy», 11, 90–97.
  9. Pavlovich, L. B., Dyatlova, K. A., (2017). Katalizatory ochistki gazov ot uglevodorodov i oksida ugleroda. Bulletin of the Siberian State Industrial University, 2 (20), 50–53.
  10. Sanin, V. N., Andreev, D. E., Pugacheva, E. V., Zhuk, S. Ya., Borsch, V. N., Yukhvid, V. I., (2009). Polucheniye intermetallicheskikh katalizatorov glubokogo okisleniya CO i uglevodorodov. Inorganic Materials, 45 (7), 839–846.
  11. Borsch, V. N., Pugacheva, E. V., Zhuk, S. Ya., Andreev, D. E., Sanin, V. N., Yukhvid, V. I. (2008). Mnogokomponentnyye metallicheskiye katalizatory glubokogo okisleniya CO i uglevodorodov. Doklady Akademii Nauk, 419 (6), 775–777.
  12. Aryanin, A. G., Prokhorov, V. A. (1991). Razrabotka skhemy gazoochistnykh ustroystv pechey obzhiga uglerodnykh zagotovok. Universitiesʹ Proceedings. Nonferrous Metallurgy, 10, 43–46.
  13. Prokhorov, V. A., Aryanin, A. G. (1991). Obsledovaniye potokov otkhodyashchego gaza ot pechey obzhiga uglerodnykh zagotovok. Universitiesʹ Proceedings. Nonferrous Metallurgy, 10, 40–43.
  14. Buyanov, R. A., Afanasyev, A. D. (1975). Vliyaniye koksovykh otlozheniy na fazovyye perekhody oksida alyuminiya. Kinetics and Catalysis, 16 (3), 802–803.
  15. Radovenchik, V. M., Ivanenko, O. I., Radovenchik, Y. V., Krisenko, T. V. (2020). Zastosuvannya feritnih materіalіv v procesah ochishchennya vodi. Bila Tserkva: O. V. Pshonkivsky, 215.
  16. Lou, J.-C., Chang, C.-K. (2006). Catalytic Oxidation of CO Over a Catalyst Produced in the Ferrite Process. Environmental Engineering Science, 23 (6), 1024–1032. doi: http://doi.org/10.1089/ees.2006.23.1024
  17. Kharisov, B. I., Dias, H. V. R., Kharissova, O. V. (2019). Mini-review: Ferrite nanoparticles in the catalysis. Arabian Journal of Chemistry, 12 (7), 1234–1246. doi: http://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.10.049
  18. Karvackiy, A. Ya., Leleka, S. V., Pulinec, I. V., Lazarev, T. V. (2011). Development of burning regulations take into account the dynamics of gas emission of burning blanks. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (54)), 42–45. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/2281
  19. Belokon, K. V. (2015). Greening of electrode production enterprises by catalytic gas emissions disposal. Bulletin of KNAHU, 70, 42–49.
  20. Belokon, K. V., Belokon, Y. A., Kozhemyakin, G. B., Matukhno, E. V. (2016). Еnvironmental assessment of the intermetallic catalysts utilization efficiency for deactivation of the pollutants emitted by electrode production enterprises. Naukovyi Visnyk NHU, 3, 87–94. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2016_3_16
  21. Panov, Y., Gomelia, N., Ivanenko, O., Vahin, A., Leleka, S. (2020). Assessment of the Effect of Oxygen and Carbon Dioxide Concentrations on Gas Evolution During Heat Treatment of Thermoanthracite Carbon Material. Journal of Ecological Engineering, 21 (2), 139–149. doi: http://doi.org/10.12911/22998993/116326
  22. Panov, E. N., Shilovich, I. L., Ivanenko, E. I., Buryak, V. V. (2012). Thermal and chemical aspects of formation CO in the process of baking of electrodes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (58)), 15–18. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/5586

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-08-31

Як цитувати

Ivanenko, O., Gomelya, N., & Panov, Y. (2020). Оцінка впливу застосування каталізаторів на рівень викидів монооксиду вуглецю при виробництві електродів. Technology Audit and Production Reserves, 4(3(54), 4–11. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.207483

Номер

Том 4 № 3(54) (2020): Хімічна інженерія

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Olena Ivanenko, Nikolai Gomelya, Yevgen Panov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.