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HWAHAK KONGHAK,
Vol.38, No.1, 103-110, 2000
Vol.38, No.1, 103-110, 2000
Ethylene Dichloride 열분해 가열로의 수치해석 연구
A Simulation Study on the Furnace of Ethlyene Dichloride Pyrolysis
Ethylene Dichloride(EDC) 열분해로는 EDC의 열분해반응이 일어나는 코일 형태의 반응기와 반응열을 공급하는 가열로로 구성되어있다. 가열로 내부의 코일의 배치 및 형태는 EDC의 전환율, 부산물 발생량 그리고 내부벽면에 쌓이는 코크의 생성에 영향을 준다. 또한 가열로에서는 연료의 연소조건 변화에 따라 반응기로 전달되는 열량, 가열로에서 굴뚝을 통하여 배출되는 물질의 종류 및 농도가 변한다. 본 연구에서는 가열로와 반응기를 결합하여 가열로 내부엥서의 연소 반응, 대류, 복사 그리고 전도의 열전달을 포함하여 유동 및 에너지 방정식을 동시에 계산하여 코일의 길이 방향에 따른 열 훌럭스를 계산하였다. 이 계산결과 가열로 내부에 위치한 east 반응기와 west 반응기로의 열 훌럭스가 서로 현저히 다름을 확인하였다. 그 원인으로는 가열로 출구가 west 쪽으로 치우쳐서 east 와 west 영역의 유동장이 서로 상이하기 때문으로 고려된다. 이러한 결과로부터 내부 유동장과 열전달 현상을 예측하고 공정시스템을 파악하여, 연소 운전 조건의 최적화를 유도할 수 있는 기초 자료를 제시하고자 하였다. 이 결과를 바탕으로 실제 운전중인 EDC 열분해 가열로에 대한 해석을 시도하였으며 최적 연소조건을 제안하였다.
Ethylene dichloride(EDC) phrolysis process is one of the popular process for synthesis of vinyl chloride monomer(VCM). The process can be divided two parts. The one is a coil reactor for EDC pyrolysis reaction. In addition, the other is the inside of furnace with burner as heat source, Firebox. The performance including yields, byproducts, and energy efficiency depends on both the designs of firebox and operating conditions. In this simulation study, the equation of continuity momentum, energy, and Arrhenius rate equation were simultaneously solved. Three heat transfer mechanisms, convection, conduction and radiation transfers were considered. Consequently, gas velocity field, temperature field, heat flux and concentration profiles of emitted gases were obtained in the EDC pyrolysis furnace. In addition, the optimum firing conditions of EDC pyrolysis were suggested.
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