| 초록 |
Ethylene dichloride (EDC) 열분해 공정은 열분해 반응이 일어나는 코일 형태의 반응기와 반응열을 공급하는 가열로로 구성되어 있다. 가열로 내부의 코일의 배치 및 형태는 주생성물의 전환율, 부산물 발생량 그리고 내부벽면에 쌓이는 코크의 생성에 영향을 준다[1-5]. 또한 가열로에서는 연료의 연소조건 변화에 따라 반응기로 전달되는 열량과 가열로에서 굴뚝을 통하여 배출되는 연소가스의 조성 및 농도가 변한다. 가열로와 반응기를 결합하여 가열로 내부에서의 연소 반응, 대류, 복사 그리고 전도의 열전달을 포함하여 유동 및 에너지 방정식을 동시에 계산하여 코일의 길이 방향에 따른 heat flux를 계산하였다. 실제 공정을 대상으로 한 EDC 열분해 가열로 해석에 관한 연구에서 내부에 존재하는 두 반응기(Process part) 주위의 연소 조건(Operating condition)이 다르게 형성되고 있음이 확인된 바 있다[6]. 가열로 측면버너를 포함하는 특정 Slice에 대하여 2차원 모사연구를 수행하였는데 이는 가열로 정면의 수직방향에 대한 속도와 온도의 크기 및 방향에서 큰 변화가 없었기 때문이었다. 따라서 2차원 Grid system을 사용하더라도 3차원 수치해석에서의 결과와 큰 차이가 없을 것으로 고려되며, 향상된 계산속도를 얻을 수 있었다. 연구 결과, 가열로 내부에 위치한 east반응기와 west반응기로의 heat flux가 서로 현저히 다른 것으로 나타났다. 그 원인은 가열로 출구가 west쪽으로 치우쳐서 east와 west영역의 유동장이 서로 상이하기 때문이다. 이러한 결과로부터 본 연구는 가열로 내부 유동장과 열전달 현상을 예측하고 공정시스템을 파악하여, 실제 운전중인 EDC열분해 가열로에 대한 정량적 해석을 시도하였고 최적 연소조건을 제안하는데 그 목적이 있다.
|
