효율성과 안전성은 에틸렌 분해로의 작동에서 가장 중요합니다. 이러한 중요한 공정은 에탄 및 프로판과 같은 탄화수소 공급 원료의 열 분해를 통해 에틸렌을 생산합니다. 그러나 이러한 용광로에서 열 플럭스 프로파일을 관리하는 것은 코크스, 튜브 과열 및 장비 손상과 같은 문제를 방지하는 데 중요합니다. 이 블로그 게시물에서는 열 플럭스 상관 관계의 중요성과 이를 다양한 에틸렌로 구성에 적용할 수 있는 방법을 살펴보겠습니다.
에틸렌로 구성
에틸렌 퍼니스는 세 가지 주요 구성으로 제공됩니다.바닥
- 연소 전용
- 벽 연소
- 바닥 및 벽 연소
이러한 구성은 버너 배치 및 열 방출 메커니즘 측면에서 다릅니다. 성능을 최적화하기 위해 엔지니어는 열 플럭스가 작동 조건 및 설계 매개변수와 어떤 상관 관계가 있는지 이해해야 합니다.
열 플럭스 프로파일(Heat Flux Profile
) 서로 다른 고도에서 튜브에 입사하는 복사열의 분포를 나타내는 열 플럭스 프로파일은 에틸렌 분해 장치의 작동에 중요한 역할을 합니다. 이는 열 균열 공정을 효율적이고 안전하게 관리하기 위한 중요한 요소입니다.
열 균열 공정은 흡열이 높기 때문에 강렬한 열이 필요합니다. 이 열은 매우 높은 온도에서 작동하는 특수 버너에 의해 공급됩니다. 그러나 열이 불균일하게 가해지면 부반응으로 인해 코크스로 알려진 탄소 질 폴리머가 튜브 벽에 침착 될 수 있습니다. 이로 인해 국부적으로 과열될 수 있으며, 처리하지 않고 방치할 경우 튜브가 파열될 수 있습니다.
변환 효율, 실행 길이 및 장비 수명 간의 최적의 균형을 달성하려면 적절한 열유속 프로파일을 설정하는 것이 중요합니다. 이 프로파일은 최대 열유속이 발생하는 고도(zmax) 및 바닥의 열유속(y0)을 포함한 다양한 매개변수의 함수입니다.
상관 관계 방정식
열 플럭스를 예측하고 제어하기 위해 모든 주요 에틸렌 분해로 구성에 대한 방정식 및 상관 관계가 개발되었습니다. 몇 가지 주요 측면을 살펴 보겠습니다.
- 바닥 연소로: 바닥 버너의 열 플럭스는 고도에 따라 달라지며 미분 방정식으로 설명됩니다. 제트 이론의 비유는 이 방정식을 설정하는 데 도움이 되며, 이는 열유속과 고도 사이의 상관 관계를 단순화합니다.
- 벽면 연소로: 벽면 연소로는 주로 미리 혼합된 버너와 함께 사용되므로 열유속 계산이 비교적 간단합니다. 이러한 계산은 점 소스 모델과 용광로의 역 종횡비를 기반으로 합니다.
- Floor Plus Wall-Fired Furnaces: 이 경우 바닥은 열 방출을 위한 기준 높이로 사용됩니다. 그에 따라 상관 관계 방정식이 조정됩니다.
열 플럭스 예측
열 플럭스를 작동, 버너 및 용광로 요인의 함수로 예측하는 방법을 아는 것이 중요합니다. 이 예측 기능을 통해 엔지니어는 설계 프로세스 초기에 열 플럭스 프로파일에 영향을 미치고 버너 구성 및 작동 조건에 대해 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.
우리는 바닥의 열 플럭스(y0) 및 최대 헥 플럭스 고도(zmax)와 같은 주요 매개변수를 작동, 용광로 및 버너 요인과 상관시켜 그 영향을 예측하는 반경험적 모델을 만들었습니다. 즉, 최대 열유속(zmax)과 초기 열유속(바닥의 열유속, y0)의 고도를 알고 있으면 전체 곡선을 결정할 수 있습니다. 이러한 모델은 열 플럭스뿐만 아니라 NOx 및 CO와 같은 배출량을 계산하는 독점 프로그램에 통합되었습니다.
결론
요약하면, 에틸렌 분해로에서 열유속 상관 관계를 이해하고 예측하는 것은 성능을 최적화하는 데 필수적입니다. 다양한 용광로 구성에 대한 방정식 및 상관 관계가 개발되었으며, 이러한 예측 모델은 용광로 설계, 작동 및 안전을 위한 유용한 도구를 제공합니다. 버너 설계 엔지니어와 협력하고 이러한 모델을 활용함으로써 에틸렌 생산업체는 최고의 안전 표준을 유지하면서 효율적이고 신뢰할 수 있는 운영을 보장할 수 있습니다.
