Abstract
Concerned with environmental issue, a new decomposition method for CFCs that caused the destruction of ozone layer was proposed. Using thermal plasma process, CFC113 decomposed completely. In order to quantify the tendency in decomposition and recombination of CFC113, thermodynamic equilibrium calculations were performed. The calculation was conducted with CFC113, $H_2$, $O_2$ at 1 atm and 300 K~5000 K. In the experiment, products which are generated after decomposition in the plasma were examined by varying reacting gases($H_2$, $O_2$) flow rates and the changes of inside diameters of quenching tubes. Decomposition products were analyzed using Gas Chromatograph. The results are very promising with a decomposition efficiency greater than 99.99%. As to CFC113/$H_2$=1/3, conversion to CO decreased with increasing $O_2$ ratio. When CFC113/$O_2$=1/1, 1/1.5 and 1/2, conversion to CO increases above $H_2$ ratio of 3. The change of CO conversion is not sensitive to power changes. As total flow rate increased, CO conversion was slightly decreased. When the inside diameter of the quenching tube was changed from 8mm into 4mm, CO conversion was increased due to enhanced quenching rate.
환경문제와 관련하여 오존층 파괴의 주요 원인으로 알려진 CFC를 열플라즈마를 이용하여 완전하게 분해하였다. CFC113($C_2Cl_3F_3$)을 선정하여 열플라즈마 분해에서의 적절한 공정 조건을 검토하였다. 실험에 앞서, 상압에서 300 K~5000 K범위에서 CFC113, $H_2$, $O_2$간의 열역학적 화학평형조성을 고찰함으로써 CFC113의 분해 생성의 경향을 알 수 있었다. 실험은 상압, 상온에서 CFC113과 $H_2$, $O_2$혼합가스의 주입량, 그리고 냉각관 직경의 변화에 따른 분해생성물을 조사하였고 이를 기체크로마토그래피로 분석하였다. 그 결과, 각각 99.99%이상의 분해율을 보였다. CFC113/$H_2$=1/3에서 $O_2$비가 증가할수록 CO로의 전화율은 감소하였다. CFC113/$O_2$=1/1, 1/1.5, 1/2에서 $H_2$비가 3이상 증가될수록 CO로의 전화율이 증가하였다. 그 이유는 $H_2$첨가가 증가할수록 환원분위기에서 $H_2O$가 생성되고 $CO_2$생성량이 감소하기 때문이다. DC power가 증가하여도 CO로의 전화율 변화는 차이가 없었으며, 총유량이 증가할 경우 CO전화율이 약간 감소하는 경향을 보였다. 냉각관의 직경을 8 mm에서 4 mm로 작게 할 경우 빠른 냉각속도로 인하여 CO로의 전화율이 증가하였다.
