令和4年度 問33 化学プロセス

吸収塔で、液流量Z[kmol/h]のアミン水溶液により、流量G=10 kmol/hの燃焼ガス中の10%CO2(yB=0.10)を2%濃度(yT=0.02)まで低減する。ここでyとxはそれぞれガス中及び吸収液中のCO2モル分率とし、添え字Tが塔頂、Bが塔底を示す。また、塔まわりのCO2物質収支は次式で表せるものとする(下図参照)。
 L(xB-xT)=G(yB-yT)(1)
ただし、LとGは塔内で一定と近似でき、xT=0である。気液平衡関係はy=1.42xとすると、この操作の最小液流量Lminは、塔底で気液平衡となる条件:
 yB=1.42xB(2)
及び、式(1)から求められる。実際の液流量Lを最小液流量Lminの2.0倍で操作したとき、最も近いxBの値はどれか。

図 吸収操作
0.015
0.035
0.04
0.07
0.08
正答
② 0.035

正答は2番です。

G=10、yB=0.10、yT=0.02、xT=0であることが分かっているため、不明な変数はLとxBのみです。

(2)式より、yB=1.42xBであることから、xB=yB / 1.42=0.1 / 1.42=0.07です。

(1)式より、Lmin(0.07 – 0)=10(0.1 – 0.02)と代入し、Lmin=11.43 kmol/hです。この2倍の液流量を流すため、11.43 × 2=22.86 kmol/hの時のxBを求めます。

(1)式より、22.86(xB – 0)=10(0.1 – 0.02)と代入でき、xB=0.035です。

技術士(化学部門)一次試験の要点まとめ

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