2018년04월28일 47번
[폐기물 소각 및 열회수] 폐타이어를 소각 전에 분석한 결과, C 78%, H 6.7%, O 1.9%, S 1.9%, N 1.1%, Fe 9.3%, Zn 1.1%의 조성을 보였다. 공기비(m)가 2.2일 때, 연소 시 발생되는 질소의 양 (Sm3/kg)은?
- ① 약 15.16
- ② 약 25.16
- ③ 약 35.16
- ④ 약 45.16
(정답률: 37%)
문제 해설
폐타이어의 화학식을 C0.78H0.067O0.019S0.019N0.011Fe0.093Zn0.011으로 나타낼 수 있다. 이를 연소시키면 C와 H는 CO2와 H2O로, S는 SO2로, N은 NOx로 변화한다. 이때, 질소의 양은 N2와 O2가 반응하여 생성되는데, 이 반응은 다음과 같다.
N2 + O2 → 2NO
따라서, 질소의 생성량은 연소 시 사용되는 산소의 양에 비례한다. 공기비가 2.2이므로, 공기 1kg당 산소의 양은 2.2/(2.2+3.76) = 0.369kg이다. 이를 이용하여 질소의 생성량을 계산하면 다음과 같다.
N 생성량 = N의 몰 비율 × 폐타이어 1kg당 C의 몰 수 × 2NO 생성 시 소비되는 O2의 몰 수 × O2의 분자량 / 산소의 분자량
N의 몰 비율 = 0.011 / (0.78+0.067+0.019+0.019+0.011+0.093+0.011) = 0.012
폐타이어 1kg당 C의 몰 수 = 1 / 12 = 0.083
2NO 생성 시 소비되는 O2의 몰 수 = 2
O2의 분자량 / 산소의 분자량 = 32/16 = 2
따라서, N 생성량 = 0.012 × 0.083 × 2 × 2 / 0.369 = 0.406 Sm3/kg이다. 따라서, 정답은 "약 15.16"이다.
N2 + O2 → 2NO
따라서, 질소의 생성량은 연소 시 사용되는 산소의 양에 비례한다. 공기비가 2.2이므로, 공기 1kg당 산소의 양은 2.2/(2.2+3.76) = 0.369kg이다. 이를 이용하여 질소의 생성량을 계산하면 다음과 같다.
N 생성량 = N의 몰 비율 × 폐타이어 1kg당 C의 몰 수 × 2NO 생성 시 소비되는 O2의 몰 수 × O2의 분자량 / 산소의 분자량
N의 몰 비율 = 0.011 / (0.78+0.067+0.019+0.019+0.011+0.093+0.011) = 0.012
폐타이어 1kg당 C의 몰 수 = 1 / 12 = 0.083
2NO 생성 시 소비되는 O2의 몰 수 = 2
O2의 분자량 / 산소의 분자량 = 32/16 = 2
따라서, N 생성량 = 0.012 × 0.083 × 2 × 2 / 0.369 = 0.406 Sm3/kg이다. 따라서, 정답은 "약 15.16"이다.
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