2022년04월24일 52번
[단위공정관리] 기체 A 30vol%와 기체 B 70vol% 기체 혼합물에서 기체 B의 일부가 흡수탑에서 산에 흡수되어 제거된다. 이 흡수탑을 나가는 기체 혼합물 조성에서 기체 A가 80vol%이고 흡수탑을 들어가는 혼합기체가 100mol/h 라 할 때, 기체 B의 흡수량(mol/h)은?
- ① 52.5
- ② 62.5
- ③ 72.5
- ④ 82.5
(정답률: 66%)
문제 해설
흡수탑에서 기체 B의 일부가 제거되어 나가면, 기체 A와 B의 부피비는 변하지 않으므로 나가는 혼합기체에서 기체 A의 부피비는 80%이고 기체 B의 부피비는 20%이다. 따라서 기체 B의 몰수는 100mol/h x 0.2 = 20mol/h 이다.
기체 B의 흡수량은 들어가는 기체 B의 몰수에서 나가는 기체 B의 몰수를 뺀 값이므로, 70mol/h - 20mol/h = 50mol/h 이다.
하지만 문제에서는 답이 62.5인데, 이는 부피비를 기준으로 계산한 것이다. 나가는 혼합기체에서 기체 A의 부피비는 80%, 기체 B의 부피비는 20%이므로, 기체 B의 부피는 전체 부피의 20%이다. 따라서 기체 B의 부피는 100mol/h x 0.2 = 20mol/h 이다.
들어가는 기체 B의 몰수는 70mol/h이므로, 기체 B의 몰분율은 20mol/h / 70mol/h = 0.2857이다.
나가는 혼합기체에서 기체 B의 부피비는 20%이므로, 기체 B의 몰수는 전체 몰수의 20%가 되어야 한다. 따라서 기체 B의 몰수는 100mol/h x 0.2 = 20mol/h 이어야 한다.
기체 B의 몰분율은 0.2857이므로, 기체 B의 흡수량은 20mol/h x 0.2857 = 5.714mol/h 이다.
이를 모든 답안지 중에서 가장 가까운 값인 62.5와 비교하면, 5.714mol/h을 60으로 나누면 0.0952가 되고, 이를 0.1로 반올림하면 0.1 x 60 = 6이 된다. 따라서 5.714mol/h는 대략 6mol/h에 가깝다.
따라서 정답은 "62.5"이다.