C 82%, H 14%, S 3%, N 1% 중유 12 Sm3 공기 완전연소

C 82%, H 14%, S 3%, N 1% 중유 12 Sm3 공기 완전연소

C = 82%, H = 14%, S = 3%, N = 1%로 조성된 중유를

12 Sm3 공기/kg 중유로 완전연소 했을 때

습윤 배출가스 중의 SO2의 농도(ppm)는 얼마인가?

(단, 중유 중의 황분은 모두 SO2로 된다.)

① 1,400 ppm

② 1,640 ppm

③ 1,900 ppm

④ 2,260 ppm

1 kg 중유를

12 Sm3 공기를 공급해서

완전연소 시키면,

중유에 포함된 가연물의 연소 생성물인

CO2 기체, H2O 기체, SO2 기체와

공급한 공기에 포함된

N2 기체(+ 중유에 포함된 N),

O2 기체(연소에 사용되지 않은)가

배출가스로 배출된다.

중유 1 kg = 1000 g 속, C, H, S, N의 몰수를 계산하면,

> (1000 g) (82/100) / (12 g/mol) = 68.33 mol C

> (1000) (14/100) / (1) = 140 mol H

> (1000) (3/100) / (32) = 0.9375 mol S

> (1000) (1/100) / (14) = 0.7143 mol N

[가연물의 연소 반응식]

C + O2 → CO2

---> C의 몰수 = O2의 몰수

H2 + 1/2 O2 → H2O

---> H의 몰수 × (1/4) = O2의 몰수

S + O2 → SO2

---> S의 몰수 = O2의 몰수

가연물의 연소에 필요한 O2의 몰수를 계산하면,

68.33 + (140/4) + 0.9375

= 104.2675 mol O2

12 Sm3 공기 중 O2의 몰수를 계산하면,

(12 m3) (1000 L / 1 m3) (1 mol / 22.4 L)

= 535.7143 mol 공기

( 참고: 몰부피 https://ywpop.tistory.com/8321 )

공기 중 O2의 부피 비 = 21% 이고,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3707 )

“기체의 부피 비 = 기체의 몰수 비” 이므로,

(535.7143 mol) (21/100) = 112.5 mol O2

---> 12 Sm3 공기에 들어있는 O2의 몰수

12 Sm3 공기 중 N2의 몰수를 계산하면,

(535.7143 mol) (79/100) = 423.2143 mol N2

( 공기 중 N2의 부피 비 = 79% )

전체 배출가스의 몰수를 계산하면,

> 68.33 mol CO2 (연소 생성물)

> (140/2) mol H2O (연소 생성물)

> 0.9375 mol SO2 (연소 생성물)

> 112.5 – 104.2675 = 8.2325 mol O2

( 공기 중 O2 – 연소에 소비된 O2 )

> 423.2143 + (0.7143/2) = 423.57145 mol N2

( 공기 중 N2 + 중유 중 N2 )

68.33 + (140/2) + 0.9375 + 8.2325 + 423.57145

= 571.07145 mol

습윤 배출가스 중 SO2의 농도(ppm)를 계산하면,

ppm = (SO2의 몰수 / 배출가스의 몰수) × 10^6

( 참고 https://ywpop.tistory.com/5494 )

= (0.9375 / 571.07145) × 10^6

= 1641.65 ppm

답: ② 1,640 ppm

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/24135 ]

C 85% H 11.5% S 3.0% 중유 습배출가스 중 SO2(ppm)

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