C 86%, H 12%, S 2% 중유 배기가스 (CO2+SO2) 13%, O2 3.5%

C 86%, H 12%, S 2% 중유 배기가스 (CO2+SO2) 13%, O2 3.5%

조성이 탄소 86%, 수소 12%, 황 2%인 중유가 연소했을 때

배기가스 중 (CO2+SO2)가 13%, O2가 3.5%이었다.

건조연소가스 중의 SO2 농도(ppm)를 계산하시오.

(단, 표준상태이다.)

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※ 숫자 1이 가장 간단하므로,

중유 1 kg을 연소시켰다고 가정하고 계산한다.

건조 연소가스 중

(CO2+SO2)가 13%, O2가 3.5% 이므로,

N2% = 100 – (13 + 3.5)

= 83.5%

(라고 간주하자.)

[공기비(m) 계산]

m = N2% / [N2% – 3.76×(O2% – 0.5×CO%)]

= 83.5 / [83.5 – 3.76×(3.5 – 0.5×0)]

= 1.1871

( 참고 https://ywpop.tistory.com/17176 )

[이론 산소량(O_o) 계산]

O_o = 1.867(C) + 5.6(H) – 0.7(O) + 0.7(S)

= 1.867(0.86) + 5.6(0.12) – 0.7(0) + 0.7(0.02)

= 2.2916 Sm3/kg

( 참고 https://ywpop.tistory.com/21789 )

---> 중유 1 kg 연소에 2.2916 Sm3 O2가

화학량론적으로(이론적으로) 필요하다는 얘기.

[이론 공기량(A_o) 계산]

A_o = O_o / 0.21

= 2.2916 / 0.21

= 10.9124 Sm3/kg

[CO2 배출량 계산]

C + O2 → CO2

C : CO2 = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이고,

C의 몰질량 = 12 g/mol 이고,

표준상태에서, 기체 1 mol = 22.4 L 이고,

1 m3 = 1000 L 이고,

중유 1 kg 중 탄소 86% 이므로,

C : CO2 = 12 kg : 22.4 Sm3 = 0.86 kg : ? Sm3

? = 22.4 × 0.86 / 12

= 1.6053 Sm3/kg

---> 중유 1 kg 연소시키면,

1.6053 Sm3 CO2가 발생한다는 얘기.

[SO2 배출량 계산]

S + O2 → SO2

S : SO2 = 32 kg : 22.4 Sm3 = 0.02 kg : ? Sm3

? = 22.4 × 0.02 / 32

= 0.014 Sm3/kg

---> 중유 1 kg 연소시키면,

0.014 Sm3 SO2가 발생한다는 얘기.

[실제 건조 연소 가스량(Gd) 계산]

( 실제 건조 배기 가스량 계산 )

Gd = A_o×m – 5.6×(%H) + 0.7×(%S)

= 10.9124×1.1871 – 5.6×(0.12) + 0.7×(0.02)

= 12.2961 Sm3/kg

( 참고 https://ywpop.tistory.com/24041 )

SO2 ppm = (SO2 배출량 / 건조 배기 가스량) × 10^6

= (0.014 / 12.2961) × 10^6

= 1138.57 ppm

답: 약 1139 ppm

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/471669 ]

탄소 86%, 수소 13%, 황 1%의 중유를 연소하여 배기가스를 분석했더니 CO2 + SO2가 13%, O2가 3%, CO가 0.5%이었다. 건조 연소가스 중의 SO2 농도는? (단, 표준상태 기준)

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