令和4年度 問33

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（y_B＝0.10）を2%濃度（y_T＝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（x_B－x_T）＝G（y_B－y_T）（1）
ただし、LとGは塔内で一定と近似でき、x_T＝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L_minは、塔底で気液平衡となる条件：
　y_B＝1.42x_B（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L_minの2.0倍で操作したとき、最も近いx_Bの値はどれか。

1. 0.015
2. 0.035
3. 0.04
4. 0.07
5. 0.08

解答解説

正答は2番です。

G＝10、y_B＝0.10、y_T＝0.02、x_T＝0であることが分かっているため、不明な変数はLとx_Bのみです。

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

(1)式より、L_min(0.07 - 0)＝10(0.1 - 0.02)と代入し、L_min＝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x_Bを求めます。

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