C, H, S 중량분율 85%, 12%, 3% 중유 공기비 1.2 습윤 연소가스 SO2 부피(%)

C, H, S 중량분율 85%, 12%, 3% 중유 공기비 1.2 습윤 연소가스 SO2 부피(%)

 

 

C, H, S의 중량분율이 각각 85%, 12%, 3%인 중유를

공기비 1.2로 완전연소 시킬 때

습윤 연소가스 중의 SO2의 부피(%)는?

① 0.10%

② 0.15%

③ 0.25%

④ 0.30%

 

 

 

※ 공식이 있을텐데, 못 찾아서,

그냥 화학량론적 상식(?)으로 계산해 보면...

 

 

 

 

(1) 중유 1 kg에 들어있는 각 성분의 몰수 계산

 

> 1000 g × (85/100) = 850 g C

> 850 g / (12 g/mol) = 70.83 mol C

( C의 몰질량 = 12 g/mol )

 

> 1000 × (12/100) = 120 g H

> 120 / 1 = 120 mol H

( H의 몰질량 = 1 g/mol )

 

> 1000 × (3/100) = 30 g S

> 30 / 32 = 0.9375 mol S

( S의 몰질량 = 32 g/mol )

 

 

 

 

(2) 연소에 필요한 O2의 몰수와 연소 생성물의 몰수 계산

 

C + O2 → CO2

C : O2 : CO2 = 1 : 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

O2의 몰수 = CO2의 몰수 = 70.83 mol

 

 

H2 + (1/2) O2 → H2O

H : O2 : H2O = 2 : 1/2 : 1 = 4 : 1 : 2 계수비(= 몰수비) 이므로,

> O2의 몰수 = 120 × (1/4) = 30 mol

> H2O의 몰수 = 120 × (1/2) = 60 mol

 

 

S + O2 → SO2

S : O2 : SO2 = 1 : 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

O2의 몰수 = SO2의 몰수 = 0.9375 mol

 

 

300x250

 

 

전체 O2의 몰수

= 70.83 + 30 + 0.9375 = 101.7675 mol

---> 연소에 필요한 이론 산소량

 

 

 

공기 중 부피비로 21%가 O2 이므로,

101.7675 / (21/100) = 484.607 mol

---> 연소에 필요한 이론 공기량

 

 

 

공기비를 곱하면,

484.607 × 1.2 = 581.5284 mol

---> 실제 공기량

 

 

 

공기 중 부피비로 79%가 N2 이므로,

581.5284 × (79/100) = 459.407 mol N2

---> 실제 공기량 속 N2의 몰수

 

 

 

581.5284 – 459.407 = 122.1214 mol O2

---> 실제 공기량 속 O2의 몰수

 

122.1214 – 101.7675 = 20.3539 mol O2

---> 실제 공기량 속 미연소 O2의 몰수

 

 

 

전체 연소가스(배출가스)의 양을 계산하면,

CO2 + H2O + SO2 + N2 + O2(미연소)

= 70.83 + 60 + 0.9375 + 459.407 + 20.3539

= 611.5284 mol

 

 

 

습윤 연소가스 중 SO2의 몰수(%)

= 습윤 연소가스 중 SO2의 부피(%)

= (0.9375 / 611.5284) × 100

= 0.1533%

 

※ 기체의 경우,

몰수비 = 부피비 이므로, 몰수(%) = 부피(%).

 

 

 

답: ② 0.15%

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/21789 ]

탄소 87%, 수소 10%, 황 3%의 조성을 가진 중유 2 kg을 완전연소시킬 때, 필요한 이론 공기량(Sm3)은?

 

 

 

[키워드] 습윤 연소가스 중 SO2의 부피 기준, 습윤 연소가스 기준