2017년 5급 공채 기술 2차 분리공정

이중경막이론(two-film theory)을 이용하여 기체흡수 공정을 해석하고자 한다. 흡수기체의 기상에서의 몰분율(y)과 액상에서의 몰분율(x) 사이에는 기울기가 1인 선형적인 평형관계를 가진다. 액체 경막에서의 개별 물질전달 저항은 기체 경막에서의 개별 물질전달 저항보다 8배 크다고 할 때, 다음 물음에 답하시오. (총 15점)

성분 A와 B로 구성된 공급물이 10,000kg/hr의 유량으로 분별증류탑에 공급된다. 공급물의 온도는 25°C이며 공급물 내에서 성분 A의 무게분율은 0.4이다. 탑상 제품(overhead product) 흐름에서 성분 A의 무게분율은 0.97이며 탑저 제품(bottom product) 흐름에서 성분 B의 무게분율은 0.98이다. 증류탑에는 전체 응축기(total condenser)가 설치되어 있으며 탑상 제품 흐름[kmol/hr]에 대한 환류 액체 흐름[kmol/hr]의 비(환류비)가 3.0으로 조업되고 있을 때 다음 물음에 답하시오. (단, 성분 A와 B의 증발잠열은 각각 7,000cal/mol과 8,000cal/mol, 성분 A와 B의 분자량은 각각 80g/mol과 90g/mol이며 1atm에서 공급물의 비점은 95°C, 공급물의 비열은 0.5cal/g․°C 이다) (총 15점)

역삼투막을 이용하여 염(NaCl)의 농도가 3.5wt%이고 온도가 25°C인 바닷물로부터 농도가 0.05wt%인 담수를 생산하고자 한다. 역삼투막의 공급부(feed) 압력은 55atm이고 투과부(permeate) 압력은 3atm이다. 역삼투막의 두께(l_{{M}})는 0.2\mu m이고 막의 물에 대한 투과도(permeability, P_{{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}})는 2.2 \times 10^{-} 10g/cm․sec․atm이고 막의 염에 대한 투과도(P_{{\mathrm{NaCl}}})는 3.2 \times 10^{{- 10}}cm²/sec이다. 염에 대한 삼투압은 \pi = 0.076 T \sum_{{}}^{{}} m_{{i}}을 이용하여 계산하며 이 때 T는 온도[K], m_{{i}}은 용액에 용해된 이온종 i의 농도[mol/L]이며 \pi는 삼투압[atm]이다. 다음 물음에 답하시오.(단, 염의 분자량은 58.5g/mol, 물의 밀도는 1.0g/cm³이다) (총 20점)