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1[7급 국가직 전달현상] 26년 1회차

순수한 물을 흡수액으로 사용하여 공기흐름 중에 있는 아세톤의 80 %를 회수하는 기체흡수탑을 설계하려고 한다. 기체흡수탑으로 들어가는 기체의 몰 유량( $V_b$ )은 125  $\mathrm{kmol\,h^{-1}}$ 이며, 이 중 아세톤이 20 mol%( $y_b$ ) 포함되어 있다. 기체흡수탑 바닥으로 나오는 제품(수용액)에는 아세톤이 20 mol%( $x_b$ ) 함유되도록 하려고 한다. 이때 기체흡수탑에 공급되어야 하는 순수한 물의 몰 유량( $L_a$ )[ $\mathrm{kmol\,h^{-1}}$ ]은? (단, 기체흡수탑 내에서 물은 증발하지 않고, 공기는 물에 용해되지 않는다)

해설

공급해야 할 순수한 물의 몰 유량은 80 kmol/h이다.
들어오는 아세톤은  $125\times0.2=25\,\mathrm{kmol\,h^{-1}}$ 이고 그중 80 %인  $20\,\mathrm{kmol\,h^{-1}}$ 가 액으로 회수된다.
바닥 수용액이 아세톤 20 mol%이므로  $L_b=\dfrac{20}{0.2}=100\,\mathrm{kmol\,h^{-1}}$ 이고, 물은 증발하지 않으므로 물 유량 = 100 − 20이다.
60은 물 수지에서 회수 아세톤을 두 번 뺀 값으로 맞지 않는다.
100은 바닥 수용액 전체 유량으로, 아세톤 20 kmol/h를 빼지 않은 값이다.
120은 수용액 유량에 아세톤을 더한 값으로, 물만의 유량이 아니다.

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