【환경화학】 2012 국가공무원 5급(기술) 제3문

2012 국가공무원 5급(기술) 제3문^]

 

추천글 : 【환경화학】 환경화학 목차 

---

a. 산화환원반응

---

으누 님 및 ㅁ 님 지적사항 수정 (20.08.26)

당근 님 지적사항 반영 (24.02.03)

---

 

Q. 배출가스 100,000 N㎥/hr (dry base, O₂ : 6.8 %)인 연소로에 배출가스탈질시스템을 선택적촉매환원법(SCR, selective catalytic reduction)으로 설계하려고 한다. 현재 배출가스의 NO_X의 유입 농도는 1,400 ppm (dry base, O₂ : 12 %)이며, 제거 후 배출되는 NO_X의 농도는 150 ppm (dry base, O₂ : 12 %)이다. NH₃와 NO_X의 반응비율이 몰비로 1 : 1일 때, NO_X 제거에 필요한 NH₃의 이론량(kg/hr)을 구하시오.

 

A. 

⑴ 주어진 배출가스의 단위인 Nm³/hr의 의미

① 의미 1. NTP 조건에서의 유량

○ (참고) 표준상태(STP, standard temperature and pressure) : 0 ℃, 1 atm 

○ 기체 1 mol의 부피 = 22.4 L

○ (참고) SATP(standard ambient temperature and pressure) : 25 ℃ , 1 bar 

○ (참고) NTP(normal temperature and pressure) : 20 ℃, 1 atm 

○ 기체 1 mol의 부피 = 22.4 × 293.15 ÷ 273.15 = 24.04 L 

○ (참고) ATP(actual temperature and pressure) : 실제 온도와 실제 기압 

② 의미 2. 표준조건(STP; 즉 0 ℃, 1 atm)에서의 유량

○ 대한민국 대기환경보전법 시행령 및 시행규칙에서 배출가스의 Nm³/hr의 의미를 표준온도와 압력(STP) 기준으로 함 (ref)

○ 기체 1 mol의 부피 = 22.4 L 

 

⑵ oxygen correction factor (ref)^]

① measured oxygen level : 12%

② reference oxygen level : 6.8%

③ oxygen correction factor = (21 - reference oxygen) / (21 - measured oxygen) = 1.5778

 

⑶ 필요한 NH₃의 이론량의 계산 

① 단위시간 당 유입되는 배출가스의 몰수

 

100,000 × 1 / (22.4 × 10^-3) = 4464286 mol

② 단위시간 당 유입되는 NO_X의 몰수

 

4464286 × (1400 × 10^-6) = 6250 mol

 

③ reference condition에서 단위시간 당 유입되는 NO_X의 몰수

 

6250 × oxygen correction factor = 9861.25

④ 단위시간 당 유출되는 NO_X의 몰수

 

4464286 × (150 × 10^-6) = 669.6429 mol

 

⑤ reference condition에서 단위시간 당 유출되는 NO_X의 몰수

 

669.6429 × oxygen correction factor = 1056.563 mol

 

⑥ reference condition에서 단위시간 당 필요한 NH₃의 몰수

 

9861.25 - 1056.563 = 8804.687 mol

  

⑦ reference condition에서 필요한 NH₃의 질량유량 

 

8804.687 × (14 + 3) × 10^-3 = 149.6797 kg/h

 

입력: 2019.04.02 13:54

수정: 2020.08.26 00:41