解説 - 問題 18

次の各文章及び図の【1】～【14】の中に入れるべき最も適切な字句、式、記述又は図をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。なお、【1】は2箇所、【2】は3箇所あるが、それぞれ同じ記号が入る。(配点計40点)

(1) 図に示すような連続多段蒸留塔の基本的事項と省エネルギーについて考える。
1) 蒸留塔は比較的多くの熱量を必要とする分離方式であり、一般的に、塔底の【1】で水蒸気等により加熱蒸発させ、塔頂の蒸気は【2】で冷却される。

2) 低沸点成分の組成が$z_F$である混合溶液を供給量$F$[kmol/s]で供給したとき、組成$x_D$の留出液量が$D$[kmol/s]、組成$x_W$の缶出液量が$W$[kmol/s]、還流量が$L$[kmol/s]であった場合、【2】で冷却される蒸気量$V$[kmol/s]は、$F, D, W, L$のいずれかを使用して次式で表される。
$V$=【3】

3) 還流比Rは、還流量Lを用いて次式で表される。
R=【4】

4) 還流比が大きいほど精留の効果は大きく分離は良くなるが、塔の蒸気流量が増加し、蒸留塔で使用されるエネルギーは大きくなる。したがって、省エネルギー化を図るには、必要な分離が得られる範囲で、できる限り還流比を小さくすることが重要である。たとえば、既存の蒸留塔において設計時と比較して原料組成が変化している場合などには、プロセスシミュレータなどを使用して【5】及び供給温度の最適化を図るなどの方策が考えられる。