問題 18

次の各文章及び図の【1】～【15】の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。なお、【1】、【3】及び【5】は複数箇所あるが、それぞれ同じ記号が入る。(配点計40点) (1) 連続多段蒸留塔の物質収支等について考える。 図1に示すような多段連続蒸留塔において、原料として、低沸点成分のモル組成$z_F$が0.5で流量Fが10kmol/sの混合溶液を供給して連続蒸留し、モル組成$x_D$が0.98で流量がD[kmol/s]の留出液と、モル組成が$x_W$で流量Wが5kmol/sの缶出液を得るものとする。なお、原料は原料供給段と同じ温度の飽和液の状態で供給されている。 **図1 多段連続蒸留塔** 1) 蒸留塔全体の物質収支から、留出液量Dの値は、【 1 】[kmol/s]である。 2) 凝縮器で凝縮した液のうち、液量L[kmol/s]を還流液として塔頂に戻すものとする。このとき、還流比Rを3とすると、還流液量Lの値は、【 2 】[kmol/s]である。 3) Rが3のとき、濃縮部の蒸気流量Vの値は、LとDから【 3 】[kmol/s]となる。

4) 缶出液のモル組成$x_W$は、低沸点成分の物質収支式 F·$z_F$ = 【 4 】から求めることができ、$x_W$の値は【 5 】である。

5) この連続多段蒸留塔のトレイを高効率タイプに改造した。この改造により、改造後の還流比R'が2で、改造前と同じ組成と量の留出液と缶出液を得ることができた。改造後の濃縮部の蒸気流量V'は、改造後の還流液量L'と留出液量D'から求められ、その値は【 6 】[kmol/s]となり、改造前に比べて減少することになる。

(2) 各種の乾燥装置は次のように分類される。 1) スラリ状やペースト状の液体原料を加熱気流中に供給して微粒化し、落下するまでの間に粉末状の製品を得る方式を【 7 】乾燥装置という。 2) 通風の方法として平行流と通気流があり、トレイ、金網あるいは多孔板上に乾燥材料を載せ、熱風で乾燥させるバッチ式の方式を【 8 】乾燥装置という。 3) 水平に移動する金網又は多孔板上に材料を供給し、熱風と接触させて連続的に処理する方式を【 9 】乾燥装置という。 4) 液体又はペースト状の乾燥材料を回転する円筒表面に薄膜状に塗布し、円筒内部に蒸気を入れて円筒壁を介して加熱乾燥させ、乾燥物をナイフエッジでかきとる方式を【 10 】乾燥装置という。 5) 多量に水分を有した乾燥用材料を冷却固化して低真空下で乾燥する方式で、材料が高温にならないので、熱に敏感な医薬品や食品の乾燥に適している方式を【 11 】乾燥装置という。

(3) 石炭の乾留についての知識を問う。 1) 石炭の乾留とは、空気を遮断した状態で石炭を加熱し、【 12 】することによって、ガスやタール及びコークスを生成する操作をいう。

2) コークス炉の熱バランスを考えた場合、出熱の中で最大の割合を占めているのは、【 13 】であり、排熱回収の上で重要になる。

3) コークス炉で生成されたコークスは、過去には水を散布する湿式消火法により消火冷却されていたが、現在では密閉容器の中で【 14 】を用いて消火冷却し、この顕熱を回収利用する乾式消火法が主流になっている。

4) 乾留中に発生するガス成分は水素及び炭化水素であるが、特に600～800℃の間で最も多く発生するガスは、水素、メタン及びエタンのうち、【 15 】である。