問題 18

次の各文章の【1】～【17】の中に入れるべき最も適切な字句又は記述をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。なお、【8】及び【10】は2箇所あるが、それぞれ同じ記号が入る。(配点計40点) (1) 蒸発操作の基本事項、その方法及び効率的運用について考える。 1) 蒸発には、溶液の温度が沸点以下のとき、その液面に見られる【 1 】蒸発と、沸点に達して液の内面から蒸気が発生する【 2 】蒸発がある。蒸発操作を行うときには、溶液の持つ制約条件や操作の能率などから、適当な条件が選ばれる。

2) 溶質と溶媒からなる水溶液の沸点は、圧力と溶質の濃度に依存する。同一圧力下において、水酸化ナトリウム10%水溶液と水酸化ナトリウム30%水溶液の沸点を比較したとき、水酸化ナトリウム10%水溶液の沸点は【 3 】。

3) 蒸発缶を用いた蒸発操作では、加熱に要した熱量に見合う量の蒸気が缶内で発生するので、これを再利用することにより、エネルギー消費量を削減することができる。 例えば、【 4 】法では、一度発生した蒸気をターボ圧縮機又はエゼクタにより断熱圧縮して、発生蒸気の【 5 】を上昇させ、液の加熱用蒸気として再利用する。 また、【 6 】法では、第1缶で発生した蒸気を【 7 】圧力で運転している第2缶の熱源として利用する。さらに第3缶、第4缶と順次作用させ熱の再利用を図っている。

(2) 熱風乾燥装置は比較的多量のエネルギーを消費する装置である。乾燥装置の熱損失及びその省エネルギー対策について考える。 1) 乾燥装置において熱損失となる主なものには、乾燥用空気が排気されるときに持ち出す【 8 】、乾燥装置本体からの伝導、対流、放射による熱損失、乾燥装置の間隙などからの熱風の【 9 】による熱損失等がある。 2) 同じ乾燥製品の乾燥結果を得ながら、乾燥用空気が排気されるときに持ち出す【 8 】を減らす方法としては、熱風を循環させる方法の他に、可能な範囲で熱風の量を減らす方法、及び熱風の【 10 】を下げる方法がある。熱風の量を減らすと、熱風の【 11 】が【 12 】ことになり、乾燥速度が低下する。また、熱風の【 10 】を下げても乾燥速度は低下する。

(3) 石炭及び石油系の原料を用いて合成ガス、水素などのガス生成物を得る操作をガス化と呼んでいる。ガス化における基本的な反応は、熱分解、水素化分解、水蒸気改質及び部分酸化であり、これらの反応が同時あるいは継続的に反応器内で起こる。 1) 石炭の乾留によりコークス炉ガスを生成させるように、原油、重油を高温で加熱し低分子の炭化水素ガスを得る反応を【 13 】という。この反応で得られる炭化水素ガスは【 14 】系炭化水素の含有量が多くなる。 2) 比較的分子量の大きい炭化水素を【 15 】下で水素と接触させ、低分子の【 16 】系炭化水素とする反応を水素化分解という。 3) 炭化水素を完全燃焼より少ない酸素量で反応させると、発熱を伴って二酸化炭素や水蒸気が生成される。次いで、この熱を利用し生成した二酸化炭素や水蒸気を、残りの炭化水素と反応させ、一酸化炭素や水素を得る。この一連の反応を【 17 】という。