106年 - 106 地方政府特種考試_三等_化學工程：化學反應工程學#66991

科目：化學反應工程學 | 年份：106年 | 選擇題數：0 | 申論題數：12

試卷資訊

所屬科目：化學反應工程學

選擇題 (0)

申論題 (12)

⑴以純反應物進入栓流反應器（plug flow reactor）內進行可逆放熱反應，反應器外以冷媒進行冷卻，冷媒溫度恆定為 T_C。請分別就溫度（T）對反應器體積（V），與轉化率（X）對體積（V）作略圖。前圖稱為圖一，後圖稱為圖二。在圖一中繪出反應器內、外溫度隨體積的變化，在圖二中繪出轉化率（X）與相對應的理論平衡時轉化率（X_e）隨體積的變化。解釋此兩圖（四曲線）的成因，若無解釋不予計分。（7 分）

⑵同⑴小題，但進行可逆吸熱反應，以熱媒進行加熱，熱媒溫度恆定為 T_H，作圖並解釋其原因，若無解釋不予計分。（7 分）

⑶同⑴小題，但採用絕熱栓流反應器，作圖並解釋其原因，若無解釋不予計分。（6 分）

⑴若使用栓流反應器（plug flow reactor）在 100℃與10 atm 下進行此反應，以10 gmol/min 的純 A 進料，需要多大的反應器才能達到 90%的轉化率？（16 分）

⑵如果⑴中的條件改為在 120℃與 15 atm 進行反應，20 gmol/min 的進料含 40% A 與 60%惰性氣體，是否也可估算反應器體積？請列理由。（4 分）

⑴請估計需時多久才能符合要求？（20℃的飽和蒸汽壓為 17.5 mmHg）（14 分）

⑵列出計算時所下的假設。（3 分）

⑶實際需要的時間應比估計多還是少？理由為何？（3 分）

⑴根據反應機制，反應速率表達式應為何？（13 分）

⑵做何假設可使反應機制符合實驗數據？請評估此假設的合理性。（3 分）

⑶反應階次（reaction order）與表觀（apparent）反應速率常數各為何？（4 分）

五、在一個連續攪拌反應器中（continuous stirred-tank reactor）A 與 B 反應成 C，此為氣相基本反應（elementary reaction），對 A 的反應速率常數 kA為 0.04 liter/gmol/min：

進料中包含 50 mol% A、40 mol% B 及 10 mol%惰性氣體，進口處總流量為 5.0 gmol/min，體積流率是 2.0 liter/min。若要反應到 50 mol% C，恆溫操作下反應器體積為何？（20 分）