111年 - 111 專技高考_化學工程技師：化學反應工程（亦稱化工動力學）#111956

科目：化學反應工程學 | 年份：111年 | 選擇題數：0 | 申論題數：10

試卷資訊

所屬科目：化學反應工程學

選擇題 (0)

申論題 (10)

一、考慮氣相反應2A→3B，其速率定律式（rate law equation）為−r_A = kC²A，屬於二階反應（second-order reaction）。若此反應發生在恆溫、恆容的密閉裝置中，進行之前先注入 1 atm 的氣體 A，後續固定在 305 K 下進行反應；經過 5 min 後，可測得內部壓力上升至 1.40 atm。假設 A 與 B 皆可視為理想氣體，試求 A 的轉化率（conversion）與反應的速率常數（rate 。（20 分） constant）

(一)使用一個栓流反應器（plug flow reactor，PFR）進行反應時，該反應器之體積至少應為何？（10 分）

(二)使用一個連續攪拌槽反應器（continuous stirred tank reactor，CSTR）進行反應時，則該反應器體積至少應為何？（5 分）

(三)串聯二個 CSTR 進行反應時，欲使兩個反應器之體積和最小，則各反應器的體積應為何？其配置方法應為何？（5 分）

(四)反應物流入一個 CSTR 反應後，再進入一個 PFR，欲使兩個反應器之體積和最小，則各反應器的體積應為何？其配置方法應為何？（10 分）

(一)寫出 R 對 S 的選擇比（selectivity）關係式，式中必須包含濃度與溫度。（10 分）

(二)從控制濃度與溫度的觀點，說明產物中含有高比例 R 的策略。（5 分）

(三)針對以下 5 種操作方式，寫出每一種操作的特性，並選擇適合本題需求之操作方式與說明原因。（10 分）

(一)所需反應器體積至少應為何？（10 分）

(二)為使系統控制在恆溫狀態下，需加入或移除的熱傳速率（heat transfer rate）應為何？（15 分）