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96年 - 96 公務升官等考試_薦任_化學工程：化學反應工程學#34396

科目：化學反應工程學 | 年份：96年 | 選擇題數：0 | 申論題數：5

試卷資訊

所屬科目：化學反應工程學

選擇題 (0)

申論題 (5)

一、在一定體積之批式反應器中進行A B + C → 反應，進行期間溫度均可保持在 473K。 一開始時反應器內僅含有 A，反應器內壓力為 1.0 atm；當反應經過 55 秒，反應器 壓力上升 60 %。若此反應為一與 A 濃度平方成正比之二階不可逆反應，試計算反 應常數。氣體屬理想氣體，理想氣體常數 R 為 82.05 (cm3 -atm)/(mol-K)。（20 分）
二、一體積為 10 cm3 （實驗室用）之連續攪拌槽反應器（continuous stirred tank reactor, CSTR）用於研究A B → 反應。A 的進料濃度皆維持在 0.05 mol/cm3 ，當進料體積流 率為 2.0、1.0 及 0.5 cm3 /s 時，CSTR 出口處 A 的轉化率分別為 0.333、0.5 及 0.667。 現在你被要求對於進料中 A 的濃度為 0.05 mol/cm3 ，進料的體積流率為 50 cm3 /s 時 進行放大設計。若 CSTR 出口處的轉化率為 0.8 時，所需反應器的體積為多少？ （20 分）
三、一均勻液相反應 A + B→C 於一理想栓流式反應器（plug flow reactor, PFR）中 進行。此反應為二階不可逆反應，反應速率式為 –rA = kCACB，反應常數 k 為 0.1 cm3 /(s)(mol)。若此 PFR 截面積為 5 cm2 ，長度為 30 cm，進料中只含有 A 及 B， 其濃度均為 0.02 mol/cm3 ，體積流率為 0.5 cm3 /s。此操作可視為等溫操作，試問 PFR 出口處 A 之轉化率（conversion）為多少？（20 分）
四、兩一階液相反應A B + C → 與B D + C → 於一個固定體積之 CSTR 中進行。第一個反應 之反應速率常數 k1為 8×10-2 s -1，另 k2/k1 = 0.5。若進料中僅含有 A 且 A 之濃度為 8.0 mol/L，假如 B 為所需要的產物，B 在 CSTR 出口處的最大濃度為多少？（20 分）
五、一非均勻觸媒反應 A →B 於一固定床反應器（fixed bed reactor）中進行。假設觸媒顆 粒內之擴散阻力可忽略，亦即有效因子（effectiveness factor）為 1.0。若此反應為一階 不可逆反應，反應常數 k 為 0.06 cm3 /(s)(g 觸媒)，觸媒顆粒密度為 1.0 (g 觸媒)/ cm3 ， 觸媒顆粒直徑為 0.1 cm；又固定床反應器長度為 10 cm，固定床反應器內孔隙度 （void fraction）為 0.6。假設界面質傳阻力不可以忽略，界面質傳係數為 0.01 cm/s， 試問當進料線性流速為 1.0 cm/s 時，在沒有軸向分散（axial dispersion）效應下，固 定床反應器出口處 A 的濃度為進料濃度之多少百分比？（20 分）