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96年 - 96 專技高考_化學工程技師：化學反應工程（亦稱化工動力學）#36301

科目：化學反應工程學 | 年份：96年 | 選擇題數：0 | 申論題數：13

試卷資訊

所屬科目：化學反應工程學

選擇題 (0)

申論題 (13)

⑴假設有一化學反應 A + B → C + D 進行中，當產物 D 的濃度過高時，可能產生 所謂的產物抑制（product inhibition）現象，而降低了反應速率。為求避開或減輕 產物抑制（product inhibition）現象的發生，應該選擇連續攪拌式反應器（ continuous stirred tank reactor，CSTR）或是塞流式反應器（plug flow reactor，PFR）？ 為什麼？（5 分）
【已刪除】⑵有一並行反應（parallel reaction）如下所列：  
其中只有 D 是想要的產物，C 和 E 都是無用的副產物，請問： 
1.應該選擇高溫或低溫條件操作可以提高選擇率（selectivity）？為什麼？（2 分）
2.應該選擇 CSTR 或是 PFR 反應器可以提高選擇率（selectivity）？為什麼？（4 分）
⑶兩個體積一大一小的 CSTR 反應器準備串聯進行下列反應 -rA = k CA 0.5，請問怎 樣的排列次序可以得到較高的轉化率？為什麼？（5 分）
⑷有一並行反應（parallel reaction）如下所列： A → B rB = 0.03 A → D rD = 0.12CA A → E rE = 0.12CA 2 , 其中只有 D 是想要的產物，B 和 E 都是無用的副產物，假設 A 的進口與出口濃 度分別是 2.5mol/liter 和 1.2mol/liter，想要得到較高產物 D 濃度，應該選擇 CSTR 或是 PFR？為什麼？（5 分）
⑴在 90℃反應時，可逆反應的平衡轉化率是多少？（5 分）
⑵假設在 90℃等溫操作，如果想要達到平衡轉化率 80%的轉化率，請問需要的 CSTR 與 PFR 反應器體積各為多少？（14 分）
⑴請利用上列數據估算反應速率式動力學參數值 Vmax和 Km值。（10 分）
⑵假設在相同的溫度和酵素濃度下，利用一個 1 liter 的批式反應器（batch reactor） 進行上述反應，已知起始反應物（基質）濃度為 2mol/liter，請問達到 95%轉化率 需要多少時間？（10 分）
⑴在相同的進料條件與操作條件下，要求達到 40%轉化率時，需要多少觸媒使用量？ （10 分）
⑵假設在相同進料條件與操作條件下，60kg 觸媒改以 CSTR 反應器內進行，請問轉 化率可達多少？（10 分）
⑴依據動力學實驗數據請提出並解釋可能的反應速率式。（10 分）
⑵由提出的反應速率式，依據 Langmuir-Hinshelwood 原理異相觸媒反應分為：吸附、 表面反應、脫附三大步驟。請說明及推導可能的非均勻相觸媒反應機構，以及速 率決定步驟。請注意：Al-Si 顆粒的表面活性部位以『S』表示，其他需要的動力 學參數值可自行設定。（10 分）