化學工程 101 年高等化學反應工程學考古題

請簡要解釋下列名詞：（每小題5 分，共10 分） ㈠Temperature-time trajectories ㈡Overall effectiveness factor

某一恆溫、基本的（elementary）、可逆的液相反應A B（k為正反應速率常數、 K為反應平衡常數），在一串聯之plug flow reactor（PFR(1)）— continuous stirred tank reactor（CSTR(2)）中進行。PFR之進料為純A。請將CSTR之體積（V2）表 示為A進入PFR之莫耳濃度（CA0）與莫耳流率（FA0）、k、K以及CSTR之轉化率 （X2 < 平衡轉化率）等參數的函數。（40 分）

某一恆溫、定壓、基本的（elementary）、不可逆的氣相反應A+B →C+D+E+F （k為反應速率常數）在一plug flow reactor（PFR）中進行。請將PFR之體積（V）表 示為A與B進入PFR之莫耳濃度（CA0與CB0，CA0=CB0）與莫耳流率（FA0與FB0）、k 以及A之轉化率（X）等參數的函數。（30 分）

某一恆溫氣－固觸媒反應A(g) BB(g)之反應機制如下所示： 吸附：A(g) + S A‧S, 反應速率常數為k → 1 表面反應：A‧S B‧S, 反應速率常數為k → 2 脫附：B‧S B → B(g) + S, 反應速率常數為k3 其中S 為觸媒表面活性位置（surface active sites）、A‧S 與B‧S 分別為吸附在表 面活性位置上之A 與B。假設B‧S 為吸附在表面活性位置上最豐富之中間產物 （intermediate），又A‧S 與B‧S 之濃度可藉由pseudo-steady state hypothesis （PSSH）來估算。請推導其反應速率式。（20 分）