化學工程 102 年化學反應工程(亦稱化工動力學)考古題

利用管狀反應器進行氣相反應A→B，此反應器由50 支平行管組成，其每支的長度 為1.2 m，管子內徑為2 cm。已知此反應為一階反應，速率常數在93℃和149℃分 別為0.00152 s-1 和0.074 s-1，請問當A 進料速率為225 kg/h 且操作壓力為8 atm 時， 其操作溫度要控制在幾度，才可使A 的轉化率達到80%？（A 的分子量為73； R=0.082 L．atm/mol．K）（25 分）

請由表所列出四氫呋喃（THF）熱分解之半生期數據來決定其反應速率式，單位以 莫爾、升與秒表示之。（25 分） π0, mmHg t1/2, min T, ℃ 214 14.5 596 204 67 530 280 17.3 560 130 39 550 206 47 539

在固定體積的球型反應器內進行零階氣相反應A→rR，反應器內含20%之惰性物 質，反應2 分鐘後壓力由1 大氣壓升至1.3 大氣壓。若此反應發生於恆壓批式反應 器內，其進料壓力為3 大氣壓且含40%惰性物質，試問反應4 分鐘後其體積變換率 為多少？（25 分）

零階液相放熱反應A→B 發生於80℃下的套管式混流反應器（CSTR），反應器內 的冷卻水水溫為0℃，熱傳係數為120 W/m2．K，請計算會使反應器失控爆炸的臨 界熱傳面積。（25 分） 註： k=1.127 kmol/m3．min at 40℃ k=1.421 kmol/m3．min at 50℃ 溶液的熱容量：4 J/g；密度：9×102 kg/m3；反應熱：-500 J/g；進料溫度40℃； 進料速率90 kg/min；A 的分子量90 g/mol。