化學工程 103 年化學程序工業考古題

流體化觸媒裂解（Fluid Catalytic Cracking, FCC）是石油煉製中的重要製程，也是煉 油工業污染性較重的製程，製程可分為裂解及再生二部分，試問： ㈠裂解所排放的廢氣中，硫化物是以何種型式存在？試寫出其分子式。如何將此硫 化物於廢氣分離？分離後的硫化物如何轉化為具市場價值的固態硫？試以化學反 應式表示之。（9 分） ㈡觸媒再生所排放的廢氣中，硫化物是以何種型式存在？試寫出其分子式。再生所 產生的廢氣，在排放於大氣之前，尚需經過脫硫的程序，以降低空氣污染，試問 此脫硫程序如何進行？（6 分）

蒸汽裂解（steam cracking）的主要反應如下： 6 2H C 2 4 2 H H C + kJ/mol 137 298 = Δ o H → ← 此裂解亦是主要的乙烯生產製程之一，生產時採用高溫、並於乙烷進料中加入大量 的蒸汽。試問： ㈠另一個生產乙烯的重要製程為何？（3 分） ㈡反應需採用高溫的理由為何？（3 分） ㈢蒸汽在此反應中的功能為何？（4 分）

聚酯纖維（polyester fiber）是現今產量最大的合成纖維，TPA（terephthalic acid） 則為生產聚酯纖維的原料之一。 ㈠試寫出TPA 分子的結構式。（4 分） ㈡生產TPA 所用的原料為何？（3 分） ㈢生產聚酯纖維時，除TPA 外，另一主要原料為何？（3 分）

試以化學反應式說明下列工業上重要的反應：（每小題5 分，共15 分） ㈠甲醇羰基化（carbonylation of methanol） ㈡丙烯氫甲醯化（hydroformylation of propene） ㈢乙烯氯氧化（oxychlorination of ethene） 103年公務人員特種考試關務人員考試、103年公務 人員特種考試身心障礙人員考試及103年國軍 上校以上軍官轉任公務人員考試試題 考 試 別： 關務人員考試

茲將22℃的液態氯以234.4 kg/h 的流速連續注入氣化器（vaporizer）中使之氣化為 5℃的氯氣，氣化的過程以2 bar（絕對壓力）的飽和蒸汽提供熱源，蒸汽通過蛇管 （coil）釋出潛熱（2201.6 kJ/kg）並以飽和液排出，已知液態氯在22oC 的氣化熱為 290 kJ/kg，氯氣的熱容為0.48 kJ/(kg⋅℃)，試估算蒸汽的用量(kg/h)。（10 分）

氨可用空氣氧化生成硝酸，其反應如下： 2 3 O 2 NH + O H HNO 2 3 + → 若進料只有氨及空氣（21%氧，餘為氮），反應後的無水氣體（water-free gas）組 成（莫耳百分比，mol%）為NH3（0.8%）、HNO3（9.5%）、O2（3.8%）、N2 （85.9%），試估算氨的轉化率及空氣的過量百分比（excess air percentage）。（20 分）

茲將含40 mol%正戊烷（n-pentane）及60 mol%正己烷（n-hexane）的液體混合物連 續注入250℉及80 psia 的閃餾分離器（flash separator）中，已知在250℉時正戊烷 的蒸氣壓為9.07 atm，正己烷為4.03 atm，試決定： ㈠每莫耳混合液進料可得的塔頂氣體及塔底液體的莫耳數。（10 分） ㈡塔頂氣體及塔底液體的莫耳百分比組成。（10 分）