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： 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） 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）

請依製造方法或程序將酒分類（10 分），並每類均舉例（4 分），且說明各類之製 法。（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： 另一個生產乙烯的重要製程為何？（3 分） 反應需採用高溫的理由為何？（3 分） 蒸汽在此反應中的功能為何？（4 分）

無論是動物或植物油脂的製造，都需先經過採取再精製處理的程序，請分別寫出 動物 和植物油脂之採取方法（10 分），以及 至少五種油脂的精製處理方法。（10 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。 試寫出TPA 分子的結構式。（4 分） 生產TPA 所用的原料為何？（3 分） 生產聚酯纖維時，除TPA 外，另一主要原料為何？（3 分）

 何謂「暫時硬水」和「永久硬水」？（10 分）  分別寫出處理（降低水之硬度）以上兩種硬水的方法。（10 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） 甲醇羰基化（carbonylation of methanol） 丙烯氫甲醯化（hydroformylation of propene） 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 全一張 （背面）

一容器內裝有一克莫耳的理想氣體，假設此氣體體積無論如何變化，施壓在此氣體 的壓力都維持常壓，如果清晨的氣溫是15℃，而中午則是35℃，請問（假設以下 過程均為可逆程序（reversible process））：  從清晨到中午，此氣體之內能變化（internal energy change）為何？（10 分）  如果又從中午回到清晨的狀態，此氣體所作的功（work）、所傳至容器的熱 （heat），以及內能變化為何？（6 分）  對此加熱和冷卻的整個程序（overall process）而言，其功、熱和內能變化為何？（4 分） （已知氣體常數為8.314 J/(g-mol)(K)，假設此理想氣體之熱容（heat capacity） 為30 J/(g-mol)(K)）。

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）

有一由甲烷（CH4）和乙烷（C2H6）組成的燃料氣體，以通入富氧空氣（oxygen-enrich air） （48 mol% O2）燃燒此燃料氣體來分析其組成，所得到的煙道氣（flue gas）之組成 為：24 mol % CO2、14 mol % O2 和62 mol % N2，請問：  此燃料氣體中甲烷之莫耳分率（mole fraction）為何？（15 分）  每莫耳（mole）燃料氣體需用多少莫耳富氧空氣？（5 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： 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） 塔頂氣體及塔底液體的莫耳百分比組成。（10 分）