化學工程 107 年化學反應工程學考古題

下列連續液態反應於栓流式反應器（plug flow reactor）進行： C B A k k ⎯→ ⎯ ⎯→ ⎯

1 ，k1 與k2 為反應速率常數。 反應器體積為100 公升，體積流速為20 公升/秒，A 的起始濃度為CA0 = 0.2 mol/liter， k1 = 0.5 s-1，k2 = 0.3 s-1。試計算A（9 分）、B（8 分）、C（8 分）在反應器出口的濃 度。 二、有一個一階可逆氣相反應於反應器中進行， A⇔B 在300 K 時的平衡常數為35，反應熱為－5000 cal/mol，工程師認為其操作溫度須在 125℃以下才能達到A 的轉化率（conversion）為80%，試驗證工程師的說法是否正 確？（25 分）

今有一個一階不可逆液相反應於連續攪拌槽式反應器（CSTR）進行，轉化率為50%， 若在此反應器後面再加兩個同體積的連續攪拌槽式反應器（CSTR），在第三個反應 器的出口轉化率會是多少？（25 分）

在混合流動反應器中，飽和溶液A 進料（CA0 = 0.1 mol/liter）每小時生成100 mol 的 R，反應為 A →R, rR = (0.2 h-1)CA 於CA0 = 0.1 mol/liter 時，反應物成本為$A = $0.50/mol A 包含設置、輔助設備、測試設備、經常費用、勞動、折舊等之反應器成本為 $m = $0.01/(hr．liter) 試計算最佳操作條件之反應器體積（7 分）、進料速率（6 分）及轉化率（6 分）。如 果未反應的A 被丟棄，則在最佳操作條件下，R 的每單位成本為何？（6 分）