化學工程 114 年化學程序工業考古題

煤炭為能源工業原料之一，請說明利用煤炭依序製備合成氣、甲醇、二甲 基醚、汽油之相關化學反應式及所使用之觸媒。（25 分）

酚及丙酮皆為重要之石化中間物，請說明以丙烯及苯作為進料，同時製備 酚及丙酮之相關化學反應式及所使用之觸媒。（25 分）

何謂永續航空燃油（Sustainable Aviation Fuel）？請分別列舉四項可作為 永續航空燃油之生產原料及其採用之方法。（25 分）

一混合物進料（F）包含正丁烯（40 mol%）及丁烷（60 mol%）流經固定 床反應器，部分正丁烯轉化為異丁烯，而丁烷不參與反應。為了提昇正丁 烯轉化率，所以反應器出口端之部分物流（R）將回流至反應器進口端（與 原始進料F 匯合），且整體程序產物出口端（P）／回流物流（R）之莫爾 比值為9.0。（假設產物出口端之正丁烯濃度為X%、異丁烯濃度為Y%） ㈠說明F 與P 之關係式。（5 分） ㈡說明R 與P 之關係式，並列出整體程序之丁烷守恆關係式。（10 分） ㈢以上述參數分別表示反應器進、出口端之異丁烯莫爾數。（10 分）

一蒸餾裝置採連續式操作，進料為含45%甲醇和55%乙醇的混合液，速 率為每小時500 公斤。蒸餾後從塔頂獲得餾出物含70%甲醇和30%乙 醇，而從塔底獲得的餾餘物含15%甲醇和85%乙醇。試求塔頂餾出物和 塔底餾餘物的流率每小時各為多少公斤？（16 分）

含30%重量百分率酒精的酒精水溶液進入分餾塔進行精餾，欲得到95% 重量百分率酒精之酒精水溶液的塔頂產物，而殘餘液中酒精的重量百分 率不得超過5%，試回答下列問題： ㈠每公斤的進料可獲得多少公斤的塔頂產物？（7 分） ㈡若迴流比為3，進料的比焓為40 Kcal/Kg，迴流的比焓為−20 Kcal/Kg， 塔頂蒸氣的比焓為160 Kcal/Kg，塔底產物的比焓為10 Kcal/Kg，每公 斤的進料須由冷凝器移出多少Kcal 熱量？（10 分） ㈢每公斤進料再沸器需提供多少Kcal 熱量？（10 分）