化學工程 92 年化學反應工程考古題

某反應物A，其分解反應的可能機構（reaction mechanism）為 A + A ' A* + A A*  R + S A*為中間產物。 試找出A 的反應速率式（rate equation）。（10 分） 試問A 的濃度對速率式的影響為何？（10 分）

將含純A 的水溶液（CA0＝1 kmol/m3）通入一批式反應器（batch reactor）中反應。 反應為可逆（A ' R），其速率式為-rA＝（0.02 min-1）CA－（0.01min-1）CR。 試問： A 的平衡轉化率為何？（10 分） 當反應時間為30 分鐘時，A 的轉化率為何？（10 分）

將一含輻射物質A（半衰期＝30 min，A  R，一階反應）的氣體通入兩個串聯的 混流式反應器（mixed reactors in series）中，每個反應器的空間時間（space time） 各為120 分鐘。若以單一混流式反應器（mixed flow reactor，MFR）取代原兩個串 聯反應器，在保持相同A 衰退情況下， 試問： 本反應的速率常數（rate constant）為何？（10 分） 單一反應器所需的空間時間為何？（10 分）

將純氣體A 通入一塞流式反應器（plug flow reactor，PFR）中反應，反應的速率式 可表示為A  2R，-rA＝（10 min-1）CA。當反應器的體積為0.1m3 時，A 的轉化率 為90％。試問，若原反應器以混流式反應器（mixed flow reactor，MFR）取代， 在保持相同體積情況下，A 的轉化率變為多少？（20 分）

有一液相平行反應（2A  R；A  S），R 為想要產物（desired product），rR＝CA 2， rS＝2CA。 試問： 針對A，R 的瞬間分產率（instantaneous fractional yield）如何表示？（5 分） 使用單一塞流式反應器（plug flow reactor，PFR）或混流式反應器（mixed flow reactor，MFR），何者可獲得CR 的最大值？（5 分） 若CA0＝10 kmol/m3，則此CR 的最大值為何？（10 分）