化學工程 92 年化學反應工程學考古題

液體A 之分解為二級反應，今將A 置於一批式反應器內進行反應，5 分鐘 後A 的轉化率為50%，試問欲達到A 的轉化率為75%，需再反應多少分鐘？ （20 分）

純反應物A 在反應器中進行氣相反應，生成B 與C， A → B rB = k1CA 2 k1 = 1 liter/mol‧s A → C rC=k2CA k2 = 0.01sec-1 當體積流率為0.01 liter/s，A 進口濃度為0.1 mole/liter，出口濃度為0.01 mole/liter 時，求： 採用連續攪拌反應器(CSTR)時，出口的流體組成。（10 分） 採用栓流反應器(PFR)時，出口的流體組成。（10 分）

有一均勻相化學反應，其反應機制如下： 1 1 X k C A ⎯→ ⎯ + 2 3 1 X k X A ⎯→ ⎯ + P C k X + ⎯→ ⎯5 2 其中A 為反應物、P 為產物、C 為觸媒、X1 與X2 為不穩定之中間產物。 推導出產物P 的速率方程式(rate equation) （14 分） 當反應物濃度很高時，相對於反應物之級數(reaction order)為何？（2 分） 當反應物濃度很低時，相對於反應物之級數(reaction order)為何？（2 分） 相對於觸媒之級數(reaction order)為何？（2 分） ⎯⎯ ← 2 k ⎯⎯ ←

k 九十二年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號： 類 科： 化學工程 考試時間： 二小時 全一張 （背面） 32810 四、在一定壓，栓流反應器中進行乙醛之氣相分解反應：CH3CHO → CH4+CO 進料中，CAo = 1 mol/liter，流速為2 liter/s。相對於乙醛為二級反應，反應 常數為0.001 liter/mol‧s。求使轉化率為0.8 之反應器體積（20 分）

某一不可逆(irreversible)的非均勻(heterogeneous)氣 / 固相觸媒化學反應式 為A(g) → R(g)，此反應系統之反應速率式(reaction rate law)為 ′ −Ar = kCA/(1+KACA)，其中 ′ −Ar 為反應物A 之消耗速率，k 與KA 分別為反應速率 常數與平衡常數，CA 為反應物A 在氣相中的莫耳濃度。 A 與R 在觸媒表面的吸附能力何者為大？請說明之。（5 分） 假設此反應在一可視為連續攪拌器(CSTR)中進行，請計算在恆溫 (isothermal)及穩態(steady state)下，當反應物A 之轉化率(conversion, XA) 為0.8 時之反應器體積。（15 分） 數據：T = 500℃, PA0 = 3.17atm, FA0 = 1 mol/s, ρb = 0.5 g/cm3, k = 0.01 liter/(g cat.-s), KA = 125 liter/mol。其中T 為反應溫度，PA0 與FA0 分別為A 在反應 器入口之分壓(partial pressure)與莫耳流率(molar feed rate, mole/time)，ρb 為 反應系統之體密度(bulk density)。假設理想氣體狀態方程式(ideal gas law) 適用於此反應系統，氣體常數(R)為0.082 liter-atm/mol-K。