化學工程 94 年化學反應工程考古題

有一氣相反應2A⇔B在一連續攪拌反應器(CSTR)中反應，反應速率式為 3 ; 3 T0 T0 = = n n 1

B0 A0 n n 已知總壓P = 1 bar，反應速率常數k1 = 0.05 mol m-3 s-1bar-2，k -1 = 0.025 mol m-3 s-1 bar-1， 總體積流率vT0 (600K, 1 bar) = 1 liter s-1，T= 600 K，R = 8.314 J mol-1 K-1。（25 分） 當xA=0.25 時，PA和PB分別為多少？ 當xA=0.25 時，反應速率為何？ 最初時有幾莫耳的A物質被送入反應器中，亦即n =？ xA=0.25 所需的反應器體積為多少？ 註：n =初始總莫耳流率（mol s-1）；n = A物質的初始莫耳流率（mol s-1）； PA=A物質的分壓（bar） rA=k1 2 A p −k −1PB ， A0 T0 A0 二、考慮下面兩個彼此競爭的液相反應，A + B→ R 和A + B→ S，反應速率式分別為 4.0 −⎞ ⎛⎞ ⎛ C C 1 ⎟ ⎠ ⎜ ⎝ ⎟ ⎠ ⎜ ⎝ = C C k r B A R 2.1 4.0 ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ C C 2 ⎟ ⎠ ⎜ ⎝ ⎟ ⎠ ⎜ ⎝ = C C k r B A S 已知k1 = 1.0 mol liter-1 s-1， k2 = 2.0 mol liter-1 s-1，C=參考濃度 = 1 mol liter-1 CA0=C B0=1 mol liter-1，試問以一連續攪拌反應器（CSTR）；一栓流反應器 （PFR）進行反應所得R之產率（yield）分別為？兩者的轉化率都是80 %。 （25 分） ，

考慮一氣相不可逆反應A+B→C。A的進料流率（feed rate）是10 mol/min且A和B為 等莫耳。已知A物質的進料濃度為0.4 mol dm-3；k = 2 dm3 mol-1 min-1；T0 = 500 K， 試問：（25 分） 獲得90 %轉化率的連續攪拌反應器的體積為多少？ 獲得90 %轉化率的栓流反應器體積為多少？

一級反應A→B，反應速率式為 rA= kCA；vT/k = 1 m3，試計算在一栓流式反應器 和一連續攪拌式反應器的串聯系統（connected in series）中，獲得90%反應物轉 化率所需之反應器總體積為多少？ 試計算在兩個同體積的連續攪拌式反應器的串聯系統中，獲得90%反應物轉化率 所需之反應器總體積為多少？ （25 分）