化學工程 96 年化學程序工業研究考古題

何謂綠色化學製程？有何重要性？（20 分）

氫氣是未來清淨能源之一，試以重組反應（reforming）和水煤氣轉換（water-gas shift），說明化學工業生產氫氣的方法。（20 分）

空氣工廠分離氣體，示意圖如下，如欲生產每小時100 mole，90%的粗氧氣供工業用， 計算需要的空氣進料流量（mole/hr）、粗氧氣流的成分和粗氮氣流量（mole/hr）。 （20 分） 空氣成分N2 78.08%，O2 20.98%，Ar 0.94%。 * 分析發現粗氮氣流中不含氬氣（Ar）。

有不可逆一階反應（1st order reaction）AÆB，在一個連續式攪拌反應槽（continuous stirred tank reactor, CSTR）進行，假設反應前後流體密度均不變，在進料體積流量 10 L/min，反應速率常數 k = 0.23（1/min）條件下，如果要達到90%的轉化率，反 應器的體積需要多大？（20 分）

正戊烷（n-C5H12）、異戊烷（iso-C5H12）和新戊烷（neo-C5H12）各別的Gibbs free energy of formation 如下列所示。在溫度400 K，壓力1 bar 下，計算三種戊 烷的混合物，在平衡時的各別莫耳分率（mole fraction）。平衡常數（K）公式 ∆G = -RT ln K，其中氣體常數R = 8.314 J/mole-K。（20 分） 5 C(s) + 6 H2(g) = n-C5H12(g) ∆Gf = 40.195 kJ/mole 5 C(s) + 6 H2(g) = iso-C5H12(g) ∆Gf = 34.415 kJ/mole 5 C(s) + 6 H2(g) = neo-C5H12(g) ∆Gf = 37.640 kJ/mole 空氣工廠