化學工程 97 年化學程序工業考古題

某能量公司的鍋爐，一個使用天然氣，另一個使用燃油，從燃料的分析得知：天然 氣為96% CH4，2% C2H2，2% CO2；燃油為CnH1.8n。從兩者出來的煙道氣體進入同 一煙囪，其中的混合氣體由奧色特分析知：10% CO2，0.63% CO，4.55% O2，試求 來自燃油燃燒的碳為總碳量的多少%？（20 分）

溶液含12%重量比的溶解非揮發性固體，送入一蒸餾器中，固體的分子量是123.0， 溶液的有效蒸氣壓等於水的莫耳分率，即p = p*x， 其中 p = 溶液的有效蒸氣壓 x = 水的莫耳分率 p* = 純水的蒸氣壓 蒸餾器的壓力為1.121 psia，溫度為110°F，試計算每100 磅進料溶液可得多少磅純 水（於蒸氣流中）。並計算從液體流中，離開的溶解非揮發性固體的重量百分比。 （15 分）

開始做一般能量均衡式及每種程序之簡化，列出如下代表此程序之能量均衡式。對 一般能量均衡式中每種各別的項目標明數目，且說明開列保留或刪除之各項數（不 必在此題中求計任何之量）。（15 分） 在熱交換器中，水每秒100kg 由100°C 冷卻至50°C，該熱用於加熱20°C 以 250kg/s 進入之苯，求計苯之出口溫度。 在一動力廠中，一架饋水泵以500 kg/min 之流率將水循環由渦輪冷凝器至水蒸汽 生產廠，水壓由6.5 kPa 升至2800 kPa。若該泵絕熱操作具一50 %的全部機械效率 （包括泵及其推動之馬達），求計泵馬達所需之電力（以kW 計）。至泵之進及出 線路均相同直徑，由摩擦引起泵之溫度上升可忽略不計（即泵可視為恆溫操作）。 苛性鹼溶液與水混合稀釋乃由20% NaOH 加在水中變為10%，如物料起初在 25°C 且程序為絕熱的，則混合後之溫度為何？

垂直轉爐用純焦碳在空氣中燃燒產生CO2的熱空氣將石灰石（CaCO3）轉化成CaO。 爐頂進料的純焦碳與純石灰以及爐底吹入的空氣均為25°C，以950°F燒成純CaO（不 含C或CaCO3）由爐底出來，而600°F不含氧的燃燒後氣體由爐頂排出。假設CaCO3 與C進料的莫耳數比為1.5 比1，試依據下列熱容量數據，求：（20 分） 燃燒後氣體的組成。 以Btu/(lb mol)的進料焦碳為單位，轉爐所散掉的熱量。 組成 Cp [Btu/(lb mol)(°F)] CaCO3 24.2 CaO 12.3 C 3.72 97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 全一張 （背面） 33850

從不含O2的燃燒氣體中去除CO2可得純氮氣。某含20% CO2（體積）與80% N2 （體積）的氣體，在一吸收塔中與含20% NaOH的溶液接觸後，CO2被吸收形成 Na2CO3，而N2被送出乾燥，如下圖所示。（30 分） 若氣體進料率為18°C及100kPa下300 m3/hr的氣體混合物。又設需用NaOH溶液 過量20%之使用量（即20% excess），問需用多少20% NaOH溶液？ 若進料時NaOH溶液的溫度為27°C，氣體的溫度為18°C。又設自塔中離去的N2 及 Na2CO3溶液溫度相同，問此溫度為多少？[Cp值，NaOH溶液為3.8 J/(g)(°C)， NaOH-Na2CO3溶液為3.85 J/(g)(°C)] 在冷卻器內將N2冷卻至18°C，則每小時需移去多少熱量？ 假設NaOH的 H △ f°為-426.60 kJ/g mol。 吸收塔 27°C 20% NaOH溶液 N2 冷卻器 80% N2 20% CO2 18°C Na2CO3 NaOH H2O 27°C N2至乾燥