化學工程 99 年化學反應工程(亦稱化工動力學)考古題

在一個液相反應器（反應器體積為V，流體體積流量為v）內，若先通溶劑使達到穩 定狀態後，再於時間為零時（t=0）通入反應物種A，使A 在進料中的濃度為CA0， 但不改變流體的體積流量。反應為不可逆的一級反應。 請導出栓流反應器（plug flow reactor）出口的反應物濃度隨時間的關係。（10 分） 請導出連續攪拌反應器（continuous stirred tank reactor）出口的反應物濃度隨時間 的關係。（10 分）

在連續攪拌反應器中，正在進行非恆溫的反應，請問是否吸熱和放熱反應皆有可 能產生多重穩定狀態（multiple steady states）？請詳細解釋。（10 分） 同，但反應器更改為栓流反應器，請詳細解釋。（10 分）

有一化學反應經實驗觀察到反應速率（r）與溫度（T）間的關係如下： 請問在不同溫度區間為何會有不同的活化能？是否反應機制隨溫度上升而改變？ 那一些反應具有如此特性？請舉至少二例。（10 分） 同，但圖形如下：（10 分） log r ) K 1 ( T 1 log r ) K 1 ( T 1

兩個連續攪拌反應器串聯時，若欲達到相同轉化率，證明當二反應槽的體積相同時， 總體積最小，進行的反應為一級（first order）反應。（20 分）

在流體化床反應器（fluidized bed reactor）中當觸媒粒的內擴散對反應速率有明顯影響 時，若在實驗時未考慮內擴散效應而求得的活化能，會比實際的反應活化能較高或低？ 為什麼？（10 分）請比較流體化床反應器與填充床反應器（packed bed reactor）之 優缺點，那一個適用於高放熱反應，請解釋。（10 分）