化學工程 99 年程序設計考古題

以下是某化工製程的部分程序流程圖（process flow diagram），圖中菱形符號數字 內表物流（stream）的編號，長方形內數字表溫度、單位為℃，梯形內數字表壓力、 單位為bar。 若冷凝器E-205 的熱移除量Q=3,140 MJ/h，冷卻水（cw）入口為30℃，出口為 40℃，總熱傳係數U=850 W/m2．℃，試計算此冷凝器的熱傳面積（m2）。（10 分） 若迴流槽V-201 的長度直徑比（length/diameter ratio）為3，16 號物流的流量為 2,170 kg/h，10 號物流的流量為5,970 kg/h，迴流槽內的液體密度為660 kg/m3， 試計算此迴流槽的大小尺寸。（10 分） 若再沸器E-204 的熱負荷量Q=2,490 MJ/h，試計算此再沸器的蒸汽使用量（kg/s） 以及其公用設施（utility）的年成本（US$）。假設此工場每年操作8,000 hrs， 中壓蒸汽（mps）的蒸發潛熱（latent heat of vaporization）為2004.1 kJ/kg，成本 為US$28.31/1000 kg。（10 分） 46 10.3 E-205 cw 89 10.4 mps 22 12 1 P-202 A/B 139 7.4 V-201 E-204 9 10 16 T-201 11 LIC FIC LIC 12 99年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師 考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 類 科： 化學工程技師 全一張 （背面）

甲苯（toluene）儲存於1 atm、25℃的儲槽內，此槽與大氣連通。以製程安全的觀 點，試評估槽內蒸氣在平衡狀態下是否可燃（flammable）？（30 分） 甲苯的LFL（燃燒下限）=1.4 vol.% in air，UFL（燃燒上限）=6.7 vol.% in air。甲苯 的Antoine 方程式如下： 67 . 53 52 . 3096 0137 . 16 ) ln( − − = T Psat 式中， sat P 的單位為mmHg，T 的單位為K。

欲設計一反應器用於具腐蝕性的液體，若使用普通鋼材（A 材料），硬體成本約為 $5,000 美金，可使用期限為三年，若使用較好的不鏽鋼材質（B 材料），成本約為 $15,000 美金，假設兩種反應器在使用年限後其殘餘價值皆為零，且將再購置同樣 的反應器（價格與當初購買價格相同），若考慮年利率4 %，基於相同資本化成本 （equal capitalized cost），請問較好的不鏽鋼材（B 材料）使用年限應至少為多少 年才具有相當的經濟效應？（30 分）

有一室溫（25℃）液體反應物，須加熱至90℃後送入反應器，反應後液體溫度為 80℃，若想回收反應後液體之熱源，用以加熱室溫之反應前液體，請問應添購那些 設備？如何確認此設備添購具有經濟效益？請以簡單文字或圖示說明即可。（10 分）