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化學反應工程學
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104年 - 104 高等考試_三級_化學工程:化學反應工程學#24797
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題組內容
已知一個基本(elementary)氣體反應 A → B + 2 D 之反應活化能為 85 kJ/mol,在50℃時反應速率常數 k 值為 10
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。
⑵假設在一個塞流式反應器(PFR)中進行,A 進料流速 2.5 mol/min,固定溫度 127℃,壓力為 10 大氣壓,求到達轉化率 80%所需反應器體積?(9 分) (注意:需考慮反應前後體積差異影響)
相關申論題
一、⑴說明或推導證明為何理想塞流式反應器(plug flow reactor, PFR)可視為無窮多理 想連續攪拌槽式反應器(continuous stirred tank reactor, CSTR)串聯的反應器。(5 分)
#32135
⑵生物化學反應進行過程中,可能出現「產物抑制」(product inhibition)現象;意 思是:當產物濃度逐漸升高時,會導致反應速率下降。請說明當出現「產物抑制」 現象時,應該選擇塞流式反應器(PFR)或連續攪拌槽式反應器(CSTR),以減 輕它的影響。(注意:無解釋說明不予給分)(5 分)
#32136
⑶某知名化學反應工程教科書上有一段敘述:「連續攪拌槽式反應器(CSTR)的 缺點是單位體積轉化率是所有流動式反應器(flow reactors)中最低的」,請詮釋 這段敘述的理論基礎、正確性或其適用範圍。(5 分)
#32137
二、某一液體化學反應 A → B 在恆溫批式反應器(batch reactor)中進行,反應物 A 起 始濃度 CA0 = 0.5 g-mole/L,反應轉化率達到 90%所需時間為 48 分鐘,已知此液體 反應為二級反應;計算此反應轉化率達到 99%所需時間,並說明為何轉化率由 90% 到 99%所需時間有巨大差異。(8 分)
#32138
三、⑴假設在一個連續攪拌槽式反應器(CSTR)中進行,A 進料流速 2.5 mol/min,固定溫度 127℃,壓力為 10 大氣壓,求到達轉化率 80%所需反應器體積?(8 分) (注意:需考慮反應前後體積差異影響)
#32139
五、⑴假設 A 起始濃度為 CA0,B 和 C 起始濃度為零(CB0 = 0,CC0 = 0 ),請推導 B濃度隨反應時間變化關係式和 B 濃度達到最高值的反應時間。
#32142
⑵利用推導關係式,假設 A 起始濃度為 1 kmol/m3,經過 1.5 分鐘後 A 濃度降為0.23 kmol/m3,B 濃度提升為 0.68 kmol/m3;決定 k1值、k2值及 B 濃度達到最高值的反應時間。
#32143
六、⑴設觸媒表面活性中心為 S,說明此反應可能的反應機構,並推導證明。(20 分)〔注意:反應速率式中可能參數或變數只限於:氣體分壓(PA、PB 與 PC)、反應速率常數(吸附 kA、表面反應 kS、脫附 kD)、平衡常數(吸附 KA、表面反應 KS、脫附 KD或自行定義)和整體活性部位濃度(Ct)。〕
#32144
⑵說明如何利用起始速率(initial rate)方法,設計實驗證明反應速率式正確? (5 分)
#32145
(四)在無 CO₂時,其推測反應機制(proposed mechanism)如下: 在穩態假設(steady-state approximation)下,請推導其反應速率式。
#557538
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