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化學反應工程學
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103年 - 103 地方政府特種考試_三等_化學工程:化學反應工程學#24984
> 申論題
三、恆溫氣相裂解反應(A→ B)於填充床反應器(packed bed reactor)中進行,考 慮壓降,此反應為二階反應(second-order),當轉化率為 50%時,試計算所需 觸媒量(W),其條件為(k ’ = 5.0 dm6 /(mol.s.g cat.);C
A0
= 0.2 mol/dm
3
; v
0
= 1 dm
3
/s),壓力與觸媒量之關係為 P = P
0
(1 - αW)
1/2
,其中α為 0.10/g cat.。 (20 分)
相關申論題
一、 (1)試推導反應器之莫耳平衡通式(general mole balance equation)。(5 分)
#33558
(2)試給適當條件或假設,以得到批次反應器(batch reactor)之設計方程式,並以轉 化率(conversion)表示之。(5 分)
#33559
(3)試給適當條件或假設,以得到連續攪拌反應器(continuously stirred tank reactor, CSTR)之設計方程式,並以轉化率(conversion)表示之。(5 分)
#33560
(4)試給適當條件或假設,以得到栓流反應器(plug flow reactor, PFR)之設計方程 式,並以轉化率(conversion)表示之。(5 分)
#33561
二、下列非均勻相反應(heterogeneous reaction)發生於一反應系統中,反應機構如下:吸附(Adsorption) A(g) + S ⇌ A.S 表面反應(Surface reaction) A.S + B(g) ⇌ C.S 脫附(Desorption) C.S →C(g)+S其中 S 表示活性基(active site),試推導若脫附反應為速率決定步驟(rate determining step)時之速率式,(10 分)試推導其初始速率(initial rate),並以總 壓(total pressure)表示之。(10 分)
#33562
四、一階(first-order)異構化反應(isomerization reaction): A → B 在恆溫之批次反應器(batch reactor)中進行,此反應器中之觸媒衰退(catalyst decay)以二階反應(second-order reaction)的方式進行,可以下式表示: rd = -da/dt = kda 2 其中 a 為觸媒性活性,kd為觸媒衰退常數。 試推導其轉化率(conversion)隨時間之關係。(20 分)
#33564
(1)計算完成 50% A 轉化率,所需 PFR 反應器之體積 A?(5 分)
#33565
(2)計算完成 50% A 轉化率,所需 CSTR 反應器之體積 A?(5 分)
#33566
(3)若希望以最小總反應體積,以完成 80%之轉化率,試說明如何達成此目的?(5 分)且最小總反應體積為何?(5 分)
#33567
(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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