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104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題
代號：22150
等 別： 高考二級
類 科： 化學工程
科 目： 高等化學反應工程學
考試時間： 2小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
請以黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。
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一、一催化薄膜反應裝置由平行圓柱型導管組成，觸媒均勻分散於直徑 2mm 圓柱型導
管上，進行甲醇催化氧化脫氫生成氫氣提供燃料電池使用。如果此燃料電池能讓車
輛保持在平均 100 km/hr 速度行駛（1公升甲醇可行駛 10 km），請計算此薄膜反應
器所需的體積為多少？（假設在 500 K 溫度及甲醇分壓約 0.5 大氣壓下，反應速率
是擴散限制，而其質傳係數 kg為1.5×10-5 m/s）。（20 分）
二、對於一液相固態催化反應
請利用作圖方式畫出平衡狀態時的轉化率與溫度之關係。並另外找出當 A於300 K
時進入反應器後，其絕熱平衡溫度及轉化率。（30 分）
所需數據如下：
三、環己烷於栓流反應器（PFR）中進行脫氫反應轉化成苯，其反應如下：
+3H
2
環己烷與氫氣分別以 8.0 mol/s 與2.0 mol/s 流入反應器，反應速率為不可逆之一階
反應且於 435ºC 及1atm下進行。試問要達到 70%轉化率，反應器體積為多少？
（20 分）
四、液相反應 Products (B) Methanol + (A) ChlorideMethylTriphenyl ⎯→⎯於25ºC 的批次
反應器中進行，而使用的溶液為甲苯、吡啶以及過量的甲醇(3
B0 dm
mol
0.5C =)。反應
對甲醇為一階反應。吡啶與鹽酸反應後會形成沉澱並且使此反應變為不可逆。三苯
甲基氯(A)與時間的關係則如下表：
t(min) 0 50 100 150 200 250 300
CA(mol/dm3) 0.05 0.038 0.0306 0.0256 0.0222 0.0195 0.0174
請使用積分方式確認對於三苯甲基氯來說為二階反應。（30 分）
BA
⎯
→←
298Kat 100000K ;K cal/mol 50C ;K cal/mol 50C
cal/mol 60000(298K)H cal/mol 40000(298K)H
ePP
BA
BA
=⋅=⋅=
−=−= oo