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108年公務人員高等考試三級考試試題
類科：
化學工程
科目：
化學程序工業（包括質能均衡）
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。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：27250
頁次：2
－
1
一、一鋼鐵工廠產生標準狀態下 100 m3/s 含20% CO2之廢氣（標準狀態下一
莫耳氣體之體積為 0.0224 m3）。若須移去此廢氣中 90%之CO2：
此一廢氣若以 1N NaOH 溶液吸收，請寫出化學反應式。（5分）
計算前項所用之 1N NaOH 之消耗量，請以公斤/每年為單位作答。（10 分）
此一廢氣若以氧化鈣溶液吸收，其中之 CO2完全反應成碳酸鈣
（CaCO3），計算碳酸鈣之產量，請以公斤/每年為單位作答。（註：鈣
之分子量為 40。）（5分）
請敘述化工製程減少排放二氧化碳的意義，並試舉例說明三種減排做
法。（5分）
二、一蒸汽鍋爐以丙烷及 10%過量空氣燃燒來加熱，進料氣體皆處於 25℃。
丙烷 + 氧 Æ 二氧化碳 + 水， ∆298
°=-534 kcal/g-mol 丙烷
假設丙烷完全反應：
求出口氣體組成。（5分）
求理論上最高可達到之絕熱火焰溫度。（10 分）
若蒸汽加熱之熱量需求為 1×106 kcal/s，求丙烷之用量，以（kg/s）為單
位作答。假設鍋爐內氣體之丙烷完全消耗，氣體溫度為 500 K。（10 分）
相關氣體之莫耳熱容量（CP）估算方法如下：
CP = A + B T, 此式中 T以（K）為單位，CP的單位是 cal/(g-mol)(K)
化學成分名稱 A B
O2 7.16
1.00×10-3
N2 6.83
0.90×10-3
H2O 7.30
2.46×10-3
CO2 10.57
2.10×10-3
代號：27250
頁次：2
－
2
三、一個從合成氣製備甲醇的程序，其反應式如下：
CO + 2H
2
Æ CH
3
OH
反應器之轉化率（conversion）為 15%。未反應之反應物在與產物甲醇
分離後，回流反應器，如上圖所示。進料中一氧化碳與氫氣之莫耳比為
1：2。若甲醇之產量為 5000 公升/小時，甲醇之比重為 0.78。
計算進料及回流的莫耳流速，答案請以（kg-mol/h）為單位。（18 分）
若進料中，氫氣過量，例如一氧化碳與氫氣之莫耳比為 1：2.2，上圖
中的回流還可以維持程序之穩定操作嗎？為什麼？（2分）
進料中一氧化碳與氫氣之莫耳比為 1：2，但含有 0.1 % mol 之CO
2
，
若欲維持反應器內 CO
2
濃度在 1% mol，請問排放（purge）/回流
（recycle）之莫耳流量比為何？（5分）
四、工業安全及污染防治是化工程序重要的考量點。請就以下相關事項作
答：（每小題 5分，共 25 分）
解釋化學物質之閃點（flash point）與自燃溫度（autoignition
temperature）。
解釋爆燃（deflagration）與爆炸（detonation）。
解釋並說明燃燒塔之作用及其裝置。
氮氧化物是空氣污染的重要源頭，請說明化工程序中，如何減少氮氧
化物之生成，及如何減少其排放。
可燃液體洩漏會造成危害。請比較說明：⑴儲存於正常沸點之上的可
燃液體，⑵儲存於正常沸點之下的液體，造成危害的情形。