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101年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：34580
等 別： 三等考試
類 科： 化學工程
科 目： 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。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
CBA
一、在一200 dm3定體積的批式反應器（Batch Reactor）中首先以 70% A成分和 30% N2加
壓到 30 atm並在恆溫 227℃下進行
+
→之反應：（20 分）
1
min2.0
−
==− ，請計算消耗 80% A 要多少時間t(min)。 kkCr AA f
若反應速率為
若反應速率為 min
0.1 3
2
⋅
==− mol
dm
kkCr AA
=
，請計算消耗 80% A 要多少時間t。
f
當時間t時，反應混合物降溫到 150℃，請計算反應器內反應混合物之壓力
(atm)。 f
t
f
p
二、氣相反應
S
R
A
+→ 在一恆溫連續攪拌槽反應器（continuous stirre d-tan k re a c t o r / CSTR）
中進行。若反應速率為
α
AA kCr =− 。反應器進料濃度 ，進料體
積流率為 ；CSTR 內反應混合物體積
3
30/002.0 dmmolCA=
)/(
0sdmv
V
。請以下表之數據求出
k
與
α
之值。
（20 分）
Run number 1 2 3 4 5
0
v
V
=
τ
, sec 0.423 5.10 13.5 44.0 192
X（A之轉化率） 0.22 0.63 0.75 0.88 0.96
三、為了要年產量 磅（pounds）乙烯，在柱塞流反應器（plug flow reactor / PFR）
以純乙烷為進料進行恆溫（900℃）恆壓（6 atm）裂解反應。本反應為不可逆之基
本反應（elementary reaction），其反應速率常數 （T = 800℃）。本反應
之活化能
6
10200×
1−
s07.0k =
g
molcal
E
/82000=（kRTE /
0ek
−
=）。若反應器出口乙烷轉化率為 70%時，
此柱塞流反應器體積要多大（ ？
=
PFR
V）（20 分）
101年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：34580
等 別： 三等考試
類 科： 化學工程
科 目： 化學反應工程學
全一張
（
背面
）
四、在 0 ℃至 150℃之液相可逆反應
R
A
⇔
，其反應平衡常數 與溫度之關係為
C
K
7.24
)(987.1 18000
ln −= KT
KC。（20 分）
請作出平衡轉化率 對溫度
e
X
T
之關係圖（請以 5個點作圖）。
若反應在批式反應器（Batch Reactor / BR）以恆溫操作，要達到平衡轉化率高於
75%之溫度為何（反應溫度在幾℃以上（或以下））？
請計算 T = 60℃時在批式反應器（Batch Reactor / BR）之平衡轉化率 。
e
X
請計算 T = 60℃時在柱塞流反應器（plug flow reactor / PFR）之平衡轉化率 。
e
X
五、在一半批式反應器（Semibatch Reactor）中進行液相多重反應：
2
BA1A1A CCr (1) C2B+A k=−→
2
A
3
C2C2C CCkr (2) D3C+2A =−→
反應器在開始時注入體積 的A成分，並以 B成分莫耳流率
0
V)( 000 BB CvF
=
緩緩注入
反應器中進行半批式反應。 為體積流率， 為進料濃度。請推導出本半批式反
應器系統描述 、
0
v0B
C
)(tCA)(tC
B
、 、
)(tCC)(tC
D
及)(
t
V
之動態系統公式及其起始條件。
（20 分）
FB0
A