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102年公務人員升官等考試、102年關務人員升官等考試
102年交通事業郵政、港務、公路人員升資考試試題
代號：
26540
等別(級)： 薦任
類科(別)： 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。
（請接背面）
全一張
（正面）
一、下列參數常用來評估化工程序之效率，請以甲苯與氫反應製備苯之化工程序，如下
圖，計算並說明下列參數意義：（每小題 5分，共 20 分）
原子經濟（atom economy）
單程轉化率（single pass conversion）
總轉化率（overall conversion）
產率（yield）
二、在一般化工廠中，常在製程區中連續自動採樣空氣以監測製程洩漏狀況，今將採得
之空氣樣品透過四分之一英吋管（1/4”）輸送至 125 英呎（ft）外分析儀器分析，四
分之一英吋管之外徑為 0.25 吋（6.35 mm）而管厚為 0.030 吋（0.762 mm），在
25oC、1 atm 下取樣，其速率為 10 c.c./sec，而儀器分析需要 5 sec，當製程洩漏時，
則儀器至少需要多久才能偵測到洩漏？若製程使用氯氣，其危害性高，則有何方法
縮短取樣時間？（1 ft = 30.48 cm）（20 分）
反應器
甲苯
10 t/hr
氫氣
0.82 t/hr
氣液分離器 蒸餾
苯8.21 t/hr
甲苯 0.038 t/hr
燃料氣 2.61 t/hr
甲苯 0.029 t/hr
苯0.20 t/hr
甲苯 3.25 t/hr
甲苯
3.38 t/hr
102年公務人員升官等考試、102年關務人員升官等考試
102年交通事業郵政、港務、公路人員升資考試試題
代號：
26540
等別(級)： 薦任
類科(別)： 化學工程
科 目： 化學程序工業（包括質能均衡）
全一張
（背面）
節流閥
閘閥
控制閥
e
c
b
a
d
閘閥
廢液回收系統
節流閥 Globe valve
控制閥 Control valve
閘閥 Gate valve
三、鉛在工業上有很多用途，鑄造時為避免鉛蒸汽溢出，乃將其導入冷凝裝置中使其冷
凝回收，今有一股鉛蒸汽進入冷凝器之溫度為 1844℃而冷凝後為 200℃，試求冷凝
過程中每公斤莫耳鉛之焓變化（enthalpy change per kg mol of lead）。（20 分）
相關資訊：
熔點（Melting point of lead）：327.4℃
沸點（Boiling point of lead）：1744℃
比熱資料（Heat capacity data）：J/（g．mol）（K）with T in K：
固體（Solid）：24.0 + 0.05 T
液體（Liquid）：6.8
蒸汽（Vapor）：20.8
融解熱（Heat of fusion）：5.121 kJ/g．mol
汽化熱（Heat of vaporization）：175.98 kJ/g．mol
四、控制閥管路如下圖所示，在正常操作下，閥 a, c 是打開的而閥 d, e 是關閉的：
回答以下問題：（每小題 5分，共 20 分）
當控制閥故障需換修時，其他閥如何動作使控制閥得以順利更換，而不致製程停
止進行？
若管內流體為水蒸汽，上圖應作何修正？
因閘閥價格低，建議將節流閥以閘閥取代，對製程有何影響？
若將旁路（bypass）管線及閥 d移除，對製程有何影響？
五、苯乙烯（styrene）可由乙苯（ethylbenzene）脫氫而得，反應壓力 1.4 bar，溫度為
850 K，採用含鐵觸媒催化以抑制副反應之發生，即乙苯之氫化產生副產物甲苯，
請回答以下問題：
請寫出正副反應式。（5分）
請依上述資訊規劃製程流程。（10 分）
此為可逆反應，請說明如何提高乙苯轉化率，此時製程流程有何變動？（5分）