加載中. ..
PDF
102年公務人員特種考試外交領事人員及外交行政人員
考試、102年公務人員特種考試法務部調查局調查人員
考試、102年公務人員特種考試國家安全局國家安全情
報人員考試、102年公務人員特種考試民航人員考試、
102年公務人員特種考試經濟部專利商標審查人員考試試題
代號：70480
考 試 別： 專利商標審查人員
等 別： 三等考試
類 科 組： 一般化工
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
）
BA
一、在一迴流反應器（Recycle Reactor，圖 1）中進行一液相基本自我催化反應（elementary
autocatalytic reaction ）BB
+
→
+
（min)⋅mol/(liter1
=
k
）。進料莫耳流率
（0
B0
mol/min1=FA0 ,mol/liter1
A0
=
=CC ）。若 A之轉化率為 98%，請求出管式反
應器
V
最小時所需之迴流比（recycle ratio）R。本題請依下列步驟求解：
請依圖 1之符號推出系統求解公式（1）。（10 分）
∫
+
+= Af
Af
)
1
(AA0 )1( X
x−A
R
RX
R
F
Vr
d （1）
若V為最小，為求 R值，則應對公式（1）進行何種推導可得公式（2）。（僅列
示意公式，不必詳細推導）（10 分）
)
A
r （2）
(
1
AiAf
A
A
Af
Ai
AiA XX
dX
r
X
X
XX −
−
=
−
∫
=
請依公式（2）求出 R與V之值。（15 分）
Plug flow
圖1 The recycle reactor
其中F：莫耳流率（molar flow rate）；v：體積流率（volumetric flow rate）；X：轉
化率（conversion）； A1
X
Ai
X
=
；R：迴流比（recycle ratio）；V：體積（Plug
flow reactor/PFR volume）；K, L：位置（position）； '
A0
F(= A0
F
A0
RF
+
)：視新鮮進
料與迴流料均未有任何轉化（The feed rate of A if the stream entering the reactor（fresh
feed plus recycle）were unconverted）。
K
A0
F
0
υ
0
A0 =XV
)( A0
F′
A1
X
1 A2
Xf
)1(
υ
+R
f
υ
R
L
f3
υυ
R=
A3
F
A2Af XX
υ
f
υ
A1
F
=
102年公務人員特種考試外交領事人員及外交行政人員
考試、102年公務人員特種考試法務部調查局調查人員
考試、102年公務人員特種考試國家安全局國家安全情
報人員考試、102年公務人員特種考試民航人員考試、
102年公務人員特種考試經濟部專利商標審查人員考試試題
代號：70480
考 試 別： 專利商標審查人員
等 別： 三等考試
類 科 組： 一般化工
科 目： 化學反應工程學
全一張
（
背面
）
二、在流動反應器中（Flow Reactors）進行一液相基本自我催化反應（elementary
autocatalytic reaction ）BBBA
+
→
+
（min)⋅liter/(mol1
=
k
）。進料莫耳流率
（0
B0
mol/min1=FA0 ,mol/liter1
A0
=
=CC ）。若 A之轉化率為 98%。
若用一連續攪拌槽反應器（continuous flow stirred tank reactor/CSTR）來操作則 V
要多大。（5分）
若用一柱塞流反應器（plug flow reactor/PFR）來操作則 V要多大。（5分）
三、一基本反應（elementary reaction）C4→BA2
+
之起始反應速率如下表所示。起始
反應之 3
C, 3。若反應速率常數為 RTE /
A0 mol/dm2=1=C ekk
B0 mol/dm 0
−
=。（R是
氣體常數）
）．（ )mol/(dm3
Asr− 4
1044.4
−
×
2
1002.1
−
×
1
106.1
−
×
1.85
)( CT o 23 47 67 87
請計算 0
k（frequency factor）。（10 分）
請計算E（activation energy）。（10 分）
四、若一液相反應 為基本反應（elementary reaction）且在一批式反應器
要8小時成分 A之轉化率為 80%。現在給予一連續攪拌槽反應器（CSTR），其體
積為 50 mL，試問：
ProductsBA →+
我們應安排什麼樣的操作條件。（5分）
如何來進行實驗取得必要的數據。（5分）
以何求解公式來求得反應速率常數。（5分）
五、一可逆氣相反應 A 2B 以恆溫（T = 300 K）恆壓（P = 1.5 atm）在連續攪拌槽反
應器（CSTR）進行反應。此可逆反應為基本反應，其往前之反應 2B
1
A
⎯
→
⎯
k
5.0=k之
min/ ；C
K(300 K)＝0.12 3
mol/dm ；進料之總莫耳流率
1mol/min75.3
0
=
T
F
（含 80% A 與 20% inert gas）。
求取在 CSTR 之平衡轉化率 e
X。（10 分）
求取在 CSTR 所需之體積，其轉化率X可達平衡轉化率之 90%。（10 分）