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103年特種考試地方政府公務人員考試試題
代號：
34580
全一張
（正面）
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）
一、 試推導反應器之莫耳平衡通式（general mole balance equation）。（5分）
試給適當條件或假設，以得到批次反應器（batch reactor）之設計方程式，並以轉
化率（conversion）表示之。（5分）
試給適當條件或假設，以得到連續攪拌反應器（continuously stirred tank reactor,
CSTR）之設計方程式，並以轉化率（conversion）表示之。（5分）
試給適當條件或假設，以得到栓流反應器（plug flow reactor, PFR）之設計方程
式，並以轉化率（conversion）表示之。（5分）
二、下列非均勻相反應（heterogeneous reaction）發生於一反應系統中，反應機構如下：
吸附（Adsorption）
A(g) + S ⇌ A．S
表面反應（Surface reaction）
A．S + B(g) ⇌ C．S
脫附（Desorption）
C．S C(g) + S
其中 S表示活性基（active site），試推導若脫附反應為速率決定步驟（rate
determining step）時之速率式，（10 分）試推導其初始速率（initial rate），並以總
壓（total pressure）表示之。（10 分）
三、恆溫氣相裂解反應（A B）於填充床反應器（packed bed reactor）中進行，考
慮壓降，此反應為二階反應（second-order），當轉化率為 50%時，試計算所需
觸媒量（W），其條件為（k’ = 5.0 dm6/(mol．s．g cat.)；CA0 = 0.2 mol/dm3；
v0 = 1 dm3/s），壓力與觸媒量之關係為 P = P0(1 - W)1/2，其中為0.10/g cat.。
（20 分）
四、一階（first-order）異構化反應（isomerization reaction）：
A → B
在恆溫之批次反應器（batch reactor）中進行，此反應器中之觸媒衰退（catalyst
decay）以二階反應（second-order reaction）的方式進行，可以下式表示：
rd = -da/dt = kda2 其中 a為觸媒性活性，kd為觸媒衰退常數。
試推導其轉化率（conversion）隨時間之關係。（20 分）
103年特種考試地方政府公務人員考試試題
代號：
34580
全一張
（背面）
等 別：
三等考試
類 科：
化學工程
科 目：
化學反應工程學
五、一放熱不可逆氣相反應如下：
2A(g) + B(g) C(g)
反應在一絕熱的流動反應器中進行，並以等莫耳流量之 A及B進料。FA0/-rA與轉化
率（X）之關係如下圖所示。
計算完成 50% A 轉化率，所需 PFR 反應器之體積 A？（5分）
計算完成 50% A 轉化率，所需 CSTR 反應器之體積 A？（5分）
若希望以最小總反應體積，以完成 80%之轉化率，試說明如何達成此目的？（5分）
且最小總反應體積為何？（5分）
500,000
400,000
300,000
200,000
100,000
0
0
0.3
0.6
0.9
X
FA0
-rA
(m3)