申論 1液相化學反應A → 2B,在恆溫連續流動反應器(Continuous-flow reactor)下進行反應,試計算以連續攪拌反應器(Continuously stirred tank reactor, CSTR)及栓流反應器(Plug flow reactor, PFR)。反應速率式為:-r = k C,其中k 為0.001 s-1,以純A 進AA料,A 之進口莫耳流率為3 mol/h,進口體積流率為3.6 dm3/h。假設反應過程中,體積流率維持不變。㈠試建立此連續流動反應器之計量表(Stoichiometric table),並找出A 濃度與其轉化率之關係。(10 分)㈡以連續攪拌反應器(CSTR),試計算A 轉化率達98%時,所需要之反應器體積。(5 分)㈢以栓流反應器(PFR),試計算A 轉化率達98%時,所需要之反應器體積。(5 分)
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申論 2流動反應器進行一非均勻相反應(Heterogeneous reaction),進口莫耳流率為200 mol/min,所得的反應數據如下圖:(kg catalyst) 50AB A20-rFConversion, X㈠若A 轉化率達30%,試計算所需CSTR 及PFR 之觸媒量為何?(10 分)㈡所需之CSTR 及PFR 觸媒量相等時,轉化率為多少?。(10 分)
申論 3有一液相不可逆反應:2A → B + C,以連續攪拌反應器(CSTR)進行反應,改變進口體積流率(v),已知純成分A 之進口濃度為4 mol/dm3,在穩定(steady state)條件下,獲得空間時間(Space time, τ = V/v)與出口濃度之關係如下:Run 1 2 3 4 5τ(min) 15 38 100 300 1200C(mol/dm3) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0A試求出此反應之反應速率式(15 分)及速率常數。(5 分)106年公務人員高等考試三級考試試題 代號:26380類科:化學工程科目:化學反應工程學
申論 4下列液相反應,以連續攪拌反應器(CSTR),於375 K 進行反應,3A → 2B + C -r= kC k = 10.0 min-11A 1AA1A2C + A → 3D r = kCC2 k = 5.0 dm6/(mol2.min)2D2DAC2DD + C → 3E r = kCC k = 2.0 dm3/(mol.min)3E3ECD3E反應器出口各參與反應物種之濃度分別為:C=1.0 mol/dm3;C= 0.5 mol/dm3;A BC= 1.0 mol/dm3;C= 0.5 mol/dm3;C= 0.2 mol/dm3。C D E㈠試求r、r、r 之值。(10 分)1C2C3C㈡試求A 及D 之浄形成速率(net formation rate)。(10 分)
申論 5一基本不可逆液相反應(elementary irreversible liquid phase reaction):A → B在一絕熱CSTR 流動反應器下進行反應,進料之溫度為27℃,以純A 進料,A 進口濃度為1.0 mol/dm3,進口體積流率為2 dm3/s。㈠試推導絕熱反應條件下,轉化率與反應溫度之關係。(10 分)㈡試計算完成A 轉化率為80%,所需CSTR 之反應器體積。(10 分)補充資料:反應熱ΔH = -100 cal/(g.mol A)(假設不隨溫度變化)RxnA 及B 之比熱:C = C = 1 cal/(g.mol.℃)PAPB在300 K 之速率常數k = 0.01 s-1;活化能為E = 10 kcal/molA