114年 - 114 公務升官等考試_薦任_化學工程：化學反應工程學#133272

 (一)請推導反應器內總壓力 P 與反應時間 t 的關係式。

(二)若此反應改在一恆溫恆壓的連續攪拌槽反應器（continuous stirred tank reactor）中進行，進料為純 A，體積流率為 υ₀，反應器體積為 V。請以 反應物 A 的轉化率（ ）來表示出口的莫耳流率 及濃度 。

二、不可逆液相反應 A → Products 在恆溫批式反應器中進行，於不同反應時 間 t 測量反應物 A 的濃度 ，數據如下表所示。請利用積分法（integral method）決定反應級數（reaction order），並求出反應速率常數 k（包含單位）。 

 (一)若使用一個連續攪拌槽反應器操作，欲達到 80%的轉化率，反應器體 積應為多少？

(二)若改用一個塞流反應器（plug flow reactor）操作，同樣要達到 80%的 轉化率，反應器體積應為多少？

(一)請定義瞬時選擇率（instantaneous selectivity） 。

(二)為了得到最高的 R 產率，應選用高濃度或低濃度的 A 進行反應？應選 用連續攪拌槽反應器（continuous stirred tank reactor, CSTR）或塞流反 應器（plug flow reactor, PFR）？請說明理由。

(三)若在 PFR 中反應，當 A 的轉化率達到 90%時，出口 R 的濃度為何？ 

五、不可逆一級液相反應 A → B 在一個連續攪拌槽反應器中進行。反應器體 積為 100 L，進料體積流率為10L / min ，進料溫度為 300 K。已知數據如 下：

˙ 進料濃度 = 1 mol / L

˙ 反應熱 = -20,000 cal / mol

˙ 活化能 = 15,000 cal / mol

˙ 頻率因子 = 1 × 10⁷

˙ 流體比熱與密度之乘積 = 1,000 cal /（L ． K）

˙ 氣體常數 R = 1.987 cal /（mol ． K）

假設反應器為絕熱（adiabatic）操作，請由熱平衡方程式（energy balance） 與莫耳平衡方程式（mole balance）聯立，求出反應器出口的穩態轉化率 （）與溫度（T）。