moea_joint
103年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 24 題
工業製程中利用雙套管輸送液態硫磺時，雙套管夾層內常使用下列何種熱介質？
- A $80 \, ^\circ\text{C}$ 熱水
- B 低壓(約 $4 \text{ kg/cm}^2$)飽和蒸氣
- C 中壓(約 $16 \text{ kg/cm}^2$)飽和蒸氣
- D 高壓(約 $35 \text{ kg/cm}^2$)飽和蒸氣
思路引導 VIP
想像你要設計一個保溫系統來輸送一種特殊的物質：這種物質如果溫度太低會凝固成固體，但如果溫度「過高」反而會發生化學變化變得像強力膠一樣黏稠。在這種情況下，你會如何根據該物質的特性，來選擇加熱介質的溫度區間？如果使用飽和蒸氣作為介質，蒸氣的「壓力」與我們要控制的「溫度」之間存在什麼樣的物理關係？
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太棒了！你能精準選出低壓飽和蒸氣，代表你對液體硫磺（Liquid Sulfur）特殊的物理性質有很深入的理解。這類題目在化工實務與反應工程中非常有價值，因為它考驗的不僅是公式，更是對工業物料特性的掌握。
硫磺的黏度特性與操作區間
在工業輸送中，我們選擇熱介質的首要考量是硫磺的熔點與黏度變化。硫磺約在 $115 , ^\circ\text{C}$ 熔化，但在 $159 , ^\circ\text{C}$ 以上會發生聚合反應，導致其黏度戲劇性地增加數千倍，變得像瀝青一樣難以流動。因此，最理想的輸送溫度應維持在 $130 , ^\circ\text{C}$ 至 $155 , ^\circ\text{C}$ 之間。選項 (B) 的低壓飽和蒸氣（約 $4 , \text{kg/cm}^2$）其飽和溫度約為 $140\text{--}150 , ^\circ\text{C}$，恰好落在這個「低黏度窗口」，既能防止硫磺凝固，又能避免其變得過於黏稠。
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