moea_joint_essay 107年 [化工製程] 單元操作、輸送現象

第一題

📖 題組：
傳統化工業常見的裂解單元程序有熱裂解(例如：輕油裂解)及觸媒媒裂(例如：重油裂解)，請就前述兩種裂解特性回答下列問題：（15 分）

📝 此題為申論題，共 3 小題

小題 (一)

主要進料與產品的種類。（5 分）

回顧石化工業中輕油裂解與觸媒裂解之主要進料與產出物。輕油裂解以輕油為主，產出基本石化原料；觸媒裂解則處理較重質油品，產出汽油與液化石油氣等。

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輕油裂解 (Naphtha Cracking)：主要進料：輕油 (Naphtha)。主要產品：乙烯、丙烯、丁二烯、芳香烴 (苯、甲苯、二甲苯，即BTX) 等基本石化原料。

反應條件(溫度、壓力、耗能等)的差異。（5 分）

比較兩者在無觸媒與有觸媒情況下的操作條件。熱裂解需要極高溫且耗能大；觸媒裂解因有觸媒降低活化能，反應溫度較低，且觸媒再生可提供部分熱能。

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熱裂解主要的裂解機制。（5 分）

描述高溫下碳-碳鍵斷裂的化學機制，即自由基連鎖反應 (Free Radical Mechanism)。需包含起始、傳遞及終止三個主要步驟。

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熱裂解主要依循「自由基機制 (Free Radical Mechanism)」進行，反應過程分為三個主要步驟：

鏈起始 (Chain Initiation)：長鏈烷烴分子在高溫下，其碳-碳單鍵發生均勻斷裂 (Homolytic cleavage)，生成兩個高活性的自由基。
鏈傳遞 (Chain Propagation)：產生的自由基繼續與其他烴類分子反應，進行氫奪取 (Hydrogen abstraction) 或 β-斷裂 (β-scission)，進一步生成較小分子的烯烴與新的自由基，此步驟會不斷循環進行。

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