地特三等申論題
110年
[化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)
第 五 題
已知在一觸媒（catalyst）的作用上，1,3,5-三甲苯(C9H12)生產間二甲苯(C8H10)時，部分的間二甲苯(C8H10)反應生成甲苯(C7H8)：
C9H12 + H2 → C8H10 + CH4 (1)
C8H10 + H2 → C7H8 + CH4 (2)
第一個反應會反應完全；第二個反應在工程上不被需求，因為間二甲苯的售價為 18 元/公斤，而甲苯的售價為 6 元/公斤。甲烷(CH4)可在工廠中被回收。每生產 500 公斤甲苯(C7H8)，造成一公斤催化劑的降解，而反應過的催化劑必須在有毒廢物的垃圾填埋場中處理，成本為 750 元/公斤。若間二甲苯(C8H10)對甲苯(C7H8)的選擇性為 0.7，即每生產 1 mol 甲苯會生成 0.7 mol 間二甲苯，則每 100 公斤 1,3,5-三甲苯(C9H12)反應中獲利或賠本多少？假設氫氣(H2)的成本可以忽略。（20 分）
📝 此題為申論題
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此題為典型的化工化學計量與經濟評估結合題。解題需先設定計算基準(Basis)並計算各物質之分子量，接著利用題目給定的「選擇性」定義（最終產物莫耳比）設立質量守恆方程式，求出各產物的最終莫耳數與質量。最後分別計算產品銷售總收益與催化劑廢棄物處理成本，相減即可得出反應的淨獲利。
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【解題關鍵】設定計算基準，運用分子量將質量轉為莫耳數，並利用選擇性（產物莫耳比）建立質量守恆方程式以求解各產物產量與經濟效益。 【解答】 Step 1：設定計算基準與分子量 (MW)
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