高考申論題
110年
[化學工程] 輸送現象與單元操作
第 四 題
四、以一板式吸收塔（plate absorption column）將含 30 mole%丙酮（acetone）之混合氣體中的丙酮藉由非揮發性吸收油去除 97%。混合氣體中其餘成分為空氣。進入板式吸收塔之油不含丙酮，油離開吸收塔時含 10 mole%丙酮。平衡關係式為 ye=1.9xe。請畫出吸收塔之操作線（operating line），並說明及顯示畫出操作線之中間計算過程，及求得理想階數（number of ideal stages）。（25 分）
📝 此題為申論題
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本題進出料的氣液相濃度變化極大（30%降至極低，且液相達10%），不可假設總流量不變。必須將莫耳分率（x, y）轉換為以惰性載體（空氣、油）為基準的「莫耳比（X, Y）」，以確保質量守恆方程式（操作線）在 X-Y 圖上為一直線。解題核心在於：1. 轉換濃度單位求出操作線端點；2. 將平衡線轉換為 X-Y 關係；3. 透過代數或圖解逐階計算（McCabe-Thiele method）求得理想階數。
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【解題思路】 本系統中溶質（丙酮）濃度變化大，氣液相總流量沿塔高並非定值。為使操作線為一直線以便於計算與繪圖，必須採用以無溶質之載氣（空氣）與吸收劑（油）為基準的「莫耳比（Mole ratio, X, Y）」進行物料平衡與圖解。 【詳解】
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