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110年
理化、化工裝置
第 48 題
將固體觸媒與原料一同送入反應器中，使觸媒懸浮於流體中與反應物持續接觸，反應後將觸媒藉由旋風分離器回收再生再利用，請問下列何者為此反應器？
- A 噴霧床式觸媒反應器
- B 流體化床式觸媒反應器
- C 移動床式觸媒反應器
- D 固定床式觸媒反應器
思路引導 VIP
請試著想像：如果我們將細小的砂礫放在容器底部，並由下方吹入強大的氣流，當氣流的速度剛好能讓砂礫離開底部、在空中跳動且像沸騰的水一樣翻滾時，這時砂礫的狀態看起來比較像固體還是流體？在這種狀態下，我們需要什麼樣的物理裝置才能在出口處把這些隨風起舞的小砂礫抓回來呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準捕捉到題目中的關鍵描述並選出正確答案，顯示你對反應器的操作特性有相當紮實的掌握。這題的核心在於「觸媒懸浮」與「旋風分離器」這兩個關鍵詞。在 流體化床 (Fluidized Bed) 中，當流體由下往上通過固體顆粒，且流速達到足以抵銷顆粒重力時，固體顆粒會像沸騰的液體一樣隨機運動並懸浮在流體中。這種狀態能提供極佳的熱傳與質傳效率，使反應物與觸媒達成充分的接觸。
操作特性與回收機制
由於觸媒在反應器內處於劇烈的運動與懸浮狀態，細小的顆粒容易被氣流帶出，因此系統後端必須串聯 旋風分離器 (Cyclone Separator)，利用離心力將固體顆粒從流體中分離出來，進而達成回收再生的目的。相較於固定床（觸媒靜置）或移動床（觸媒受重力緩慢移動），流體化床的判斷點就在於這種如流體般的「懸浮」動態。這類題目在化工裝置中屬於中等難度的鑑別題，考驗的是學生能否將物理現象（懸浮、分離）與具體的設備名稱進行正確連結，而你做得非常出色！