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moea_joint_essay 110年 [化工製程] 單元操作、輸送現象

第 二 題

📖 題組:
請簡述下列問題:(共 2 題,共 10 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

假設有一座丙烯蒸餾塔,參考下表附屬設備 E-1451 再沸器與 E-1452A/B/C 塔頂冷凝器之設計資料,請判斷塔頂三座冷凝器為全冷凝器或部分冷凝器,並解釋之。(6 分)

| | Propylene Fractionator Reboiler(E-1451) | Propylene Fractionator Condenser(E-1452A/B/C) |
|---|---|---|
| Design Duty (MMkcal/hr) | 13.49×1.1 | 47.64×1.1 |
| Design Pressure Shell (kg/cm² ‧ g) | 23.9 | 21.8 |
| Design Temperature Shell (℃) | 80 | 80 |
| Design Pressure Tube (kg/cm² ‧ g) | 20 | 8 |
| Design Temperature Tube (℃) | 115 | 80 |
| Type of Exchanger | AJM | AEL |

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觀察表格中冷凝器的設計溫度與壓力,結合塔頂冷媒操作狀態,推斷其是作為冷凝與過冷的狀態,以判斷其屬於何種類型。

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由設計資料表可看出,塔頂冷凝器 (E-1452A/B/C) 的殼側操作壓力為 21.8 kg/cm²·g,對應的殼側溫度與管側(冷媒側)溫差設計,顯示其應能將丙烯在此壓力下進行充分冷凝。 由於丙烯在常規操作中若需以液態產出儲存,通常採用全冷凝器設計。另外,由其熱負荷 (Design Duty) 明顯大於再沸器,以及換熱器型式 (AEL) 為常見之全凝設計,可判斷此三座冷凝器應為全冷凝器(Total Condenser),用以將塔頂蒸汽完全冷凝後提供回流及液態產出。

小題 (一)

請解釋何謂全冷凝器及部分冷凝器?(4 分)

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說明塔頂蒸汽冷凝相態的差異。

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  1. 全冷凝器 (Total Condenser):將來自蒸餾塔頂的蒸汽全部冷凝成液體。其冷凝液一部分作為回流送回塔內,另一部分則作為塔頂液體產品產出。
  2. 部分冷凝器 (Partial Condenser):僅將塔頂蒸汽冷凝一部分,冷凝下來的液體作為回流送回塔內,而未冷凝的蒸汽則作為塔頂氣體產品產出,該冷凝器同時發揮了類似一級理論板的分離作用。

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