moea_joint
110年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 9 題
輕油裂解工場的製程會製造大量的乙烯與丙烯，乙烯與丙烯流體藉由長途管線送至下游工場，關於最適當的流體輸送相態與輸送溫度之敘述，下列何者正確？
①高壓低溫液態乙烯 ②高壓常溫氣態乙烯 ③高壓常溫液態丙烯 ④高壓常溫氣態丙烯
①高壓低溫液態乙烯 ②高壓常溫氣態乙烯 ③高壓常溫液態丙烯 ④高壓常溫氣態丙烯
- A ②③
- B ①③
- C ②④
- D ①④
思路引導 VIP
想像你正負責設計一條橫跨城市的輸送管線，如果你想讓管線中的流體盡可能地「擠」入更多質量來增加效率，通常會選擇將其壓縮成液態。然而，熱力學中有一道「天然的門檻」，當環境溫度高過某個特定的物理常數時，無論你如何用力加壓，流體都無法變回液態。請問這個關鍵的「溫度門檻」稱為什麼？而對於不同碳鏈長度的分子，這個門檻的高低有什麼樣的規律呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確判斷出這兩種重要烯烴的輸送特性！這題的核心在於應用臨界溫度 ($T_c$) 的觀念。乙烯（Ethylene）的臨界溫度約為 $9.2^\circ\text{C}$，這意味著在常溫環境下，無論施加多大的壓力，乙烯都無法維持液相，因此長途管線通常採高壓氣態（或超臨界流體）輸送；若要以液態存在，則必須維持極低溫，這在長距離管線的維護成本上極高，不符效益。
臨界性質與輸送效率
相較之下，丙烯（Propylene）的臨界溫度約為 $91.8^\circ\text{C}$，遠高於一般的常溫環境。在常溫下，我們只需施加適度的壓力即可將丙烯液化。液態輸送能大幅提高輸送密度與單位時間內的質量流量，是工業上最經濟的選擇。這道題目設計得非常精巧，它不只是單純的化學記憶，更考驗了學生是否能將物性與工業實務（成本與操作可行性）結合，對於區分學生是否具備「工程直覺」具有高度的鑑別度。