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高考申論題 112年 [化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)

第 一 題

📖 題組:
生質柴油之第一代製程係以食用植物油作為原料,第二代製程則使用非糧食植物油作為原料,請列舉:
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

三種常作為原料之非糧食植物油。(8 分)

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看到本題應立即聯想生質柴油的世代演進:第一代為食用油(如大豆油、棕櫚油),第二代則為解決「與民爭糧、爭地」爭議而改用的「非食用性油料作物」。答題時不僅要列出油品名稱,建議一併補充其植物特性(如耐旱、可種植於貧瘠土地、含油率高等),以展現專業度並獲取完整分數。

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【破題】第二代生質柴油的核心訴求為解決第一代「與民爭糧、與糧爭地」之爭議,因此改採非食用性、且可種植於邊際土地(Marginal lands)之油料作物。 【論述】 常作為第二代生質柴油原料之三種非糧食植物油列舉如下:

小題 (二)

第二代製程之化學反應及操作條件(包含二種程序)。(12 分)

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看到第二代生質柴油製程,必須立刻聯想到非糧食作物(如廢食用油、痲瘋樹油)含有大量「游離脂肪酸(FFA)」的特性。高FFA若直接採用第一代的單一鹼催化會產生皂化反應,因此解題關鍵在於列舉能克服FFA問題的兩種典型製程:『兩段式酸鹼催化程序』與『超臨界甲醇程序』,並分別寫出其化學反應式與具體操作條件。

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【破題】第二代生質柴油原料(如痲瘋樹油、廢食用油)含有較高比例的游離脂肪酸(Free Fatty Acids, FFA),若直接使用傳統單一鹼催化會引起皂化反應(Saponification),降低產率並造成分離困難。因此,第二代製程主要採用以下兩種程序來克服此問題: 【論述】 一、程序一:兩段式催化程序(酸催化酯化 + 鹼催化轉酯化)

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