高考申論題
112年
[化學工程] 輸送現象與單元操作
第 一 題
📖 題組：
圖二描述某蒸餾塔理想操作下，控制面 I 與 II 分別定義精餾（rectifying）與汽提（stripping）段中各氣（V）液（L）物流中成分變化。 (一)說明回流設計目的。（5 分） (二)何種型式再沸器（reboiler）最常見於化學與石化工業中的蒸餾塔。（5 分） (三)假設 xD與回流比（RD）為已知參數，求精餾段操作線。（10 分） (四)圖二蒸餾塔內各操作線描述在 McCabe-Thiele 圖內（圖三）。請指出圖三中那一直線代表是進料為飽和液體且①的值為何？（10 分）
圖二描述某蒸餾塔理想操作下，控制面 I 與 II 分別定義精餾（rectifying）與汽提（stripping）段中各氣（V）液（L）物流中成分變化。 (一)說明回流設計目的。（5 分） (二)何種型式再沸器（reboiler）最常見於化學與石化工業中的蒸餾塔。（5 分） (三)假設 xD與回流比（RD）為已知參數，求精餾段操作線。（10 分） (四)圖二蒸餾塔內各操作線描述在 McCabe-Thiele 圖內（圖三）。請指出圖三中那一直線代表是進料為飽和液體且①的值為何？（10 分）
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
說明回流設計目的。（5 分）
思路引導 VIP
遇到「回流（Reflux）設計目的」的題目，應直覺聯想到蒸餾塔內「氣液兩相接觸」的必要性。答題時可從提供下降液流、促進質傳與熱傳、以及最終目的（提高塔頂產物純度）三個層次進行條列式說明。
小題 (二)
何種型式再沸器（reboiler）最常見於化學與石化工業中的蒸餾塔。（5 分）
思路引導 VIP
本題考查蒸餾塔的實務設備知識。作答時應直接點出化學與石化工業中最普遍使用的再沸器類型（熱虹吸式與釜式），並簡略說明其受歡迎的工程原因（如利用密度差自然循環、傳熱效率高、汽液分離效果等），以展現對化工設備實務的熟悉度。
小題 (三)
假設 xD與回流比（RD）為已知參數，求精餾段操作線。（10 分）
思路引導 VIP
解此題需從精餾段的控制面（圖二 Control surface I）建立總物料與成分的質量守恆方程式。配合恆定莫耳溢流（CMO）假設及回流比定義（RD = L/D），透過代數替換即可推導出以 y 為函數的操作線方程式。
小題 (四)
圖二蒸餾塔內各操作線描述在 McCabe-Thiele 圖內（圖三）。請指出圖三中那一直線代表是進料為飽和液體且①的值為何？（10 分）
思路引導 VIP
本題組考查蒸餾塔操作的全面理解，包含回流的物理意義、再沸器設備選型、操作線的質量平衡推導，以及 McCabe-Thiele 圖解法的幾何意義。解題關鍵在於利用恆定莫耳流率（CMO）假設推導精餾段操作線，並熟記進料熱狀態參數（q值）對應進料線斜率的影響。