高考申論題
112年
[環保技術] 環境污染防治技術
第 一 題
一、有一股含有氮氧化物（NOX：為NO與NO2之總和）濃度為500 ppmv（parts per million volume：百萬分之一單位的體積）的煙道氣，煙道氣在1大氣壓（1 atm）與攝氏溫度為300度下之實際體積流率為50,000 CMM（m3/min），採用選擇性觸媒還原脫硝（Selective Catalytic Reduction, SCR）方法，將尾氣處理至NOX濃度為100 ppmv，請計算SCR程序的去除效率與所需添加還原劑氨（NH3）的劑量。（原子量：N為14 g/mole。）（25分）
📝 此題為申論題
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看到本題，首先要辨識出這是「空氣污染防制工程」中常見的SCR（選擇性觸媒還原法）化學計量計算題。解題順序應為：1. 先計算去除效率（單純利用進出濃度即可求得）；2. 求出所需去除的NOx體積流率或莫耳流率（記得要代入理想氣體方程式將實際體積流率轉換為莫耳數，注意溫度為攝氏300度，需換算為絕對溫度K）；3. 寫出SCR的還原反應式，在未知NO/NO2比例時，通常假設NO為主，或直接採用等莫耳反應（1莫耳NOx需1莫耳NH3）的通則來計算NH3的莫耳數；4. 最後乘上NH3的分子量，轉換為質量流率（如g/min或kg/min）作為答案。
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【考點分析】 本題測驗空氣污染防制中選擇性觸媒還原法（SCR）之基本原理及化學計量計算，重點在於理想氣體方程式的應用（將高溫氣體轉換為莫耳數）以及去除效率的基礎運算。 【理論/法規依據】
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SCR脫硝效率與加藥計算
💡 結合化學計量與理想氣體方程式，計算SCR系統之去除率與加藥量。
🔗 SCR 加藥量計算步驟
- 1 求濃度差 — 計算需去除的 NOx 體積濃度 (ppmv)
- 2 算體積流率 — 將濃度差乘以煙氣實際體積流率
- 3 轉莫耳流率 — 套用 PV=nRT，注意 T 需加 273.15
- 4 求質量加藥量 — 依 1:1 莫耳比乘以 NH3 分子量 17
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🔄 延伸學習：延伸考點：實際操作中 NH3/NOx 比值可能略大於 1 以補償氨逃逸。
