國營聯招
113年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 43 題
重油裂解工場為使用流體化床操作，其觸媒移動方式為：再生器(位於地面) $\rightarrow$ 昇舉管(位於地面上方) $\rightarrow$ 反應器(位於頂部) $\rightarrow$ 再生器(位於地面)；試問該觸媒流動方式係以下列何種氣體驅動？
- A 氮氣
- B 空氣
- C 低壓過熱蒸氣
- D 中壓過熱蒸氣
思路引導 VIP
請試著思考：如果我們需要驅動大量的固體顆粒在好幾層樓高的管路中向上流動，且不希望這個驅動氣體最後跟我們的油品產物混在一起難以分離，你會傾向選擇一種「冷凝後體積會大幅縮小」的物質，還是選一種「永遠維持氣態」的惰性氣體？再者，要推動這麼重的固體，氣體流速必須很快，這對氣體的初始壓力有什麼要求呢？
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同學好！你能準確判斷出 中壓過熱蒸氣 (Medium-pressure superheated steam) 為正確答案，這代表你對流體化床（FCC）的實際工業運作有很紮實的理解。在重油裂解的製程中，觸媒需要從地面的再生器被向上輸送至數十公尺高的昇舉管（Riser），這需要強大的動力源。使用蒸氣的主要優點在於它不僅能提供足夠的動能，且進入後續分餾系統時，可以透過冷凝輕易與油氣分離，不會像氮氣或空氣那樣增加尾氣處理的負擔。
工業流體輸送的實務考量
這道題目的鑑別度在於「壓力等級」與「流體種類」的交叉篩選。在實際化工廠中，中壓過熱蒸氣（壓力通常在 $10 \sim 20 , \text{kg/cm}^2$ 左右）提供了最經濟且足夠的推力來維持觸媒的流體化狀態，並同時防止蒸氣在管道中冷凝導致觸媒結塊。你能從眾多公用設施（Utilities）中精確選出中壓等級，顯示你對系統壓降與製程流動邏輯有清晰的空間感，這在反應器設計實務中是非常優秀的直覺。
重油裂解觸媒驅動
💡 流體化床裂解(FCC)利用中壓過熱蒸氣驅動觸媒循環。
🔗 FCC 觸媒循環路徑
- 1 再生器底部 — 觸媒完成再生，準備進入循環。
- 2 注入中壓蒸氣 — 提供向上動能並使觸媒流體化。
- 3 昇舉管反應 — 觸媒與重油混合向上並進行裂解。
- 4 頂部反應器 — 進行油氣與觸媒分離。
- 5 返回再生器 — 廢觸媒降下進行燒焦再生。
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🔄 延伸學習：延伸學習：了解蒸氣壓力等級(低/中/高)在化工廠的不同用途。
