高考申論題
115年
[化學工程] 反應工程及單元操作
第 二 題
📖 題組：
依圖二描述，F_{A0}與 F_{Ai}分別表示回流混合前與回流混合後的入料莫爾流量，假設分離器可以完全分離未反應物 A 並回流至入料端，已知反應器內反應 A→R 且 -r_A = 0.2C_A 及反應物 A 轉化率 X_A = 0.2。 求：
依圖二描述，F_{A0}與 F_{Ai}分別表示回流混合前與回流混合後的入料莫爾流量，假設分離器可以完全分離未反應物 A 並回流至入料端，已知反應器內反應 A→R 且 -r_A = 0.2C_A 及反應物 A 轉化率 X_A = 0.2。 求：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
若反應物 A 成本$ 0.5/mol A，反應器成本$ 0.01/L 及未反應物 A 回流成本$ 0.01/mol A，求此製程生產每莫爾 R 成本？（10 分）
思路引導 VIP
此題為製程經濟評估。要計算「生產每莫耳 R 的成本」，先算出「每小時的總成本」，再除以產率 $F_R$ (100 mol/hr)。 總成本包含三項：
小題 (一)
求入料莫爾流量 F_{A0}與 F_{Ai}值。（10 分）
思路引導 VIP
這是一個附帶分離循環（Recycle）的反應器系統。解這類物料平衡題，要善用「整體系統（Overall）」和「局部系統（Reactor）」的邊界。
- 針對整體系統（包含反應器和分離器）：只有新鮮進料 $F_{A0}$ 進入，只有產物 $F_R = 100$ mol/hr 離開（因分離器完全回收 A）。由化學計量比 $A \rightarrow R$，可直接求出 $F_{A0}$。