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2011年注册化工工程师专业案例考试真题及答案下午卷.doc

发布时间：2022-10-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.05M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    2011 年注册化工工程师专业案例考试真题及答案下午卷 一、案例分析题(总题数：25，分数：50.00) 1.脱异丁烷塔操作压力为 0.51MPa（G），塔顶有冷凝冷却器，塔底有热虹吸式再沸器。进 料组份为 C3~C6，塔顶和塔底操作温度分别为 50℃和 71℃，轻重关键组份为异丁烷和正丁 烷，要求塔顶产品中异丁烷的含量≥0.88（摩尔分数），正丁烷的含量≤0.01（摩尔分数）； 塔釜产品中正丁烷的含量≥0.66（摩尔分数），异丁烷的含量≤0.045（摩尔分数）。 各组 份在塔顶和塔底操作温度下的相对挥发度 为满足分离要求，该塔的最小理论板数是下列哪 个数值？ （分数：2.00） A.18.5 B.16.5 √ C.7.8 D.0.8 解析：解：Nmin=ln[(Xa/Xb)D/(Xa/Xb)W]/lnα =ln[(0.88/0.10)/(0.045/0.60)]/ln(1.36×1.28)^0.5=17.5 减去再沸器 1 块，得 17.5-1=16.5 2.在萃取塔中，以环丁砜为溶剂萃取 C6 馏分中的苯。C6 馏分的进料量为 20000kg/h，其中 含苯 0.5（质量分数），其余为 C6 非芳烃。该系统的溶质重量分配系数（m）和溶剂比（S） 有如下关系： m=y/x=2.75S2 式中：m—溶质重量分配系数； S—溶剂比（溶剂重量流率与 进料中溶质重量流率之比）； y—溶质在萃取相中的重量流率； x—溶质在萃余相中的重量 流率； 如苯的回收率为 99%，进萃取塔的溶剂流量（kg/h）是下列那个数值？ （分数：2.00） A.360000 B.120000 C.60000 √ D.59400 解析：解：m=y/x=2.75S^2 0.99/(1-0.99)=2.75S^2 得 S=6 S=V/(0.5F) V=6×20000×0.5=60000 3.将含苯 0.4（质量分数）和甲苯 0.6（质量分数）的混合液在精馏塔中进行分离，混合液 进料量 15000kg/h，饱和液体进料。分离要求塔顶产品含苯 0.97（质量分数），塔釜产品含 苯 0.02（质量分数）。操作采用的回流比为 3.5。再沸器用 2.0MPa（A）的蒸汽加热，加热 蒸汽凝结水在饱和温度下排出。若不计整个系统的热损失，再沸器每小时消耗的加热蒸汽量 （kg）是下列哪个数值？ （分数：2.00） A.1376 B.5262 C.5943 D.7770 √ 解析：解：D=F(Xf-Xw)/(XD-Xw)=1500×（0.4-0.02）/(0.97-0.02)=6000kg/h W=F-D=9000kg/h Q1=15000×163=2.445×10^6 Q2=(3.5+1)×6000×577-3.5×6000×100=13 1
    Q1+Q2=Q3+Q6=Q3+Q4-Q5 FHf+W 气（r1-r2）=WHw+(R+1)DH4-RDH5 15000×163+W 气（2798-903） =9000×410+（3.5+1）×6000×577-3.5×6000×100 W=7770 4.在一填料吸收塔中，用一乙醇胺（MEA）溶剂吸收烟道气中的 CO2，烟道气中含 18%的 CO2， 其余可视为 N2。吸收塔入塔混合气流量 3000kg/(m2·h)；入塔液体 CO2 的含量为 0.02kmol/kmolMEA，流量为 2500 kg/(㎡·h)。已知 MEA 的分子量为 61，MEA 溶液浓度为 122kg/m3，操作条件下其密度为 992 kg/m3，若要求吸收塔排出气体 CO2 的含量≤1%，则出 塔液体中 CO2 的最小量（kmol/kmolMEA）是下列哪个数值？ （分数：2.00） A.3.01 B.3.33 √ C.5.04 D.5.06 解析：解：L=(2500/992)×122/61=5.04mol 设入口 CO2 xmol;N2 Vmol 则有 x/V=0.18/(1-0.18) 44x+28V=3000 得 V=79.618;x=17.516 又 Y1=y1/(1-y1)=0.18/(1-0.18)=0.2195 Y2= y2/(1-y2)=0.01/(1-0.01)=0.0101 V(Y1-Y2)=L(X1-X2) 79.618×（0.2195-0.0101）=5.04× （X1-0.02） X1=3.33 5.在逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的有害成分。已知平衡关系为 Y=2X，操作液气比 L/V=2，入塔气相浓度为 0.008（摩尔分数），出塔液相浓度为 0.0035（摩 尔分数）。若改用板式塔，所需理论板数为下列那个数值？ （分数：2.00） A.6 B.5 C.8 D.7 √ 解析：解：Y1=y1/(1-y1)=0.00806 X1=0.003512 由 V(Y1-Y2)=L(X1-X2)得 Y2=0.00108 △Ym=[(Y1-Y1*)-(Y2-Y2*)]/ln[(Y1-Y1*)-(Y2-Y2*)]=1.09×10^（-3） Y1-Y2=0.0081-0.00108=7.02×10^（-3） 当 A=1 时 NT=NOG=(Y1-Y2)/(Y2-Mx2)= (Y1-Y2)/ △Ym=6.4 取整 N=7 6.在 100℃，苯与甲苯的饱和蒸汽压分别是 179.18kPa 和 74.53kPa。当总压为 120 kPa 时， 苯与甲苯混合物中甲苯的气相组成为下列哪个数值？ （分数：2.00） A.0.35 √ B.0.45 C.0.25 D.0.55 解析：解：XA=(120-179.18)/(74.53-179.18)=0.566 XA=[P-PB(t)]/[PA(t)-PB(t)]=f(P,t) P*A.XA/P 总=74.53×0.566/120=0.35 7.在 101.33kPa 的恒定总压下，将温度为 130℃，湿度 H0 为 0.096kg/（kg 干气）的湿空气 进行冷却到 20℃。在此温度下，水的饱和蒸汽压为 2.33kPa。此时，每 kg 干气所析出的水 分（kg）为下列哪个数值？ （分数：2.00） A.0.0514 2
    B.0.0414 C.0.0714 D.0.0814 √ 解析：解:H2=0.622PS/(P-PS)=0.0146 W=V(H2-H1)=0.0814 8.现有 2%（质量分数）的盐溶液，在 28℃下连续进入一单效蒸发器中，被浓缩至 3%（质量 分数）。蒸发器的传热面积为 69.7 ㎡，加热蒸汽为 110℃的饱和水蒸汽。加料量为 4950kg/h， 料液的比热容 C0=4.1kJ/（kg·℃）。操作在 101.3kPa 下进行，蒸发潜热为 2258 kJ/kg， 沸点升高可以忽略。当其他条件（加热蒸汽及进料温度、进料浓度、操作压力）不变时，将 加料量提高至 7480 kg/h，溶液可被浓缩到到浓度（质量百分数）为下列哪个数值？ （分数：2.00） A.4.2% B.2.4% √ C.1.8% D.3.4% 解析：解：W=F(1-X0/X1)=4950(1-0.02/0.03)=1650 Q=1650×2258+（4950-1650）×4.1× （100-0）-4950×4.1×（28-0） =W’×2258+（7480-W’）×4.1×100-7480×4.1×28 解 得 W’=1246 X1’=7840×0.02/(7840-1246)=0.0238 9.等容不可逆水解反应 A+B→R+S 在等温下进行，其过程如下：两股等体积的液体物料流入 4L 的混合器反应器中，流股 1 中组份 A 的浓度为 0.02mol/L，流股 2 中组份 B 的浓度为 1.4mol/L，离开反应器的混合液中 R 的浓度是 0.002mol/L，问：A 的转化率（%）为下列哪 个数值？ （分数：2.00） A.90 B.20 √ C.43 D.80 解析：解：∵CR1=0.02mol/l ∴反应掉 0.002mol/l 的 A ∴CA=CA0.XA 0.002=(0.02/2)XA XA=0.2 10.反应 A（g）+B（g）→ C（g），气相反应物 A 被 B 的水溶液吸收，动力学方程为-rA=kCACB， 由于反应物 B 在水中浓度远大于 A，在反应过程中可视为不变，而反应物 A 溶解于水的速率 极快，以至于 A 在水中的浓度恒为其饱和溶解度。反应器容积为 5m3，装料系数为 0.8，问 C 的生成量（kmol）为下列哪个数值？已知：k=2m3/kmol·h；CB0=3kmol/m3；CA 饱和 =0.02kmol/m3；水溶液流量为 10m3/h。 （分数：2.00） A.0.30 B.0.96 C.0.24 √ D.1.20 解析：解：Ra=KCA.CB=2×0.02×3=0.12kmol/m3 τ=VR/V0=0.8×5/10=0.4h NC=0.12×0.4×5=0.24kmol 11.已知某气体反应 2A→R 为一级反应，反应速率常数 k=0.231（mim-1）。若开始时反应混 合物中 A 占体积 80%，反应过程中维持压力不变，那么 3 分钟后反应混合物体积减少了的百 3
    分数（%）为下列哪个数值？ （分数：2.00） A.80 B.20 √ C.60 D.40 解析：解：kt=ln[1/(1-XA)]∴XA=1-e^(-kt)=1-e^(-0.231×3)=0.5 又 2A→R,设初态为 100, 则有 初态 终态 A 80 80×0.5=40 R 0 80×0.5/2=20 其他 20 20 所以（V 终-V 初）/V 初 =[100-（40+20+20）]/100=20% 12.在轴向移动床催化剂再生器中用干燥的高温再生气体（含氧惰气），连续地在再生器内 把催化剂上的积碳烧掉。进入再生器的催化剂流量为 500kg/h，催化剂上的碳含量为 5wt%， 再生气体中含氧量为 5wt%。为保证离开再生器的催化剂上不含碳，控制离开再生器的再生 后气体中含 0.5wt%的过剩氧。 计算压缩机正常操作条件下提供的再生气体量（kg/h）为下 列哪个数值？ （分数：2.00） A.1484 √ B.1164 C.970 D.586 解析：解：C 含量 500×0.05=25kg/h 有 C + O2 → CO2 12 32 44 25 66.7 91.7 O 元素平 衡：0.05V=66.7+0.005V V=1482 13.精馏塔内上升气相密度为 20.3kg/m3，下降液相密度为 512.6kg/m3，气相负荷因子为 0.06m/s，塔内气相体积流量为 1370m3/h，泛点率取 70%。经过水力学计算设计单溢流道筛 板塔结构，塔盘上鼓泡面积为 1.4 ㎡，直降液管面积为 0.22 ㎡，经计算塔径为下列哪个数 值？ （分数：2.00） A.1.33 B.1.53 √ C.1.75 D.0.23 解析：解：AT=ZL+2Af=1.4+2×0.22=1.84m2 D=(1.84/0.785)^0.5=1.53 14.一离心风机，对空气的最大输送量为 14500kg/h，在该风量下所需的风压为 12000Pa。风 机入口空气温度 30℃，当地大气压 99kPa。在风机效率 85%时，风机的轴功率（kW）为下列 哪个数值？ 提示：标准状态（压力 101.3kPa，20℃）空气的密度为 1.2kg/m3 （分数：2.00） A.47.9 B.52.5 √ C.49.8 D.54.6 解析：解：PT’=PT(1.2/ρ) ρ=1.2×（99/101.3）×[(273+20）/(273+30)]=1.134 ∴代 入得 PT’=12698Pa Ne=Qv.Hρg=Qm.PT/ρ=14500×12698/(1.134×3600)=45.1KW N=Ne/η=45.1/0.85=53.1KW 另有计算舍弃小数点不同，也有海友计算如下： 工况密度 4
    ρ=PM/RT=1.14(P=99,T=303) 标况风压 H‘=H*（ρ'/ρ）=12000*1.2/1.14 标况轴功率 N=QH/η=14500/1.14/3600*12000*1.2/1.14/1000/0.85=52.5 15.用纯吸收剂吸收混合气体中的苯，已知混合气体中苯的摩尔分数为 0.05，气体流量为 65kmol/h，苯在两相中的平衡关系为 Y=25X，操作的液气比为最小液气比的 1.4 倍。在要求 吸收率为 90%时，吸收剂的用量（kmol/h）为下列哪个数值？ （分数：2.00） A.1890 B.1940 √ C.2050 D.2320 解析：解：L/V=1.4(L/V)min=1.4mη=1.4×25×0.9=31.5 V=65(1-Y1)=61.75 L=61.75×31.5=1945 16.一个连续式干燥器，进料的含水率（湿基）13%，干燥后产品含水率 0.99%，干燥产品量 300kg/h。温度 15℃、湿度 0.0073kg 水/kg 干空气，焓值 35kJ/h 的空气经过预热器加热到 95℃后送入干燥器。离开干燥器的空气温度为 50℃、湿度 0.023kg 水/kg 干空气。忽略预热 器的热损失，它的热负荷（kW）为下列哪个数值？ （分数：2.00） A.38 B.43 C.51 D.59 √ 解析：解：H1=H0=0.0073kg 水/kg 空气 I1=(1.01+1.88×0.0073)×95+2495×0.0073=115.43kg/kg 干空气 W=G2(W1-W2)/(1-W1)=300×（0.13-0.0099）/(1-0.13)=41.41kg/h L=W/(H2-H1)=41.41/(0.023-0.0073)=2637.6 Q=L(I1-I0)=2637.6×（115.43-35） /3600=59KW 17.一个单效蒸发器，将溶液从 10%（固体含量）浓缩到 65%，进入蒸发器的溶液 25℃，蒸 发器的操作压力为 143.3 kPa（A），蒸发水量为 25000 kg/h，使用压力为 1917.7 kPa（A） 的饱和蒸汽作为加热介质，它的消耗量（kg/h）为下列哪个数值？ 忽略溶液的沸点升高， 已知溶液的比热为 4.19kJ/（kg·K）。 提示：操作压力 143.3 kPa 水蒸气对应的蒸汽温度 为 110℃，其汽化潜热为 2232.0 kJ/kg；压力 1917.7 kPa 饱和水蒸气的汽化潜热为 1902.5 kJ/kg。 （分数：2.00） A.54300 B.34840 √ C.29320 D.39850 解析：解：W=F(1-x0/x1)∴F=29545 D=[Wr’+FC0(t1-t0)]/r=[25000×2232+29545×4.19×(110-25)]/1902.5=34860 18.一个单程列管换热器，列管为φ25×2mm，共 92 根，管长 6m。将水从 30℃加热到 50℃， 水流经管程（光滑管）的阻力损失为 3000Pa。上述条件下，该换热器的热负荷（kW）为下 列哪个数值？ 已知在上述平均温度下，水的密度为 992kg/m3，粘度为 65.6×10-5Pa·s， 5
    Cp=4.174 kJ/（kg·℃） （分数：2.00） A.2250 B.2480 √ C.2630 D.1900 19.流体从 A 塔依压差流至 B 塔。已知流体流量为 15m3/h，密度为 1000 kg/m3，流体粘度为 1mPa·s，A 塔的操作压力为 400kPa（G）；管路全长为 40m，管道内径 50mm，绝对粗糙度为 0.3mm。已知管路局部阻力为 40.3 kPa。在上述条件下，B 塔的压力[kPa（G）]为下列哪个 数值？ （分数：2.00） A.183 B.302 √ C.360 D.343 20.并联输水管路中，支管 1 内径为 50mm，长度 50m；支管 2 内径为 80mm，长度 80m。假定 两支管的摩擦系数均为 0.020，支管长度中包含了管件的当量长度。若管路中水的总流量为 50m3/h。支管 1 的流量（m3/h）和压力降（kPa）为下列哪个数值？ （分数：2.00） A.10.5 ，39.3 B.10.5 ，25.5 C.14.0 ，39.3 √ D.14.0 ，25.5 21.如图所示，用内径为 50mm 的总管从高度 10m 的水塔向用户供水，管长 50m。在用水处水 平安装内径为 25mm 的支管 10 个，设总管的摩擦系数λ=0.03，总管的局部阻力系数Σζ1=20。 支管很短，除阀门阻力外其它阻力可以忽略。当阀门全开时（ζ=6.4）的总流量（m3/h）是 下列哪个数值？ （分数：2.00） A.2.72 B.5.96 C.13.83 √ D.20.47 22.某装置的反应釜为立式椭圆封头压力容器，反应器外径为 1200mm，筒体高度为 1800mm， 采用厚度为 100mm 的岩棉保温。因反应器检修将保温破坏，反应器需要重新恢复保温。若单 个封头保温岩棉理论用量为 0.206m3，施工损耗为 10%，需要供给的岩棉体积量（m3）为下 列哪个数值？ （分数：2.00） A.1.262 √ B.0.941 C.1.129 D.1.147 6
    解析：解：V 直筒=π（D0+δ）HS=3.14×（1.2+0.1）×1.8×0.1=0.73476 V 封=2×0.206=0.412 V 总=V 直筒+V 封=1.14676 V 实=1.1V 总=1.262 23.从某装置的 A 单元至 B 单元输送液相介质（不可压缩流体），其输送介质密度为 980kg/m3、 流量为 480m3/h，输送管道为φ273×6mm，流体在管道中处于湍流状态，摩擦系数为 0.032。 单元间配管直管段总长度为 200m、管段上设有 2 个全开闸阀（每个闸阀当量长度为 7 倍管 道内径）、4 个 90°弯头（每个弯头当量长度为 40 倍管道内径）、一个盘式流量计（当量 长度为 400 倍管道内径）。A 单元和 B 单元间管段的压力降（kPa）为下列哪个数值？ （分数：2.00） A.125.6 B.120.6 C.140.6 D.130.6 √ 24.用离心泵抽圆柱形水池的水。水池直径和深度都是 4m，池中装满清水。泵吸入口中心线 离地面高度为 0.5m。泵的允许汽蚀余量（NPSHr）为 4m，在常温和标准大气压的情况下，假 定入口管路系统的阻力降为 1m 水柱。为使泵不产生汽蚀，安全系数取 1.3。问此泵最多能 抽出的水量（m3）为下列哪个数值？ （分数：2.00） A.38.5 B.41.5 √ C.47.7 D.50.2 25.采用一台离心泵将地下敞口贮槽中 75℃的流体介质向 10m 高的高位槽输送。已知流量 Q=18m3/h，管道规格为φ57×3.5mm，吸入端管路长度为 12m（包括各种管件的当量长度）， 管路的阻力系数λ=0.03。当地大气压为 97kPa。若不考虑泵安装高度的安全裕量，此泵的 安装高度（m）的计算值为下列哪个数值？ 已知：该介质（75℃）的饱和蒸汽压 Pv=49 kPa， 密度ρ=890 kg/m3，该泵系统的汽蚀裕量（NPSHa）为 3.0m。 （分数：2.00） A.1.0 B.0.5 C.0 √ D.-0.5 7
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