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2012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：0.19M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    2012 年注册化工工程师专业案例考试真题及答案下午卷 1. 采用连续干燥机干燥含水量为 30%的化学纤维，进料量为 9600kg/h，干燥后成品含水量控制 4%以下（以上皆为湿基），以成品量计算，该干燥机的实际生产能力（kg/h）与下列哪项数据接 近？ A 解：W=G1(W1-W2)/(1-W2)=2600 6304 6989 7000 D B 7104 C G-W=7000 2. 有含尿素的两相流体，在临界条件下流动，采用全启式安全阀。数据如下：两相流体流量 79000kg/h，气体泄放流量 28000kg/h，泄放压力 0.40MPa，泄放温度 158℃，气体分子量 M=20.4， 气体压缩因子 Z=1，气体特性常数 X=329，流量系数 C0=0.975，背压修正系数 Kb=1，已知液体的 最小泄放面积为 1158mm2，计算出安全阀喉管截面积（mm2）是多少？ 气相安全阀最小泄放面积公式为： A = 式中：W：气体泄放量，kg/h C0：流量系数 X：气体特性常数 P：泄放压力，MPa Kb：安全阀背压修正系数 T：泄放温度，K Z：气体压缩因子 M：气体分子量 B 13200 A 解：代入数据得 A=13200 取 A+1158≈14300 9150 C 14300 D 8000 3. 在容器顶部欲设置安全阀排放氮气，设计温度 t=130℃，现选用全启式安全阀，安全阀定压 p=0.4×106Pa（G），全启时喷嘴有效面积 A=7.80cm3，如果不考虑背压修正系数 Kb 的影响，该安 全阀的安全泄放能力（kg/h）是多少？ 安全阀安全泄放量公式 W = 230×A×（ ）×Kb× A：安全阀通道有效面积，cm2 P：安全阀定压，Pa（G） T：气体泄放温度，K M：分子量 Z：气体压缩因子（Z=1） Kb：安全阀背压修正系数 A 4162.94 B 1671.88 C 2364.40 D 4600.71 1
    解:数据代入得 A=2364.4 4. 在操作压力为 196.14kPa（A），操作温度为 50℃时，用 CO 与大量水相接触，若 50℃时水的饱 和蒸汽压为 12.35kPa，CO 的饱和含湿量（kgH2O/kgCO）是下列哪个数值？ A 0.053 解：HS=0.622PS/(P-PS)=0.622×12.35/(196.14-12.35)=0.042 0.043 0.073 0.563 D B C 5. 气体混合物中溶质的浓度为 Y1=0.02（摩尔分率），要求回收率为 90%，气液相平衡关系 Ye=1.0X， 入塔液体含溶质浓度为 X2=0.0001（摩尔分率），液气比为 L/V=2，传质单元数 NOG 为下列哪个数值？ A 解：η=(Y1-Y2)/Y1 5.00 4.31 3.49 2.31 D B C ∴Y2=(1-η)Y1=0.002 又 S=mV/L=1/2=0.5 ∴NOG=[1/(1-S)]ln[(1-S)(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)+S] =[1/(1-0.5)]ln[(1-0.5)(0.02-1×0.0001)/(0.002-1×0.0001)+0.5] =3.49 6. 已知某物质 A 和 B 的纯组分饱和蒸汽压与温度关系： = 7.261 - = 6.970 - 式中：p0 为纯组分在系统温度下饱和蒸汽压 t 为系统温度（℃） 设二组分溶液在常压下，20℃时可视为理想物系，其相对挥发度是下列哪个数值？ A 2.95 2.36 2.47 1.51 D B C 解：代入数据得 =3.04,; =2.65 0=1096.5Pa;PB 0=446.7Pa 得 PA α=[ PA 0/(P- PA 0)]/[ PB 0/(P- PB 0)]=2.47 7. 常压连续精馏塔中分离含 A、B 两种组分的理想溶液，进料中 A 组分浓度为 0.40（摩尔分率）， 塔顶馏出液中 A 组分浓度 0.95（摩尔分率），塔釜液中 A 组分浓度为 0.05（摩尔分率），塔顶采 用分凝器，进料为饱和液体进料。若操作条件下塔顶组分间的相对挥发度为 2.72，塔釜组分间的 相对挥发度为 2.24，该塔需要的最少理论塔板数最接近下述哪个值？ 7 A 5 解 ：Nmin=ln{[XD/(1-XD)][(1-XW)/XW]}/lnα C B 6 D 8 =ln[(0.95/0.05)×(0.95/0.05)]/ln(2.72×2.24)0.5=6.5（含再沸器） 所以 N=Nmin-1-1=4.5 块取整 5 块 8. 已知某气体反应 2A→R 为一级反应，反应速度常数 k=0.231（分钟-1）。若开始时反应混合物中 2
    A 占体积 80%，反应过程中维持压力不变。3 分钟后反应混合物体积减少了的百分数（%）为下列 哪个数值？ A 80 B 20 C 60 D 40 解：根据 kt=ln[1/(1-XA)]得 XA=0.5 又∵2A→R 则有 终态 A R 初态 80 0 20 80×(1-0.5)=40 80×0.5/2=20 20 其他或 R 则有减少量为(80+20-40-20-20)/(80+20)=0.2 9. 以等摩尔比的物质 A 和 B，用 H2SO4 做催化剂进行缩聚反应，生成物质为 C，该反应为简单二 级反应。 已知：物质 A 的处理量为 FA0=1kmol/h 反应速度常数 物质 A、B 的初始浓度 CA0= CB0=0.005kmol/L k = 1.97L/kmol·min 要求物质 A 的转化率 XA 为 80%，那么活塞流反应器和单釜全混流反应器分别计算所需的反应器有 效体积 VR（m2）是下列哪组数值？ A 解：活塞流 t=[XA/(1-XA)][1/(CA0k)] 507.6 507.6 53.7 81.6 1.4 8.5 1.4 6.8 D B C =[0.8/(1-0.8)][1/(0.005×1.9)]=406min V0=FA0/CA0=1/0.005=200L/h ∴VR=V0t=406×200×10-3/60=1.35m3 全混流 t=XA/[kCA0(1-XA0)2] = 0.8/[1.97×0.005(1-0.8)2]=2030min=33.84h V0=FA0/CA0=1/0.005=200L/h ∴VR’=V0t=33.84×200×10-3=6.8m3 10. 按一级反应动力学进行等温等容不可逆反应来分解液体 A，在间歇反应器中经 5 分钟运行，A 转化率达到 50%。如果要使转化率达到 90%，再需要的反应时间（分钟）是下列哪个数值？ A 2 解：kt=ln[1/(1-XA)] ∴t’/t= ln[1/(1-XA’)]/ ln[1/(1-XA)]=5×ln10/ln2=16.6min 16.6 11.6 7.2 D B C 11. 某反应器装填的有效催化剂体积为 40m3，其操作空速为 2.5h-1（体），先打算把现有催化剂 全部换成体积相同的新催化剂，新催化剂操作空速是旧催化剂的 1.25 倍。更换完新催化剂后反 应器可以达到的处理量（m3/h） A C 解：τ=1/SV=VR/V0 125 100 50 80 D B ∴V0=SV.VR=40×2.5×1.25=125m3/h 12. 水在压力 0.05MPa（A）下的沸腾温度为 80.9℃，汽化热为 2303kJ/kg。把 20kg 的水在压力 0.05MPa（A）下从 12℃加热到沸腾温度并全部汽化，已知 12℃水的焓为 50kJ/kg。所需加入的热 量（kJ）和蒸汽焓（kJ/kg）为下列哪组数值？ 3
    A 51820 解：取基准温度为 0°C 则有 B 5760 338 2641 C 5760 338 D 51820 2641 Q1=20×2303+20×4.184×(80.9-12)=51826KJ H 汽=(Q1+20×50)/20=2641KJ/kg 13. 在某套管换热器中，冷热两流体进行逆流传热。冷流体的流量为 7200kg/h，比热容为 4.2kJ/ （kg·℃），进口温度和出口温度分别为 15℃和 40℃。热流体从 130℃降至 45℃，该换热器的总 传热系数为 2kW/m2·℃，则所需的传热面积是下列哪个数值？ A 解：热流 130----45 22 14 D 2 C B 6 冷流 40-----15 90 30 ∴△tm=(90-30)/ln(90/30)=55 Q=KA△tm=mCp△t A=7200×4.2×(40-15)/2×3600×55=1.9m2 14. 在回收苯过程中，采用将苯蒸发到干燥的氮气中，所形成的混合气体（不含水）在 30℃，一 个大气压（绝压）下苯对氮气的相对湿度φ=60%。为回收混合气体中的苯，将混合气体冷却至饱 和温度-11.5℃。已知苯在-11.5℃和 30℃时的饱和蒸汽压分别为 10mmHg 和 118mmHg，此时苯回 收率（%）为下列哪个数值？ A 解：φ=(P1-P2)/P1=(118×0.6-10×1)/(118×0.6)=87% 60 87 40 70 D B C 15. 乙烷热裂解制乙烯反应为一级反应，800K 时该反应的反应速率常数 k=3.43s-1，反应中加入 大量的水蒸气，可按恒容反应处理。乙烷转化率为 85%时所需的反应时间（s）是下列哪个数值？ A 解：按恒容反应则有 0.55 2.25 0.20 4.50 D B C kt=ln[1/(1-XA)] t=(1/k)ln[1/(1-XA)]= (1/3.43)ln[1/(1-0.85)]=0.55S 16. 用一精馏塔对苯与甲苯混合物进行分离（常压操作），进料量为 90kmol/h，其中苯的摩尔含 量为 0.25，要求塔顶苯的摩尔含量达到 0.9，苯回收率达到 90%，在饱和液体进料时，塔顶冷凝 器的最低冷凝负荷（kJ/h）为下列哪个数值？ A 解：η=DXD/(FXf)得 D=22.5kmol/h 2.85×106 2.05×106 3.52×106 2.37×106 D B C Rmin=1/(α-1)[XD/Xf-α(1-XD)/(1-Xf)]=2.22 V=(R+1)D=72.56kmol/h Q=32600V=2.37×106KJ/h 17. 使用一个单程列管换热器用冷却水逆流某气体从 155℃冷凝到 85℃。气体的流量 2000kg/h， 其比热容为 1.02kJ/（kg·℃）。已知在冷却水入口温度 15℃时，其用量 1500kg/h，如果冷却水 入口温度提升到 20℃，其用量为下列哪个数值？（提示：假定升温后换热器传热系数不变。可用 算数平均温差作为传热平均温差） A 1530 1830 2670 4350 D B C 4
    解：已知：W1=2000，C1=1.02,ΔT1=70，w2=1500,C2=4.18 根据热量守恒进行计算，Δt2=22.78，所以 t2=37.78 由题意知，调整温度前后的换热量 Q 不变，K 不变，所以平均温差ΔTm 也不变 调整前是对数平均温差ΔTm1=(ΔT1-Δt2)/ln(ΔT1/Δt2)=90.81 调整后是算数平均温差ΔTm2=(ΔT1+Δt2)/2=90.81 已知调整后Δt2=65，则调整后ΔT1=116.62，即调整后的 t2=38.38 则调整后的冷却水量：Q/C2/(t2-t1)=1858.69 因此答案选 D，误差可能是由于水的比热选择以及计算近似。 18. 用水测定一离心泵的性能，得流量 Q=11m3/h，泵入口真空表读数 Pb=165mmHg，泵出口压力表 读数 Pc=0.18MPa，压力表和真空表两测压截面的垂直距离 h0=0.5m，轴功率 N=1.10kW，该离心泵 的压头 H（m）和效率η%分别是下列哪组数值？ A 16.30 C 20.59 解：H=(Pc+Pb)/ρg+h0 D 21.10 B 20.53 56.10 57.50 44.40 55.90 =[0.18×106+(165/760)×1.013×105]/(1000×9.8)+0.5=21.11m η=Ne/N=HQρg/N=21.11×11×1000×9.8/(1.1×3600×103)=57.47% 19. 在标准大气压下用离心泵从水池向高位槽输送清水，流量为 45m3/h，在此流量下该泵的允许 吸上真空高度 Hs 为 4.8m，吸入管段的管径为 80mm，吸入管段总阻力 hf 为 1.3m，若水池和高位 槽皆为敞开式。在不考虑安全裕量情况下，对于该泵的允许安装高度（m），下列哪组数值是正确 的。 A 解：u=Q/(0.785d2)=45/(0.785×0.082×3600)=2.5m/s 43.33 3.18 4.8 D B 3.5 C ∴Hg=HS’-u’2/2g-hf=4.8-2.52/(2×9.81)-1.3=3.18m 20. 欲将比重为 1.5、压力为 100kPa（G）的混合溶液用泵送入反应器，流量为 10m3/h，提升总 高度合计为 8.5m，反应器内压力为 500kPa（G），如果管路总的阻力损失为 50kPa，在选择输送泵 时，该泵的扬程（m 液柱）理论上为多少？ A C 解：列方程 P1/ρg+H=P2/ρg+Z+∑hf 54.40 39.08 43.33 85.68 D B ∴H=(500-100)×103/(1500×9.81)+8.5+50×103/(1500×9.81) =39.08m 21. 用离心泵将减压精馏塔中的液体输送至高位槽，釜中真空度为 68×103Pa，液体处于沸腾状 态。泵的吸入管段总阻力为 0.88m 液柱，流体密度为 980kg/m3，从样本查得该泵需要的净正吸入 压头 NPSHr 为 2.8m，现该泵的中心位置处在塔釜液面下 2m 处，在未考虑安全裕量的时，该泵的 几何安装高度 Hg(m)需要如何调整？ A 提高 0.08m 解：Hg=(P0-PV)/ρg-NPSHr-∑hf=0-2.8-0.88=-3.68m D 要提高 1.78m B 再下降 1.68m C 再下降 5.28m △H=Hg-H1=-3.68-(-2)=-1.68m 22. 某有机硅装置生产过程中产生两股含有 HCl 的尾气，拟在一个吸收塔用 20℃的清水回收两股 气体中的 HCl，一股流量 146kmol/h，HCL 含量为 10%（摩尔分数），由塔釜加入；另一股流量 108kmol/h，HCl 含量 4%在吸收塔的最佳进料位置单独加入，吸收塔常压操作，操作条件下亨利 系数为 2.786×105Pa，若要求 HCl 的总回收率不低于 95%，吸收塔上段实际液气比取最小液气比 的 1.2 倍，吸收塔需要加入的吸收剂量（kmol/h）为下述哪个数值？ 5
    A 254 B 698 C 754 D 838 解：Y1=y1/(1-y1)=0.04/(1-0.04)=0.0417 V=108×0.96+146×0.9=235.08kmol 1-0.95=VY2/(108+146-235.08)得 Y2=0.004024 m=H/P=2.78/1.01=2.75 (L/V)min=(Y1-Y2)/(X1*-X2)=(Y1-Y2)/[(Y1/m-0)]=2.485 (L/V)=1.2(L/V)min L=235.08×1.2×2.485=701kmol/h 23. 根据 22 题题意，若吸收塔第二股物料进料处塔内液相组成为 1.2%，塔釜排出的吸收液中 HCl 的含量为 2.3%（摩尔分数），其他条件不变，吸收塔的塔径取 1400mm，测得吸收塔的 Kyα=28.8kmol/ （m3·h），此时吸收塔下半部的填料高度（m）为多少？（提示：吸收塔下段平均推动力ΔYm=0.0179） A 解：Y1=y1/(1-y1)=0.111 11 D B 10 C 9 8 X2=0.0121 Y2=y2/(1-y2)=0.042 X1=0.0235 NOG=(Y1-Y2)/△Ym=3.85 由 V(Y1-Y2)=L(X1-X2)又知 L=698 ∴得 V=115 HOG=V/(KyαΩ)=2.61m Z=HOGNOG=10m 24. 如图：精馏塔液面与再沸器入口的高度差为 H（m），再沸器入塔口与液面的高度差为 3m，再 沸器入口的液体密度为ρL=738kg/m3，再沸器和上升管的均相密度ρ=18.38kg/m3，当 H=4m 时，再 6
    沸器和上升塔的总静压头损失为下面哪个数值？ A 50.7 0.72 29 B C D 1.26 解：△P=ρLgH=738×9.81×4=28959Pa≈29KPa 25. 根据 24 题题意，当系统总阻力为 40kPa 时，图示的甲醇精馏塔液面与再沸器入口之间的高 度差 H（m）是多少？ A 解：ρLgH’-ρg(H+3)= ∑hf=40×103 5.74 8.43 0.22 0.55 D B C 解得 H’=5.74m 7
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