注册化工工程师专业考试案例题及答案讨论(下午)

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。PAGE第页/共页2010年注册化工工程师专业考试案例题及答案研究专业案例题（第二天下午，共25题）1、某厂采用盐水（水相）逆流萃取醋酸正丙酯—正丙醇（有机相）中的正丙醇。有机相进料量为1800kg/h，组成为醋酸正丙酯93.86wt%，正丙醇6.14wt%；水相溶剂进料量为2000kg/h。醋酸正丙酯与水相可视为彻低不互溶，萃取操作温度25℃。经过n级萃取后，萃取剂对正丙醇的脱除率为75%，此时有机相中醋酸正丙酯的含量（wt%）是下述哪一数值？$n2g(g3c:G&o$g(i

(A)93.86

(B)95.32

(C)98.39

(D)99.777^7k$q,Y4w9Q7E7b

解：

mF(正丙醇)=0.0614×1800=110.5(kg/h)

mW(正丙醇)=110.5×(1-0.75)=27.63(kg/h)

mW(酯)=1800-110.5=1689.5(kg/h)7l"R

a.]9H+M%B(l

醋酸正丙酯的含量=1689.5/(1689.5+27.63)=98.39%

答案：C、用常压塔分离甲醇和水的混合液，混合液进料含甲醇30%，要求塔顶甲醇产品纯度95%，甲醇回收率95%（以上均为摩尔分率），塔顶采出的产品量与进料量的比值是下述哪个数值？(A)0.33

(B)0.30

(C)0.28

(D)0.27解：D/F=ηDxF/xD=0.95×0.3/0.95=0.30答案：C3、采用延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在4%以下（以上皆为湿基），以成品量计，该干燥机的实际生产能力（kg/h）与下列哪项数据临近？(A)6034

(B)7104

(C)7000

(D)6989解：9600(1-0.3)/(1-0.4)=7000（kg/h）答案：C4、采用常压精馏分离苯和甲苯混合液体，已知进料为含苯45mol%的饱和液体，操作条件下苯和甲苯的平均相对挥发度为2.48。要求得到塔顶苯含量为99mol%的产品，且塔釜液苯含量为3mol%，塔顶设有分凝器，塔底设有再沸器。操作工况下的最小回流比和最小理论板数为下列哪组数值？(A)1.35；7

(B)1.45；7

(C)1.45；8

(D)1.35；8解：xF=0.45,xD=0.99,xW=0.03,α=2.48,q=1q=1时，挟点：xe=xF=0.45ye=αxe/[1+(α-1)xe]=2.48×0.45/[1+(2.48-1)0.45]=0.67Rmim=(xD-ye)/(ye-xe)=(0.99-0.67)/(0.67-0.45)=1.45求最小理论塔板，这时是全回流:操作线方程：

yn+1=xn汽液平衡方程：xn=yn/[α-(α-1)xn]y0=xD=0.99

(分凝器)x0=0.99/[2.48-(2.48-1)0.99]=0.9757=y1…………（略）X8=0.027<xW

（再沸器）N=8-1=7答案：B5、通常情况下，在反应过程中生成的可溶洞于水的气态产品均采用脱盐水在填料塔内举行吸收。若某进塔气体混合物中含量A组分为2.4mol%，脱盐水对A组分的吸收率为99%，出塔液相A组分为1.4mol%。操作工况下的相平衡关系为Y=1.5X、单位塔截面上气体流量为50kmol/(㎡h)、气相总体积吸收系数为95kmol(m3h)，吸收塔填料高度（m）应为下列哪个数值：(A)12.53

(B)11.53

(C)13.53

(D)4.78解：此题用摩尔分数计算，也可用摩尔比计算，但与答案相差较大。y1=0.024,y2=.0.024(1-0.99)=0.00024,x1=0.014,x2=0△y1=0.024-1.5×0.014=0.003,△y=0.00024-0=0.00024△ym=(△y1-△y2)/ln(△y1/△y2)=(0.003-0.00024)/ln(0.003/0.00024)=1.093×10-3NOG=(y1-y2)/△ym=(0.024-0.00024)/1.093×10-3=21.74HOG=G/KYα=50/95=0.5263h=NOGHOG=21.74×0.5263=11.44≈11.53答案：C%U'Y)d"G

e!]7z8h:y6、用延续常压精馏塔分离A、B二组份混合液，其相对挥发度为2.4，饱和状态进料。进料中A组份的浓度为60%(mol)，另外还有一股相同组份的进料，其中A组份的浓度为22%(mol)，进料量和进料状态与原混合液相同，在该塔相宜塔板位置上参加。若要求塔顶馏出液中A组份浓度为95%(mol)，塔釜排出液中A组份浓度为10%(mol)，该塔的最小回流比是下述哪个数据？(A)2.97

(B)1.51

(C)2.0

(D)0.92解：分离计算二种进料的最小回流比。①当q=1时,xe=xF=0.6ye=αxe/[1+(α-1)xe]=2.4×0.6/[1+(0.24-1)0.6]=0.7826Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=(0.95-0.7826)/(0.7826-0.6)=0.92②q=1,xe=xF=0.22ye=αxe/[1+(α-1)xe]=2.4×0.22/[1+(0.24-1)0.22]=0.4037Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=(0.95-0.4037)/(0.4037-0.22)=2.97比较二者，当回流比减小至2.97时，第②种情况先浮上挟点，所以取2.97。答案：A7、多组份精馏为饱和液体进料时，相宜的进料位置可采用Kirkbride经验方程式计算：式中：NR、NS——精馏段、提馏段的理论板数；zLF、zHF——进料中轻、重关键组份的摩尔分率；xLW、xHD——塔釜轻关键组份、塔顶重关键组份的摩尔分率；D、W——塔顶馏出液量、塔釜液量，kmol/h。在一有29块理论板的精馏塔中分离三氯乙烯混合物，泡点进料，进料中三氯乙烯、三氯乙烷和四氯乙烷摩尔含量分离为45.6%、5.55%和48.85%，塔顶采用全凝器，塔底采用再沸器。要求塔顶产品三氯乙烯的摩尔含量为99.9%，三氯乙烷为0.1%，塔釜中三氯乙烯的摩尔含量为0.1%。由塔釜数起，计算的理论进料板位置是下述哪一个数据？(A)16

(B)8

(C)21

(D)25解：设F=100kmol45.6=0.999D+0.001W，W+D=100D=456(mol),W=544(mol),W/D=544/456=1.19zHF/zLF=0.0555/0.456=0.122，xLW/xHD=0.001/0.001=1NR/NS=(29-NS)/NS=[0.122×12×1.19]0.206=0.672NS=17.3（含塔釜）NS-1=16.3≈16（块）答案：A8、采用干燥器干燥催化剂，已知干燥器操作压力79.98kPa(A)，出口气体的温度为60℃，湿度为0.11kg水/kg干空气，工艺中将部分出口气体返回干燥器入口与清新空气混合，使进入干燥器的气体温度不超过90℃，相对湿度为12%。已知清新空气的流量为了1580kg/h，温度为20℃，湿度为0.02kg

水/kg干空气，水在90℃时的饱和蒸汽压为70.09kPa(A)，需要循环的空气量（kg干空气/h）是下述哪个数值：提醒:

H——湿度，kg水蒸汽/kg干空气；φ——相对湿度；P——总压，kPa(A)；PS——水的饱和蒸汽压，kPa(A)。(A)

(B)

(C)

(D)(原答案缺失)解：L=1580×(1-H0)=1580(1-0.02)=1548（kg干空气）Hm=0.622×0.12×70.09/(79.98-0.12×70.09)=0.0731

H1=H0,VR=Lm-LLH1+(Lm-L)=LmHm15.48×0.02+0.11×VR=0.0731(VR+1548)VR=2228(kg干空气/h)答案：22289、C9芳烃与甲苯的混合物在催化剂作用下举行岐化反应生成混合二甲苯。有一个反应器，每小时处理C9芳烃与甲苯的混合物18400kg，其中甲苯含量为50wt%。反应产物中甲苯含量10wt%，混合物二甲苯含量38wt%。该反应器甲苯转化为混合二甲苯的挑选性与下列哪个数值临近？（甲苯分子量92，二甲苯分子量106）(A)0.95

(B)0.8

(C)0.76

(D)0.825解：原料中甲苯：n0=18400×0.5/92=100(kmol)产物中甲苯：n1=18400×0.1/92=20(kmol)△n=100-20=80(kmol)产物中二甲苯：n2=18400×0.38/106=65.96(kmol)S=65.96/80=0.825答案：D1M8j"V+Q

B8M"r10、用空气氧化甲苯生产苯甲醇，反应式为C7H8+1/2O2=C7H8O。假设甲苯的转化率为40%，挑选性为80%。现要求用含甲苯90wt%的原料生产15000kg/h的苯甲醇产品，需要的反应物进料量（kg/h）是下列哪个数值？（甲苯分子量92，苯甲醇分子量108）(A)52083

(B)44364

(C)35497

(D)17748解：Y=0.4×0.8=0.32W=15000×92/(108×0.32×0.9)=44367(kg)答案：B11、某二级反应A+B→P在一管式反应器（可视为平推流反应器）中举行，其速率方程为：(-rA)=kCACB，式中：k=20m3/(kmolh)。若要求总进料量为20kmol/h，CA0=CB0=10kmol/m3，转化率为80%，反应器内径为0.05m，则反应器长度（m）临近下列哪个数值？[公式提醒：t=XA/kCA0(1-XA)](A)200

(B)20

(C)10

(D)100解：t=XA/kCA0(1-XA)=0.8/[20×10(1-0.8)]=0.02t=Vr/Q0=3.14L(d/2)2/Q0L=0.02×20/[3.14×(0.05/2)2]=204(m)≈200(m)答案：A(本题解答本人无控制，欢迎研究)12、一台输送介质密度1300kg/m3的螺杆泵，距泵吸入侧液位的垂直高度为3.5m，泵出口的最大压力0.6MPa，最大流量30t/h。以泵效率75%计算，泵的轴功率（kW）为下列哪个数值？(A)4.7

(B)5.1

(C)3.5

(D)6.1解：Q=30000/(3600×1300)=0.00641(m3/s)H=△P/ρgN=HgρQ/1000η=△PQ/1000η=60000×0.00641/(1000×0.75)=5.1(kw)答案：B13、把100公斤20℃的液态苯加热为80℃的气相苯所需的热量（kJ）为下列哪个数值：已知：液态苯的比热容（CP）与温度（T，K）的关系式为：CP=14.95+0.0558T（cal/gmol）；80℃下苯的汽化热为393kJ/kg；苯的分子量为78。(A)41800

(B)450000

(C)49900

(D)35800解：Q1=∫80+27320+273(100×1000/78)CPdT=∫2(14.95+0.0558T)dT=2.536×106(cal)=10600(kJ)Q2=mr=100×393=39300(kJ)Q=Q1+Q2=10600+39300=49900(kJ)答案：C14、用于输送空气的风机进口吸风管内径为100mm，风机入口管道可吸上水柱高度为12mm，空气的密度为1.2kg/m3，风机进口管内流速（m/s）和风量（m3/h）为下列哪一组数值？(A)14和0.1

(B)4.4和120

(C)0.44和12

(D)14和396解：△P=0.012×1000×9.81=117.7(Pa)△P/ρ=u2/2,u=(2△P/ρ)1/2=(2×117.7/1.2)1/2=14(m/s)V=3.14×(0.1/2)2×14=0.11(m3/s)=396(m3/h)答案：D15、某单级往复空气压缩机每小时将360m3的空气压缩到0.7MPa（表压）的压缩过程为绝热压缩，空气的入口温度为20℃，大气压力为0.1MPa(A)，空气的绝热指数为1.4，压缩机消耗的功率（kw）及出口气体温度（K）是下列哪组数值：提醒：6o%c:d6s%B8I4o

W——压缩机消耗的功率，w；r——绝热指数；P1——入口压力，Pa（绝压）；P2——出口压力，Pa（绝压）；V1——入口流量，m3/s。(A)28.4，531

(B)26.4，510

(C)10.4，531

(D)28.4，510解：T2=T1(P2/p1)(r-1)/r=(273+20)[(0.7+0.1)/0.1](1.4-1)/1.4=531(K)W=[1.4/(1.4-1)]×(0.1×106×360/3600)×﹛[(0.7+0.1)/0.1](1.4-1)/1.4-1﹜/1000=28.4(kw)答案：A16、用120℃饱和水蒸汽加热20℃的油品至80℃。油品流量为10t/h，蒸汽流量为687kg/h，物性数据如下：油品平均比热容为2.305kJ/(kg℃)；冷凝水在加热蒸汽温度下排出，120℃饱和水蒸汽的焓为2709kJ/kg；水的焓为494kJ/kg。问系统热损失（%）为下列哪个数值：(A)66

(B)60

(C)1.1

(D)9解：Q1=687(2709-494)=1.522×106(KJ/h)Q2=10×103×2.305(80-20)=1.383×106(KJ/h)(Q1-Q2)/Q1=(1.522-1.383)/1.522=0.09=9%答案：D17、一离心泵把敞口槽中密度为1200kg/m3的物料送到表压为145kPa的高位密闭容器，容器中的液位与敞口槽液位的高度差为10m（容器的进料口在液位之下），当泵在输送流量36m3/h时，该泵效率为0.6，该泵的轴功率（kw）为下列哪个数值：(A)5.2

(B)3.8

(C)4.4

(D)3.6解：H=△Z+△P/ρg=10+145/(1.2×9.81)=22.32(m)N=HgρQ/1000η=22.32×9.81×1200×36/(1000×0.6×3600)=4.4(kw)答案：C18、一个套管换热器，用143℃的饱和蒸汽加热管内的水，使其温度由15℃升至45℃。已知蒸汽的冷凝传热系数为1.1×104W/(㎡℃)，管内水的对流传热系数为3500W/(㎡℃)。在忽略管壁热阻、污垢热阻和热损失，且可当平壁处理时，该换热器的总传热系数（W/(㎡℃)）、传热壁面的平均温度（℃）为下列哪组数值？(A)2655、127.2

(B)3921、141.3

(C)3313、140.3

(D)2655、115.7解：K=1/(1/α1+1/α2)=1/(1/11000+1/3500)=2655△tm=(45-15)/ln[(143-15)/143-45]=112.3t1=143,t2=143-112.3=30.7设平壁温度为tQ=α1S(143-t)=α2S(t-30.7)11000(143-t)=3500(t-30.7)t=115,7（℃）答案：D19、用水吸收空气与氨混合气中的氨，混合气的总压为101Kpa时，氨的分压为1300Pa。已知该物系符合亨利定律，且有如下平衡关系：100g水中含量2g氨时，氨的分压为1600Pa。要求氨的回收率95%时，每小时处理1000kg空气时的最小用水量（kg/h）为下列哪个数值？(A)236

(B)262

(C)448

(D)388解：xa=(2/17)/(100/18+2/17)=0.02074E=Pa*/xa=1.6/0.02074=77.15(kPa)m=E/P=77.15/101=0.764Y=mX=0.764Xy1=1.3/101=0.01287Y1=0.01287/(1-0.01287)=0.01304(L/V)min=mφA=0.764×0.95=0.7258Lmin=0.7258V=0.7256×1000(1-0.01304)×18/29≈448（kg/h）答案：C20、用离心泵将敞开贮槽中的液体输送到常压高位槽中，两槽液位保持恒定，输送管路管内径d为40mm，泵输送液体流量为2.32×10-3m3/s。输送液体的密度ρ=1150kg/m3，物料粘度为1.25×10-3Pas。假定流体处于湍流的光洁区，则直管摩擦系数与下列哪组数据临近？,W9U$L'[7p.L#u7h$`

提醒：摩擦系数采用

(A)0.0009

(B)0.0156

(C)0.0196

(D)0.0210解：u=4Q/3.14d2Re=duρ/μ=4Qρ/3.14dμ=4×2.32×10-3×1150/(3.14×0.04×1.25×10-3)=67940λ=0.3146/679400.25=0.0196答案：C21、在图示的并联管路中，支路ADB管路长50m，支路ACB管路长5m，管路长度包括管件但不包括阀门的当量长度。两支管路的管径都是？57×3.5，管路的阻力系数皆为0.03；两支路各装有阀门一个（全开状态时局部阻力系数为0.2）、换热器一个（局部阻力系数为4）。当两个阀门全开时两支路ADB与ACB的流量比与下列哪个数据最临近？2p/U)D:W#l8Y8|

\o"22.JPG"下载(7.05KB)2010-12-1320:05

8\,F0r0r#B2}

X

(A)4.75

(B)0.46

(C)1.0

(D)3.07解：公式：∑hf=(λL/d+ξ)×u2/2(∑hf)ADB=(0.03×50/0.05+0.2+4)×u12/2=17.1u12(∑hf)ACB=(0.03×5/0.05+0.2+4)×u22/2=3.6u2217.1u12=3.6u22u1/u2=(3.6/17.1)1/2=0.46答案：B22、图示输送系统，管路两端液面高差12m，输送溶液的密度为1100kg/m3，粘度为2.5×10-3Pas。输送离心泵吸入段流速为1.4m/s，管内径为100mm，长度为8m；泵出口流速为2.2m/s，管内径为80mm，长度为24m；已知入口管路总局部阻力系数为1.25，出口管路总局部阻力系数为8.9。此管路系统的阻力（m液柱）与下列哪一个数值临近？

提醒：摩擦系数采用

6F'^#l

R/R%q5z

#u'}3d.O'X!x"O

C.?6p(A)2.36

(B)3.89

(C)4.09

(D)3.59

解：5]9v5T%{6v

Re1=d1u1ρ/μ=0.1×1.4×1100/(2.5×10-3)=616001{.V

Q4e;I'C

λ1=0.3146/616000.25=0.02

Re2=d1u2ρ/μ=0.08×2.2×1100/(2.5×10-3)=77440({:t+S.D/Q't.[:P#N9[

λ2=0.3146/774400.25=0.019+e3I5];s"z:b

∑Hf=(λ1L1/d1+ξ1)×u12/2g+(λ2L2/d2+ξ2)×u22/2g

=(0.02×8/0.1+1.25)×1.42/(2×9.81)+(0.019×24/0.08+8.9)×2.22/(2×9.81)=3.89(m)23、分馏塔顶操作压力为0.08MPa(G)，塔板总压降为0.03Mpa，操作温度下塔釜介质密度为640kg/m3。塔釜高（从塔底切线至第一层塔盘）为6m，正常操作时塔釜液位最低为15%，塔底离心泵泵中央线至地面高度为0.5m。如下图所示（图中长度为单位为mm）。假设泵吸入侧的总压力损失为0.015Mpa，必须汽蚀余量为3m，安全裕量取0.5m。则塔裙座（H）的高度（m）最小应不小于下列哪一项的数值？2F!^&A3t#m#i9K

1~*Z-H%Z3J5t5o&]/g#a

(A)

(B)

(C)3.4

(D)

解：+a2g0M8`'P5B

Hg=-(H-0.5+6×0.15)*h8I$T%K0}$g6E

=0-0.015×106/(640×9.81)-(3+0.5)=5.5(m)"?3@+x"p%k5\#i)C*b$S%o

答案：5.5(m)(本题答案选项不齐全)24、从敞口的高位罐向地面水池注水，高位罐液位为50%并保持安稳，高位罐液面距离地面的垂直高度为5m，管线总长度为10m，管内径为25mm；直管的摩擦系数λ=0.025，总局部阻力系数∑ξ=4.5。水池的长、宽和深分离为5m、4m和2m。如下图所示。注满此水池所需要的时光（小时）为下列哪项数值？

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/K7a;`&w!b0x-z,?

(A)7.5

(B)8.7

(C)9,8

(D)11.3"e#p#x1p4F%