2012年注册化工工程师专业考试案例考试（下）
2012年注册化工工程师专业考试案例考试（下）
2012年9月16日14：00-17：00
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 6304 B 7104 C 7000 D 6989 解：W=G1(W1-W2)/(1-W2)=2600 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
A 13200 B 9150 C 14300 D 8000 解：代入数据得A=13200
取A+1158≈14300
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
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A 4162.94 B 1671.88 C 2364.40 D 4600.71 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 0.043 B 0.563 C 0.073 D 0.053 解：HS=0.622PS/(P-PS)=0.622×12.35/(196.14-12.35)=0.042
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 5.00 B 3.49 C 2.31 D 4.31 解：η=(Y1-Y2)/Y1
∴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 B 2.47 C 1.51 D 2.36 解：代入数据得
=3.04,;
=2.65
得PA0=1096.5Pa;PB0=446.7Pa
α=[ PA0/(P- PA0)]/[ PB0/(P- PB0)]=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？
A 7 B 6 C 5 D 8 解 ：Nmin=ln{[XD/(1-XD)][(1-XW)/XW]}/lnα
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=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 初态 终态 A 80 80×(1-0.5)=40 R 0 80×0.5/2=20 其他或R 20 20
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 k = 1.97L/kmol·min
物质A、B的初始浓度 CA0= CB0=0.005kmol/L 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 1.4 8.5 B 81.6 507.6 C 1.4 6.8 D 53.7 507.6 解：活塞流t=[XA/(1-XA)][1/(CA0k)] =[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 16.6 B 2 C 7.2 D 11.6 解：kt=ln[1/(1-XA)]
∴t’/t= ln[1/(1-XA’)]/ ln[1/(1-XA)]=5×ln10/ln2=16.6min
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 50 B 80 C 100 D 125 解：τ=1/SV=VR/V0
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∴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？ A 51820 338 B 5760 2641 C 5760 338 D 51820 2641 解：取基准温度为0°C则有
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 2 B 6 C 14 D 22 解：热流 130----45
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 87 B 40 C 70 D 60 解：φ=(P1-P2)/P1=(118×0.6-10×1)/(118×0.6)=87%
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 0.55 B 0.20 C 4.50 D 2.25 解：按恒容反应则有
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 2.85×106 B 2.05×106 C 3.52×106 D 2.37×106 解：η=DXD/(FXf)得D=22.5kmol/h
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
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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 B 2670 C 4350 D 1830 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 44.40 B 20.53 55.90 C 20.59 56.10 D 21.10 57.50 解：H=(Pc+Pb)/ρg+h0 =[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 3.18 B 3.5 C 4.8 D 43.33 解：u=Q/(0.785d2)=45/(0.785×0.082×3600)=2.5m/s ∴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 54.40 B 85.68 C 39.08 D 43.33 解：列方程P1/ρg+H=P2/ρg+Z+∑hf ∴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 B 再下降1.68m C 再下降5.28m D 要提高1.78m 解：Hg=(P0-PV)/ρg-NPSHr-∑hf=0-2.8-0.88=-3.68m
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