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zhouyanyan9金虫 (初入文坛)
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求2011年注化专业考试案例分析下午的答案 已有1人参与
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请问，谁有2011年注册化工工程师专业考试案例分析下午考试的答案，最好有详细的解题步骤的，可否发我一份，感激不尽。谢谢 |
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2楼2014-08-29 09:39:06
【答案】应助回帖
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
zhouyanyan9: 金币+10 2014-09-04 09:46:05
zhouyanyan9: 金币+10 2014-09-04 09:46:05
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2011年注册化工工程师专业考试案例分析第二天下午 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 组份 50℃ 50℃ C3 3.04 2.64 i - C4 1.36 1.28 n - C4 1.00 1.00 n – C5 0.36 0.38 n – C6 0.127 0.158 为满足分离要求，该塔的最小理论板数是下列哪个数值？ （A）18.5 （B）16.5 （C）7.8 （D）0.8 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？ （A）360000 （B）120000 （C）60000 （D）59400 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？ 操作条件下各物流的焓值（kJ/kg） 物料 名称 饱和液体进料 离开塔顶的馏出物蒸汽 塔底液 体产物 回流 液体 用于再沸器的加热蒸汽 加热蒸 汽凝结水 焓值 163 577 410 100 2798 903 （A）1376 （B）5262 （C）5943 （D）7770 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 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/(m2·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？ （A）3.01 （B）3.33 （C）5.04 （D）5.06 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？ （A）6 （B）5 （C）8 （D）7 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？ （A）0.35 （B）0.45 （C）0.25 （D）0.55 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？ （A）0.0514 （B）0.0414 （C）0.0714 （D）0.0814 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69.7m2，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？ （A）4.2% （B）2.4% （C）1.8% （D）3.4% 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？ （A）90 （B）20 （C）43 （D）80 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。 （A）0.30 （B）0.96 （C）0.24 （D）1.20 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 此题存疑，最后容积是否应为4m3?但好像根据答案只能按5m3来计算。 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分数（%）为下列哪个数值？ （A）80 （B）20 （C）60 （D）40 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？ （A）1484 （B）1164 （C）970 （D）586 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1.4m2，直降液管面积为0.22 m2，经计算塔径为下列哪个数值？ （A）1.33 （B）1.53 （C）1.75 （D）0.23 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 （A）47.9 （B）52.5 （C）49.8 （D）54.6 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？ （A）1890 （B）1940 （C）2050 （D）2320 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？ （A）38 （B）43 （C）51 （D）59 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。 （A）54300 （B）34840 （C）29320 （D）39850 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， Cp=4.174 kJ/（kg·℃） （A）2250 （B）2480 （C）2630 （D）1900 解：Re=duρ/μ=0.021×992u/（65.6×10-5）=3.2×104u λ=0.3164/Re0.25=0.0237u-0.25 hf=△P/ρ=λ(l/d)u2/2 联立解得u=0.94m/s q=(π/4)d2u=3.25×10-4m3/s Q=mCp△t=992×92×3.25×10-4×4.174×（50-30）=2479KW 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？ （A）183 （B）302 （C）360 （D）343 解：u=Q/0.785d2=2.1m/s Re=duρ/μ=4qm/(μπd)=4×15/(1×10-3×3.14×0.05×3600)=106157 又ε/d=0.3/50=0.006 查图知λ=0.032 列方程 P1=P2+λ(l/d)(u2/2)ρ+△Ph P2=400×103-0.032×（40/0.05）×（2.12/2）×1000-40.3×103=303252Pa ≈302KPa 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？ （A）10.5 ，39.3 （B）10.5 ，25.5 （C）14.0 ，39.3 （D）14.0 ，25.5 解：∑hf1=∑hf2 ∴V1：V2=(d15/λ1l1)^0.5/(d25/λ2l2)^0.5=0.4 V1+V2=50m2/h V1=14m2/h △P/ρ=∑hf=λ(l/d)u12/2 u1=V1/0.785 d12=(14/3600)/(0.785×0.052)=2m/s 得△P=40KPa 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？ （A）2.72 （B）5.96 （C）13.83 （D）20.47 解：列液面与分叉点的方程 Z=P/ρg+∑hf=P/ρg+(λl/d+∑ζ)u12/2g 列交叉点与分支u2的方程 P/ρg=∑ζu22/2g 又有(Q/10)/0.785d22=u2与Q=0.785d12u1,联立得u2=0.4u1 联立以上方程得u1=1.96m/s Q=0.785d12u1=13.85m3/h 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？ （A）1.262 （B）0.941 （C）1.129 （D）1.147 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900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？ （A）125.6 （B）120.6 （C）140.6 （D）130.6 解：u=Q/0.785d2=480/(0.785×0.2612×3600)=2.5m/s △P/ρ=∑hf=λ[(l+le)/d)u12/2 =0.032×[(200+2×0.261×7+4×0.261×40+0.261×400)/0.261]×2.52/2=134 △P=130.6KPa 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？ （A）38.5 （B）41.5 （C）47.7 （D）50.2 解：Hg=(P1-PV)/ρg-1.3NPSHr-∑hf =(101.33-3.16789)×103/(1000×9.81)-4×1.3-1=3.8m 又3.8-0.5=3.3m V=0.785D2Hg=0.785×42×3.3=41.45m3 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。 （A）1.0 （B）0.5 （C）0 （D）-0.5 解：u=Q/0.785d2=18/(0.785×0.052×3600)=2.548m/s ∑hf=λ(l/d)u2/2g=0.03×（12/0.05）×2.5482/(2×9.81)=2.382 Hg=(P1-PV)/ρg-NPSHa-∑hf =(97-49)×103/(890×9.81)-3-2.382=0.116m |
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