2010注册化工工程师专业案例题解

2010年度注册化工工程师专业案例题解

来自海川化工论坛

专业案例题（第二天上午，共25题）

1. 某炼油厂利用冷的富吸收油将200t/h，180℃的贫吸收油冷到80℃，已知冷富吸收油的流量为308t/h，40℃，换热器的热损失为传热量的5%，则经过换热器后，富吸收油的油升(℃)为下列哪? 已知贫吸收油平均比热为

2.4kJ/(kg.℃)，富吸收油平均比热为2.0 kJ/(kg.℃)

(A)114 (B)75 (C)120 (D)108

解：答题要点为：换热器的热平衡，即热的贫油的热量除去5%的损失后，全部传递给冷的富油，公式H1×0.95=H2, C P1×(T2-T1) ×0.95= C P2×(t2-t1)

所以，t2=200×（180-80）×2.4×（1-0.05）÷(308×2.0)+40=114℃

答案：A

2、板框过滤机滤框长、宽、厚为250×250×30，框数为8，用此过滤机过滤某悬浮液。已知恒压过滤常数k=5×10-5 m2/s，q e=0.0125m3/m2，滤饼与滤液体积比v=0.075，过滤至滤框充满滤饼所需时间（min）为哪项？

(A)10 (B)12 (C)15 （D)18

解：A=0.25×0.25×2×8=1(㎡)

V饼=0.25×0.25×0.03×8=0.015(m3)

v=V饼/V V=0.015/0.075=0.2(m3)

V e=Aq e=1×0.0125=0.0125

V2+2VV e=KA2θ

θ=(0.2×0.2+2×0.2×0.0125)/(1×1×5×10-5)=900(s)=15(min)

答案：C

3、用纯水吸收丙酮混合气中的丙酮加以回收，如果吸收塔混合气进料为200kg/h （其中丙酮质量占20%），纯水进料为1000 kg/h，吸收丙酮后得到丙酮水溶液。吸收过程中，丙酮的回收率为90%。已知丙酮分子量为58，设其余气体不溶解于水，且纯水不蒸发，问吸收液出口浓度[NC3H3O/NH2O，kmol/kmol]为下列？

(A) 0.009 (B) 0.011 (C) 0.019 (D) 0.0215

解：这是个物料衡算题，溶液中丙酮200×0.2×90%=36 kg/h

所以其摩尔分率为36/58 ÷ (36/58+1000/18)=0.011

答案：B

4、H2和CO混合燃料气与空气燃烧，燃烧后的废气分析结果如下：

N2：79.6%, O2：18%, CO2：2.4%,(均为mol%，干基)。试问混合燃料气中的H2和CO的组成（mol%），混合燃料气和空气的比率（%）最接近下列哪组？

序号混合燃料气组成mol% 混合燃料气和空气的比率%

H2 CO

A 72.48 27.52 8.65

B 72.48 27.52 3.89

C 62.03 37.97 6.27

D 62.03 37.97 2.38

解：本题是考核应试者物料衡算及可燃气体在空气设中燃烧的计算能力，利用N2的摩尔数在燃烧前后不发生变化进行恒算：

假设废气总量为100 mol，

则：N2： 79.6 mol ； O2 ： 18 mol ； CO2 ：2.4 mol；起初空气带入氧气为：79.6×21/79=21.16 mol

进入空气：79.6×100/79=100.8 mol

燃烧前后CO 的摩尔数与CO2相同，燃烧消耗O2 ：2.4/2=1.2 mol

剩下的为H2 燃烧消耗的O2 ：21.16-18-1.2=1.96 mol

进入 CO： 2.4 mol

进入 H2 ： 1.96×2=3.92 mol%

混合燃料气组成：

H2 : 3.92/(3.92+2.4)=0.6203=62.03%

CO: 1-0.6203=0.3797=37.97%4

混合气与空气比率：

(3.92+2.4)/100.8=0.0627=6.27%

正确答案：C

5、含水50wt%（湿基）木材被干燥到含水30wt%（湿基），试问单位质量木材所蒸发的水分（kg水/kg木材）与下列哪值最接近？

(A) 0.43 (B) 0.78 (C) 0.57 (D) 0.296

解：物料衡算题，X1=w1/(1-w1)=0.5/(1-0.5)=1 kg水/kg木材

X2=0.3/(1-0.3)=0.4286 kg水/kg木材

W/G=X1-X2=1-0.4286≈0.570 kg水/kg木材

正确答案：C

6、某化工厂计划利用废气的废热。进入废热锅炉的废气温度为450℃，出口废气的温度为260℃，进入锅炉的水温为25℃，产生的饱和水蒸汽温度为233.7℃，废气的平均摩尔热容为32.5kJ/（kmol.℃）。问1000kmol的废气可产生的蒸汽量（kg）为多少？（已知：25℃水的焓为104.6kJ/kg，233.7℃水蒸汽的焓为2798.9kJ/kg）

(A) 2692 (B) 2492 (C)2292 (D) 2092

解：这是个换热过程的热量衡算题，使用公式：W1C p(T2-T1)=W2(H2-H1)

W2 ×(2798.9-104.6)=1000×(450-260)×32.5 W2=2292(kg)

答案：C

7、有一套管换热器，内管为Φ54X2，外管为Φ116X4钢管，内管中介质为苯，苯进口温度为50℃，出口温度为80℃，流量为4000kg/h，环隙内介质为133.3℃饱和蒸汽，汽化热为2168.1 kJ/kg，苯在50～80℃之间的平均比热Cp=1.86 kJ/(kg.℃),问加热蒸汽消耗量?

(A) 83 (B) 103 (C)128 (D) 1520

解：跟上题一样，这也是个换热过程的热量衡算题，使用公式：

W1C p(T2-T1)=W2r

W2=4000×1.86×(80-50) /2168.1 =103 (kg/h)

答案：B

8、在标态下(25℃,1atm)进行酸碱中和反应

2NaOH(aq)+H2SO4(L)=Na2SO4(aq)+2H2O(L)

aq表示NaOH、Na2SO4处于无限稀释溶液中。

标准生成热ΔH fθ和无限稀释溶液中的标准积分热ΔH Sθ如下：

化合物ΔH fθJ/（g.mol）ΔH Sθ J/（g.mol）

NaOH -427010 -42898

H2SO4-811860 -96255

Na2SO4 -1385400 -2344.6

H2O -286030

问上述反应的标准反应热J/（g.mol）是下列哪个?

(A)-497120 (B) -208128.6 (C)-936310 (D) 936310

解：本题是化工热力学中关于反应热、生成热及溶解热之间关系的计算

△Hr = (∑nH fΘ+∑nH SΘ)生成物- (∑nH fΘ+∑nH SΘ)反应物

=(-1385400-2344.6-286030×2)-(-427010×2-42898×2-811860)

=-208128.6 〔J/（g.mol）〕

正确答案：B

9、一啤酒厂利用煮沸锅的二次蒸汽余热将72℃过滤麦汁加热到92℃,设麦汁的平均比热容为Cp=4.10kJ/(kg℃)，平均密度为1040 kg/m3，满负荷生产每天需处理880 m3过滤麦汁，若全年按250天计，问全年利用二次蒸汽可节约标准煤（能量当量值29260/kJ/kg）的量（kg）是下列哪个数据？

(A) 156390 (B)641203 (C) 801500 (D)936150

解：本题也是热量衡算，Q=880×1040×250×4.1×(92-72)=187******** (kJ)

W=187********/29260=641203 (kg标准煤)

答案：B

10、将27℃、101.3kPa(A)、12345 Nm3/h的空气压缩至5×105Pa(A)。若压缩按绝热过程考虑，取空气的绝热指数为1.4，则压缩机出口温度（K）、轴功（kW）是下列哪组数据？

(A)473.6；772.3 (B)473.6；5048 (C)300.2；773.3 (D)300.2；5048

解：本题是气体的绝热压缩计算，直接利用公式计算，需要注意单位的统一：

T2=T1(P2/P1)(k-1)/k=(273+27) ×( 5×105/101.3×103)(1.4-1)/1.4≈473.63(K)

V1=V N T1/T N=12345×(273+27)/273=13566 (m3/h)=3.768 (m3/s)

N=P1V1×k/(k-1) ×[(P2/P1)(k-1)/k-1]

=101.3×103×3.768×1.4/(1.4-1) ×[(5×105/101.3×103)(1.4-1)/1.4)-1]

=772157 (w)≈772.3 (kw)

答案：A

11、某无机化工厂进行新产品开发，采用蒸汽喷射制冷技术。制冷装置制冷能力为，冷冻水在蒸发器中由14℃降到4℃。计算蒸发器中的蒸发量（kg）为下列哪个数据？(A)772 (B)589 (C)620 (D)903

温度液体水焓kJ/kg 水蒸汽焓kJ/kg

4 16.832 2508.432

14 58.785 2526.855

解：蒸汽喷射制冷是利用蒸汽喷射制造真空，使水在低温度下沸腾汽化，汽化吸收热量，从而使水温降低。

蒸发的水量大约是：1800000/（2508.432-16.832）=722.4kg/h

12、在图示管路中装有一离心泵向高位槽输送比重为ρ=1.15的盐液，吸入管内径d1=80mm，长度为L1=14m，阻力系数λ1=0.03，输出管内径d2=65mm，长度为L2=25，阻力系数λ2=0.04，在输出管E处装有阀门，其局部阻力系数ξE=6.4，管路的其他局部阻力分别为ξA=0.5，ξF=0.7，ξG=1；管路两端水面高差H=16m，管内流量Q=9.3×10-3m3/s。若忽略管路中的动能增加因素，则泵的扬程（m）和理论功率（W）为下列哪组数据？

(A)He=26.02m，Ne=2725W (B)He=26.5m，Ne=2777W

(C)He=10.5m，Ne=1100W (D)He=26.5m，Ne=2415W

解：u1=4Q/3.14d12=(4×9.3×10-3)/(3.14×0.082)=1.85 (m/s)

u2=4Q/3.14d22=(4×9.3×10-3)/(3.14×0.0652)=2.8 (m/s)

∑h f = (λ1L1/d1+ξA+ξB)u12/2g+(λ2L2/d2+ξE+ξF+ξG)u22/2g

=(0.03×14/0.08+0.5+0.7)1.852/2×9.81+(0.4×25/0.065+6.4+0.7+1)2.82/2×9.81=10.5 (m)

He=16+10.5=26.5 (m)

Ne=HegQρ=26.5×9.81×9.3×10-3×1.15×103≈2777 (w)

答案：B

13、某液体在光滑圆形直管内作湍流运动，若管长、流量及液体物性不变，管径变为原来的1/2，则因摩擦力而产生的压降与原来相比增加的倍数应为下列哪个数据？提示：摩擦系数采用λ=0.3164/Re0.25计算。

(A)1.4 (B)26.9 (C)5.7 (D)25.9

解：d2/d1=1/2

u=4Q/3.14d2→ u∝d-2

Re=duρ/μ → Re∝du∝d×d-2∝d-1

λ=0.3164/Re0.25→ λ∝Re-0.25∝d0.25

△P=(λL/d)(ρu2/2) → △P∝λu2/d∝d0.25 d-2×2d-1∝d-4.75

△P2/△P1=(d2/d1)-4.75=(1/2)-4.75=26.9 (倍)

所以，增加的倍数为：26.9-1=25.9 (倍)

答案：D

14、某厂一台真空度为0.081MPa(真空表指示值)的混合冷凝器，所需水量为

50m3/h。冷却水进冷凝器的入口位置比敞口水池的水面高15m，用Φ108×4mm 的钢管输水，管路长80m，管路中配有2个球阀和5个90°弯头，已知阀门阻力系数ξ1=3，90°弯头的阻力系数ξ2=1.26，管路入口阻力系数ξ3=0.5，取管路的摩擦系数λ=0.02。试从下表中为该输水系统选一台合适的泵。

泵编号 1 2 3 4

流量，l/min 1000 2000 1000 2000

扬程，m 10 10 15 15

(A) 1号泵 (B) 2号泵(C) 3号泵（D) 4号泵

解：本题是关于管路阻力降计算的，计算时应尽量先换算到SI制。

△P=(Pa-P真空度)-Pa= -P真空度

u=4Q/3.14d2=4×(50/3600)/(3.14×0.12)=1.768 (m/s)

∑h f=(λL/d+2ξ1+5ξ2+ξ3)u2/2g

=(0.02×80/0.1+2×3+5×1.26+0.5)×1.7682/(2×9.18)

=4.588 (m)

He=△Z+△P/(ρg)+∑h f=15+(-0.081×106/(1000×9.81))+4.558

=11.3 (m) ，选15m扬程的泵。

Q=50m3/h=50×103L/60min=833 (L/min) ，选1000 L/min流量的泵。

答案：C

15、将甲醇原料从一层贮槽由泵输送到反应器，甲醇输送量为90m3/h，管内径150mm，当量长度80m，摩擦系数λ=0.018。现工厂反应器经过改造，生产能力提高了一倍，急需增加一条输送甲醇同样流量的管道，拟采用库房目前现有的内

径分别为200mm和100mm的两种管道串联使用，若DN200和DN100的管道摩擦系数分别为0.02和0.016，在保持新老管路阻力损失相同的条件下，需用DN200管道的当量长度（m）应为下述哪个数据？

(A)51 (B)61 (C)71 （D)81

解：本题还是关于管路阻力降计算的，解题方法是：先算出老管线的阻力降，然后按照此阻力降来匹配DN200和DN100管线的长度。

u=4Q/3.14d2=4×(90/3600)/(3.14×0.152)=1.415 (m/s)

∑h f=(λLe/d)u2/2g=0.018×80×1.4152/(0.15×2×9.81)=0.98 (m)

u1=4Q/3.14d12=4×(90/3600)/(3.14×0.22)=0.7958 (m/s)

u2=4Q/3.14d22=4×(90/3600)/(3.14×0.12)=3.183 (m/s)

∑h f=(λ1L e1/d1)u12/2g+(λ2L e2/d2)u22/2g=0.98 (m)

L e1+L e2=80

0.02×L e1×0.79582/(0.2×2×9.81)+ .016×(80-L e1)×3.1832/(0.1×2×9.81)= 0.98

L e1≈71 (m)

解法2，计算量较小，相对简洁：

从∑h f=(λLe/d)u2/2g=∑h f=(λLe/d)（4Q/πd2）2/2g=λLe/d-5×(8Q2/π2g) 可以看出，阻力降与λ、Le、d-5成正比。新老管线的阻力降和当量长度相等，所以有下式：

1 = 0.020/0.018×(le/80)×(200/150)-5 + 0.016/0.018×(1-le/80)×(100/150)-5

0.2637 le + 6.75×(80-le) = 80 所以，le = 5.75×80/(6.75-0.2637) = 70.92m

答案：C

16、如图所示的流化床反应器用空气作为流化介质。正常操作工况下，该反应器上所装两个U型管压差计的读数为R1=400mm，R2=150mm，指示液为汞。该反应器A、B两点的压差(N/m2)为下列哪一个值？

(A) 2.00×104 (B) 5.34×104（C) 7.34×104 (D) 3.34×104

解：因空气的密度远小于汞的密度，其气柱高度可以忽略不计。从图中可以看出，R1为A、B两点压差的汞柱读数，而R2仅为B点表压的汞柱读数。

△P=ρgR1=13.6×9.81×400=5.34×104 (N/m2)

答案：B

17、某化工厂通过一个敞口高位槽A使槽中碱液自流进入设备B中。已知碱液密度为920kg/m3,设备B的压力为10kPa(G)。输送管道内径为33mm，管路系统的总能量损失∑h f为3.24m。要求在阀门全开时碱液流量为4.9m3/h，则高位槽的液面至少应高出碱液在设备B入口位置多少米？

(A)5.0 (B)4.5 (C)4.0 (D)5.5

解：△Z=-∑h f-△P/ρg=-3.24-10000/(920×9.81)=-4.3 (m)

负号表示液面高于设备B入口。

答案：B

18、有一列管换热器，原油逆流冷却常压塔底的重油，原油进口温度t1=30℃，出口温度t2=80℃，原油的定压比热C p=2.18kJ/(kg℃)，重油从常压塔出来温度为T1=180℃，换热器的传热面积为38㎡，传热系数K=100J/(㎡s℃)，问若将重油冷却到T2=120℃时每小时所需的原油量（kg/h）是下列哪个数值？

(A)3318.9 (B)12550 (C)11910 (D)11295

解：△t1=180-80=100

△t2=120-30=90

△t m=(△t1-△t2)/ln(△t1-△t2)=(100-90)/ln(100/90)=94.91

Q=KS△t m=WC p(t2-t1)

W=100×38×94.91/(2180×(80-30) ) ×3600=11910 (kg/h)

答案：C

19、某厂一列管换热器为逆流操作，粗苯流量为每小时50m3，需从78℃冷却到32℃，用水冷却，水的进口温度为25℃，流量120m3/h。若传热过程的总热阻R=0.002315（㎡℃）/W，换热面积的安全系数取1.15，问此列管换热器的换热面积（㎡）应是下列哪一个数值？

物性数据苯水

比热容，kJ/(kg℃) C p1=1.84 C p2=4.186

重度，kg/m3ρ1=879 ρ2=1000

(A)133.5 (B)116.2 (C)480.8 (D)13.4

解：根据换热器热量平衡，Q=ρ1m1(78-32)=ρ2m2(t-25)

879×50×1.84×(78-32)=1000×120×4.186×(t-25) t=32.4 (℃)

△t1=78-32.4=45.6 △t2=32-25=7 △t m=(45.6-7)/ln(45.6/7)=20.6

A=1.15QR/△t m=1.15×879×50/3600×1840×(78-32)×0.002315/20.6=133.5 (m2)

答案：A

20、在一夹套反应釜中，釜内保持恒温。夹套内通冷却水。当停止搅拌时，反应釜内物料和冷却水的传热平均温度差为58.2℃。若其他条件不变而釜内加以搅拌，此时传热平均温度差为36.4℃，由于釜内侧给热系数的增大使传热系数提高至2倍，问搅拌使用后与使用前传热速率的比值是下列哪个数值？

(A)1.25 (B)1.5 (C)0.63 (D)2.4

解：Q1=K1A△t m1 =58.2 K1A Q2=K2A△t m2=2×36.4 K1A

Q2/Q1=2×36.4 K1A /58.2 K1A =1.25

答案：A

21、某厂一台逆流运行没有垢层的新管壳式换热器中，用水冷却一热流体，冷却水走管程，当冷却水流量为1.0kg/s时，用测得数据算出传热系数

K=473.5W/(㎡℃)；当冷却水流量增加一倍，其他条件保持不变时，测得的数据算出传热系数为K=546 W/(㎡℃)，管壁热阻忽略不计。问此换热器壳程和管程的传热膜系数α1和α2﹝W/（㎡℃）﹞是下列哪一组数值？

(A)892.7；1785.4 (B)688.2；1517.83 ^+ Q: p# x; k" E/ V2 (C)759.9；1517.8 (D)614.4；1785.4

解：α∝u0.8α2′=(u2′/u2)0.8α2=20.8α2 =1.741α2

根据1/K=1/α1+1/α2，有：1/473.5=1/α1+1/α2以及1/546=1/α1+1/1.741α2

解方程组，得：α1=688.2 ；α2=1517.8

答案：B

22、平壁炉的炉壁是用内壁为100mm厚的某种耐火材料和外层为200mm厚的某种建筑材料砌成的。两种材料的导热系数均未知。操作稳定时，测得炉内壁温度为740℃，外侧壁面温度为115℃，为减少损失在普通建筑材料外面包扎一层厚度为50mm的石棉保温层，包扎后测得各层温度为炉内壁温度740℃，耐火材料与建筑材料界面温度650℃，建筑材料与石棉保温层交界面的温度410℃，石棉保温层外侧温度为55℃，问包扎石棉保温层前后的热损失相比，减少的百分数（%）是下列哪个数值？

(A)51.8 (B)55.1 (C)49.2 (D)47.2

解：查石棉的λ3=0.1 kcal/mh℃

按每平方米计算，公式：Q=(t1-t2)λ/b

Q2=(410-55) ×0.1/0.05=(650-410)λ2/0.2=(740-650)λ1/0.1=710 (kcal)

λ1=0.7889 ;λ2=0.5917

Q1=(740-t)λ1/0.1=(t-115)λ2/0.2

t=569.4

Q1=1346 (kcal)

(Q1-Q2)/Q2=(1346-710)/1346=0.472=47.2%

答案：D

23、有一逆流管壳式换热器，用循环水冷却蒸汽冷凝液送出界区。循环水的进口温度为32℃，出口温度控制在42℃，装置中排出的蒸汽冷凝液流量为8000kg/h，温度120℃，要求冷却到位60℃，估计换热器的传热系数K=1000W/(㎡℃)，蒸汽冷凝液的平均热容约为4.187kJ/(kg℃)，问这台换热器的换热面积（㎡）是下列哪个数值？

(A)18.6 (B)16.8 (C)11.4 (D)8.2

解：△t1=60-32=28 △t2=120-42=78 △tm=(78-28)/ln(78/28)=48.8

Q=WC p△t=8000×4.187(120-60)=2009760 (kJ/h)

A=Q/K△tm=2009760×(1000/3600)/(1000×48.8)=11.4 (㎡)

答案：C

24、某酒精厂有一个用水封的湿式储气柜，内装1000m3二氧化碳气体，压力为126.3kPa(A)，当地大气压：101.3kPa，在环境温度为25℃。试求出柜内二氧化碳气体的重量（kg），是下列哪个数据？（可视二氧化碳为理想气体）不同温度下水的饱和蒸汽压如下：

温度℃ 0 10 20 30 40 50

蒸汽压kPa 0.6112 1.2272 2.3377 4.2428 7.3771 12.341

(A)2243 (B)1741 (C)443 (D)2185

解：作图（温度—蒸汽压），可得25℃水蒸汽压力为3.15kPa

或查表，得25℃水蒸汽压力为3.168kPa

P CO2=126.3-3.168=123.13 (kPa)

G=PVM/RT=123.13×1000×44/[8.314×(273+25)]≈2185 (kg)

答案：D

25、南方化工厂生产采用DCS控制系统，控制室需要保持恒温，控制室内空间容积长8m，宽6m，高4m。室内温度从10℃升高到20℃，以控制室全容积计，不计其他发热体。计算理论上需要的供热量（kJ）为下列哪个数据？提示：当地大气压81kPa，空气平均热容C p=29.3J/(molK)

(A)1962 (B)37990 (C)1902 (D)2511

解：本题要点是气体受热膨胀和气体方程的使用。

利用公式n=PV/RT分别求出10℃和20℃时该室内空间的气体摩尔数n1、n2

n1=81×8×6×4/[8.314×(273.15+10)]=6.606 (kmol)

n2=81×8×6×4/[8.314×(273.15+20)]=6.381 (kmol)

△n=6.606-6.381=0.225(kmol)

一小部分空气由于受热膨胀而均匀逸出控制室，其温升按照平均值计算，总供热量包括了室内空气吸热和逸出的空气带走热量。

Q1=n2C p△t=6.381×29.3×(20-10)=1869.6 (kJ)

Q2=△nC p△t/2=0.225×29.3×(20-10)/2=33.0 (kJ)

Q=Q1+Q2=1869.6+33.0=1902.6≈1902 (kJ)

答案：C

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完全不互溶，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？

(A)93.86 (B)95.32 (C)98.39 (D)99.77

解：物料恒算题：m F(正丙醇)=0.0614×1800=110.5 (kg/h)

m W(正丙醇)=110.5×(1-0.75)=27.63 (kg/h)

m W(酯)=1800-110.5=1689.5 (kg/h)

醋酸正丙酯的含量=1689.5/(1689.5+27.63)=98.39%

答案：C

2、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=ηD x F/x D=0.95×0.3/0.95=0.30

答案：B

3、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）与下列哪项数据接近？

(A)6034 (B)7104 (C)7000 (D)6989

解：9600(1-0.3)/(1-0.4)=7000 （kg/h）

答案：C

4、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=1

q=1时，挟点：xe=xF=0.45

ye=αxe/[1+(α-1)xe]=2.48×0.45/[1+(2.48-1)0.45]=0.67

Rmim=(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

N=8-1=7

答案：B

5、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进行吸收。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, △y2=0.00024-0=0.00024

△y m=(△y1-△y2)/ln(△y1/△y2)=(0.003-0.00024)/ln(0.003/0.00024)=1.093×10-3

N OG=(y1-y2)/△y m=(0.024-0.00024)/1.093×10-3=21.74

H OG=G/K Yα=50/95=0.5263

h=N OG H OG=21.74×0.5263=11.44≈11.53

答案：C

6、用连续常压精馏塔分离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，在该塔适宜塔板位置上加入。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：分别计算二种进料的最小回流比。

①当q=1时, xe=x F=0.6

ye=αxe/[1+(α-1)xe]=2.4×0.6/[1+(0.24-1)0.6]=0.7826

Rmin=(x D-ye)/(ye-xe)=(0.95-0.7826)/(0.7826-0.6)=0.92

②q=1, xe=x F=0.22

ye=αxe/[1+(α-1)xe]=2.4×0.22/[1+(0.24-1)0.22]=0.4037

Rmin=(x D-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种情况先出现挟点，所以取2.97。

答案：A

7、多组份精馏为饱和液体进料时，适宜的进料位置可采用Kirkbride经验方程式计算：

式中：N R、N S——精馏段、提馏段的理论板数；

z LF、z HF——进料中轻、重关键组份的摩尔分率；

x LW、x HD——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别为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=100kmol

45.6=0.999D+0.001W，W+D=100

D=456 (mol), W=544 (mol), W/D=544/456=1.19

z HF/z LF=0.0555/0.456=0.122，x LW/x HD=0.001/0.001=1

N R/N S=(29-N S)/N S=[0.122×12×1.19]0.206=0.672

N S=17.3 （含塔釜）

N S-1=16.3≈16 （块）

答案：A

8、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新鲜空气混合，使进入干燥器的气体温度不超过90℃，相对湿度为12%。已知新鲜空气的流量为了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：

提示: