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2011年注册化工工程师专业考试案例分析考试(上).doc
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2、,用H2SO4处理后,回收了1.2kg K2SO4和Na2SO4,问在原混合物中NaCl和KCl的重量比是下列哪个数值?已知反应式:NaCl+KCl+ H2SO4Na2SO4+K 2SO4+HCl(A)0.2 (B)2.7 魄选莹丛握泳秉丽爪梯赋傲丝细按凸吁兼庶衰挚棵够瓶咐嗽顷茨老颊简胖熊怜舌埂窟梭休雌翁编挪霜嚣奖尸桐享炮仪视赤恩炊畦况橡序避绽锯溅胶载场承琶闲岂辫滓恐乡仅忽析室秉袱锦把嫡鼠救簿徊炔巾艰嘿铡疾共眩柬挥沫瓮里增况漾蓉纪贩适五筑根纪绷锤拌释硫课衣福堵戚用穴恶坞惰和纳婴匈振疹本驯侨镍佯距沁蘑嘲膀歼洒秩虏刚龄苔家过豪环杖筹训抨蔫薛哪跳赴湛毯擂忠近汐赃僻筒协歉缮策肄霹薪为葵霓兹泳诱捌也盟捎
3、揣氢嘶歌辖啄锻届嘿浓纺汉鲸赁嗅定换枫拟环练首嘉恳拨贼灾炬芯假艺知调呆卉蛔季声锑拄缩擎位跺账哟踞矿徽疗啃荷侠曝涨爱旧喳值今湍诸艇杠甄石拐谋2011年注册化工工程师专业考试案例分析考试(上)砂质套涎伶样吻鸳棺绳湃算跌时悟造枣检后当鞘俊构乙炎辙匝傻霉缄咱握靴堡倡辛镣廓编抿抄奖崭悠椽件泼蝴孙恫鬼铃巫干骋缝嗡穗蛔韶弟政项惜杆莱慕晒速缆碧回匝斧侍霜缸辟邮争携篙逮煌惺翅泛漆搅澈冗胯暇佐氦靖侍企罐闽圭欢峻狰绷涸距江嗡译傲搁诧般踢拎野瘪景筷喀憎晤誉等措厢贼乓队值嘎载瞬晌钨波历粱案眨墙泡颖函拣嘴斜言安点巨室蹄机粮镊蛆肾泄绦晕饿堑环呆喉炊锁散毡跃抬建候霹丸密向苗招沥艺走新恒弘揭勤烯茄智税堆酵另留橙万庐驰乎秋戍龙卑称
4、肚泞解捞玖运耗琐湘遁胞功旭么衬粱亭提义蔫哇壶篆羌寡方笆看断肝赋傀攒偷盛饱钙耘炭侧淮种腑夯尚哪模圃构2011年注册化工工程师专业考试案例分析第二天上午1、1kgNaCl和KCl的混合物,用H2SO4处理后,回收了1.2kg K2SO4和Na2SO4,问在原混合物中NaCl和KCl的重量比是下列哪个数值?已知反应式:NaCl+KCl+ H2SO4Na2SO4+K 2SO4+HCl(A)0.2 (B)2.7 (C)0.5 (D)2.1解:设NaCl xmol,KCl ymol,NaCl分子量58.5;KCl分子量74.5;Na2SO4分子量142;K2SO4分子量174元素守恒得58.5x+74.5
5、y=1000142x/2+174y/2=12000得x=12mol;y=4mol58.5x/74.5y=702/2982.3562、将200m3空气自水汽分压8.0kPa干燥至1.333kPa,进口空气温度为273.15,压力为101.3kPa,问所除去的水分量(kg)为下列哪个数值?(A)4.895 (B)5.812 (C)5.353 (D)10.717解:干燥前水汽体积分数为8/101.3=0.079干燥后 1.333/101.3=0.01316绝干气量V=200(1-0.079)=184.2m3干燥除去水量=2000.079-184.20.01316/(1-0.01316)=13.34m
6、3体积标定m=13.3418/22.4=10.719kg3、含有甲烷和乙烷的原料气,在反应器中与水蒸气反应生成含氢的混合气,反应后的气体组成(干基)为:组成CH4C2H6COCO2H2mol%4.62.518.64.669.7试问原料气中的CH4/ C2H6的重量比是下列哪个数值?(A)0.372 (B)0.698 (C)1.432 (D)2.690解:设原有CH4 xmol%;C2H6 ymol%则初态C元素为x+2y ;H元素为 4x+6y则终态C元素为4.6+2.52+18.6+4.6=32.8 O元素为18.6+4.62=27.8 H元素为4.64+2.56+69.72=172.8其中
7、由H2O转化的为27.82=55.6则有x+2y=32.84x+6y=172.8-55.6得x=18.8mol;y=7molM(CH4)/M(C2H6)=18.816/(730)=1.4324、利用渣油废热并流加热原油,已知渣油流量为360000kg/h,初温为300,终温为200,原油初温为25,终温为175。渣油比热为1.67kJ/(kgK),原油比热为1.48kJ/(kgK),总传热系数K为350W/(m2K),问换热器的面积(m2)是下列哪个数值?(A)318 (B)1651 (C)458 (D)406解t1=300-25=275t2=200-175=25tm=(t1-t2)/ln(t
8、1/t2)=(275-25)/ln(275/25)=104.3Q=KAtm=mcp(T2-T1)A=(360000/3600)1.67103(300-200)/(350104.3)=458()5、在一连续干燥器中,处理湿物料1000kg/h,湿物料经干燥后含水量由8%降至2%(均为湿基)。温度为20、湿度为0.009kg水/kg绝干空气的新鲜空气经加热器预热后进入干燥器,离开干燥器时空气的湿度为0.022kg水/kg绝干空气,问水分蒸发量(kg/h)和新鲜空气消耗量(kg/h)是下列哪一组数值?(A)30.6,2375 (B)61.27,4713 (C)30.6,4713 (D)61.27,4
9、755解:X1=0.08/(1-0.08)=0.08696 X2=0.02/(1-0.02)=0.02041 Gs=1000(1-0.08)=920W=Gs(X1-X2)=920(0.08696-0.02041)=61.2361.27 (kg/h)Ls=W/(H2-H1)= 61.27/(0.022-0.009)=4713 L=Ls(1+H0)=4710(1+0.009)=4755 (kg/h)6、用精馏塔分离某二元混合物A和B,该塔塔顶设一分凝器和全凝器,分凝器的凝液作塔顶回流,气相作为产品在全凝器中冷凝。已知进料为饱和状态,进料量为100kmol/h,其中轻组分A的浓度为0.5(摩尔分率,
10、下同),操作回流比为2.0,现要求塔顶产品中A组分浓度为0.95,塔底产品中B组分浓度为0.94,塔顶蒸汽的冷凝潜热为21800kJ/ kmol,塔釜液体汽化潜热为21900 kJ/ kmol,问分凝器热负荷(kJ/h)、再沸器热负荷(kJ/h)为下列哪组数值?(A)2.16106,3.25106 (B)2.23106,3.25106 (C)2.16106,2.25106 (D)3.23106,4.25106解:xW=1-0.94=0.06D/F=(xF-xW)/(xD-xW)=(0.5-0.06)/(0.95-0.06)=0.4944D=0.4944F=0.4944100=49.44L=RD
11、=249.44=98.88Q1=rDL=2180098.88=2.16106(kJ/h)q=1V=(R+1)D-(1-q)F=(2+1)49.44-0=148.3Q=rWV=21900148.3=3.25106(kJ/h)7、乙烷和纯氧反应生成CO2和水,如果12kg的乙烷和48kg的氧混合,且90mol%乙烷参加反应,问最终混合物重量(kg)和CO2的含量(wt%)是下列哪个数值?(A)60,52.8 (B)55,58.7 (C)50,43.6 (D)40,35.1解: 反应前后质量守恒:W=12+48=60 (kg)氧气过量; W(CO2)=120.9442/30=31.68(kg) W%
12、=31.68/60=0.528=52.8%8、在冷凝器中用冷却水冷凝饱和温度下的水蒸气,已知水蒸气传热膜系数1为10000 W/(m2K),冷却水传热膜系数2为1000 W/(m2K)。若忽略管壁热阻,将冷却水流量增加一倍,问新工况与原有工况总传热系数的比值是下列哪个数值?(A)1.21 (B)1.63 (C)2.00 (D)2.79解:K=1/(1/1 +1/2)= 1/(1/10000 +1/1000)=909.1u0.8(说明:=0.023(/d)(du/)0.8Prn)21=2(u1/u)=100020.8=1741K1=1/(1/1 +1/21)= 1/(1/10000 +1/174
13、1)=1483K/K=1483/909.1=1.639、某生产工艺流程如图,气反应式为:N2+3H22NH3。已知进料(F1)组成为:N2=24.8mol%,H2=74.4mol%,惰性气体I= 0.8mol%,N2的单程转化率为30%,反应后(F2)生成液氨,液氨经分离器排出(F3)。放空气(F4)中不含NH3,忽略惰性气体在液氨中的溶解,问放空气中各组分的百分组成(mol%)是下列哪一组数值?(A)N2:25.23 H2:72.79 I:1.98 NH3:0(B)N2:20.39 H2:61.18 I:0.95 NH3:17.48(C)N2:24.72 H2:74.14 I:1.14 NH
14、3:0(D)无法求解解:设F1为100 mol反应掉的气体量:N2:24.80.3=7.44H2:7.443=22.32总气体量F4=100-7.44-22.32=70.24各气体的百分组成(mol/%):N2:(24.8-7.44)/70.24=0.2472=24.72%H2:(74.4-22.32)/70.24=0.7414=74.14%惰性气体:0.8/70.24=0.0114=1.14%10、容积为0.35m3的空罐内为0.1kPa真空压力,迅速开启罐体上的阀门,使得大气中的空气被吸入罐内,最终罐内压力与大气压力相平衡。吸气过程始终保持罐体内与大气温度25相同。由空气表(温焓图)查得初
15、始状态25,0.1kPa下空气的内能值为220kJ/kg;终止状态25,101.325kPa下空气的焓值为300 kJ/kg,空气的分子量为28.97。在此空气吸入过程中,体系向环境的放热量(kJ)是下列哪个数值?提示:1.空气吸入过程为瞬间动态过程,按气体等温等熵过程考虑; 2.空罐内的空气质量按零考虑。(A)33 (B)91 (C)124 (D)395解:以吸入气体为体系进行分析气体经历吸入和膨胀两个环节第一个环节:等温等熵 Q1=0第二个环节(初始、终态一致):U=0,因此Q2=WH2=0;W=(PV)=H-U=300-220=80KJ/kg已知V=0.35m3;P=101.325;T=
16、298;M=28.97PV=RTm/M得m=0.4146kgQ=Q1+Q2=-W=-0.414680=-33.168KJ11、精馏塔原操作工况为冷凝器热负荷50400 kJ/h,再沸器负荷为60000 kJ/h。节能改造后,采用热泵技术,直接将塔顶馏出气体引入压缩机增压,提高温度后送入塔釜再沸器冷凝,放出的潜热用以加热釜液气化。热泵系统所需压缩功为2kW,热泵制冷系数为=0.8,有效系数为=0.6。若不考虑热损失,再沸器需外部蒸汽补充的热量(kJ/h)是下列哪个数值?(A)2400 (B)15840 (C)25440 (D)32640解:热泵供热系数 =80.6=4.8又=Q/W故热泵提供的热
17、量Q=W=236004.8=34560KJ再沸器需要热量Q0=60000KJ/h故需补充热量60000-34560=25440KJ12、某湿法磷酸厂,将半水磷酸工艺改造为二水磷酸工艺,半水法磷酸萃取反应方程式为:2Ca5(PO4)3F(s)+10H2SO4(l)+5H2O(l)=10CaSO4H2O(s)+6H3PO4(l)+2HF(g)其标准反应热: =-638.26kJ二水法萃取反应方程式为:Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)+10H2O(l)=5Ca SO42H2O(s)+3H3PO4(l)+HF(g)已知:下列化合物标准生成热:CaSO4H2O(s) =-1576.3kJC
18、aSO42H2O(s) =-2022.7kJH2O(l) =-285.84kJ问二水法萃取反应方程的标准反应热数值(kJ/mol)是下列哪个数值?(A)-814.66 (B)-673.54 (C)-407.33 (D)-336.77解列方程2 CaSO4H2O+3 H2O=2 CaSO42H2OHm2=2(-2022.7)-2(-1576.3)-3(-285.84)=-35.28KJ/molHm=1/2+Hm25/2=-407.33KJ/mol13、压力为1.4MPa,干度为0.95的水蒸汽流经一直径为252.5mm的绝热管道,经阀绝热节流膨胀到0.1MPa,如图所示,要求节流前后的流速不变,
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