注册化工工程师专业案例分析下午.docx
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注册化工工程师专业案例分析下午
1、异丁烷和正丁烷的分离塔塔顶设有全凝器,塔釜设有再沸器,分离塔数据如下:
组分
进料,摩尔分率
塔顶出料,摩尔分率
塔釜出料,摩尔分率
C3
0.0106
0.0212
0
异丁烷
0.4777
0.8801
0.0476
正丁烷
0.3787
0.0987
0.6956
戊烷
0.1329
0
0.2568
塔顶和塔釜温度下异丁烷与正丁烷的相对挥发度分别为1.35和1.25,问该塔塔内的最小理论塔板数应为下列哪个数值?
(A)18(B)16
(C)14(D)12
2、某连续操作精馏塔分离苯-甲苯混合液,进料中含苯45mol%,分离要求馏出液中苯含量99mol%,塔釜液甲苯含量95mol%。
塔顶全凝器将28130kg/h蒸汽冷凝成液体,液体在泡点下回流,苯的分子量78,甲苯的分子量92,若塔顶出料量148kml/h,该塔的回流比应为下列哪个数值?
(A)1.28(B)1.36
(C)1.43(D)1.52
3、某厂采用常压精馏塔分离某二元混合物,已知相对挥发度α=3,塔顶设有全凝器,回流比R=2.6.若要求塔顶A组分浓度达到99.9mol%,问精馏塔第二块理论板(塔板编号由塔顶向下)上升气体的浓度(mol%)应为下列哪一数值?
(A)90.7(B)96.0
(C)98.8(D)99.8
4、如附图,再沸器入口液体密度750kg/m3,出出口气液混相密度75kg/m3。
再沸器入口管线摩擦压降为0.5m液柱,再沸器出口管线摩擦压降为1.5m液柱,再沸器壳侧的摩擦压降为0.1m液柱。
再沸器壳测直径D为800mm,塔釜液位高度H2为1000mm,H3为1500mm。
再沸器的最小安装高度H1(mm)为下列哪个数值?
提示:
再沸器壳测液体密度可取其进出口密度的平均值计算。
(A)310(B)710
(C)1100(D)1585
5、某产品干燥工艺设计条件为大气压强101.3kpa(A),气相温度25℃时水的饱和蒸汽压为3.169kPa(A),相对湿度70%,投产后夏季温度高达36℃(36℃时水的饱和蒸汽压为5.947kPa(A)),相对湿度90%时发现产品含水量超标,问空气的湿度(是含量kg水/kg干空气)比原设计高出的应为下列哪个数值?
(A)0.0141(B)0.0139
(C)0.0347(D)0.0208
6、某甲醇装置采用常压连续精馏塔分离76wt%的甲醇水溶液,其中含甲醇4086kg,要求塔顶产品浓度为99.9mol%,塔底甲醇含量为1mol%,回流采用全凝器,液体在泡点下进行回流,若操作回流比R=0.68,试问全凝汽的冷凝量(kmol/h)为下列哪个数据?
(A)304(B)267
(C)214(D)87
7、拟在填料塔内采用40℃的热水增湿温度为32℃、相对湿度ψ=30%的空气,增湿空气用于丙烯氧化制丙烯酸的反应单元。
空气入口压力为101.3kPa(A),气、液两相逆向流动,32℃的水的饱和蒸汽压为4.755kPa(A),出口气体最大热焓I2=210kJ/kg干空气,若将出水温控制在35℃以下,问所需要的最小气液比(V/L)应为下列哪个数值?
提示:
湿空气的焓计算式:
I=(1.01+1.88H)t+2500H
I:
湿空气的焓kJ/kg干空气
t:
温度℃
H:
湿度kg水/kg干空气
(A)0.135(B)0.195
(C)0.217(D)0.318
8、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10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)23.2(B)33.2
(C)7.2(D)11.6
9、某反应器装填的催化剂体积为50m3,其操作空速为3h-1(体)。
现打算把现有催化剂全部换成体积相同的新催化剂,新催化剂的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)是下列哪个数值?
(A)120.0(B)135.5
(C)150.0(D)187.5
10、已知某反应为2A→C的一级反应,反应速度常数k=13.86h-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分钟后反应混合物减少的体积百分数(%)为下列哪个数值?
(A)80(B)20
(C)60(D)40
11、在全混流反应器中进行A→P反应,其速率方程为:
-rA=kCA
其反应速度常数k与反应温度T有如下关系:
K=-2000exp(-4500/T)
式中:
T——反应温度:
K
反应物的初始浓度CAD=3kmol/m3,转化率80%。
现为提高生产效率,拟将反应温度从120℃提高到130℃,保持同样的转化率,问温度提高后产量增加的百分比是下列哪个数值?
(A)32.8(B)30.5
(C)26.4(D)16.9
12、一个连续操作的单效蒸发器,使用120℃的饱和蒸汽1550kg/h(冷凝水在饱和温度下排放)每小时将温度为40℃的2000kg某水溶液从质量分数0.1浓缩到0.3,溶液的平均比热容为1.77kJ/(kg·K)(忽略稀释热)。
蒸发器的操作压力为40kPa(A),在该压力下溶液的沸点为80℃,已知80℃、120℃下水的汽化热分别为2308kJ/kg,2205kJ/kg,问该蒸发器的热量损失量(kJ/s)是下列哪个数值?
(A)10.78(B)38.82
(C)55.13(D)72.34
13、用一常压连续精馏塔分离含苯0.45(质量分数,下同)的苯-甲苯混合液,要求塔顶产品含苯0.9750以上,塔釜产品含苯0.0235以下,进料为饱和液体,进料量为15000kg/h。
回流比R为3.5.塔顶冷凝器的热负荷(kJ/h)是下列哪个数值?
(已知:
苯的分子量为78,甲苯的分子量为92,塔顶混合液气化热为31000kJ/kmol)
(A)9.3×106(B)1.09×107
(C)1.2×107(D)9.4×108
14、将常压下温度25℃,湿度为0.025kg/(kg干空气),流量为6.5kg/s的湿空气通过一个预热器加热到95℃,预热器用120℃的饱和蒸汽供热,冷凝液饱和温度下排放,问需要加热蒸汽量(kg/h)是下列哪个数值?
(提示:
水在25℃时的气化潜热为2490kJ/kg,120℃蒸汽的冷凝热为2205kJ/kg)
(A)52.2(B)58.9
(C)60.4(D)62.9
15、某浮阀塔塔板间距为450mm,泛点率取80%,负荷最大塔盘操作条件为:
液体速率为31m3/h。
气相流率为410m3/h,液相密度为450kg/m3,气相密度为45kg/m3,混合液体平均表面张力为6mN/m。
气相负荷因子C为0.05m/s,降液管截面积/塔板截面积=0.1,根据上述条件,初选的合适塔径(mm)为下列哪个数值?
提示:
液汽气速计算公式为:
C——气相负荷因子
ρ1——液相密度kg/m3
ρ2——气相密度kg/m3
(A)1000(B)1200
(C)1400(D)1600
16、某厂生产NaOH水溶液,需要从浓度10%蒸发浓缩到50%(质量百分数,下同),蒸发器的进料初始温度为20℃,蒸发器产生的二次蒸汽温度为142.9℃,压力为392.4kPaA,该条件下,二次蒸汽的焓为2646kJ/kg,蒸发器加热蒸汽的气化潜热为2143kJ/kg,浓缩NaOH溶液消耗加热蒸汽1500kg/h,已知NaOH水溶液的焓值:
10%为70kJ/kg,50%为650kJ/kg,问蒸发器处理的NaOH溶液量(按进料计,kg/h)是下列哪个数值?
(A)1939(B)1824
(C)1477(D)1182
17、以260℃的饱和水蒸气冷凝将反应物料由70℃预热到150℃。
物料的进料量为16600kg/h,平均比热为2kJ(kg·℃);260℃饱和水蒸气的气化潜热为1660kJ/kg(热损失忽略不计)。
预热所需的蒸汽量(kg/h)是下列哪个数值?
(A)1000(B)1600
(C)2000(D)3200
18、现有脱盐水除氧器,其操作温度为104℃,操作压力为0.019MPa(G),根据供水流量和压力要求,已选一台锅炉给水泵,从泵样本查的NPSHr为3.6m,汽蚀余量的安全裕量为2.1m,泵进口管线压力降为0.2m,问该泵的安装位置与脱盐水除氧器的最低液面的位差(m)是下列哪个数值?
提示:
104℃脱盐水的蒸汽压为0.119MPa(A)
(A)4.1(B)-5.9
(C)-3.8(D)-5.7
19.一容器的最低液位距地面高度为3m,要更换底部输送泵,拟更换的泵为利旧的泵,其需要的气蚀余量NPSHr为3m,泵入口中心线离地面高度为0.5m。
如下图所示:
容器中介质的饱和蒸汽压为0.2MPaG,密度700kg/m3,假设从容器到泵入口管线的摩擦损失(hls)为3.5m液柱。
为了保持平稳操作,希望系统的有效气蚀余量是泵需要的气蚀余量的1.2倍,问容器的操作压力(MPaG)至少是下列哪个数据才能满足要求?
(A)0.3(B)0.23
(C)0.15(D)0.1
20.采用常压连续精馏分离苯-甲苯混合物,塔进料中含苯40mol%,经分离后塔顶出液含苯95mol%,塔釜产品含苯5mol%,进料为气液混合物。
若进料量F=8650kg/h时,塔顶产品的量(kmol/h)应为下列哪个数据?
(已知苯分子量为78.1甲苯分子量为92.1)
(A)3363.9(B)39.5
(C)38.9(D)19.5
21.拟用离心泵将收集的饱和冷凝水进行回收,输送量为50m3/h。
从样本上查的该泵需要的净正吸入压头NPSHr=2.0m,吸入管采用φ108×4mm无缝钢管,长度为8m,吸入端直管摩擦系数λ=0.03局部阻力,总局部助力系数∑ξ=2,试问该泵在不考虑增加安全容量的情况下,需要安装的高度值(m)应为下列哪一个数值?
(A)-1.24(B)-2.25
(C)-2.7)(D)-3.52
22.某工程每小时需油品20吨,准备采用管道输送方式供应,已知油品的密度为900kg/m3,粘度72×10-3(Pa。
S),现采用φ108×4mm钢管水平安装输送,总长为45km,因管线较长,故局部阻力可以忽略不计,但钢管设计的最高压力为5.0MPa(G),试判断在输送途中是否需要再添加增压站,下列哪项结果是正确的?
(A)不需要增设(B)增设1个
(C)增设2个 (D)增设3个
23.工程设计时拟将蒸发器中的溶液送至结晶器,泵安装在地面上。
已知:
蒸发器的真空度为72kPa(蒸发空间饱和蒸汽压等于液面上的绝对压力),其内最低液面距泵入口的垂直高度为5m;泵入口中心线离地面高度为0.5m,泵必需的气蚀余量NPSH为3.5m液柱。
如吸入管路的压头损失ΔH为1.5m液柱,问下列哪一项判断是正确的?
(A)蒸发器的安装高度合理
(B)蒸发器的安装高度可下降0.5m
(C)蒸发器的安装高度至少需要增加0.5m
(D)蒸发器的安装高度至少需要增加0.3m
24.采用光滑管道输送密度为1160kg/m3,粘度为2.35×10-3(Pa。
s)的溶液,输出端管内流速为1.7m/s。
输出端管径(内径)为80mm,长度为68m。
已知管路系统中管件的当量长度为24.5m。
输送该系统的输出端的阻力(m)应为下列哪个数据?
(A)1.81(B)2.51
(C)3.41(D)4.21
25.在过滤器并联管路系统中(如图),a,b过滤器分别填满两种滤料(过滤器的局部阻力系数分别为ζa=15和ζb=12),管路内径都是100mm,长度皆为10m(包括管件当量长度),管道阻力系数λ=0.25.如果管路总流量为100m3/h。
并联管路的阻力降(m)应为下列哪项数值?
(A)6.1(B)5.8
(C)5.2(D)4.8
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