2024年注册化工工程师专业考试案例分析考试(上)

2012年注册化工工程师专业考试案例考试（上）

2012年9月16日 8：00~11：00

1. 由乙炔和氯化氢在催化剂存在下合成氯乙烯，反应进行时，氯化氢过量10mol%，反应式为C2H2+HCl CH2CHCl，若反应器出口气体中氯乙烯含量为90mol%，问乙炔转化率（%）是下列哪个数值？ A 94.74 B 99.47 C 98.50 D 95.40 解：设乙炔转化率为X起始为1mol 初态 终态 C2H2 1 1-X

HCl 1×（1+0.1） 1×（1+0.1）-X CH2CHCl 0 X

有X/(1-X+1.1-X+X)=0.9得X=99.47%

2．用下列两种酸：（1）8%（wt%，下同）H2SO4、87%HNO3、5%H2O，（2）98% H2SO4、2%H2O，与2000kg组成为26%HNO3、56% H2SO4、18%H2O的混酸调配成组成为30%HNO3、58% H2SO4、12%H2O的混酸，问调配后的混酸总量（kg）是下列哪个数值？ A.3369.23 B.1369.23 C.2564.10 D.2805.13 解：设酸1为Xkg,酸2为Ykg则有

0.8X+0.98Y+2000×0.56=（X+Y+2000）×0.58 0.87X+2000×0.26=（X+Y+2000）×0.3 联立解得X,Y后得X+Y+2000=3369.23

3．在甲醇催化氧化制甲醛的反应中，反应物和生成物均为气态，使用过量40%的空气，甲醇转化率70%，若甲醇进料为100mol，问反应后气体混合物各组分含量（mol）是下列哪组数值？ 提示：反应式为CH3OH+O2?HCHO+H2O

A CH3OH：30 HCHO：35 H2O：70 O2：35 N2：263 B CH3OH：30 HCHO：70 H2O：70 O2：35 N2：263 C CH3OH：30 HCHO：70 H2O：35 O2：35 N2：263 D CH3OH：30 HCHO：35 H2O：35 O2：35 N2：263 解：由 CH3OH + O2 ? HCHO + H2O

1 1 1

100×0.7 35 70 70 则反应后n CH3OH=100(1-0.7)=30mol n H20=n HCHO=70mol 仅B符合，其他不再作计算。

4．生产500Nm3煤气，需用煤、蒸汽和空气量（kg）为下列哪组数值？ 已知：①煤中碳含量为70wt%

②煤气组成（以mol%计）CO：40 H2：18 N2：42

③空气组成（以mol%计）N2：79 O2：21 空气分子量：29 ④反应式：C + H2O = CO + H2 2C + O2 = 2CO A 煤 154.27 蒸汽 72.32 空气 344.11 B 煤 107.99 蒸汽 72.32 空气 344.11 C 煤 78.11 蒸汽 72.32 空气 265.85 D 煤 107.99 蒸汽 72.32 空气 265.85 解：设使用煤Xkg，蒸汽Ymol，空气Zmol

500×0.42/22.4=0.79Z得Z=11.867mol则有11.867×29=344.1kg 500×0.18/22.4=Y得Y=4.02mol则有4.02×18=72.32kg 500×0.4/22.4=0.7X/12得X=153kg 5．油品A与油品B混合后得油品C的单元操作过程如图所示，已知油品A含65%的C6，35%的C8，油品B含50%的C6，50%的C8，混合油品C中的C8 和C6的组成分别为53%和47%，问油品A和油品B的混合比例是下列哪项数值？

A 0.65：0.5 B 0.35：0.5 C 1：4 D 4：1 解：由平衡知

0.65A+0.5B=(A+B)0.53 得A/B=0.03/0.12=1：4

6. 换热器将平均比热容为3.56 kJ/（kg·℃）的某种溶液自25℃加热到80℃，溶液流量为1.0kg/s。加热介质为120℃的饱和水蒸汽（焓值为2708.9kJ/kg），其消耗量为0.095kg/s，蒸汽冷凝成同温度的饱和水（焓值为503.6kJ/kg）。问换热器的热损失率（%）为下列哪个数值？

A B 6.54 C D 解：由热量衡算知 W汽r=mCp△t+QL

QL=0.095×（2708.9-503.6）-1×3.56×（80-25）=13.7035 QL/ W汽r=13.7035/209.5035=6.54%

7. 某气体进入气体冷却塔与冷却水直接接触冷却，气体在冷却塔中的放热量为4500000kJ/h（不包括水蒸汽的冷凝放热）。

已知：进冷却塔气体中含水汽量1543kg/h，出冷却塔气体中含水汽量297kg/h，冷却水比热容4.186kJ/（kg·℃），冷却水升温15℃，水蒸气冷凝潜热为

2570kJ/kg。不考虑气体在冷却过程中的损失和塔的吸（散）热损失。问冷却水的用量（t/h）是下列哪个数值？

A 72 B 21 C 113 D 123 解：由热量衡算知

M水Cp△t=(1543-297)×2570+4500000 得M水=123t/h

8. 将10000kg/h的6%（wt%，下同）乙醇溶液送入精馏塔，从塔顶输出95%乙醇溶液，从塔底输出含0.1%乙醇的废水。问塔底产品流率（kg/h）是下列哪个数值？

A 937.8 B 10720 C 8372 D 1072 解：F=D+W

FXf=DXD+WXW

得W=F(XD-Xf)/ (XD-XW)=10000×（0.95-0.06）/(0.95-0.001) =9378.3kg/h 无答案选项 9. 根据第8题图示，将10000kg/h温度为368K的乙醇溶液送入精馏塔，从塔顶输出343K的乙醇溶液，从塔底排出温度373K、8400kJ/h的乙醇废水。塔顶冷凝器从塔内物料取出的热量为4.91×106kJ/h，全塔热损失为3.5×105kJ/h（原题

为3.5×106kJ/h）。已知塔顶乙醇溶液的平均比热容为2.1kJ/（kg·K），进料乙醇溶液和塔底乙醇溶液的比热容基本与水相同，可取为4.5kJ/（kg·K），问塔底再沸器热负荷（kJ/h）是下列哪个数值？（提示：基准温度设为273K） A 2.9×106 B 3.3×106 C 5.0×106 D 7.3×106 解：由热量衡算知

10000×4.5×（368-273）+Q=(10000-8000)×2.1×（343-273）+4.91×106+8400×4.5×（373-273）+3.5×105 得Q=5×106

10. 一个2.5升钢瓶里装着16g氢气，钢瓶最高允许使用压力为5MPa（A），问钢瓶气体允许最高温度（℃）是下列哪个数值？

A -82.6 B -254.1 C -271.3 D -85.2 解：PV=nRT

5×106×2.5×10-3=16/2×8.314T

得T=187.9K=-85℃

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11. 露天消防水池每天在40℃暴晒下蒸发0.036m消防水（密度为1000kg/m），问此过程的熵变（kJ/K）是下列哪个数值？

提示：水在40℃、常压下蒸发潜热为43.28kJ/mol，饱和蒸汽压7.37KPa。 A 245.7 B 2014 C 276.4 D 4.98 解：蒸发水为0.036×1000/18=2kmol

取基准温度为0°C则有

△S=3.6×4.184×40-2000×（7.37/101.3）×43.28 =-272.64KJ/K

12. 年产20×104m3的啤酒厂利用麦汁煮沸锅的二次蒸汽把水加热至96℃，再用96℃热水把72℃、110m3过滤麦汁加热至90℃，110m3过滤麦汁煮沸后得100m3热麦汁，由热麦汁酿制成啤酒的总损失为10%，过滤麦汁的比热容为4.1kJ/（kg·℃），密度为1040kg/m3，问该厂利用二次蒸汽一年可以节约的燃煤（t）是下列哪个数值？

提示：燃煤的热值按29260kJ/kg计

A 855 B 641 C 64100 D 577 解：110m3过滤麦汁加热量为

Q1=mCp△T

=110×1040×4.1×（90-72）=8442720KJ Q1/[100×（1-10%）]=Q2/20×104 Q2=1.87616×1010KJ=29260×10-3M M=641t

13. 某厂利用压缩空气从硫酸贮槽向硫酸高位槽压送98%浓硫酸，高位槽液面距贮槽液面位差20米，高位槽与大气相同，每次压送3m3，要求在20分钟内压送完毕，浓硫酸密度为1820kg/m3，采用内径为40mm的碳钢管输送，管道总长50米，摩擦系数λ按0.02计，有两个90°弯头和一个半开的截至阀，90°弯头和一个半开的截止阀阻力系数分别按0.5和9计。问压缩空气的压力（MPa）至

少是下列哪个数值？

A 0.373 B 0.397 C 0.434 D 0.488 解：Q=3/(20/60)=9m3/h

u=Q/0.785d2=2m/s

P/ρ=gZ+(λl/d+∑ζ+1)u12/2

=9.81×20+（0.02×5/0.04+2×0.5+9+1）×22/2 P=0.488×106Pa

14. 用离心泵从常压硫酸贮槽向密闭硫酸高位槽输送浓硫酸，已知高位槽液面距泵的进口位差28米，贮槽液面高出泵进口3米，高位槽液面压力为50kPa，泵的进出口管路均为Φ89×4.5mm碳钢管，管路总长50米，所有局部阻力当量长度为20米浓硫酸在管内的摩擦系数为0.025，已知离心泵流量为20m3/h，浓硫

3

酸密度按1820kg/m，离心泵的效率η按70%计，问需要离心泵的扬程（m）和轴功率（kW）是下列哪组数值？

A 29.2及4.1 B 28.8及3.5 C 32.2及4.5 D 32.2及4.1 解：H=Z+ P/ρg +λ[(l+le)/d]u2/2g

2

u=Q/0.785d=1.1m/s

H=(28-3)+50×103/(1820×9.81)+0.025×[(50+20)/0.08]×1.12/(2×9.81) =29.1m

N=QHρg/η=20×29.1×1820×9.81/(3600×0.7)=4123w=4.1KW

15. 某石化厂用Φ325×12.5mm的钢管将原油由码头输送到6000米外的厂内罐区，管路的允许压降为0.2MPa，问该管路的最大运输量（t/h）是下列哪个数值？

3

（原油密度为850kg/ m，λ=0.03）

A 225 B 190 C 265 D 45 解：△P/ρ=∑hf=λ(l/d)u2/2

0.2×106/850=0.03×[6000/(0.325-2×0.0125)]×u2/2 u=0.886m/s

Q=0.785d2uρ=225m3/h×850kg/m3=191.5t/h

16. 某厂由水面恒定的高位敞口水槽向300米外的敞口设备供水，水槽液面至出水口的垂直高度为6.5米，供水管内径为100毫米，若管路的总阻力按61.5kJ/kg考虑 ，问管路中水的流量（m3/h）是下列哪个数值？ A 60 B 128 C 43 D 64 解：列方程gZ=u2/2+∑hf

9.81×6.5= u2/2+61.5得u=2.13m/s

Q=0.785d2u=0.785×0.12×2.13×3600=60m3/h

17. 用泵将水从敞口贮槽送至冷却塔，贮槽水面至塔顶水出口处高差为10m，冷却塔内压力为3×104Pa（G），输水管内径为100mm，管路总长为100m（包括所有局部阻力的当量长度），输水量为70m3/h，已知λ=0.024，泵的效率为70%，问泵的轴功率（kW）是下列哪个数值？

A 2.75 B 5.78 C 5.61 D 4.63

解：u=Q/0.785d2=70/(0.785×0.12×3600)=2.48m/s

H=Z+ P/ρg +λ(l/d)u2/2g

=10+3×104/(1000×9.81)+0.024×(100/0.1)×2.482/(2×9.81) =0.58m

N=QHρg/η=70×20.58×1000×9.81/(3600×0.7)=5.61KW

18. 由敞口高位槽向精馏塔进料，高位槽液位距槽底部恒定保持2米不变，且距精馏塔进料口高度为H米，物料输送管为Φ108×4mm不锈钢管，管长H+5米，管路上所有管件的阻力降为5.32Nm/kg。精馏塔的操作压力为2.94×104Pa，精馏塔的进料量必须控制在50m3/h，物料的密度为1200kg/m3。问高位槽底部到精馏塔进料口最小高度（m）是下列哪个数值？(注λ=0.027) A 3.57 B 1.57 C 1.12 D 1.02

2

解：Hg= P/ρ +(λl/d+ζ)u/2+∑hf

得H=3.57m 则H-2=1.57m

19. 有一气体压缩机级间冷却器，总传热面积为54.8m3，将某种气体从120℃冷却到40℃。使用的冷却水入口温度为32℃，温升10℃，与气体作逆流流动，换热器的总传热系数约为250W/（m2·℃），冷却水的平均比热容4.187kJ/（kg·℃），平均温差的修正系数为0.76，问冷却水的用量（kg）是下列哪个数值？ A 27727 B 7596 C 31798 D 35547 解：由气 120-----40 水42-------32 78 8

△tm=(78-8)/ln(78/8)=30.74 △tm’=0.76△tm=23.36 Q=KA△tm’=mCp△t m= KA△tm’/Cp△t

=3.6×250×54.8×23.36/[4.187×(42-32)]=27563kg

20. 某一气体冷却器采用逆流换热。将空气从50℃冷却到35℃，气体的比热容Cp=1 kJ/（kg·℃），流量5040kg/h，换热器的面积为28m2，传热系数为60W/（m2·℃），冷却水进口温度为25℃，问水的出口温度（℃）是下列哪个数值？（提示：按算术平均温差计算传热推动力）

A 35 B 37 C 18 D 29 解：设水出口温度为t，则有

△tm=(50+35)/2-(t+25)/2=(60-t)/2 Q=KA△tm=mCp△t

60×3.6×28×(60-t)/2=5040×1×(50-35) t=35°C

21. 一空气冷却器，空气在管外横向流过，管外侧的对流传热系数为90W/（m2·℃），冷却水在管内流过，管内侧的对流传热系数为4000W/（m2·℃），冷

2

却管为Φ32×2.5mm的钢管，其导热系数50W/（m·℃），问总传热系数K[W/2

（m·℃）]是下列哪个数值？

A 49.20 B 28.72 C 0.03 D 87.25 解：1/K0=d0/αidi+Rsid0/di+bdo/λdm+Rso+1/αo K0=87.25

22. 某厂一平壁定态加热炉的炉壁由耐火砖、保温砖和建筑砖三种均匀材料组成，相邻材料之间密切接触，各层材料的热阻依次为R1=0.2m2·K/W，R2=0.8m2·K/W，R3=0.3m2·K/W。已测得耐火砖与保温砖接触面上的温度t2=804℃，保温砖与建筑砖接触面上的温度t1=260℃，问炉壁导热的总温差（K）是下列哪个数值？

A 2357 B 544 C 884 D 442 解：q=△T/ ∑R=(t2-t1)/R

△T=(804-260)×(0.2+0.8+2.3)/0.8=884

23. 有一逆流管壳式换热器，用循环水冷却工艺废水送出界区。循环水的进口温度为32℃，出口温度控制在42℃，工艺废水流量为8000kg/h，温度120℃，要

2

求冷却到60℃，换热器的传热系数K=1000W/（m ·℃），工艺废水的平均比热容为4.187kJ/（kg·℃），问这台换热器的换热面积（m2）是下列哪个数值？ A 18.6 B 16.8 C 11.4 D 8.2 解：△tm=[(120-42)-(60-32)]/ln[(120-42)/(60-32)]=48.8

Q=KA△tm=mCp△t

A=8000×4.187×(120-60)/(1000×48.8×3.6)=11.4

24. 有一单管程单壳程的列管式换热器，热油走壳程，工艺水走管程，冷热逆流流动，冬季工艺水的进口温度15℃，出口温度75℃，可将热油从130℃冷却到70℃。夏季工艺水进口温度升至30℃，热油流量和进口温度不变，为保证热油出口温度也不变，工艺水的流量增加1倍，问工艺水出口温度（℃）是下列哪个数值？

A 60 B 65 C 68 D 70 解：Q=m油Cp油△T= m水1Cp水1△t1= m水2Cp水2△t2 ∴△t2/△t1= m水1/ m水2

(t-30)/(75-15)=1/2得t=60℃

25. 某啤酒厂欲将100m3、97℃热麦汁在60分钟内经板式换热器冷却至8℃，冷却水进出口温度分别是3℃和80℃，已知热麦汁平均密度为1040kg/m3，平均比热容为4.10kJ/（kg·K），冷却水平均比热容为4.186kJ/（kg·K），密度

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1000kg/m，换热器换热效率为95%。问冷却水耗量（m/h）是下列哪个数值？ A 118 B 131 C 138 D 124 解：Q= m水Cp水△tη= m麦Cp麦△T

m水4.186×1000×(80-3)×0.95=100×1040×4.1×(97-8) m水=124m3/h

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