【正文】 全國注冊化工工程師考試培訓教材 注冊化工工程師執(zhí)業(yè)資格考試專業(yè)考試ZHUCE HUAGONG GONGCHENGSHIZHIYE ZIGE KAOSHI ZHUANYE KAOSHI復習教材與練習題 214目 錄第一章 物料、能量平衡…………………………………………………………………………………1第二章 熱力學過程………………………………………………………………………………………22第三章 流體流動過程……………………………………………………………………………………25第四章 傳熱過程…………………………………………………………………………………………36第五章 傳質(zhì)過程…………………………………………………………………………………………46第六章 化學反映動力學及反應器………………………………………………………………………70 答案………………………………………………………………………………………………79第七章 化工工藝設計………………………………………………………………………………………88 答案………………………………………………………………………………………………92第八章 化工工藝系統(tǒng)設計………………………………………………………………………………95 答案………………………………………………………………………………………………101第九章 工程經(jīng)濟分析……………………………………………………………………………………105 答案………………………………………………………………………………………………107第十章 化工過程項目管理…………………………………………………………………………………108 答案………………………………………………………………………………………………111模擬試題（一）………………………………………………………………………………………………112一、知識概念題: ……………………………………………………………………………………………112 答案………………………………………………………………………………………………………127二、案例分析題: ……………………………………………………………………………………………135 答案………………………………………………………………………………………………………147模擬試題（二）………………………………………………………………………………………………165一、知識概念題: ……………………………………………………………………………………………165 答案………………………………………………………………………………………………………179二、案例分析題: ……………………………………………………………………………………………189 答案………………………………………………………………………………………………………200第一章 物料、能量平衡12 在苯氯化生產(chǎn)氯苯過程中，已知：氯化塔每小時生產(chǎn)純氯苯800kg，從氯化塔出來的氯化液的組成為：C6H6 68％（質(zhì)量百分數(shù)，下同）、C6H5Cl 30％、C6H4Cl2 ％、HCl ％。操作溫度82 ℃，進料苯的純度為100％、氯氣純度為95％（體積百分數(shù)）。假定氯氣全部參與反應，則排出氣體的質(zhì)量為（ ）。A．B．C．D．答案：12 AA．答案正確。物料計算基準為1小時， 反應方程式：相對分子質(zhì)量： 78 71 副反應 78 271 147 2（1）氯化液質(zhì)量的計算已知氯化液中含800kg一氯化苯，質(zhì)量百分數(shù)為30％。所以氯化液的質(zhì)量為 氯化液中除氯苯外，其他組分的質(zhì)量為 C6H6：2667＝ C6H4Cl2：2667＝40kg HCl：2667＝（2）參與氯化反應的物料的計算反應苯的量：主反應和副反應消耗苯量 消耗Cl2量為 生成HCl量為 （3）加料量的計算加入苯的量為：1817＋576＝2393 kg把氯氣純度體積分數(shù)換算成質(zhì)量百分數(shù)（假定氯氣中惰性氣體為空氣，平均相對分子質(zhì)量為29）則 氯氣純度為： 加入氯氣量為： 其中惰性氣體為556－544＝12 kg（4）排出氣體的質(zhì)量計算排出氣體的質(zhì)量為 －＋12＝ kgB．答案錯誤。解法中，將氯氣純度體積百分數(shù)沒有換算成質(zhì)量百分數(shù)。計算為：加入氯氣量－544＝ kg排出氣體的質(zhì)量為：－＋＝C．答案錯誤。計算過程中，在排出氣體中沒有減掉氯化液帶出的HCl量，＋12＝ kgD．答案錯誤。錯誤點與B．和C．相同，即：＋＝13 硫酸鋁可由含Al2O3的混合物與H2SO4反應制得。反應方程如下： ％（質(zhì)量百分數(shù)，下同），原料硫酸為80％ H2SO4，其余為H2O。應用1100kg Al2O3，2510kg 80％ H2SO4。則過量的一種原料的轉(zhuǎn)化率是（ ）。假定Al2O3全部轉(zhuǎn)化。A．％B．％C．％D．％答案：13 BB．答案正確。按反應方程式和已知條件計算如下：Al2O3相對分子質(zhì)量為102，Al2(SO4)3相對分子質(zhì)量為342，H2SO4相對分子質(zhì)量為98。加入硫酸量（80％）為2510kg，含純H2SO4量為 2510＝2008 kg＝加入原料Al2O3混合物1100kg，含純Al2O3為 1100＝ kg＝3＝在反應系統(tǒng)中H2SO4過量，－＝H2SO4轉(zhuǎn)化率為 A．答案錯誤。％看成Al2O3含量，則參加反應的Al2O3的量為1100＝ kg＝3＝－＝H2SO4的轉(zhuǎn)化率為C．答案錯誤。將原料80％的硫酸看作是純H2SO4計算，即2510 kmol 硫酸的轉(zhuǎn)化率為：D．答案錯誤。計算中沒有注意反應方程式中各化合物的系數(shù)平衡關系，即每一個摩爾的Al2O3反應需要3個摩爾的H2SO4。而做題時，用每一個摩爾的Al2O3反應需要的是1個摩爾的H2SO4。 kmolH2SO4，則H2SO4轉(zhuǎn)化率為 14 在利用硫化礦提煉鋅時，硫酸是副產(chǎn)物。該礦中含ZnS 65％（質(zhì)量百分數(shù)，下同），其他35％為惰性物質(zhì)。生產(chǎn)過程如下反應方程所示，最后可以得到98％的硫酸，硫的回收率為99％，每天處理硫化礦186t。反應方程式為 則每天需要水的量是（ ）。A． tB． tC． tD． t答案：14 A A．答案正確。 根據(jù)反應方程式可知當1摩爾的ZnS反應時，就可以產(chǎn)生1摩爾的H2SO4即可以產(chǎn)生98％的H2SO4 100 g。 根據(jù)題意硫的回收率為99％，再進行計算。 （1）每天處理186 t礦石，則內(nèi)含ZnS量為 1861000＝120900 kg 實際反應能得到硫酸的ZnS量為120900＝119691 kg 119691 kg ， kmol H2SO4，可以得到 98％的硫酸 （2）用水量計算：18＝ t，形成98％ －120 ＝ t ＋＝ t B．答案錯誤：將生成的H2SO4的摩爾數(shù)看作所需要的水的摩爾數(shù)，18＝ t，沒有計算形成98％硫酸時需要水量。 C．答案錯誤：計算時沒有考慮吸收SO3形成100％H2SO4時消耗水量，即只計算形成98％－＝ t。 D．答案錯誤：計算過程中沒有考慮題中給的硫的回收率為99％，即每天處理186 t ZnS。含ZnS為1861000＝120900 kg。 kmol，18＝ t。15 在年生產(chǎn)1500 t乙苯脫氫制取苯乙烯裝置中， kg水蒸氣/kg苯乙烯，進入溫度650℃％。苯乙烯收率為40％，其余副產(chǎn)為苯3％、甲苯5％、焦炭2％。裝置年工作日為300天，已知原料乙苯的純度為98％（質(zhì)量百分數(shù)），其余為甲苯。則反應后氣體的產(chǎn)生總量為（ ）。A． kgB． kgC． kgD． kg答案：15 CC．答案正確。化學反應方程式 C6H5C2H5→C6H5CH＝CH2＋H2 106 104 2 C6H5C2H5＋H2→C6H5CH3＋CH4 106 2 92 16 C6H5C2H5→C6H6＋C2H4 106 78 28 C6H5C2H5→7C＋3H2＋CH4 106 712 32 16（1）每小時苯乙烯的產(chǎn)量為每小時需要乙苯量為：每小時轉(zhuǎn)化的乙苯的量：530＝＝ kmol/h未反應的乙苯量：530－＝每小時需要水蒸氣的量：530＝1378kg每小時需要工業(yè)原料乙苯量：， kg（2）產(chǎn)物中各組分的量苯乙烯： kg甲苯：苯量：78＝ kg焦炭：712＝ kg乙苯： kg乙烯（氣）28＝ kg甲烷（氣）(＋)16＝ kg氫（氣）(2＋3－)2＝ kg＋＋＝ kgA．答案錯誤，B．答案錯誤，C．答案錯誤。3個答案均為計算過程中，沒有將全部生成的氣體計算完全。A．答案少了一項氫與乙苯反應生成甲苯和甲烷， kgB．答案為在乙苯分解為碳、氫和甲烷反應中，總氫量為(2＋－)2＝ kgD．答案為甲烷氣體計算錯誤。16 在含苯38％（質(zhì)量百分數(shù)，下同）和甲苯62％的混合液連續(xù)精餾過程中，要求餾出物中能回收原料中97％的苯。釜殘液中含苯不高于2％，進料流量為10000kg/h，則塔頂苯的摩爾百分數(shù)為（ ）。A．98％B．％C．86％D．％答案：16 B B．答案正確苯的相對分子質(zhì)量為78，甲苯的相對分子質(zhì)量為92。進料中苯的摩爾分數(shù)為xB，釜殘液苯摩爾分數(shù)設為x39。B 釜殘液中苯的摩爾分數(shù)為 進料液平均相對分子質(zhì)量為進料物料的摩爾流量為 按照題給定的條件，餾出液中回收原料中97％的苯，則塔頂餾出液中苯的摩爾數(shù)為 6＝ kmol/h－＝ kmol/h塔底流出液摩爾數(shù)為W，塔頂流出液摩爾數(shù)為D，則 ＝W＋D D＝ 塔頂苯的摩爾分數(shù)為 A、C、D答案錯誤。計算錯誤： A．答案直接認為釜殘液中含苯2％，塔頂含苯98％，概念錯誤。17 在由乙烯水合生產(chǎn)乙醇的反應中，其主、副反應方程為： 主反應 副反應 假若反應器進料中含C2H5 ％（摩爾百分數(shù)，下同），H2O ％，其余為惰性氣體。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5％，乙醇的產(chǎn)率為90％，以消耗乙烯為基準。則反應器輸出物料的總摩爾數(shù)為（ ）。A． molB． molC． molD． mol答案：17 A A．答案正確。 選擇計算基準為進料100 mol 對過程進行物料衡算 mol ＝ mol 生成二乙醚的摩爾數(shù)為：乙烯理論上轉(zhuǎn)化為乙醇的摩爾數(shù)減去實際得到的乙醇摩爾數(shù)差的二分之一。因為根據(jù)反應方程式每2 mol乙醇生成1 mol的二乙醚。所以，生成二乙醚的量為 mol －＝－＝ mol 由副反應生成的水量為： mol 最后水的摩爾數(shù)為：＋＝ 輸出物組成：(1－)＝ mol ％ mol ％ mol ％ 水： mol ％ 總摩爾數(shù)為： mol B．答案錯誤。生成二乙醚量及水量計算錯誤，－＝ mol C．答案錯誤。計算生成二乙醚量時，計算錯誤。即 (－)2＝ mol D．答案錯誤。在計算水時， mol18 乙烯在銀催化劑上用過量空氣部分氧化制取環(huán)氧乙烷。反應方程如下：主反應： 228 32 244副反應：反應器進口混合氣體的流量為45000m3（標準）/h，組成如下表所示。 附表 物料組成物料組成C2H4N2O2合計摩爾百分數(shù)/%100乙烯的轉(zhuǎn)化率為32％，反應選擇性為69％，則反應器出口氣體的流量為（ ）kg/h。A．B．C．D．答案：18 B B．答案正確。計算基準為1小時 根據(jù)已知條件可計算出環(huán)氧乙烷的收率Y＝XS Y＝＝＝％ 乙烯轉(zhuǎn)化量為 ＝ kmol/h 二氧化碳摩爾數(shù)為 kmol/h 反應消耗氧的摩爾數(shù)為 原料氣中氧的摩爾數(shù)為 －＝ kmol/h 出口氣體中氮的含量為 出口物料的質(zhì)量為 乙烯： 環(huán)氧乙烷：44＝ kg 二氧化碳：44＝ kg 水：18＝ kg 氮：28＝46 kg 氧：32＝8 kg kg， kg/h A．答案錯誤。副反應生成二氧化