2011年注册化工工程师专业考试考试(下)案例.docx

PAGE  PAGE 10 2011年注册化工工程师专业考试案例分析第二天下午 1、脱异丁烷塔操作压力为0.51MPa（G），塔顶有冷凝冷却器，塔底有热虹吸式再沸器。进料组份为C3~C6，塔顶和塔底操作温度分别为50℃和71℃，轻重关键组份为异丁烷和正丁烷，要求塔顶产品中异丁烷的含量≥0.88（摩尔分数），正丁烷的含量≤0.1（摩尔分数）；塔釜产品中正丁烷的含量≥0.66（摩尔分数），异丁烷的含量≤0.045（摩尔分数）。 各组份在塔顶和塔底操作温度下的相对挥发度 组份50℃50℃C33.042.64 i - C41.361.28n - C41.001.00n – C50.360.38n – C60.1270.158 为满足分离要求，该塔的最小理论板数是下列哪个数值？ （A）18.5 （B）16.5 （C）7.8 （D）0.8 解：Nmin=ln[(Xa/Xb)D/(Xa/Xb)W]/lnα-1 不包括塔顶冷凝器和塔斧再沸器 =ln[(0.88/0.10)/(0.045/0.60)]/ln(1.36×1.28)^0.5-1=17.5 2、在萃取塔中，以环丁砜为溶剂萃取C6馏分中的苯。C6馏分的进料量为20000kg/h，其中含苯0.5（质量分数），其余为C6非芳烃。该系统的溶质重量分配系数（m）和溶剂比（S）有如下关系： m=y/x=2.75S2 式中：m—溶质重量分配系数； S—溶剂比（溶剂重量流率与进料中溶质重量流率之比）； y—溶质在萃取相中的重量流率； x—溶质在萃余相中的重量流率； 如苯的回收率为99%，进萃取塔的溶剂流量（kg/h）是下列那个数值？ （A）360000 （B）120000 （C）60000 （D）59400 解： 回收率0.99，则萃取相中溶质重量流y=20000×0.5×0.99=9900kg/h 溶质在萃余相中的重量流率 x=10000-9900=100kg/h m=y/x=2.75S^2 9900/100=2.75(V/10000)^2得 V=60000kg/h 3、将含苯0.4（质量分数）和甲苯0.6（质量分数）的混合液在精馏塔中进行分离，混合液进料量15000kg/h，饱和液体进料。分离要求塔顶产品含苯0.97（质量分数），塔釜产品含苯0.02（质量分数）。操作采用的回流比为3.5。再沸器用2.0MPa（A）的蒸汽加热，加热蒸汽凝结水在饱和温度下排出。若不计整个系统的热损失，再沸器每小时消耗的加热蒸汽量（kg）是下列哪个数值？ 操作条件下各物流的焓值（kJ/kg） 物料 名称饱和液体进料离开塔顶的馏出物蒸汽塔底液 体产物回流 液体用于再沸器的加热蒸汽加热蒸 汽凝结水焓值1635774101002798903（A）1376 （B）5262 （C）5943 （D）7770 解：D=F(Xf-Xw)/(XD-Xw)=1500×（0.4-0.02）/(0.97-0.02)=6000kg/h W=F-D=9000kg/h Q1=15000×163=2.445×10^6 Q2=(3.5+1)×6000×577-3.5×6000×100=13 Q1+Q2=Q3+Q6=Q3+Q4-Q5 FHf+W气（r1-r2）=WHw+(R+1)DH4-RDH5 15000×163+W气（2798-903）=9000×410+（3.5+1）×6000×577-3.5×6000×100 W=7770 4、在一填料吸收塔中，用一乙醇胺（MEA）溶剂吸收烟道气中的CO2，烟道气中含18%的CO2，其余可视为N2。吸收塔入塔混合气流量3000kg/(m2·h)；入塔液体CO2的含量为0.02kmol/kmolMEA，流量为2500 kg/(m2·h)。已知MEA的分子量为61，MEA溶液浓度为122kg/m3，操作条件下其密度为992 kg/m3，若要求吸收塔排出气体CO2的含量≤1%，则出塔液体中CO2的最小量（kmol/kmolMEA）是下列哪个数值？ （A）3.01 （B）3.33 （C）5.04 （D）5.06 解：L=(2500/992)×122/61=5.04mol 设入口CO2 xmol;N2 Vmol则有 x/V=0.18/(1-0.18) 44x+28V=3000 得V=79.618;x=17.516 又Y1=y1/(1-y1)=0.18/(1-0.18)=0.2195 Y2= y2/(1-y2)=0.01/(1-0.01)=0.0101 V(Y1-Y2)=L(X1-X2) 79.6