2014年化工工程師考試模擬題之物料能量平衡4

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　　2014年化工工程師考試模擬題之物料能量平衡匯總

    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.87.5%

　　C.86%

　　D.86.8%

　　答案：1-6 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(shè)為x'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

　　116.1×0.419 6×0.97=47.25 kmol/h

　　塔底苯的摩爾數(shù)為116.1×0.4196-47.25=1.46 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

　　116.1=W+D

　　D=54.0kmol/h

　　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。

　　1-7 在由乙烯水合生產(chǎn)乙醇的反應(yīng)中，其主、副反應(yīng)方程為：

　　主反應(yīng)

　　副反應(yīng)

　　假若反應(yīng)器進料中含C2H5 53.7%(摩爾百分數(shù)，下同)，H2O 36.7%，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(yīng)器輸出物料的總摩爾數(shù)為( )。

　　A.87.72 mol

　　B.87.98 mol

　　C.88.12 mol

　　D.87.58 mol

　　答案：1-7 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

　　輸入乙烯為53.7 mol

　　生成乙醇的摩爾數(shù)為53.7×0.05×0.9=2.42 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(yīng)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

　　輸入水的摩爾數(shù)為36.7 mol

　　參加反應(yīng)的水的摩爾數(shù)為36.7-53.7×0.05=36.7-2.685=34.015 mol

　　由副反應(yīng)生成的水量為：0.133 mol

　　最后水的摩爾數(shù)為：33.815+0.133=34.15

　　輸出物組成：乙烯53.7×(1-0.05)=51.02 mol 58.26%

　　乙醇2.42 mol 2.76%

　　二乙醚0.133 mol 0.15%

　　水：34.15 mol 38.8%

　　總摩爾數(shù)為：87.72 mol

　　B.答案錯誤。生成二乙醚量及水量計算錯誤，即53.7×0.05-2.42=0.265

　　總摩爾數(shù)為87.98 mol

　　C.答案錯誤。計算生成二乙醚量時，計算錯誤。即

　　(53.7×0.05-2.42)×2=0.53

　　輸出總摩爾數(shù)為88.12 mol

　　D.答案錯誤。在計算水時，少計算副反應(yīng)生成的水量0.133mol

　　總摩爾數(shù)為87.58 mol