各章习题

第一章 制药工程设计概述

一、名词解释

1. 项目建议书 2. 可行性研究报告 4. 两阶段设计 5. 试车

二、简答题

1. 简述工程项目从计划建设到交付生产所经历的基本工作程序。 2. 简述可行性研究的任务和意义。 3. 简述可行性研究的阶段划分及深度。 4. 简述可行性研究的审批程序。 5. 简述设计任务书的审批及变更。 6. 简述设计阶段的划分。 7. 简述初步设计阶段的主要成果。 8. 简述初步设计的深度。 9. 简述初步设计的审批及变更。 10. 简述施工图设计阶段的主要设计文件。 11. 简述施工图设计阶段的深度。 12. 简述制药工程项目试车的总原则。

第二章 厂址选择和总平面设计

一、名词解释

1. 等高线 2. 风向频率 4. 风玫瑰图 5. 建筑系数 7. 绿地率 8. 生产车间 10. 公用系统 10. 地理测量坐标系 12. 空气洁净度 13. 洁净厂房

二、简答题

1. 简述厂址选择的基本原则。 2. 简述厂址选择程序。

3. 简述厂址选择报告的主要内容。 4. 简述总平面设计的依据。 5. 简述总平面设计的原则。 6. 简述总平面设计的内容和成果。

1

3. 设计任务书

3. 主导风向 6. 厂区利用系数 9. 辅助车间 11. 建筑施工坐标系

7. 简述 GMP 对厂房洁净等级的要求。 8. 简述洁净厂房总平面设计的目的和意义。 9. 简述洁净厂房总平面设计原则。

第三章 工艺流程设计

一、名词解释

1. 报警装置

2. 事故贮槽

3. 安全水封

4. 爆破片 7. 阻火器 10. 仪表位号

二、简答题

1. 简述工艺流程设计的作用。 2. 简述工艺流程设计的任务。 3. 简述工艺流程设计的基本程序。

5. 安全阀 8. 载能介质 10. 就地仪表

6. 溢流管 9. 设备位号 11. 集中仪表

4. 简述连续生产方式、间歇生产方法和联合生产方式的特点。 5. 简述工艺流程设计的成果。

三、设计题

1. 离心泵是最常用的液体输送设备，常通过改变出口阀门的开度来调节其输出流 量，试确定该方案带控制点的工艺流程图。

2. 容积式泵的出口不能堵死，其流量常通过控制回路阀门的开度来调节。试以齿 轮泵为例，确定容积式泵的回路调节自控流程。

3. 离心式压缩机的负荷(流量)减小至一定程度时，工作点将进入不稳定区，并将 产生一种危害极大的“喘振”现象。为避免在压缩机进口处产生严重负压或使离 心压缩机的负荷低于规定值，其流量调节常采用分程控制流程，试确定离心式压 缩机的分程控制流程。

4. 对于列管式换热器，若冷、热流体在换热过程中均无相变化，试确定下列几种 情况下的自控流程。

(1) 冷、热流体均为非工艺流体，且热流体的温降(T1T2)小于冷流体的温升(t2t1)。 (2) 冷、热流体均为非工艺流体，且热流体的温降(T1T2)大于冷流体的温升(t2t1)。 (3) 冷、热流体均为工艺流体，且热流体的温降(T1T2)小于冷流体的温升(t2t1)。 (4) 冷、热流体均为工艺流体，且热流体的温降(T1T2)大于冷流体的温升(t2t1)。 5. 用饱和水蒸汽来加热某工艺流体，拟通过调节蒸汽压力的方法来控制被加热工 艺流体的温度，试确定该方案的控制流程。

2

6. 某减压精馏塔，拟通过改变不凝性气体抽吸量的方法来控制塔内的真空度，试 确定维持塔内真空度的控制流程。

7. 对于加压精馏塔，其压力控制不仅影响操作条件和产品质量，而且与生产安全 密切相关，试确定下列几种情况下的自控流程。 (1) 塔顶汽相中不含或仅含微量不凝性气体。

(2) 塔顶汽相中含有少量(低于塔顶汽相总量的 2%)的不凝性气体。 (3) 塔顶汽相中含有较多的不凝性气体。

8. 在药品精制中，粗品常先用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性 炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确定适宜的过滤流程。

9. 用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成为：HNO3 47%、H2SO4 49%、Ho

2O 4%；氯苯与混酸中 HNO3 的摩尔比为 1：1.1；反应开始温度为 40~55 C， 并逐渐升温至 80 o

C；硝化时间为 2h；硝化废酸中含硝酸小于 1.6%，含混合硝基 氯苯为获得混合硝基氯苯量的 1%。试确定适宜的硝化及后处理工艺流程。 10. 甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸的反应方程式为

CH 3

CH 3 + H SO 110~140 0 C

2 4

+ H 2 O

SO 3 H

已知反应在间歇釜(磺化釜)中进行，磺化反应速度与甲苯浓度成正比，与硫酸含水 量的平方成反比。为保持较高的反应速度，可向甲苯中慢慢加入浓硫酸。同时， 应采取措施将磺化生成的水及时移出磺化釜。试确定适宜的脱水工艺流程。 11. 工业生产中，硝化混酸的配制常在间歇搅拌釜中进行，试设计硝化混酸配制过 程的工艺流程。

12. 在合成抗菌药诺氟沙星的生产中，以对氯硝基苯为原料制备对氟硝基苯的反应 方程式为

NO 2 NO 2 170~180 0 C + KF + KCl 环丁砜 Cl

F

反应拟在间歇釜式反应器中进行，试设计该反应过程的工艺流程。

第四章 物料衡算

一、名词解释

1. 转化率

2. 收率（产率）

3. 选择性

3

4. 总收率

二、简答题

1. 简述物料衡算的意义。2. 简述物料衡算的依据。

3. 简述物料衡算的基准。

5. 单程转化率

6. 总转化率

4. 简述物料衡算的方法和步骤。

三、计算题

1. 硝化混酸配制过程的物料衡算。已知混酸组成为 H2SO4 65%(质量百分比，下 同)、HNO3 5%、H2O 30%，配制混酸用的原料为 92.5%的工业硫酸、98%的硝酸 及含 H2SO4 67%的硝化废酸。试通过物料衡算确定配制 1000kg 混酸时各原料的 用量。为简化计算，设原料中除水外的其它杂质可忽略不计。

2. 在间歇釜式反应器中用浓硫酸磺化甲苯生产对甲苯磺酸，其工艺流程附图所 示，试对该过程进行物料衡算。已知每批操作的投料量为：甲苯 500kg，纯度 99.9%(质量百分比，下同)；浓硫酸 550kg，纯度 98%；甲苯的转化率为 99.5%， 生成对甲苯磺酸的选择性为 82%，生成邻甲苯磺酸的选择性为 9.2%，生成间甲苯 磺酸的选择性为 8.8%；物料中的水约 90%经连续脱水器排出。此外，为简化计算， 假设原料中除纯品外都是水，且在磺化过程中无物料损失。

冷凝器

冷却水

浓硫酸 甲苯

水蒸汽

磺 化 釜

习题四附图

一、名词解释

1. 设备的热负荷 4. 相变热 7. 反应进度

第五章 能量衡算

2. 物理变化热 5. 浓度变化热 8. 标准化学反应热

4

3. 化学变化热 6. 积分溶解热 9. 导热油

连 续 式 脱 水 器

水

二、简答题

1. 简述能量衡算的意义。 2. 简述能量衡算的依据。

3. 简述能量衡算的计算基准。 4. 简述能量衡算的方法和步骤。

5. 简述常用加热剂和冷却剂的性能及特点。

三、计算题

根据第四章计算题 2 的物料衡算数据，对甲苯磺化过程进行热量衡算。已知 加入甲苯和浓硫酸的温度均为 30 C，脱水器的排水温度为 65 C，磺化液的出料温 度为 140 C，甲苯与硫酸的标准化学反应热为 117.2 kJ?mol (放热)，设备(包括磺 化釜、回流冷凝器和脱水器，下同)升温所需的热量为 围环境的散热量为

4

o

1

o

o

1 . 3 ??10 kJ ，设备表面向周

9 . 8 ??10 kJ 。

5

5

6 . 2 ??10 kJ ，回流冷凝器中冷却水移走的热量共

1

o

1

有关热力学数据为：原料甲苯的定压比热为 1.71 kJ?kg ?C ；98%硫酸的定 压比热为 1.47kJ?kg ?C ；磺化液的平均定压比热为 1.59 kJ?kg ?C ；水的定压比 热为 4.18kJ?kg ?C 。

第六章 制药反应设备

一、名词解释

1. 反应速度 4. 理想混合反应器 7. 生产能力后备系数 10. 膨胀因子 13. 全挡板条件 16. 弗劳德数

二、简答题

1. 分别按结构、相态、操作方式、操作温度及物料流动状况的不同，简述反应器 的类型。

2. 以单台间歇操作的釜式反应器为例，简述间歇操作反应器的特点及反应物和产 物的浓度变化情况。

3. 以管式反应器为例，简述连续操作反应器的特点及反应物和产物的浓度变化情 况。

4. 简述下列几种理想反应器内反应物及产物的浓度变化情况。(1) 间歇操作理想 釜式反应器。(2) 单台连续操作理想釜式反应器。(3) 三台串联的理想釜式反应器。

5

(4) 理想管式反应器

5. 对于简单反应，简述反应器选型时应考虑的原则。 6. 以下列等温平行反应为例，简述反应器的选择方法。

k 1 A ????R (目标产物)

2. 反应动力学方程式 5. 理想置换反应器 8. 空间时间 11. 容积效率 14. 功率准数 17. 功率因数

3. 反应级数 6. 装料系数 9. 绝热温升或温降 12. 打旋现象 15. 搅拌雷诺数 18. 表观粘度

1

o

1 1

o

1

1

o

1

主反应

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