《制药工程学》试卷及答案 3

粘度m=0.1Pa×s，求搅拌器所需的功率。
注：对于六叶直叶圆盘涡轮搅拌器，当 HL/d=3、D/d=3 时，层流区，C=71；
完全湍流区，K=6.1。当 HL/d¹3、D/d¹3 时，所求搅拌功率应乘以校正系数 f，f
的计算公式为： f = 1 H L D 3 dd
解：
Re = d 2nr = 0.72 ´150 ´1050 = 1.29 ´104 > 104 为完全湍流状态
容积。
解：多釜等容串联反应器：
x AN
=1-
1 (1 + kt)N
(3 分)
代入数据得：
0.99 = 1 -
1
(1 + 0.38t)4
(2 分)
解得：t=5.69min VR = 4V0t = 4 ´ 50 ´ 5.69 = 1138 L
(1 分) (4 分)
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3. (15 分) 某发酵釜内径 D=2.1m，装液高度 HL=3m，安装六叶直叶圆盘涡轮 搅拌器。搅拌器的直径 d=0.7m，转速 n=150rpm，发酵液的密度r=1050kg/m3，
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三、计算题(共 40 分)
1.(15 分) 在等温操作的间歇釜式反应器中进行一级液相反应，由测试知：反
应物转化掉 70%所需的反应时间为 13min。试计算：(1) 该反应在理想管式反应
器中进行时，达到相同转化率所需的反应时间；(2) 该反应在单台理想连续釜式
反应器中进行时，达到相同转化率所需的反应时间。
B. 间歇操作时，反应器内物料的温度和组成均随时间和位置而变化。
C. 连续操作时，反应器内物料的温度和组成均随时间和位置而变化。
D. 在间歇釜式反应器中进行的反应均可按等容过程处理。
4. 实际生产中，细长型的管式反应器最接近于____B____。
A. 理想混合反应器 B. 理想置换反应器
5. 在理想间歇釜式反应器中进行的反应，达到一定转化率所需的反应时间仅与
m
60 ´ 0.1
所以
(6 分)
P = Krn3d 5 = 6.1´1050 ´ (150)3 ´ 0.75 = 16820W = 16.8kW 60
校正系数 f 为：
(5 分)
f = 1 H L D = 1 3 ´ 2.1 = 1.20 3 d d 3 0.7 0.7
故实际所需的搅拌器功率为：
P = 1.20 ´16.8 = 20.2kW
A. 螺旋浆式搅拌器
B. 涡轮式搅拌器
C. 锚式或框式搅拌器
D. 螺带式搅拌器
15. 中试时涡轮式搅拌器的直径为 0.1m，转速为 800rpm。已知该过程可按单位
体积物料所消耗的搅拌功率不变的放大准则放大，若放大后搅拌器的直径为
0.8m，则搅拌器的转速为____B____rpm。
A. 100
B. 200
时间tC 之间的关系为：____B____。
A. t>tC
B. t=tC
C. t<tC
D. 不能确定
8. 对于零级反应，当其它条件相同时，下列说法正确的是____C____。
A. 采用单台连续釜式反应器所需的有效容积要大于管式反应器的有效容积
B. 采用单台连续釜式反应器所需的有效容积要小于管式反应器的有效容积 C. 采用单台连续釜式反应器所需的有效容积与管式反应器的有效容积相同
A. 1 万级的空气质量较高
B. 100 级的空气质量较高
C. 质量相同
D. 不能确定
20. “精烘包”属于洁净厂房，其耐火等级不低于二级，洁净区的安全出口不少
于____B____个。
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
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二、设计题(共 20 分)
已知以硫酸、硝酸和硝化废酸(含硫酸)配制硝化混酸的过程可在间歇搅拌釜 中进行，试设计混酸配制过程的工艺流程图。 要求：1、设计范围从原料贮罐开始到混合釜出料；
2、注明主要阀门以及有关物料的名称和流向，包括加热或冷却介质； 3、部分图例如附图所示。
计量罐
搅拌釜
参考答案：
泵
贮罐
附图 设备图例
视镜
阀门
硫酸 计量罐
硝酸 计量罐
废酸 计量槽
硫酸
硝酸
冷却水
搅 拌 釜
回收废酸
硫酸 贮罐
泵
硝酸 贮罐
泵
混酸 贮罐
去硝化
废酸 贮罐
泵
管线连接(含放空管线、溢流管)10 分；工艺流体、载热体名称及走向 5 分； 阀门 5 分。
D. 采用单台连续釜式反应器所需的总容积与管式反应器的有效容积相同
9. 对于反应速度较慢，且要求的转化率较高的液相反应，宜选用____A____。
A. 间歇釜式反应器
B. 单台连续釜式反应器
C. 多台串联连续操作釜式反应器 D. 管式反应器
10. 对于平行反应
A ¾k¾1 ® R (目标产物) 主反应
B. 吸热为负，放热为正
C. 吸热或放热均取正值
D. 吸热或放热均取负值
18. 按照生产过程中使用或产生物质的危险性，生产的火灾危险性可分为甲、乙、
丙、丁、戊五类，其中最具危险性的为____A____。
A. 甲类 B. 丙类 C. 戊类 D. 甲类或戊类
19. 洁净等级分别为 100 级和 1 万级的空气，下列说法正确的是____B____。
t = x Af =
0.7
=25.2min
k(1 -x Af ) 0.0926 ´ (1 - 0.7)
(5 分)
2. (10 分) 当水大量过量时，醋酐水解反应为一级反应。已知 400C 时，反应
速度常数 k=0.38min­1，醋酐的进料浓度为 2mol/L，进料流量为 50L/min。现采用
4 个等温等容搅拌釜串联操作，要求转化率为 99%，试计算所需反应器的总有效
(2 分) (2 分)
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A. 无外壳的轴流泵
B. 无外壳的离心泵
12. 对于粘度大于 50Pa×s 的液体搅拌，为了提高轴向混合效果，则最宜采用
____E____。
A. 螺旋浆式搅拌器 C. 锚式搅拌器
B. 涡轮式搅拌器 D. 框式搅拌器
E. 螺带式搅拌器
13. 搅拌低粘度液体时，装设导流筒可抑制或消除打旋现象。下列说法正确的是
____C____。
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A. 若为螺旋浆式搅拌器，导流筒应装在叶轮的上方
B. 若为螺旋浆式搅拌器，导流筒应装在叶轮的下方
C. 若为涡轮式搅拌器，导流筒应装在叶轮的上方
D. 若为涡轮式搅拌器，导流筒应装在叶轮的下方
14. 对于非均相液体的分散，下列几种搅拌器中最宜采用的是____B____。
____C____有关。
A. 反应物的初始浓度 B. 化学反应速度
C. 反应物的初始浓度和化学反应速度
D. 反应物的初始浓度、化学反应速度和反应器的装料体积
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6. 釜式反应器串联操作时，串联的釜数以不超过____C____个为宜。
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
7. 对于等温等容过程，同一反应在相同条件下，为了达到相同转化率，在间歇 理想釜式反应器内所需要的反应时间t与在管式理想置换反应器中所需要的空间
解：在间歇反应釜中进行一级反应，有： t = 1 ln 1 k 1 - x Af
(3 分)
代入数据得： 解得：k=0.0926min­1
13 = 1 ln 1 k 1 - 0.7
(2 分)
(1) 理想管式反应器：
tc
=
1 ln 1 k 1 - x Af
=13min
(5 分)
(2) 单台理想连续釜式反应器：
制药工程学模拟试卷 3 答案及评分标准
专业 _____ 班级 _______学号________ 姓名 _________
题号 一
二
三
总分
1
2
3
分数
评卷人
一、单项选择题 (每题 2 分，20 题，共 40 分)
1. 根据物料在反应器内的流动状况不同，反应器可分为____B____。
A. 均相反应器和非均相反应器 B. 理想反应器和非理想反应器
A ¾k¾¾2 ®S (副产物)
副反应
主、副反应速度之比为 rR rS
=
dC R dC S
=
k1 k2
C a1 -a 2 A
。若
a1<a2，则宜采用____B____。
A. 间歇釜式反应器
B. 单台连续釜式反应器
C. 多台串联连续操作釜式反应器 D. 管式反应器
11. 螺旋浆式搅拌器可视为____A____。
C. 等温反应器和变温反应器 D. 层流反应器、过渡流反应器和湍流反应器
2. 釜式反应器的操作方式有____D____。
A. 间歇操作
B. 半连续或半间歇操作
C. 间歇操作和连续操作 D. 间歇操作、半连续操作和连续操作
3. 对于釜式反应器，下列说法正确的是____D____。
A. 所有在间歇釜式反应器中进行的反应，反应时间越长则收率越高。
C. 300
D. 400
16. 在工艺流程设计中，通常的二阶段设计是指____D____。
A. 可行性研究和工艺流程设计 B. 中试设计和施工图设计
C. 中试设计和扩大工程设计 D. 初步设计和施工图设计
Hale Waihona Puke 17. 一般工艺设计中，热量平衡方程式中热效应的符号规定为____B____。
A. 吸热为正，放热为负