制药工程学各章习题

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3.设计任务书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3.主导风向4.风玫瑰图5.建筑系数6.厂区利用系数7.绿地率8.生产车间9.辅助车间10.公用系统10.地理测量坐标系11.建筑施工坐标系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。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5.安全阀6.溢流管7.阻火器8.载能介质9.设备位号10.仪表位号10.就地仪表11.集中仪表二、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。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(T1-T2)小于冷流体的温升(t2-t1)。(2)冷、热流体均为非工艺流体，且热流体的温降(T1-T2)大于冷流体的温升(t2-t1)。(3)冷、热流体均为工艺流体，且热流体的温降(T1-T2)小于冷流体的温升(t2-t1)。(4)冷、热流体均为工艺流体，且热流体的温降(T1-T2)大于冷流体的温升(t2-t1)。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。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：HNO347%、H2SO449%、H2O4%；氯苯与混酸中HNO3的摩尔比为1：1.1；反应开始温度为40~55oC，并逐渐升温至80oC；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4.总收率5.单程转化率6.总转化率二、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。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H2SO465%(质量百分比，下同)、HNO35%、H2O30%，配制混酸用的原料为92.5%的工业硫酸、98%的硝酸及含H2SO467%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。

习题四附图第五章能量衡算一、名词解释1.设备的热负荷2.物理变化热3.化学变化热4.相变热5.浓度变化热6.积分溶解热7.反应进度8.标准化学反应热9.导热油二、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30oC，脱水器的排水温度为65oC，磺化液的出料温度为140oC，甲苯与硫酸的标准化学反应热为117.2kJ×mol-1(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，设备表面向周围环境的散热量为，回流冷凝器中冷却水移走的热量共。有关热力学数据为：原料甲苯的定压比热为1.71kJ×kg-1×oC-1；98%硫酸的定压比热为1.47kJ×kg-1×oC-1；磺化液的平均定压比热为1.59kJ×kg-1×oC-1；水的定压比热为4.18kJ×kg-1×oC-1。第六章制药反应设备一、名词解释1.反应速度2.反应动力学方程式3.反应级数4.理想混合反应器5.理想置换反应器6.装料系数7.生产能力后备系数8.空间时间9.绝热温升或温降10.膨胀因子11.容积效率12.打旋现象13.全挡板条件14.功率准数15.搅拌雷诺数16.弗劳德数17.功率因数18.表观粘度二、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。(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。(目标产物)主反应(副产物)副反应7.以下列等温平行反应为例，简述反应器的选择方法。(目标产物)主反应(副产物)副反应8.以下列等温连串反应为例，简述反应器的选择方法。9.分别简述推进式搅拌器和涡轮式搅拌器的结构特点及搅拌时物料的总体循环流动。10.分别简述桨式、锚式、框式和螺带式搅拌器的搅拌特点。11.简述提高搅拌器搅拌效果的措施。12.简述导流筒的安装方式。13.简述下列过程的搅拌器选型。(1)低粘度均相液体的混合。(2)高粘度液体的混合。(3)非均相液体的混合。(4)固体溶解。(5)气体吸收。(6)结晶。(7)传热。三、计算题1.试证明间歇釜中进行一级反应，转化率达99.9%所需的反应时间是转化率为50%时的10倍。2.在间歇釜中以硫酸作催化剂使己二酸与己二醇以等摩尔比在70oC下进行缩聚反应，动力学方程式为rA=kCA2k=1.97L/(kmol×min)，CA0=0.004kmol/L。求己二酸的转化率为0.5、0.6、0.8及0.9时所需的反应时间分别为多少？若每天处理己二酸2400kg，转化率为80%，每批操作的辅助时间为1小时，装料系数为0.75，求反应器的容积为多少？3.用醋酸和丁醇生产醋酸丁酯，反应式为已知其动力学方程式为rA=kCA2，式中CA为醋酸浓度，kmol/L，k=17.4L/(kmol×min)；反应物料配比为HAc：C4H9OH=1：4.97(摩尔比)，反应前后物料的密度为0.75kg/L，醋酸、丁醇及醋酸丁酯的分子量分别为60、74和116。要求每天生产2400kg醋酸丁酯，醋酸的转化率为50%，每批操作的辅助时间为0.5h，装料系数为0.7，求间歇操作反应器的装料容积和总容积。4.在平推流反应器中进行等温液相反应A+B→R，反应速度方程式为rA=kCACB，k=1.97×10-3L/(mol×min)，CA0=CB0=4mol/L，如果反应物的体积流量为171L/h，求：(1)要使转化率为80%，反应器的容积为多少？(2)其它条件不变，要使转化率为90%，容积为多少？(3)如CA0=CB0=8mol/L，转化率仍为80%，容积为多少？1.45、3.26、0.723m35.用全混釜进行均相液相反应2A+B→R，反应速度方程式为rA=kCA2CB，k=2.5×10-3L2/(mol2×min)，CA0=2.0mol/L，CB0=3.0mol/L，原料的体积流量为28L/h，求为使转化率达到60%所需的反应器容积。6.在等温操作的间歇釜中进行一级液相反应，13min后反应物转化掉70%。今若将此反应移到平推流或全混流反应器中进行，为达到同样的转化率，所需的停留时间各为多少？7.醋酐的水解，当水大量过量时为一级反应，40oC时，k=0.38min-1，如进料浓度为2mol/L，进料量为50L/min，用3个等温等容串联釜，要求转化率为99%，求反应器的容积为多大？1437L8.已知用硫酸作催化剂时，过氧化氢异丙苯的分解反应符合一级反应的规律，且当硫酸浓度为0.03mol/L、反应温度为86oC时，其反应速度常数k为8.0×10-2s-1，若原料中过氧化氢异丙苯的浓度是3.2kmol/m3，要求每小时处理3m3的过氧化氢异丙苯，分解率为99.8%，求(1)采用间歇釜需要的有效容积；(2)采用平推流反应器需要的容积；(3)采用全混釜需要的有效容积；(4)采用2个等容积全混釜串联需要的有效容积；(5)采用4个等容积全混釜串联需要的有效容积。9.醋酐稀水溶液在25oC时连续进行水解，其速度方程为rA=0.158CAmol/(cm3×min)，醋酐浓度为1.5×10-4mol/cm3，进料流量为500cm3/min。现有2个2.5L和1个5L的搅拌反应釜可供利用，问：(1)用1个5L或2个2.5L的搅拌釜串联操作，何者转化率高？(2)若用2个2.5L釜并联操作，能否提高转化率？(3)若用一个5L的管式反应器，转化率为多少？10.在4个串联的全混釜中进行醋酐水解(一级)反应，各釜的温度如下表：釜号1234T/K283288298313k/min-10.05670.08060.1580.380已知各釜的容积均为0.8m3，进料醋酐浓度CA0=4.0kmol/m3，进料量为100mol/min，求(1)各釜的出口浓度为多少？(2)如各釜都保持反应温度为288K，要求达到上述相同的最终转化率，需用0.8m3反应器几个？11.某釜式反应器的内径为1.5m，装有三叶推进式搅拌器，其螺距和直径均为0.5m，转速为180r×min-1。釜内装有挡板，并符合全挡板条件。反应物料的密度为1000kg×m-3，粘度为0.2Pa×s。试计算搅拌功率。12.某釜式反应器的内径为1.5m，装有单层8叶弯叶圆盘涡轮式搅拌器，搅拌器的直径为0.4m，转速为120r×min-1，叶片宽度约为叶轮直径的1/5。釜内装有挡板，并符合全挡板条件。装液深度为2m，物料密度为1000kg×m-3，粘度为0.002Pa×s。试计算搅拌功率。13.若向上题的釜式反应器内通入空气，操作状态下的通气量为4m3×min-1，试计算所需的搅拌功率。14.在20oC时用搪瓷锚式搅拌器搅拌羟甲基纤维素水溶液(质量分率为23%)。已知釜内物料流动为层流，釜内径D=1.5m，搅拌器直径d=1.42m，搅拌器高度h=1.5m，转速n＝20r×min-1，试计算搅拌器的功率。第七章制药专用设备一、名词解释1.粉碎比2.(球磨机的)临界转速3.(标准筛)目4.(压片机的)冲模5.冲模超声“空化”现象6.远红外发生器7.(安瓿)灌封二、简答题1.简述常用粉碎设备及其特点。2.简述常用筛选设备及其特点。3.分别举例说明回转型及固定型混合机的工作原理。4.简述沸腾造粒机的工作原理。5.简述单冲压片机的主要部件及工作过程。6.简述旋转式多冲压片机的主要部件及工作过程。7.简述常用包衣设备及其特点。8.简述丸剂的塑制过程及主要设备。9.简述丸剂的泛制原理。10.简述丸剂的滴制原理。11.简述软胶囊滴丸机的工作原理。12.简述旋转式自动轧囊机的工作原理。13.简述间歇回转式全自动胶囊填充机的工作过程。14.简述常见的药粉定量填充装置及其工作原理。15.简述18工位连续回转式超声安瓿洗涤机的结构和工作过程。16.简述隧道式远红外灭菌烘箱的结构和工作作原理。17.简述电热隧道式灭菌烘箱的结构和工作作原理。18.简述安瓿灌封机的结构和工作原理。19.简述热压灭菌检漏箱的结构和工作原理。20.分别简述开盒机、贴签机的结构和工作原理。第八章车间布置设计一、名词解释1.建筑模数2.柱网3.柱距4.跨度5.变形缝6.背光操作7.防爆车间8.精烘包9.气闸室10.缓冲室11.空气吹淋室二、简答题1.简述车间布置设计应考虑的因素。2.简述车间布置设计的程序。3.简述车间布置设计的成果。4.简述车间的布置形式。5.简述车间布置的基本要求。6.简述制药洁净车间的区域划分。7.简述制药洁净车间布置的一般要求。8.简述进入非无菌产品或可灭菌产品生产区的人员的净化程序。9.简述进入不可灭菌产品生产区的人员的净化程序。10.简述进入控制区或洁净区的物料(包括成品、包装材料、容器和工具等)的净化程序。第九章管道设计一、名词解释1.公称压力2.公称直径3.技术夹层4.技术竖井二、简答题1.简述管道设计的内容。2.简述制药生产中的常用管子。3.简述常用的管道连接方式及其特点。4.简述管道的热补偿方法。5.简述管道的强度及气密性试验方法。6.简述制药生产中的常用阀门及其特点。7.简述阀门的选用步骤。8.简述管道布置中常见的技术问题。9.简述取样管的布置方式。10.简述洁净厂房内的管道布置原则三、设计题1.试设计水管进入车间后水表及阀组的布置图。2.试设计下列三种情况下冷凝器上下水的布置图。(1)开放式回水系统。(2)密闭式回水系统，环境温度较高。(3)密闭式回水系统，环境温度较低。第十章制药工业与环境保护一、名词解释1.“三同时”制度2.绿色生产工艺3.BOD54.CODCr5.SS6.清污分流7.第一类污染物8.第二类污染物9.溶解氧10.活性污泥11.污泥浓度12.污泥沉降比13.污泥容积指数14.生物膜15.水力负荷16.有机物负荷17.吸声18.隔声19.阻性消声器20.抗性消声器21.阻抗复合消声器二、简答题1.简述制药工业污染的特点。2.简述污染的防治措施。3.简述废水的处理级数。4.简述废水处理的基本方法。5.简述好氧生物法处理废水的基本原理。6.简述厌氧生物法处理废水的基本原理。7.简述生物法处理废水对水质的要求。8.简述活性污泥法处理废水的基本原理。9.简述活性污泥法处理废水的常用曝气方式。10.简述剩余污泥的处理方法。11.简述生物膜法处理废水的基本原理。12.举例说明下列各类制药废水的处理。(1)含悬浮物或胶体的废水。(2)酸碱性废水。(3)含无机物废水。(4)含有机物废水13.简述含尘废气的处理方法及典型设备。14.简述含无机污染物的废气处理方法。15.简述含有机污染物的废气处理方法。16.简述废渣的常用处理方法。17.简述含无机污染物的废气处理方法。18.简述常用的噪声控制技术。三、设计题1.试设计生物滤池法处理有机废水的工艺流程示意图。2.试设计三相生物流化床处理有机废水的工艺流程示意图。3.试设计传统厌氧消化法处理有机废水的工艺流程示意图。4.试设计厌氧接触法处理有机废水的工艺流程示意图。5.某化学制药厂用沸腾干燥器干燥氯霉素成品，排出气流中含有一定量的氯霉素粉末，试设计排出气流的净化流程。6.某化学制药厂的氯化反应过程中有一定量的氯化氢尾气产生，试设计氯化氢尾气的净化流程。7.试综合运用吸声、隔声、消声和减震等噪声控制技术，确定风机的噪声防治方案。第十一章防火防爆与安全卫生一、名词解释1.第一类防雷建筑物2.第二类防雷建筑物3.第三类防雷建筑物4.接闪器或受雷器5.照度6.采光系数7.局部照明8.混合照明9.应急照明10.障