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 泵
附图 设备图例
贮罐 视镜 阀门
参考答案：
硫酸 计量罐 硝酸 计量罐 废酸 计量槽
硫酸 硝酸
冷却水
硫酸 贮罐
泵
泵
硝酸 贮罐 混酸 贮罐
搅 拌 釜
回收废酸
废酸
去硝化 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。
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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。
解 ：在间歇反应釜中进行一级反应 ，有 ：
1 1??
????ln
k??1
代入数据得 ：
1 1 13?????ln
k 1 ???0 -1
(1) 理想管式反应器：
1??1
lx c k 1 ???Af n
(2) 单台理想连续釜式反应器： =13min
x (5 分 ) 0
=25.2min ?????Af?????
k ??) 0 926 ???( ???0
Af
(2 分)
(3 分)
Af
(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 40 0 C 时，反应 速度常数 k=0.38min- 1 ，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 容积。 解：多釜等容串联反应器：
1
?1
? x?AN ??? k
( ????????????????1
0?? 9 ??1 ???
( ???0 8 ????
(3
分 )
代入数据得：
(2 分 ) (1 分 )
解得：?=5.69min
V ??4 ?????4 ???50 ???5 9 ???1138 L
0 R??
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(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?=1050kg/m3 ， 粘度?=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/d?3、D/d?3 时，所求搅拌功率应乘以校正系数 f，f
1 H D
的计算公式为： f ???L??
3 d d 解：
d 2 n 0 ??????050
1 9 ??10 为完全湍流状态 Re??????0 ?????????
60 ???0 ???所以
150
P ???K ?? 3 ( ) 3 ???0 5 ???16820 ???16 W ?050 ?????5 ???6 ??
60
校正系数 f 为：
f ??
故实际所需的搅拌器功率为：
P ??1?? 0 ???6 ???20 W
(2 分 )
1??H D 1 3 2
1 0 L ?????????
3 d d 3 0 0
(5 分 ) (6 分 )
(2 分 )
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制药工程学模拟试卷 4 标准答案及评分标准
2003 至 2004 学年
考试时间：2003 年 11 月 27 日
专业 _____ 班级 _______学号________ 姓名 _________
题 号 分 数
一 二 三 四 总分
评卷人
一、单项选择题 (每题 2 分，25 题，共 50 分)
1. ____B____是设计前期工作的核心，其报告是国家主管部门对工程项目进行 评估和决策的依据。
A. 项目建议书 B. 可行性研究 C. 设计任务书 D. 初步设计说
明书 2. 对于技术成熟的中、小型工程项目，为简化设计步骤，缩短设计时间，一般 采用____B____设计。
A. 一阶段
B. 两阶段
C. 三阶段
3. 工业区应设在城镇常年主导风向的下风向 ，药厂厂址应设在工业区的 ____A____位置。
A. 上风
B. 下风
C. 下风或上风
4. 厂址的地形、地势的变化情况可用地形图中的等高线来描述。等高线的间距 越小，地面的坡度____B____。
A. 越小
B. 越大
C. 不能确定
北
5. 某厂址地区的风玫瑰图如右图所示，则该厂址所在位置 的全年主导风向为____A____。
A. 东南向 C. 西南风
B. 西北风 D. 东北风
6. 为了减少溶剂的挥发损失，低沸点溶剂的热过滤不宜采用____A____。
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A. 真空抽滤，出口不设置冷凝冷却器 B. 加压过滤 C. 真空抽滤，出口设置冷凝冷却器
7. 某产品的生产过程包括磺化、中和、脱色三个工序，各工序的操作周期分别 为 8h、12h、24h，全部物料均为液体，且在整个生产过程中的体积保持不变。 若要保持各设备之间的能力平衡，则下列几种安排中最合理的是____C____。
A. 1000L 磺化釜 1 只，1500L 中和釜 1 只，3000L 脱色釜 2 只 B. 2000L
磺化釜 1 只，1500L 中和釜 2 只，1000L 脱色釜 3 只 C. 500L 磺化釜 2 只，1500L 中和釜 1 只，3000L 脱色釜 1 只 D. 1500L 磺化釜 1 只，1500L 中和釜 2 只，2500L 脱色釜 2 只
8. 某厂共有 4 个车间，其中 2 车间共有 4 道工序。已知第 2 车间第 2 工序中有 两台相同的编号为 02 的反应器并联，则在带控制点的工艺流程图中这二台反应 器的设备位号常表示为____D____。
A. R020202A、B B. R20202A、B C. R2202-2 D. R2202A、B 9. 右图是某管道的压力控制点示意图(图中符号 “?”表示压力变送器)，图中的压力指示仪表为 ____C____仪表。
A. 就地安装
B. 嵌于管道中的
PI 203
C. 集中仪表盘面安装 D. 就地仪表盘面安装
10. 用苯氯化制备一氯苯时，为减少副产二氯苯的生成量，应控制氯的消耗量。 已知每 100mol 苯与 40mol 氯反应，反应产物中含 38mol 氯苯、1mol 二氯苯以及 61mol 未反应的苯。反应产物经分离后可回收 60mol 的苯，损失 1mol 苯。则苯 的总转化率为____D____。
A. 39%
B. 62%
C. 88%
D. 97.5%
11. 已知传热设备的热量平衡方程式为：
Q ???Q ??Q ???Q ??Q Q?????1 2 3 4 5 6
式中 Q1、Q4 分别为物料带入和带出设备的热量；Q2 为传热设备的热负荷；Q3 为过程的热效应；Q5 为加热或冷却设备所消耗的热量或冷量；Q6 为设备向环境 散失的热量。当求得的 Q2 为负值时，表示该传热设备及所处理的物料需要 ____B____。
A. 加热
B. 冷却
C. 不能确定 第 2 页
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