制药工程学模拟试卷一试卷答案及评分标准
一、单项选择题 (每小题2分，20题，共40分)
1、可行性研究是工程项目投资决策的基础，其研究报告提出的投资估算的偏差范围应在( B )以内。 A、?5 B、?10 C、?15 D、?20
2、项目建设单位与设计单位签定项目合同时，设计单位除用具体名称表示外，还常用( B )表示。 A、甲方 B、乙方 C、丙方 D、甲方或乙方或丙方
3、风玫瑰图表示一个地区的风向和风向频率，在直角坐标系中绘制，其中风向可采用( D )方位表示。 A、6个或8个 B、10个或12个 C、14或16个 D、8个、12个或16个
4、在总平面布置中，为准确标定建(构)筑物的位置，可采用不同的坐标系，其中( B )的坐标轴与主要建(构)筑物的方位是一致的。 A、XY坐标系 B、AB坐标系 C、XYZ坐标系 D、ABC坐标系 5、在设计工艺流程框图时，单元反应常用( A )表示。
A、圆框 B、方框 C、棱形框 D、圆框或方框或棱形框 6、在工艺流程图中，某仪表的位号为TIC-203，其中字母I表示( D )。
A、电流 B、报警 C、记录 D、指示
7、对于列管式换热器，若冷、热工艺流体均无相变，且热流体的温降(T1-T2)大于冷流体的温升(t2-t1)，则宜采用( D )方案来控制热流体的出口温度。
热流体 A、 热 流 体 B、
换热器热流体TICTIC冷流体换热器TIC冷流体换热器热流体 C、 D、
冷流体换热器冷流体TIC
8、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、39.0% B、60% C、61% D、97.5%
9、已知1mol H2SO4和6mol H2O组成的H2SO4水溶液的积分溶解热为60.79 kJ?mol-1，1mol H2SO4和1mol H2O组成的H2SO4水溶液的积分溶解热为28.09 kJ?mol-1。现向由1mol H2SO4和1mol H2O组成的溶液中加入5mol水进行稀释，则该过程的浓度变化热为( A )。 A、32.70kJ B、88.88kJ C、275.86kJ D、336.65kJ 10、某反应体系的温度为260oC，则宜采用( D )。
A、低压饱和水蒸汽加热 B、导热油加热 C、道生油加热 D. 电加热 11、根据反应器内流体混合状况的不同，理想反应器有( D )种理想极限。
A、滞流和过渡流两 B、过渡流和湍流两 C、层流、过渡流和湍流三 D、理想混合和理想置换两 12、在管式反应器中进行气相等温等压反应，已知反应方程式可表示为：A(g)+2B(g)=C(g)+D(g)，则反应时间?与空间时间?C之间的关系为( A )。 A、?>?C B、?=?C C、?
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 14、已知间歇釜式反应器的辅助操作时间为1h，则在等温等容条件下，同一反应在同一条件下达到相同转化率时，间歇釜式反应器所需的有效容积( A )管式反应器的有效容积。 A、大于 B、等于 C、小于 D、小于或等于 15、下列几种搅拌器中，( B )属于大直径低转速搅拌器。
A、推进式搅拌器 B、锚式搅拌器 C、直叶涡轮式搅拌器 D、弯叶涡轮式搅拌器 16、对于固体药物的溶解过程，宜采用( B )。
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
17、仅含有机污染物的废水经( B )后，BOD5通常可降至20~30mg?L-1，水质可达到规定的排放标准。 A、一级处理 B、二级处理 C、三级处理 D、过滤并调节pH值 18、( B )处理废水过程中可产生大量的生物能——沼气。
A、好氧生物 B、厌氧生物 C、好氧或厌氧生物 D、活性污泥法
19、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、甲类或乙类 C、戊类 D、甲类或戊类
20、我国的GMP推荐，一般情况下，洁净度高于或等于10万级时，换气次数不少于( B )次?h-1。 A、10 B、15 C、20 D、25
二、计算题 (每题20分，共40分)
1、在搅拌良好的间歇釜式反应器中，用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，反应方程式为
O100 CCH3COOH + C4H9OHCH3COOC4H9 + H2O浓H2SO4
当丁醇过量时，反应动力学方程式为
rA?kC2A式中CA为乙酸浓度，kmol?m-3。已知反应速度常数k为1.04m3?kmol-1?h-1，乙酸的初始
浓度为1.5 kmol?m-3，每小时处理的物料体积为1.5m3?h-1，乙酸的最终转化率为50%。试分别计算下列3种情况所需反应器的总有效体积。(1) 采用间歇釜式反应器，辅助操作时间为1h；(2) 采用单台连续釜式反应器；(3) 采用管式反应器。 解：(1) 采用间歇釜式反应器
??xAf0.5??0.641'kCA0(1?xAf)1.04?1.5?(1?0.5)h (4分) VR?Vh(???)?1.5?(0.641?1)?2.462m3 (4分)
xAf0.53?1.5??1.923mkCA0(1?xAf)21.04?1.5?(1?0.5)2 (6分)
(2) 采用单台连续釜式反应器
VR?Vh??Vh(3) 采用管式反应器
VR?Vh??VhxAf0.5?1.5??0.962m3kCA0(1?xAf)1.04?1.5?(1?0.5) (6分)
2、某一级水解反应的反应速度方程式为rA?0.158CA式中CA的单位为mol/cm3，rA的单位为mol/(cm3?min)。已知CA0=1.5?104 mol/cm3，
进料流量为500cm3/min。现有2个有效容积为2L及1个有效容积为4L的搅拌反应釜可供利用，试确定：(1) 用1个4L或2个2L的搅拌釜串联操作，何者转化率高？(2) 若用2个2L的搅拌釜并联操作，能否提高转化率？ 注意：第(1)道小题需通过计算来说明，结论正确但无计算过程者不得分。 解：(1) 1个4L的搅拌釜操作时
??VRxAf4xAf??Vhk(1?xAf) (4分) 即 500?10?30.158?(1?xAf) 解得 xAf?0.558 (3分)
11?1??0.625N2000(1?k?)(1?0.158?)2500 (4分) 故串联转化率较高。 (2分)
2个2L的搅拌釜串联操作时
xAf?1?(2) 2个2L的搅拌釜并联操作 2个2L的连续釜并联相当于1个4L的连续釜，故不能提高转化率。 (7分)
2xAf??30.158?(1?xAf)解得 xAf?0.558 (5分) 故不能提高转化率。 (2分) 或 250?10
三、分析题 (20分)
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%、H2O 4%；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%。现设计A、B、C三种工艺流程，试以混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单耗作为评判标准，通过方案比较确定三种流程的优劣。 注意：仅指出哪一种流程最好或最差而不说明理由者不得分。
硫酸水硝酸硫酸水硝酸粗硝基物去精制配酸釜冷却水氯苯水蒸汽硝化釜冷却水连续分离器粗硝基物去精制配酸釜冷却水连续分离器氯苯水蒸汽分离废酸出售硝化釜冷却水萃取罐萃取废酸出售 A、硝化-分离工艺方案 B、硝化-分离-萃取工艺方案
补充硫酸回收硫酸硝酸粗硝基物去精制接真空配酸釜冷却水连续分离器氯苯水蒸汽冷凝器冷却水硝化釜冷却水萃取罐水蒸汽接收罐浓缩釜去水处理回收氯苯 C、硝化-分离-萃取-浓缩工艺方案
答：A方案将分离后的废酸直接出售，这一方面要消耗大量的硫酸，使硫酸的单耗居高不下；另一方面，由于废酸中还含有未反应的硝酸以及少量的硝基氯苯，直接出售后不仅使硝酸的单耗增加，混合硝基氯苯的收率下降，而且存在于废酸中的硝酸和硝基氯苯还会使废酸的用途受到限制。 (5分)
B方案在硝化-分离之后，增加了一道萃取工序。该工艺是将氯苯和硝化废酸加入萃取罐，使硝化废酸中残留的硝酸继续与氯苯发生
硝化反应，生成硝基氯苯，从而回收了废酸中的硝酸，降低了硝酸的单耗。同时，生成的混合硝基氯苯与硝化废酸中原有的混合硝基氯苯一起进入氯苯层，从而提高了混合硝基氯苯的收率。
与方案A相比，方案B可降低硝酸的单耗，提高混合硝基氯苯的收率。但在方案B的萃取废酸中仍含有一定量的原料氯苯，将其直
接出售，不仅使硫酸的单耗居高不下，而且会增加氯苯的单耗。此外，存在于废酸中的氯苯也会使废酸的用途受到限制。 (7分)
C方案在萃取之后，又增加了一道减压浓缩工序，萃取后的废酸经减压浓缩后可循环使用，从而大大降低了硫酸的单耗。同时，
由于氯苯与水可形成低共沸混合物，浓缩时氯苯将随水一起蒸出，经冷却后可回收其中的氯苯，从而降低了氯苯的单耗。 (6分)
可见，以混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸和氯苯的单耗作为评判标准，方案C为最佳，方案B次之，方案A最差。 (2分)