1、合肥工业大学 2008-2009学年第二学期制药工程与制备期末考试试题及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)1.以板蓝根颗粒制剂生产为例，介绍可选取的制粒方法，说明该方法所涉及的颗粒化机制，并分析工业化生产时优化该方法时所应考虑的因素及其影响原因。（15 分）（分数：15.00）_2.某搅拌反应器选用六叶平直叶圆盘涡轮式搅拌器，转速为 120 r/min。反应器直径为 2 m，安装有 4块0.2 m的挡板。反应液粘度为 0.3 Pas，密度为 1045 kg/m3，计算该反应器应匹配的搅拌电机。（提示：注意计算方法的选择）（15 分）（分数：15.00）_3.一小型圆筒型旋转混
2、合器用于粉末混合，其内径 300 mm，内腔长 750 mm，装填系数为 45%，研究表明75 r/min为最佳转速，此时所耗功率为 0.12 kW。拟在生产中采用内径 1200 mm，内腔长 4000 mm的圆筒型旋转混合器，装填系数仍为 45%，要达到相同混合效果需采用多大转速？该混合器需配置多大的电机？（10 分）（分数：10.00）_4.在一中等规模原料药生产厂中，其某一原料药制备过程中有一个步骤是氯化反应，在该步骤中原料日处理量为 2 t/d，密度为 1024 kg/m3，该反应时间为 2.5 h，加料、卸料、清洗等辅助操作时间为 2 h。设计一个为完成该反应所需的车间并绘制平面布置
3、简图。（提示：注意氯化试剂的选择与物料特性之间的关联）（20 分）（分数：20.00）_5.某抗生素生产企业经过中试后，准备对某一新产品进行放大试验，以投入生产。该中试条件为：250 L机械通风搅拌罐，发酵液悬浮固体浓度 为 15%，32 oC 发酵上清液粘度（牛顿型流体）0 为4.6810-3 Pas，发酵液粘度 =（1+3.7）0, 为 1208 kg/m3，发酵罐直径 D=450 mm, D/Di=3，H/D=2.5，HL/D=1.8，全挡板条件，装液量为 65%，通气量为 0.1m3/min，选用的是双层圆盘六弯叶涡轮，转速 300 r/min。该品种发酵为好氧发酵，现要放大至 50
4、m3的大罐，计算该罐的尺寸大小，通气强度，搅拌转速和选用的搅拌电机功率。（20 分）（分数：20.00）_6.现有要利用在有机溶液体系进行固体催化剂催化的有机反应合成某药物，其中固体催化剂的相对密度为2.5，假定反应过程中有机溶液的相密度保持不变并为 0.86。生产工艺要求采用连续操作。请问你将如何开展该反应器的设计选型。（20 分） （分数：20.00）_合肥工业大学 2008-2009学年第二学期制药工程与制备期末考试试题答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)1.以板蓝根颗粒制剂生产为例，介绍可选取的制粒方法，说明该方法所涉及的颗粒化机制，并分析工业化生产时优化该方法时所应考
5、虑的因素及其影响原因。（15 分）（分数：15.00）_正确答案：(答案要点： 1) 板蓝根颗粒制剂要求速溶。 2) 三种颗粒化方法依据上述要求选一种，说明具体颗粒化方法。 3) 阐述上面所选方法涉及的五种颗粒化机制中的哪几种。 4) 根据所选的颗粒化方法，讨论影响该颗粒化方法的具体因素和影响原因。)解析：2.某搅拌反应器选用六叶平直叶圆盘涡轮式搅拌器，转速为 120 r/min。反应器直径为 2 m，安装有 4块0.2 m的挡板。反应液粘度为 0.3 Pas，密度为 1045 kg/m3，计算该反应器应匹配的搅拌电机。（提示：注意计算方法的选择）（15 分）（分数：15.00）_正确答案：(
6、答案要点： 1) 由于采用的是六叶平直叶圆盘涡轮式搅拌器，因此该搅拌器功率可采用Rushton算图或 Bates算图计算。 2) 依据挡板条件，计算出符合全挡板条件 3) 依据 Rushton算图或Bates算图计算方法，求出搅拌器尺寸，进而求出 Re。 4) 根据 Re和全挡板条件，按照 Rushton算图或Bates算图进行搅拌功率 N的计算，并选用适宜的匹配电机。 )解析：3.一小型圆筒型旋转混合器用于粉末混合，其内径 300 mm，内腔长 750 mm，装填系数为 45%，研究表明75 r/min为最佳转速，此时所耗功率为 0.12 kW。拟在生产中采用内径 1200 mm，内腔长 4
7、000 mm的圆筒型旋转混合器，装填系数仍为 45%，要达到相同混合效果需采用多大转速？该混合器需配置多大的电机？（10 分）（分数：10.00）_正确答案：(答案要点： 1) 根据所给条件计算出弗劳德数 Fr。 2) 根据弗劳德数 Fr相等的原则求出所需转速，并判断所得转速与临界转速的大小关系，确定最终工作转速。 3) 根据弗劳德数 Fr相等的原则求出消耗功率 N，并选用适宜的匹配电机。 )解析：4.在一中等规模原料药生产厂中，其某一原料药制备过程中有一个步骤是氯化反应，在该步骤中原料日处理量为 2 t/d，密度为 1024 kg/m3，该反应时间为 2.5 h，加料、卸料、清洗等辅助操作时
8、间为 2 h。设计一个为完成该反应所需的车间并绘制平面布置简图。（提示：注意氯化试剂的选择与物料特性之间的关联）（20 分）（分数：20.00）_正确答案：(答案要点： 1) 依据所给的日处理量和密度算出 Vd，然后求出 Vh。 2) 根据所求的 Vh算出VR。由于是进行氯化反应，所选的氯化试剂或反应过程中均涉及有气体，所以装填系数 y应选择0.40.6，由此可得 VT。 3) 由 VT、Vd 和该厂的中等规模实际厂情，确定台套数 N。进而由 VT和 N算出单釜容积 VTS，并根据釜式反应器主要尺寸计算关系式计算得出该单釜的尺寸规格。 4) 以该单釜尺寸规格为基础，估算放置该单釜的车间大小，同
9、时简要画出合理的摆放位置，注意预留配套设施的空间。)解析：5.某抗生素生产企业经过中试后，准备对某一新产品进行放大试验，以投入生产。该中试条件为：250 L机械通风搅拌罐，发酵液悬浮固体浓度 为 15%，32 oC 发酵上清液粘度（牛顿型流体）0 为4.6810-3 Pas，发酵液粘度 =（1+3.7）0, 为 1208 kg/m3，发酵罐直径 D=450 mm, D/Di=3，H/D=2.5，HL/D=1.8，全挡板条件，装液量为 65%，通气量为 0.1m3/min，选用的是双层圆盘六弯叶涡轮，转速 300 r/min。该品种发酵为好氧发酵，现要放大至 50 m3的大罐，计算该罐的尺寸大小
10、，通气强度，搅拌转速和选用的搅拌电机功率。（20 分）（分数：20.00）_正确答案：(答案要点： 1) 确定放大原则，由于该反应是高好氧发酵，因此可按体积溶氧系数 kd相等的原则进行放大。 2) 依据几何尺寸和操作参数计算 kd。 3) 根据所给罐体体积和几何相似原则，计算大罐尺寸。 4) 确定大罐通气强度。 5) 按 kd相等的原则计算大罐的搅拌转速和搅拌轴功率。 )解析：6.现有要利用在有机溶液体系进行固体催化剂催化的有机反应合成某药物，其中固体催化剂的相对密度为2.5，假定反应过程中有机溶液的相密度保持不变并为 0.86。生产工艺要求采用连续操作。请问你将如何开展该反应器的设计选型。（20 分） （分数：20.00）_正确答案：(答案要点： 1) 由于催化剂密度比液体大，故催化剂易在体系中沉降。 2) 为了充分发挥催化剂的催化作用，拟采用搅拌釜多级串联构成连续反应合成装置系统，而不采用一般的管式反应器。 3) 依据生产任务和反应动力学方程及连续反应器的物料平衡方程进行反应器有效容积的计算。 4) 根据反应器的结构形式确定装填系数，由此计算反应器的容积。 5) 确定反应器级数，根据级数计算并确定每一级反应器的容积。 6) 为了保证非均相反应的高效进行，拟采用搅拌桨的结构，同时给出搅拌轴功率的计算方法。 )解析：
