制药工艺学作业任务

第一篇：制药工艺学作业任务

制药工艺学--课程设计

主要内容：

1、药物的主要性质：名称、结构、理化性质；

2、药物的主要药理作用、适应症；

3、药物的发展状况和生产状况；

4、合成路线的选择和优化；

5、生产工艺流程图：流程方框图、流程设备图；

6、生产工艺指标（工艺参数）；

7、生产车间设计；

8、生产工艺规程；

9、三废处理；

10、其他说明等。

题目：

1、贝诺酯的生产

2、氟哌酸的生产

3、维生素E的生产

4、盐酸普鲁卡因的生产

5、阿霉素的生产

6、黄连素的生产

7、紫杉醇的生产

8、长春碱的生产

9、氯霉素的生产

10、头孢曲松的生产

11、阿德福韦酯的生产

12、盐酸雷尼替丁的生产

13、氟伐他丁的生产

第二篇：制药工艺学期末考总结

GMP总目标：生产出安全有效、均一稳定的符合质量标准的药品

原则：一切按规章办事，一切有记录可查，以硬件为基本条件，以软件为基础，以人员（湿件）素质为保证。第一篇 化学制药工艺篇

研究意义：天然存在的量少，不能满足需要；有价值的药物需规模化生产；改革工艺提高质量。

属于有机合成化学。从剖析化学结构入手，然后根据结构特点采取相应的设计方法。

药物的合成工艺。具体方法有：类型反应法、分子对称法、倒推法等。

类型反应法，适用于有明显结构特点及功能基特点的化合物。

手性:指一个实物与镜中影像不能重合的性质。表示分子结构的不对称性。具有药理活性的手性化合物为手性药物。对映体：互为镜像分子。具旋光性，D（＋）右旋，L（－）左旋。手性分子具有1个对映体。非对映体：具有2n-1个光学异构体，1个对映体，其它为非对映体。手性化合物不一定具旋光性

理想的药物工艺路线

1化学合成途径简易 2原辅材料易得3中间体容易以较纯形式分离出来，质量合乎要求，最好是多步反应连续操作4可在易于控制的条件下制备，如安全无毒5设备条件要求不苛刻

6三废少且易于治理7操作简便，经分离纯化易达到药物标准8收率最佳、成本最低、经济效益最好9最好能够进行生物合成。

化学反应 两种类型：尖顶型和平顶型，合成步骤 直线式和汇聚式

工序合并（一勺烩）：两步或几步反应按顺序，不经分离、在同一个反应罐中进行。

反应条件及影响因素：

配料比和反应物浓度（摩尔比）溶剂：浓度、次序、温度、压力等催化：酸碱、金属、相转移、酶能量与供给：热、光、搅拌等反应时间及反应终点的监控后处理：蒸馏、萃取、重结晶、柱分离等产品纯化与检验：精制、干燥、包装等

反应类型：

基元反应：凡反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应。

非基元反应：凡反应物分子经过若干步，即若干基元反应才能转化为生成物的分应。

简单反应：一个基元反应组成的化学反应。

复杂反应：两个以上基元反应构成的化学反应

可逆反应，通过加大某一反应物（便宜易得）的投料量或移出生成物来控制反应速度。

平行反应，不能用改变反应物的配料比或反应时间来改变生成物比例，但可以用温度、溶剂、催化剂等来调节。

合适的配料比可提高收率、降低成本、减少后处理，需要从几个方面来考虑，1，可逆反应增加反应物之一的浓度5~20%或除去生成物之一；2当反应生成物的产量取决于反应液中某一反应物的浓度时，增加其配料比；最合适的配料比应符合收率较高、单耗较低的要求。3，反应中有一反应物不稳定时可增加其用量4，当主副反应的反应物不同时增加主反应的反应物量；5，为防止连续反应，有些反应的配料比应小于理论量，使反应到一定程度停止。

溶剂影响反应速度、反应方向、产品构型、互变异构平衡、溶解度。

溶剂化：每一个溶解的分子或离子被一层溶剂分子疏密程度不同地包围。（水化）

溶剂化效应：放出热量，使反应位能降低。如反应物易溶剂化，相当于活化能增高，故降低了反应速度；如过渡态易溶剂化，则过渡态位能降低，反应加速。极性越大，对反应越有利。

重结晶溶剂要求：室温下微溶，在溶剂沸点时易溶，且对杂质有良好的溶解性。需要考虑沸点（小于物质熔点）、挥发性和晶型。

反应温度与压力：

Vant Hoff规则：反应温度每升高10℃，反应速度增加1-2倍。

温度影响反应速度：指数型、爆炸极限型、催化反应型、反常型。

催化剂，特点：降低了反应的活化能，加快反应速度；选择性（不同化学反应不同；同样反应获得不同的产物）；反应条件温和；无三废或少三废。其实用价值取决于活性、选择性和稳定性。催化活性：单位时间内单位重量或单位比表面积的催化剂在指定条件下催化生成的产品量。毒化剂：对催化剂活性有抑制作用的物质

相转移催化剂PTC：使反应物由一项转移到另一相中参加反应的物质。鎓盐类（长碳链的季铵盐）、冠醚（18冠-6）和开链聚醚类（聚乙二醇）

制药工艺的优化：以概率论和数理统计为理论基础。优化过程包括试验设计、实施和分析试验结果三阶段。设计实验的方法有：单因素平行试验优选法，多因素正交设计，均匀设计优选法。正交设计结果分析：极差和方差分析，均匀设计结果分析：直观分析和回归分析。

化学制药工艺的放大：

放大系数：放大后规模与放大前的比值（投料量、产量）放大现象：因过程规模的放大造成指标不能重复的现象。实验室研究的目的：迅速打通工艺路线。工业生产的目的是：生产符合质量标准的方法。

中试放大的基本方法是：逐级经验放大，相似模拟放大，化学反应工程理论指导放大，数学模型放大。

可进行中试的小型试验标准：（对小试的要求）

收率稳定，质量可靠；2，操作条件已确定，产品、中间体及原料分析方法已经制定；3，某些设备、管道材质的耐腐蚀试验已经进行，并能提出所需的一般设备；4，进行过物料衡算，三废问题已有初步的处理方法；5，已提出所需原料的规格和单耗数量；6，已提出安全生产要求；

中试放大的研究内容：

1工艺路线和单元操作方法的复审；2设备材质与型式的选择；3搅拌器型式与搅拌速度的考察；4反应条件的进一步研究；5工艺流程与操作方法的确定；6物料衡算.物料衡算：理论依据：质量守恒定律

物料衡算的基准：间歇操作以每批为基准；连续操作以单位时间为基准；或以每公斤产品为基准，确定原辅材料的消耗定额。

生产工艺规程 作用：它是组织工业生产的指导性文件，是生产准备工作的依据，是新建和扩建生产车间或工厂的基本技术条件。

工艺经济性：指在工艺方案实施过程中，考虑各种生产要素的投入和产出的对比结果，即劳动消耗与有用成果的对比结果。目的：在完成年产量的前提下，选出一个投资省、周期短、见效快的最佳设计方案。

绝对经济效益指标：方案本身的效益与费用比较，筛选方案。

相对经济效益指标：方案不同部分比较，优化方案１４４

第二篇 生物制药工艺学

发酵制药过程：菌株选育、发酵（生产菌的活化、种子制备、发酵培养）、分离纯化

发酵过程：菌体生长期（包括延滞期、对数生长期、减速期）、产物合成期、菌体自溶期

生长动力学曲线要注意的问题：缩短延滞期：种子罐与发酵罐培养基接近，以对数期菌体为种子、加大接种量延长静止期：补料、增加营养物质提前结束发酵，避免菌体自溶

基质浓度(S)与比生长速率的关系符合Monod 方程：Monod方程：μ=μmaxS/(Ks+S)

生长与产物的关系模型：偶联型半偶联型非偶联型

次级代谢产物生物合成过程：前体聚合，结构修饰，装配

微生物菌种的建立：自然分离：（稀释法、滤膜法）自然选育：（单菌落分离）诱变育种：【诱变剂（物理、化学和生物）】杂交育种：【接合（直接混合成异核体）、原生质体融合、基因工程技术育种、基因组shuffling技术】

菌种保存中的液氮保存：加入冷冻保护剂（5～10％甘油或DMSO）制成孢子或菌悬液，浓度>108个/mL，分装于小的安瓿或聚丙烯小管后密封。先降至0 ℃，再以每分钟降1 ℃的速度，一直降到-35 ℃，然后放入液氮罐中保存。培养基的配制：原则：生物学原则（符合不同微生物要求）、工艺原则（不影响通气和搅拌、分离和处理）、低成本原则、高效经济原则

种子罐级数的确定取决于菌种生长特性、菌体繁殖速度和发酵罐体积。一般可分为一、二、三级种子。

微生物培养技术：固体表面培养技术，液体深层培养技术，固定化培养技术，高密度培养技术。

发酵培养的操作方式：分批式（间歇式）操作，流加式操作，半连续式操作，连续式操作。

发酵终点控制相关指标：发酵产率，转化率或得率，发酵系数。

抗生素的效价，以活性质量或指定单位表示.一个优良菌种应具备的条件：生长繁殖快，发酵单位高；遗传性能稳定，以一定条件下能保持持久的、高产量的抗生素生产能力；培养条件粗放，发酵过程易于控制；合成的代谢副产物少，生产抗生素的质量好。

抗生素的质量控制: 性状描述、鉴别试验、一般项目检查、含量测定

生化药品是维持生命活动必需的生化成分，也是人体基本的生化成分

传统生化制药的一般工艺: 生物材料的选取与预处理提取有效活性部分有效成分的分离纯化制剂 生物活性物质的提取影响因素:温度，酸碱度，盐浓度，活性物质的保护措施：添加保护剂（如还原剂半胱氨酸、巯基乙醇、金属螯合剂EDTA，保护酶的活性中心和活性基团）；抑制水解酶（添加酶抑制剂）；其他如避免高温、紫外线、强烈搅拌等。

常用提取方法：酸、碱、盐水溶液提取，表面活性剂提取，有机溶剂提取

生化物质的分离纯化：分离原理：分子形状和大小不同（如差速离心、膜分离、凝胶层析）；分子荷电性质差异（离子交换、电泳、等电聚焦）；分子极性大小及溶解度不同（溶剂提取、逆流分配、盐析）；物质吸附性质不同（选择性吸附或吸附层析）；生物分子与其配体的特异亲和性：亲和层析或沉淀 法。

Lys的提取与精制：沉淀法、有机溶剂抽提法、电渗析法、离子交换树脂吸附法

核酸类药物包括核酸、核苷酸、核苷、碱基及衍生物。

糖类药物，糖类化合物可分为单糖，低聚糖，多糖。多糖提取与纯化，提取方法：稀碱液提取，热水提取，粘多糖提取/酶解。纯化的方法：乙醇沉淀法，分级沉淀法，季铵盐络合法，离子交换层析。

生物制品，作为预防、治疗、诊断特定传染病或其他有关疾病的免疫制剂。

疫苗的三阶段： 以牛痘及脊髓灰质炎疫苗为代表的减毒、灭活疫苗（天花、小儿麻痹症），有潜在致病性；天然或重组成分为主的亚单位疫苗；表达特定抗原蛋白的核酸疫苗（HIV、HBV、流感病毒、结核病毒等）

亚基疫苗：利用病原体的某一部分通过基因工程克隆而制利的疫苗。如以病毒外壳结合蛋白为疫苗。

重组疫苗：通过基因工程方法，对非致病微生物进行基因改造，使之携带并表达某种特定病原体的抗原决定簇基因，产生免疫原性；或修饰或删除致病微生物的毒性基因，使之保持免疫原性。这种活体疫苗称活体重组疫苗。

核酸疫苗：把外源的抗原基因克隆到真核质粒表达载体上，再将重组的质粒DNA直接注射动物体内，使之表达产生抗原激活免疫系统。包括RNA疫苗和DNA疫苗。

生物制品的一般制造方法：1，病毒类疫苗：毒种的选择和减毒，病毒繁殖，疫苗灭活，疫苗的纯化，冻干。2，细菌类疫苗和类病毒，菌种选择，培养基成分的选择，培养条件的控制，杀菌，稀释、分装和冻干。

核酸疫苗制备：工程菌扩增～收集裂解细胞和质粒的抽提～质粒DNA纯化～质粒凝缩

单抗是指单个淋巴细胞针对某一抗原决定簇产生的单个抗体

中药制药工艺学

工艺对药物疗效的影响：1有效成分的种类、数量及存在形式直接影响药效：2控制有效成分的释放速度3影响药物吸收速度.中药制药工艺内容包括，前处理部分和制剂剂型部分。前处理部分包括，粉碎，提取，分离纯化，浓缩干燥。制剂剂型部分，工艺路线、辅料选择和工艺条件（如pH，渗透压）

有效成分提取原理分浸润、溶解、扩散3个过程。浸润借助于毛细管力和吸水力使溶媒进入细胞的过程。溶质扩散的原因存在渗透压差和浓度差。

中药材的组织结构中，薄壁组织分化程度浅，主要组成是果胶和纤维质，又可分为同化组织、蓄水组织、贮藏组织、通气组织。

增溶现象：中药中含有某些能降低表面活性物质如皂苷、树胶、蛋白质，形成胶团，将不溶性或部分溶解的成分包围起来，增加了其溶解度；另外由于中药煎煮液属于胶体溶液，使难溶分子混悬于其中形成溶胶或粗分散体系，增加其溶解。

理想提取溶剂的基本条件，1能最大量地提取中草药的有效成分，而不提取或极少量提取杂质2性质稳定，不与有效成分发生化学反应3廉价易得，或可以回收4使用方便，操作安全。

溶剂浸出法，水浸出法，溶媒浸出法，渗漉法，水提醇沉法或醇提水沉法（50~60%时可除去淀粉等杂质，达75%时，可除去蛋白质等杂质，达80%可除去全部蛋白质、多糖、无机盐等杂质。）

挥发油：可用水蒸气蒸馏、浸出法、压榨法等提取。

纯化方法，透析法，盐析法，离子交换法，凝胶滤过法，硅胶吸附柱色谱法，聚酰胺吸附法

提高蒸发效果缩短浓缩时间应采取的措施，增大蒸发面积（大面积容器或搅拌）、减轻液体表面压力，增加饱和蒸气压差、采用通风设备，加快液面空气流动速度、提高温度。

煎煮浓缩：利用蒸发原理，使一部分溶媒汽化而达到浓缩的目的。薄膜浓缩：利用液体形成薄膜而蒸发。

多效浓缩：将前次的二次蒸气作为一效的加热蒸气的浓缩。

薄膜浓缩设备，升膜式蒸发器，降膜式蒸发器，刮板式薄膜蒸发器，离心式薄膜蒸发器

多效浓缩中，减少加热蒸气消耗的途径有两种：一是减少提取过程中的溶剂量（可采用多效逆流萃取）；二是开发二次蒸气的剩余热焓量（采用多效蒸发）。

剂型和工艺选择：

工艺选择从以下几方面考虑：临床治疗的要求，新技术、新设备的采用，新辅料应用，质量标准，生产符合GMP要求 辅料、制备技术和设备是制剂的三大支柱

崩解剂，主要利用其毛细管作用（淀粉和纤维素类）、膨胀作用（羧甲基淀粉钠）、产气作用（枸椽酸或酒石酸与碳酸钠或碳酸氢钠）、酶解作用（淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶等）。加入法有内加法（混合制粒）、外加法（整粒后）、内外加法（两者对半）。制粒目的：改善粉末流动性、可压性；防止各成分因密度差异分层；防止粉末粘冲和飞扬。

直接压片法，要求药粉有适当的粒度、结晶形态和可压性。对辅料的要求：有良好的流动性和可压性、对空气、湿、热稳定、能与多种药物配伍有较大的容药量、粒度与大多数药物相近。如微晶纤维素、乳糖、甘露醇等。对机械的要求：强制饲粉装置、预压机构、除尘装置。

包衣分为糖衣、薄膜衣，糖衣工艺：隔离层粉衣层糖衣层有色糖衣打光干燥包装 片剂设计方法，1确定药物在胃肠道中释放的最适部位2生产方法：最先选用直接压片。3赋形剂选择4片剂处方的初步确定5确定生产工艺

注射剂分为溶液型注射剂、注射用无菌粉末、混悬型注射剂、乳剂型注射剂四类。

热原除去方法：高温（250度30 min)、酸碱法（KCr2O7NaOH)、吸附法（活性炭0.1-0.5%)、离子交换法、凝胶过滤法、反渗透法。

注射剂洁净区，一般10000级或100级,温度18~24℃，相对湿度45~65%, 亮度不低于3000lx，噪声不超过80dB。原料精滤到封口过程。

配制用注射用水的贮存时间不得超过12h。

大输液由静脉滴注输入体内的大剂量注射液。分为电解质输液（补充体内水分、电解质，纠正体内酸碱失衡）、营养输液（糖类、氨基酸、脂肪乳输液）、胶体输液（多糖、明胶、高分子聚合物等）。

注射剂处方设计，1药物的物理化学性质2溶解性3化学稳定性4生物学稳定性5安全性

化学制药三废的特点1.数量少、成分复杂，综合利用率低 2.种类多，变动性大3.间歇排放4.化学好氧量高，pH变化大 废气除尘的方法：1机械除尘2洗涤除尘3过滤除尘

含有机物的废气处理方法：1冷凝法2吸收法3吸附法4燃烧法5生物法

废渣的处理方法：1燃烧法2化学法3热解法4埋填法

第三篇：制药工程工艺学习题集整理

6.用有机溶液提取某中药的有效成分，欲寻找浸出率 用有机溶液提取某中药的有效成分 的影响因素和适宜水平，选取因素及水平如下： 因素A(溶液浓度)=80%； 因素A(溶液浓度)：A1=70%, A2=80%； A(溶液浓度 因素B(催化剂的量)=0.1%, =0.2%； 因素B(催化剂的量)：B1=0.1%, B2=0.2%；因素C（溶剂的PH）C1=6.8, C2=7.2;因素D 温度)=80℃ =90℃ 因素D(温度)：D1=80℃, D2=90℃,，将 四因素分别安排在1 选用正交表L8（27）将A,B,C,D四因素分别安排在1，A,B,C,D四因素分别安排在 列上，次试验结果（浸出率，单位： 2，3，4列上，8次试验结果（浸出率，单位：%）分 别为 82 85 70 75 74 79 最佳适宜水平。

7.某制药厂在试制新药过程中，为了提高原料药的得 某制药厂在试制新药过程中 率，考察三个因素，每个因素取三个水平如下：因素A(温度)：A1=80℃, A2=85℃, A3=90℃, A(温度 因素B(加碱量)=55kg； 因素B(加碱量)：B1=35kg, B2=48kg, B3=55kg；因素C(催化剂种类)：C1=甲, B2=乙, B3=丙，试作正交试验的直观分析，找出因素的主次顺序和，将 选用正交表L9（34）将A,B,C三因素分别安排在1，2，A,B,C三因素分别安排在1 3列上，9次试验结果（得率，单位：%）分别为 列上，次试验结果（单位： 51 71 58 82 最佳适宜水平。最佳适宜水平。

8.某厂生产一种化工产品，需要考察两个指标：核酸 某厂生产一种化工产品 纯度和回收率，这两个指标都是越大越好。试验需考 虑四个因素，每个因素都有三个水平，如下：因素A(时间)：A1=25h, A2=5h, A3=1h； A(时间 7.5, =6.0； 因素B(加料中核酸含量)：B1=7.5, B2=9.0 B3=6.0； B(加料中核酸含量)加料中核酸含量 因素C 溶剂的PH）=9.0;因素C（溶剂的PH）C1=5.0, C2=6.0, C3=9.0;PH ：C 5.0, ： 因素D(加水量)=1： 因素D(加水量)：D1=1：6, D2=1：4, D3=1：2，D(加水量，将，A,B,C，可采用正交表L9（3）将A,B,C，D四个因素分别安排4

84

试作正交试验的直观分析，试作正交试验的直观分析，找出因素的主次顺序和

列上，次试验结果（纯度和回收率，在1，2，3，4列上，9次试验结果（纯度和回收率，单位： 分别为： 17.5，12.0，6.0，8.0，4.5，单位：%）分别为：纯度 17.5，12.0，6.0，8.0，4.5，4.0，8.5，7.0，4.0，8.5，7.0，4.5 30.0，41.2，60.0，回收率 30.0，41.2，60.0，24.2，51.0，58.4，31.0，20.5 24.2，51.0，58.4，31.0，20.5，73.5 根据以往经验知道，根据以往经验知道，纯度的指标比回收率的指标更重 要，从量化的角度分析，纯度提高1%相当于收率提高 从量化的角度分析，纯度提高1%相当于收率提高 1% 4%，4%，这样就可以按照公式 综合评分=4×纯度指标+1× 综合评分=4×纯度指标+1×回收率指标 =4 +1 试作正交试验的直观分析，试作正交试验的直观分析，找出因素的主次顺序和最

佳适宜水平。佳适宜水平。9.某制药厂为改进长效磺胺精制成品的质量，9.某制药厂为改进长效磺胺精制成品的质量，根据生 某制药厂为改进长效磺胺精制成品的质量 产实际情况，考虑七个因素，产实际情况，考虑七个因素，每个因素取两个水平见 L8（27）表

水平溶媒 A 加保险粉 方法B 方法B 滤前加 滤后加 中和速度 C 快 慢 脱色前 处理D 处理D 过滤 不过滤 脱色PH 滤液升温 脱色PH 处理E 处理E F 加沸30分钟 加沸30分钟 30 不加沸 不调 调PH9.3 加碳温度 G 40℃ 40℃ 80℃ 80℃2

自来水 洗碳水

试验指标也有两个：（1 溶液色，测定值越低越好； 试验指标也有两个： 1）溶液色，测定值越低越好；（外观，分为5个等级，最好的记为5（2）外观，分为5个等级，最好的记为5，最差的记 1.根据因素及水平的个数 根据因素及水平的个数，为1.根据因素及水平的个数，选用L8（27）正交表安 排试验，试验结果及计算数据见下表： 排试验，试验结果及计算数据见下表：

试验号 1 A 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 1 1 2 2 2 2 2 B 1 1 2 2 1 1 2 2 3 C 1 1 2 2 2 2 1 1 4 D 1 2 1 2 1 2 1 2 5 E 1 2 1 2 2 1 2 1 6 F 1 2 2 1 1 2 2 1 7 G 1 2 2 1 2 1 1 2 结果 溶液色 2.15 2.30 1.50

1.50 2.00 2.00 1.70 1.70 外观 1 2 3 4 4 3 5 5

第四篇：化学制药工艺学知识点总结

1、药物合成工艺路线设计方法： 类型反应法

分子对称法

追溯求源法

模拟类推法

2、类型反应法：指利用常见的典型有机化学与合成方法进行合成路线设计的方法。

分子对称法：具有分子对称性的化合物往往由两个相同的分子经化学合成反应制得，或可以在同一步反应中将分子的相同部分同时构建起来。

追溯求源法（倒推法、逆向合成分析）：从药物分子的化学结构出发，将其化学合成过程一步一步逆向推导进行寻缘的思考方法。

模拟类推法：从初步的设想开始，通过文献调研，改进他人尚不完善的概念和方法来进行药物工艺路线设计。

3、平顶型反应：反应条件易于控制，可减轻操作人员的劳动强度。

P39 图2-1

尖顶型反应：反应条件苛刻，条件稍有变化收率就会下降；与安全生产技术、三废防治、设备条件等密切相关。

4、一勺烩（一锅合成）：在合成步骤改变中，若一个反应所用的溶剂和产生的副产物对下一步反应影响不大时，可将两步或几步反应按顺序，不经分离，在同一反应罐中进行，习称“一勺烩”

5、常见的设备材质：铁、铸铁、搪玻璃、陶瓷、不锈钢

6、①可逆反应：特点：正反应速率随时间逐渐减少，逆反应速率随时间逐渐增大，直到两个反应速率相等，反应物和生成物浓度不再随时间而发生变化。可以用移动方法来破坏平衡，以利于正反应的进行，即设法改变某一物料的浓度来控制反应速率。

平行反应（竞争性反应）：级数相同的平行反应，其反应速率之比为一定常数，与反应物浓度及时间无关。即不论反应时间多长，各生成物的比例是一定的。可通过改变温度、溶剂、催化剂等来调节生成物的比例。

②工业生产的合适配料比确定：A凡属可逆反应，可采取增加反应物之一的浓度（即增加其配料比），或从反应系统中不断除去生成物之一的办法，以提高反应速率和增加产物的收率。B当反应生成物的生成量取决于反应液中某一反应物的浓度时，则增加其配料比。C倘若反应中，有一反应物不稳定，则可增加其用量，以保证有足够量的反应物参与反应。D当参与主、副反应的反应物浓度不尽相同时，利用这一差异，增加某一反应物的用量，以增加主反应的竞争能力。E为防止连续反应和副反应的发生，有些反应的配料比小于理论配比。使反应进行到一定程度后，停止反应。

7、①溶剂的分类：按溶剂发挥氢键给体作用的能力，分为质子性溶剂和非质子性溶剂两大类。

质子性溶剂：含有易取代氢原子，可与含负离子的反应物发生氢键结合，发生溶剂化作用，也可与正离子的孤对电子进行配位结合，或与中性分子中的氧原子或氮原子形成氢键，或由于偶极矩的相互作用而产生溶剂作用。介电常数>15。水、醇类、乙酸、硫酸、多聚磷酸、氨或胺类化合物。

非质子性溶剂：不含易取代的氢原子，主要是靠偶极矩或范德华力的相互作用而产生溶剂化作用。偶极矩和介电常数小的溶剂，其溶剂化作用也很小，一般将介电常数在15以上的溶剂称为极性溶剂，介电常数在15以下的溶剂称为非极性溶剂。

②溶剂化效应：每一个溶解的分子或离子，被一层溶剂分子疏密程度不同地包围着的现象。对反应的影响：P59

8、理想的重结晶溶剂应对杂质有良好的溶解性；对于待提纯的药物应具有所期望的溶解性，即室温下微溶，而在该溶剂的沸点是溶解度较大，其溶解度随温度变化曲线斜率大。

9、常用的冷却介质：冰/水（0℃）、冰/盐（-10℃～-5℃）干冰/丙酮（-60℃～-190℃）

常用的加热介质：水浴、油浴、蒸气浴

10、催化剂特征：能改变化学反应速率，而其本身在反应前后化学性质并无变化；使反应活化能降低，反应速率增大；特殊选择性。

催化剂活性的概念：是催化剂的催化能力，是评价催化剂好坏的重要指标，常用单位时间内单位重量（或单位表面积）的催化剂在指定条件下所得的产品量来表示。

常用的酸性催化剂：无机酸（盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、磷酸等）、强酸弱碱盐类（氯化铵、吡啶盐酸盐等）、有机酸（对甲苯磺酸、草酸、磺基水杨酸等）

常用的碱性催化剂：金属氢氧化物（氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙）、金属氧化物、强碱弱酸盐类（碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、醋酸钠）、有机碱（吡啶、甲基吡啶、三甲基吡啶、三乙胺、N,N-二甲基苯胺）、醇钠（甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠）、氨基钠和金属有机化合物（三苯甲基钠、2,4,6-三甲基苯钠、苯基钠、苯基锂、丁基锂）

酶催化特点：催化效率；专一性强；反应条件温和；酶的催化活性受到调节和控制；易发生杂菌污染；酶价格较高，精致过程工作量大；仅限于一步或二步简单的反应，与微生物相比，经济上尚不理想；目前只能作用于限定的化合物；酶是蛋白质，催化作用条件有一定限制。相转移催化剂（PTC）：使一种反应物由一相转移到另一相中参与反应，促使一个可溶于有机溶剂的底物和一个不溶于此溶剂的离子型试剂两者之间发生反应。相转移催化：用于非均相反应，使后处理简便。

常用的相转移催化剂：鎓盐类（三乙基苄基氯化铵TEBAC、三辛基甲基氯化铵TOMAC&TCMAC、四丁基硫酸氢铵）、冠醚类（18-冠-

6、二苯基-18-冠-

6、二环己基-18-冠-6）、非环多醚类（聚乙二醇、聚乙二醇脂肪醚、聚乙二醇烷基苯醚）

11、反应终点的监控：在工艺研究中常用薄层层析、气相色谱和高效液相色谱等方法来监测反应，也可用简易快递的化学或物理方法，如测定显色、沉淀、酸碱度、相对密度、折光率等手段进行反应中点的监测。重氮反应：利用淀粉-碘化钾试液（或试纸）来检查反应液中是否有过剩的亚硝酸存在以控制反应终点。也可根据化学反应现象、反应变化情况，以及反应产物的物理性质（如相对密度、溶解度、结晶形态和色泽等）来判定反应终点。缩合反应：由于反应原料乙酰化物和缩合产物的结晶形态不同，可通过观察反应液中结晶的形态来确定反应终点。催化加氢反应：一般以吸氢量控制反应终点。当氢气吸收达到理论量时，氢气压力不再下降或下降速度很慢时，即表示反应已达重点或临近终点。通入氯气的氯化反应：以反应液的相对密度变化来控制其反应终点。

12、手性药物：以单一的立体异构体存在并注册为药物。具有副作用少、使用剂量低和疗效高等特点，颇受市场欢迎，销量迅速增长。

手性药物研究意义：对应体有不同的药理活性

13、手性药物的分类：①对映体之间有相同的某一药理活性，且作用强度相近：异丙嗪、氟卡尼、布比卡因②对映体具有相同的活性，但强弱程度有显著差异：阿替洛尔、普萘洛尔和美托洛尔；帕罗西汀和舍曲林；萘普生和布洛芬③对映体具有不同的药理活性： a一个对映体具有治疗作用，而另一个对映体仅有副作用或毒性：L—多巴和沙利度胺；芬氟拉明；氨氯酮；乙胺丁醇 b对映体活性不同，但具有取长补短、相辅相成的作用：茚达立酮 c对映体存在不同性质的活性，可开发成两个药物：丙氧芬 d对映体具有相反的作用：依托唑啉

14、手性药物的制备技术：化学控制技术和生物控制技术

化学控制技术：a普通化学合成：结晶法拆分【直接结晶法（外消旋混合物）、非对映体结晶（外消旋化合物）】、动力学拆分、色谱分离 b不对称合成（一个前手性化合物经选择性地与一手性实体反应转化为手性产物）：化学计量型、催化型 c手性源合成（以价格低廉、易得的天然产物及其衍生物等手性化合物为原料，通过化学修饰的方法转化为手性产物）

15、外消旋化合物：其晶体是R和S两种构型对映体分子的完美有序的排列，每个晶核包含等量的两种对映异构体。外消旋混合物：等量的两种对映异构体晶体的机械混合物。外消旋固体溶液：

16、对映异构体比E—即两种对映异构体假一级反应速度常数的比值。一般情况下在20以上。

剩余底物的对映体过量（e,e）与转化率的关系：对于反应活性低的对映体来说，当反应进行至合适程度，就可获得较高光学纯度的剩余底物。对于产物则不同，只有E>100的反应才能得到光学纯>95%的产物。动力学拆分通常用于制备反应活性较低的对映体。如果某一反应E值高（>100），那么额该反应转化率达50%时，就可以得到光学纯度较高的剩余底物异构体；E值低，则需要较高的转化率。转化率高，意味着损失剩余底物的收率（最大收率=100%-转化率）

17、非对映异构体盐结晶：适用范围广

动力学拆分的特点：过程简单，生产效率高；可以通过调整转化程度提高剩余底物的对映体过量。

18、液相色谱（LC）分离立体异构体，可分为：间接法和直接法

间接法又称为手性试剂衍生化法：指外消旋体与一种手性试剂反应，形成一对非对映异构体，可用普通的正相或反相柱分离，衍生化还可改善色谱性能及增加检测灵敏度。

直接法分为手性固定相法和手性流动相添加剂法。手性固定相可分为：蛋白质类键合相、手性聚合物相、环糊精相、氢键和电荷转移类键合相和配位基交换相等。

19、不对称合成反应类型：a羰基化合物的α—烷基化和催化烷基化加成反应

b醛醇缩合C不对称Diels-Alder反应及其它成环反应

d不对称催化氢化等还原反应(抗高血压药物L-多巴是第一个利用手性配体过渡金属配合物进行催化不对称合成的工业技术)

e不对称氧化反应

手性源合成：以价廉易得的天然或合成的手性源化合物，例如糖类、氨基酸、乳酸等手性化合物为原料，通过化学修饰方法转化为手性产物。产物结构既可能保持，也可能发生翻转或手性转移。

手性合成子：如果手性起始原料的大部分结构在产物结构中出现，那这个手性起始原料是手性合成子。手性辅剂：在新的手性中心形成中发挥不对称诱导作用，最终在产物结构中没有手性辅剂的结构。

20、中试放大发必要性：A验证和完善实验室工艺所确定的反应条件 b确定工业化生产所需设备的结构、材质安装以及车间布局等

C为临床前的药学和药理毒理学研究以及临床试验提供一定数量的药品 分为：经验放大法、模拟放大发和数学模拟放大法。

21、物料平衡：指产品理论产量与实际产量或物料的理论用量与实际用量之间的比较。

三种基准：1）以每批操作为基准，适用于间歇操作设备、标准或定型设备的物料平衡，化学合成药物的生产以间歇操作居多

2）以单位时间为基准，适用于连续操作设备的物料平衡 3）以每公斤产品为基准，以确定原材料的消耗定额

22、车间设备每年正常开工生产的天数，一般以330天计算，余下的36天作为车间检修时间

对于工艺技术尚未成熟或腐蚀性大的车间一般以300天或更少一些时间 连续操作设备也可按每年8000～7000h为设计计算的基准

23、转化率=反应消耗A组分的量/投入反应A组分的量

×100% 收率=产物实际得量/按某一主要原料计算的理论产量 ×100% 或收率=产物收得量折算成原料量/原料投入量 ×100% 选择性=主产物生成量折算成原料量/反应掉的原料量

×100% 收率=转化率×选择性

单耗：生产1000g产品所需要的各种原料的Kg数

24、设备流程图：方框—物料

圆框—单元反应和物料过程

箭头—物料的流向

25、化学制药厂污染的特点①数量少、组分多、变动性大②间歇排放③p H值不稳定④化学需氧量（COD）高

26、防治污染的主要措施：①采用绿色生产工艺，原子经济 ②循环套用，无害化工艺 ③综合利用，回收利用与资源化 ④改进生产设备，加强设备管理

27、控制污染的基本概念：

水质指标：ph值、悬浮物（SS）、生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、有害物质含量 pH值反映废水酸碱性强弱的重要指标 悬浮物（SS）：指废水中呈悬浮物状态的固体，是反映水中固体物质含量的一个常用指标，可用过滤法测定 生化需氧量（BOD）：指在一定条件下，微生物氧化分解水中的有机物时所需的溶解氧的量，单位mg/L(常在20℃的条件下，将废水培养成5日，然后测定单位体积废水中溶解氧的减少量，即5日生化需氧量作为生化需氧量的指标，以BOD5表示。反映可被微生物分解的有机物的总量，其值越大，表示水中的有机物越多，水体被污染的程度也就越高。化学需氧量（COD）：指在一定条件，用强氧化剂氧化废水中的有机物所需的氧的量，单位mg/L（以重铬酸钾作氧化剂）COD和BOD之差表示废水中没有被微生物分解的有机物含量

清污分流：将清水与废水分别用各自不同的管路或渠道输送、排放或贮留，以利于清水的循环套用和废水的处理。废水处理级数：先易后难、先简后繁

一级处理：采用物理方法或简单的化学方法除去水中的漂浮物和部分处于悬浮状态的污染物，以及调节废水的ph值等 二级处理：指废水的生物处理

三级处理：一种净化要求较高的处理，有吸附、交换、反渗透等方法

27、废水处理的基本方法：

物理法：废水的一级处理，利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污染物分离出来，在分离过程不改处理 化学法：利用化学反应原理来分离、回收废水中各种形态的污染物，如中和、凝聚、氧化、还原 物理化学法：综合利用物理和化学作用除去废水中的污染物，如吸附法、离子交换法和膜分离法等

生物法：利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质，如水和二氧化碳。是常用的二级处理法

28、含悬浮物或胶体的废水，可通过沉淀、过滤或气浮等方法除去

酸碱性废水的处理：对于浓度较高的酸性或碱性废水应尽量考虑回收和综合利用

含无机物废水处理：常用方法：稀释法、浓缩结晶法和各种化学处理法。高压水解法处理高浓度含氰废水

含有机物废水的处理

含重金属的废水处理：中和法、硫化法、置换法、萃取法

29、废气：含尘（固体悬浮物）废气、含无极污染物废气、含有机污染物废气

除尘方法：机械除尘、洗涤除尘、过滤除尘

第五篇：化学工艺学作业答案

第二章

1.煤、石油和天然气在开采、运输、加工和应用诸方面有哪些不同？

答：先说开采方面：煤储存于地下几十米至几百米不等，靠机械或者人工在地下煤层作业面开采；石油和天然气都是可以流动的液体或者气体，埋藏在地下几百米直至六七千米的地下，一般都是先打油气井，建立流动井筒，依靠地层压力或者人工举升等方式将油气开采出来；

再说运输方面：煤主要是依靠铁路、公路以及大型货轮运输；石油、天然气主要依靠管道运输，短程的也用油罐车运输；

加工和应用方面：三者都是能源，应用都非常广泛；煤主要用于发电，此外煤制油工业也日趋成熟；石油和天然气相对而言属于清洁能源，尤其是天然气，主要用途还是作为燃料，毕竟是能源嘛。同时，煤、石油、天然气他们的衍生品都很多，应用也非常广泛，比如塑料、衣服、各种用油（食用油除外）、化肥等等，都离不开他们，可以说他们与我们的生活息息相关。

2.试叙述煤化程度与煤性质及应用的关系。

答：根据煤化程度分为：泥炭，褐煤，烟煤，无烟煤。

泥炭性质：煤最原始的状态，无菌、无毒、无污染，通气性能好，质轻、持水、保肥、有利微 生物活动，增强生物性能，营养丰富，即是栽培基质，又是良好的土壤调解剂，并含有很高的有机质，腐殖酸及营养成份。

应用：燃料，花卉用土，有机肥料等。

褐煤性质：是煤化程度最低的矿产煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和远运。

应用：发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。烟煤性质：煤化程度较大的煤。外观呈灰黑色至黑色，粉末从棕色到黑色。由有光泽的和无光泽的部分互相集合合成层状。

应用：烟煤除可用于作燃料、燃料电池、催化剂或载体、土壤改良剂、过滤剂、建筑材料、吸附剂处理废水等。

无烟煤性质：是煤化程度最大的煤。无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。黑色坚硬，有金属光泽。

应用：无烟煤块煤主要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹。

第三章

1.氧化反应有哪些特点？这些特点与工艺流程的组织有什么具体的联系？

答：氧化反应的共同特点有：1属强放热反应；2反映途径多样化，副产品品种多；3生成CO2和水的倾向性（即深度氧化）大。在工艺流程中须考虑热量的回收和合理利用，在设备的选用时，须考虑反应热的及时携出问题。由于生成的主、副产物品种多，含量不高（或集中度差），在工艺流程中须考虑产物的分离次序。分离设备的选用或设计时要考虑是否能达到分离要求的问题。为减少CO2和水的生成，选择氧化剂和氧化催化剂相当重要，并在工艺流程组织重要考虑氧化剂和氧化催化剂的循环及回收利用问题，为减少深度氧化反应的发生，适时中止氧化反应相当重要，为此，在工艺流程中须设置中止氧化反应的设备，如急冷器等。

2.二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，为什么要在不同温度条件下分段进行？

答:在二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反应中，反应热力学和反应动力学之间存在矛盾，即为达到高转化率，希望反应在较低温度下进行。为加快反应速率，希望反应在较高温度下进行，在实际生产中，为兼顾资源利用、环境保护及企业生产能力，常将反应分段进行。首先利用SO2初始浓度高，传质推动力大的优势。在较低温度下快速将反应转化率提升至70%-75%，然后快速升温至较高反应温度，在此利用反应动 1

力学优势，快速将反应转化率提升至85%-90%。进入第三阶段后，反应又在较低温度下进行，利用反应热力学优势，将转化率再次提升至97%-98%。由于提升幅度不大，花费的时间也不会很多。这种反应顺序的安排，既照顾了反应转化率，又兼顾了反应速率。但若追求高转化率（如达到99.5%），反应需在更低的温度下进行，花费时间长，将严重影响到企业的生产能力，此时需采用本教科书上介绍的“二转二吸”工艺才行。

3.简述环氧乙烷生产中车间的安全问题。

答：环氧乙烷生产车间采用的原料（以西）和产品（EO）都是易燃易爆物料，运输和储存中，管路、容器和反应器都不准有溢流现象发生；车间动力线路采用暗线埋设，设备采用防爆电机驱动，设备之间排列顺序和间距要符合国家安全要求，不能用铁器击打设备和管道，不穿有铁钉的鞋子。各工段之间的间距也符合国家安全要求。乙烯-氧气混和器，氧化反应器的设计和制造要规范，严格符合工艺和安全要求，以避免混合器爆炸、氧化器“飞温”和“尾烧”等事故发生。车间设置安全通道，配置灭火等消防设施。

4.丙烯腈反应器改进的方向以及目前遇到的困难？

答：目前广泛采用的Sohio细粒子湍流床反应器比固定床反应器优越，但实际操作与反应原理之间存在不小的矛盾。从氧化-还原机理及丙烯氨氧化的特性来看，要求床层下部处于低氧烯比状态，在获得一定转化率（如80%）的同时，提高反应的选择性；在床层上部处于高氧烯比状态，让剩余丙烯继续反应，转化率达到98%以上，而实际操作情况则与之相反，选择性和转化率不高，大有改进余地，Sohio公司近年来开发的新型反应器（如本教科书图3-1-42所示），以及国内开发的UL反应器（如图3-1-43所示），都采用分段式（或两个反应区域）布局。首先在低氧烯比条件下反应，然后分段（区域）补充氧气继续反应，以获取较高的选择性和转化率。这类反应器岁发表了专利，但存在气-固分离器负荷大，分离器内固体粒子浓度高，易发生深度氧化反应，以及催化剂跑损严重的缺点，反映器结构也颇为复杂，至今还没有实现工业化。

5.氨合成有多种工艺流程，试说说它们的主要特点。

答：（1）中国中型合成氨系统工艺流程，属中压法采用中国自主开发的轴径向氨合成塔，工艺流程简单，投资省，适宜与非尿素类氨企业配套，缺点是氨净值低，能量回收和利用差，生产成本高。

（2）布朗三塔三废锅氨合成圈工艺流程。属低压法，能量回收利用好，氨净值高，采用天然气为原料，新鲜补充原料气经生冷法已除去惰性气体，H2、N2也得到调整，对反应有利，且弛放气无排放，原料利用率高，但工艺流程复杂，投资大，适用于大型合成氨厂采用，生产成本低，环境污染小。

（3）伍德两塔两废锅氨合成圈工艺流程，属低压法，能量回收和利用好，氨净值高，采用石油渣油为原料，弛放气经回收H2后排放，原料利用率高，但工艺流程复杂，投资大，适用于大型合成氨厂采用，生产成本低，环境污染小。

（4）托普索S-250型氨合成圈工艺流程，属低压法，因采用径向反应塔，小颗粒催化剂，反应压降小，催化剂活性高，能量回收利用好，氨净值高，以天然气为原料，适用于大型合成氨厂采用。

（5）卡萨里轴径向氨合成工艺流程，属低压法，能量回收利用好，氨净值较高，只需一个反应器，故能方便的应用于中国中型合成氨厂的扩能技改中，但因氨净值比上述的（2）~（4）稍低，在新建大型氨厂采用还不十分适宜。

6.简述离子膜法电解原理。

答：利用离子交换膜代替隔膜。离子交换膜微孔中，挂有磺酸基团（-SO）其上有可交换的Na能与阳极电解液（盐水）中的Na进行交换，客观上看到的是Na经微孔进入阴极室，而阳极电解液中的Cl或阴极室中的OH因受-SO的排斥，不能经微孔流入阴极室或阳极室。因此，经过放电，在阳极室可得到Cl2及低浓度食盐水，在阴极室得到H2和低浓度纯NaOH溶液。若阳极电解液（盐水）中含有多价阳离子（如Ca、Mg、Al和Fe等）按上述原理也会与-SO的Na交换，从而占据了部分交换位置，是离子交换膜的交换Na的能力下降，故原料盐水的脱多价阳离子相当重要，只有将他们脱除至某一指标后，才能用作电解液。3+3+

3-+

+2+

2+-3-+

+

-3-+第四章

1.焙烧和煅烧有哪些相同和不同之处？试写出焙烧和锻烧化学反应式各一条。

答： 焙烧是将化学矿石在空气、氢气、氯气、一氧化碳、二氧化碳等气流中不加或配加一定的物料，加热至低于炉料熔点，发生氧化、还原或其他化学变化的单元过程。

煅烧是在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水、二氧化碳或二氧化硫等挥发性物质的过程。

两者相同之处是：均在低于炉料的熔点的高温下进行。

两者的不同之处是：焙烧是原料与空气、氯气等气体及添加剂发生化学反应，煅烧是物料发生分解反应，失去结晶水或挥发组分。

焙烧的工业应用实例：硫铁矿焙烧制备二氧化硫。

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2↑ 3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2↑

煅烧的工业应用实例：石灰石煅烧制备生石灰。

CaCO3→CaO+CO2↑

2.采用哪些措施可提高矿物的浸取速度？书中介绍的各类浸取器的共同点和特点是什么？

答：提高矿物浸取速率的措施有：

——选取合适的浸取剂；

——对矿物进行切片、粉碎、研磨等予处理；

——选取合适的浸取条件，包括温度、浸取剂浓度、矿石粒径、液固

比、搅拌措施等； ——选取合适的浸取设备。

浸取器有间歇式、半连续式、连续式；按固体原料处理方式，分为固定床、移动床、分散接触式等；按液固接触方式，可分为多级接触、单级接触等。

浸取器有渗滤器、机械搅拌槽式浸取器、空气鼓泡槽式浸取器、回转式浸取器、板式浸取塔、增稠浸取器、螺旋浸取器等。

3.在湿法磷酸生产中，可采用哪些措施来提高磷的总收率？在诸多生产方法中，你认为哪种比较好？为什么？

答：在湿法磷酸生产中，提高磷收率的措施有：

在磷矿浸取工序要尽可能提高磷矿分解率，尽可能减少由于磷矿粉被包裹或同晶取代造成的P2O5损失。在分离工序要求CaSO4结晶粗大、均匀、稳定，过滤强度和洗涤效率高，减少P2O5损失。

要选取合适的浸取条件，包括：①液相SO3浓度；②反应温度；③料浆中P2O5浓度；④料浆中固含量；⑤料浆返回量；⑥物料在反应槽中停留时间；⑦搅拌强度。

第五章

1.裂解气深冷分离中，采用哪些措施来回收冷量？

答：冷量的回收表现在两个方面，一个方面是低温度级别的冷量在不同温度下的重复使用，例如塔顶冷凝器用的低温冷剂，用作温度稍高的精馏塔顶冷剂，或中间冷凝器的冷剂，依此类推直至这种冷剂全部汽化，温度升至接近常温为止，另一种是现有冷剂通过节流膨胀或热泵系统维持一定的低温度级别冷剂，以减少低温度级别的冷剂的制造量，从而节约能量。冷箱是回流冷量的经典设备，利用这一设备可制造出更低温度级别的冷量，用作脱甲烷塔的冷剂等。这一过程，可看做潜在冷量被释放出来，变成更低温度级别的冷量，使之得到回收和利用。

2.采用催化蒸馏法有哪些好处？

答:首先，催化蒸馏法将反应器和蒸馏塔组合在一起，实现了反应和蒸馏在同一设备内进行，因而节约了设备投资费。

其次，可将反应热供给蒸馏和提馏段。节能效果明显，也省去加热设备和相应管路。

最后是因反应产物能通过蒸馏和提馏快速离开反应区，有利于平衡向生成目的产物方向移动，从而提 3

高了反应的平衡转化率。

3.解释气相乙烯水合法生产乙醇，乙烯转化率为4.5-5.0%的原因

答：这可由平衡转化率与温度和压力的关系来确定（见本教材书图5-4-04）。由该图可见，即使压力升至14.7MPa。在300℃时，乙烯的平衡转化率仅为22%，在此条件下，乙烯已发生猛烈的聚合反应。另一方面，工业上应用的磷酸/硅藻土催化剂，只能在250~300℃时才能发挥正常活性。为防止聚合，工业上采用的压力在7.0MPa左右。250~300℃下相应的平衡转化率为10%~20%。考虑到动力学因素（希望在稍高温度下进行），实际的转化率很低，仅为5%左右

第六章

1.煤的热分解过程条件的变化对煤的干馏和气化有什么影响？

答:温度：随最终温度的升高，煤干馏时，焦炭和焦油产率下降，煤气产率增加而煤气热值降低，焦油中芳烃与沥青含量增加，酚类和脂肪烃含量降低，煤气中氢气成分增加而多碳烃类减少。气化时，煤焦的气化速率增加，气化过程由化学控制向扩散控制过渡，高温气化的煤气中焦油和烃类物质很少，接近平衡组成。

升温速率：随加热速率的增加，煤干馏时热解的液体量增加、胶质体温度范围扩大，煤膨胀度增加，焦炭裂纹增加，块度下降。快速升温有利于挥发分析出，半焦气孔率增加，可促进气化过程。

压力： 在压力下进行热解时，煤的粘结性得到改善，此时，裂解产生的液体产物数量以及液体产物的停留时间随压力增加而增加，从而有利于对固相的润湿作用的缘故。压力增加同样加速气化反应速率。但煤干馏时，压力增加干馏煤气产率下降。

气氛：在氢气氛中进行热裂解和在惰性气氛中显著不同，在加氢气氛中裂解仅需几秒钟就能生成更多的挥发产物，加氢热解后甲烷和轻质油产率明显增加，而干馏残炭产率明显下降。同样煤在二氧化碳气氛和水蒸气气氛下的气化速率也是不同的，一般煤焦与水蒸气的气化速率大于煤焦与二氧化碳的气化速率。

2.实行配煤炼焦有哪些积极意义？

答: 炼焦煤资源：国内外都存在优质炼焦煤资源不足，中国更是如此。

焦炭质量本身：单一煤种炼焦只有焦煤合适，但随着高炉大型化，单一煤种的焦炭不能满足现代高炉要求。调整炼焦企业产品结构：在保证焦炭质量前提下，尽量增加焦化产品收率，有利于企业经济利益。

3.实现煤气化联合循环发电工艺有哪些好处？

答：传统煤化工主要是焦化、气化、液化和电石乙炔。

粗放式加工：以焦炭、煤气为主要产品，为冶金和化工（化肥，芳烃，乙炔）提供原料；本质是热加工：基本不用催化剂和反应器，采用高温加热的焦炉和煤气炉。虽称煤化工，但缺少化工特色；工艺技术发展程度低，劳动条件较差；规模小，增值少，环境污染严重。

煤气化多联产系统的好处： 以煤气化为龙头，采用资源/能源/环境一体化的多联产工艺，实现煤炭大规模、高效、清洁转化和多联产。

①它是一个多元集成技术体系，并能根据市场需求把多种先进技术组合成不同能源体系；

②考虑工业生态学，可实现颗粒物、SO2、NO2和固体废物等污染物的近零排放，通过提高效率和碳封存实现CO2零排放；

③原料和产品的多元化，原料包括煤、天然气、渣油、石油焦、生物质、城市垃圾等，产品有发电联产蒸汽、液体燃料、合成气、化学品、氢等；

④先进的系统集成及计算机控制技术以保证系统运行的可靠性和稳定性。

第七章

1.写出芳烃磺化反应的主要副反应以及克服这些副反应的方法

答:芳烃的磺化最主要的副反应是形成砜,特别是再芳环过剩和磺化剂活性强的时候，如：

用三氧化硫磺化时，极易形成砜，可以用卤代烷烃为溶剂，也可以用三氧化硫和二氧六环、吡啶等的复 4

合物来调节三氧化硫的活性。发烟硫酸磺化时，可通过加入无水硫酸钠，抑制砜的形成。

2．有机溶剂用三氧化硫进行磺化时，由于生成的磺酸一般都不溶于有机溶剂，反应物常变得很粘，你认为反应后的磺酸应如何分离，写出产品的后处理方案。

3.谈谈苯环反应氨解时，苯环上原有取代基对氨解反应的影响。

答：由于苯环上引入氨基通常先引入吸电子基团，降低苯环的碱性，再进行亲核取代引入氨基，因此苯环的直接反应氨解，可以大大简化工艺过程。当苯环上由吸电子基团存在时，苯环的碱性降低，发生氨解反应容易进行；相反，当苯环上存在供电子基团时，氨解反应难以进行。

4.谈谈缩合反应的共同规律。

第八章

1.举例说明和区别线型和体型结构，热塑性和热固性聚合物，无定型和结晶聚合物。

答: 线形和支链大分子依靠分子间力聚集成聚合物，聚合物受热时，克服了分子间力，塑化或熔融；冷却后，又凝聚成固态聚合物。受热塑化和冷却固化可以反复可逆进行，这种热行为特称做热塑性。但大分子间力过大（强氢键）的线形聚合物，如纤维素，在热分解温度以下，不能塑化，也就不具备热塑性。带有潜在官能团的线形或支链大分子受热后，在塑化的同时，交联成体形聚合物，冷却后固化。以后受热不能再塑化变形，这一热行为特称做热固性。但已经交联的聚合物不能在称做热固性。

聚氯乙烯，生橡胶，硝化纤维：线形，热塑性

维素：线形，不能塑化，热分解

酚醛塑料模制品，硬橡皮：交联，已经固化，不再塑化

2.举例说明橡胶、纤维、塑料间结构-性能的差别和联系。

答: 现举纤维、橡胶、塑料几例及其聚合度、热转变温度、分子特性、集态、机械性能等主要特征列于下表。

纤维需要有较高的拉伸强度和高模量，并希望有较高的热转变温度，因此多选用带有极性基团（尤其是能够形成氢键）而结构简单的高分子，使聚集成晶态，有足够高的熔点，便于烫熨。强极性或氢键可以造成较大的分子间力，因此，较低的聚合度或分子量就足以产生较大的强度和模量。

橡胶的性能要求是高弹性，多选用非极性高分子，分子链柔顺，呈非晶型高弹态，特征是分子量或聚合度很高，玻璃化温度很低。

塑料性能要求介于纤维和橡胶之间，种类繁多，从接近纤维的硬塑料（如聚氯乙烯，也可拉成纤维）到接近橡胶的软塑料（如聚乙烯，玻璃化温度极低，类似橡胶）都有。低密度聚乙烯结构简单，结晶度高，才有较高的熔点（130℃）；较高的聚合度或分子量才能保证聚乙烯的强度。等规聚丙烯结晶度高，熔点高（175℃），强度也高，已经进入工程塑料的范围。聚氯乙烯含有极性的氯原子，强度中等；但属于非晶型的玻璃态，玻璃化温度较低。使用范围受到限制。

3.什么叫链转移反应？有几种形式？对聚合物速率和相对分子质量有何影响？什么叫链转移常数？与链转移速率常数的关系？

答：链转移(Chain Transfer)：在自由基聚合过程中，链自由基可能从单体(M)、溶剂(S)、引发剂(I)等低分子或大分子上夺取原子而终止，使失去原子的分子成为自由基，继续新链的增长，这一反应叫链转移反应。链转移结果，自由基数目不变，如新自由基与原自由基活性相同，则再引发增长速率不变，如新自由基活性减弱，则再引发相应减慢，会出现缓聚现象。极端情况是新自由基稳定，难以继续再引发增长，成为阻聚作用。

平均聚合度是增长速率与形成大分子的所有终止速率（包括链转移终止）之比。

其中CM、CI、CS分别是向单体、引发剂、溶剂转移的链转移常数。

4.无规、交替、嵌段、接枝共聚物的结构有何差异？在这些共聚物名称中，对前后单体的位置有何规定？

答：对于二元共聚物，无规共聚物是指两单元M1、M2无规排列，M1、M2 连续的单元数不多，自1至数十不等，按一定几率分布。交替共聚物：共聚物中M1、M2两单元严格相间。

嵌段共聚物：由较长的M1链段和另一较长的M2链段构成大分子。每链 段由几百至几千个结构单元组成。

接枝共聚物：主链由单元M1组成，而支链则由另一单元M2组成。无规共聚物命名中，前一单体为主单体，后为第二单体。嵌段共聚物名称中前后单体代表单体聚合的次序。接枝共聚物中前单体M1为主链，后单体M2则为支链。

5.比较本体、悬浮、溶液和乳液聚合的配方、基本组分和优缺点。乳液聚合和均相聚合各有什么特点？与沉淀聚合有何相似之处？

答：乳液聚合是单体在微小的胶束或乳胶粒中进行的聚合，从宏观上看似是均相的乳液，但微宏观上看是以水为介质的非均相聚合，如聚合物和单体能溶解，即在聚合过程中始终只有一相，反之即两相。而沉淀聚合是指在聚合过程中，聚合物以固体形式析出的聚合。