化学制药工艺学题库（有答案-2014修订版）

2014年10月《化学制药工艺学》自考复习资料

整理者：李玉龙 一、选择题 1、下列哪种反应不是复杂反应的类型【 A 】 A、基元反应 B、可逆反应 C、平行反应 D、连续反应 2、化学药物合成路线设计方法不包括【 C 】 A、类型反应法 B、分子对称法 C、直接合成法 D、追溯求源法 3、下列方法哪项不是化学药物合成工艺的设计方法 【 C 】 A、模拟类推法 B、分子对称法 C、平台法 D、类型反映法 4、化工及制药工业中常见的过程放大方法有【 D 】 A、逐级放大法和相似放大法 B、逐级放大法和数学模拟放大法 C、相似放大法和 数学模拟放大法 D、逐级放大\\相似放大和数学放大 5、下列不属于理想药物合成工艺路线应具备的特点的是【 D 】 A、合成步骤少 B、操作简便 C、设备要求低 D、各步收率低 6、在反应系统中，反应消耗掉的反应物的摩尔系数与反应物起始的摩尔系数之比称为【 D 】 A、瞬时收率 B、总收率 Ｃ、选择率 D、转化率 7、用苯氯化制各一氯苯时，为减少副产物二氯苯的生成量，应控制氯耗以量。已知每l00 mol苯与40 mol氯反应，反应产物中含38 mol氯苯、l mol二氯苯以及38、61 mol未反应的苯。反应产物经分离后可回收60mol的苯，损失l mol的苯。则苯的总转化率为 【 D 】 A、39% B、 62% C 、 88% D、 97.5% 8、以时间“天”为基准进行物料衡算就是根据产品的年产量和年生产日计算出产品的日产量，再根据产品的总收率折算出l天操作所需的投料量，并以此为基础进行物料衡算。一般情况下，年生产日可按 【 C 】天来计算，腐蚀较轻或较重的，年生产日可根据具体情况增加或缩短。工艺尚未成熟或腐蚀较重的可按照【 D 】天来计算。 A、240 B、280 C、330 D、300 9、选择重结晶溶剂的经验规则是相似相溶，那么对于含有易形成氢键的官能团的化合物时应选用的溶剂是【 A 】 A、 乙醇 B、 乙醚 C、 乙酮 D、 乙烷 10、下面不属于质子性溶剂是的【 A 】

A、 乙醚 B、 乙酸 C、水 D、三氟乙酸

11、载体用途不包括 【 B 】 .

A、提高催化活性 B、改变选择性 C、节约使用量D、增加机械强度

12、为了减少溶剂的挥发损失，低沸点溶剂的热过滤不宜采用 【 B 】

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 D、不能确定 13、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 D、侧风 14 、《国家污水综合排放标准》中， 【 A 】 污染物能在环境或生物体内积累，21、对人体健第康会类产生长远的不良影响。 A、第一类 B、第二类 C、第三类 D、第一类和第二类 15、化学需氧量是指在一定票件下， 用强氧化剂氧化废水中的有机物所需的氧的量，单位为mg.L-1。我国的废水检验标准规定以【 B 】 作为氧化剂 A、高锰酸钾 B、重铬酸见 C、双氧水 D、浓硫酸 16、仅含有机污染物的废水经【 B 】后 ，BOD5通常可降至20～30 mg.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 17、氯霉素有几个手性中心【 B 】 A、一个 B、 2个. C、 3个 D、 8个 18、氯霉素是广谱抗生素，主要用于【 D】 A 、伤寒杆菌 B、痢疾杆菌 C、脑膜炎球菌 D、以上都是 19、下列不具有抗癌作用酌抗生素是【 D 】 A、 放线菌素 B、 博来霉素 C、 阿霉素 D、四环素 10、青霉素工业大规模发酵生产采用二级种子培养，属于几级发酵【 A 】 A、三级 B、二级 C、四级 D、一级 20、四环素发酵培养工艺中，氨基态氨浓度应为【 A 】 A、100-200mg/L B、100-200 C、100-200kg/L D、100-200g/L 21、甾体化合物的生产工艺路线包招【 D 】 A、天然提取 B、化学合成 C、微生物转化 D、以上都是 22、紫杉醇属于哪类化合物 （A）

A、三环二萜 B、蒽醌 C、黄酮 D、多糖

23、紫杉醇分子结构中有多少手性中心【 B 】 A、 9 B、 8 C、 2 D、 ll

24、合成手性紫杉醇侧链的最具有代表性的方法有哪些？【 D 】

（1）双键不对称氧化法 （2）醛醇反应法 （3）肉桂酸成酯法 （4）半合成法

A、（1）（2） B、（2）（3） C、（3）（4） D、（1）（4） 25、一个工程项目从计划建设到交付生产期的基本工作程序大致可分为设计前期、设计期和设计后期三个阶段， 其中设计期主要包括 【 B 】 A、项目建议书、可行性研究 B、可行性研究、初步设计和施工图设计 C、初步设计和施工图设计 D、初步设计、施工图设计和试车 26、在工艺流程设计中，置通的二阶段设计是指【 D 】

A、可行性研究和工艺流程设计 B、中试设计和施工图设计 C、中试设计和扩大工程设 D 初步设计和施工图设计

27、洁净等级分别为1万级和10 万级的空气，下列说法正确的是【 B】 A、 l0万级的空气质量较高 B、1 万级的空气质量较高 C、质量相同 D、不能确定

28、理想反应器中的物料流型有【 C 】 A、滞流和湍流 B、对流和涡流

C、理合混合和理想置换 D、稳定流动和不稳定流动 29、釜式反应器的操作方式有 【 D 】 . A、阃歇操作 B、半连续或半间歇操作

C、间歇操作和连续操作 D、间歇操作 半连续操作和连续操作 30、釜式反应器可采用的操作方法有【 D 】

A、连续操作和间歇操作 B、间歇操作和半连续操作

C、连续操作和半连续操作 D、间歇操作、半连续及连续操作 31、实际生产中，搅拌充分的釜式反应器可视为理想混合反应器，反应器内的【 A 】

A、温度、组成与位置无关 B、温度、组成与时间无关 C、温度、组成既与位置无关，又与时间无关 D、不能确定

32、釜式反应器串联操作时，串联的釜数以不超过 【 C 】 个为宜。 A、2 B、 3 C、 4 D、5

33、对于等温等容过程， 同一反应液在相同条件下，为了达到相同转化率，在间歇理想釜式反应器内所需的反应时间τ与在管式理想流动反应器中所需的空间时间τc之间的关系为：【 D 】

A、τ>τc B、τ=τc C、τ<τc D、不确定

34、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t与空间时间tC之间的关系为【 A 】 A、 t〉tC B、t=tC C、t〈tC D、不能确定

35、某一产品的生产过程包括硝化、还原、置换三个步骤，各步操作周期分别为24h、8h、12h，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，则下列几种安排不合理的是【 C 】

A、1000L硝化釜3只，500L还原釜2只，1500L置换釜1只。 B、1500L硝化釜2只，500L还原釜2只，500L置换釜3只。 C、1500L硝化釜2只，500L还原釜3只，1500L置换釜2只。 D、3000L硝化釜1只，1000L还原釜1只，1500L置换釜1只。

36、对于反应级数较低，且要求的转化率不高的液相或自催化反应，应选用 【 B 】

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

37、对于粘度大于50Paxs 的液体搅拌，为了提高轴向混合效果，则最且采用 【 B 】

A、螺旋浆式搅拌器 B、螺带式搅拌器 C、锚式搅拌器 D、框式搅拌器 38、以下属于发酵焙养基的配制的一般原则是 【 D 】 A、生物学原则 B、 高效经济原则 C、工艺原则 D、 以上都是

39、发酵过程须检测的参数是【 D 】

A、化学物药理参数 B、化学参数 C、生物参数 D、以上都是 40、我国的GMP推荐，一般情况下，洁净度高于或等于l万级时，换气次数不少于【 D 】次h-1。

A、10 B、15 C、20 D、25 41、对于热可塑性性药物，其粉碎宜采用【 C 】

A干法体粉碎 B、湿法粉碎 C、 低温粉法碎 D、球磨粉碎 42、某反应体系的湿度为185℃ 则宜采用【 B 】作为加热介质 A、低压饱和水蒸汽 B、导热油 C、熔盐 D、烟道气

43、某反应体系的温度为 260℃，则宜采用【 D 】 J A、低压饱和水蒸汽加热 B、导热油加热

C、植物油加热 D、电加热

44、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，其中最具有危险性的为【 A 】

A 甲类 B、甲类或乙类 C、 戌类 D、 甲类或戍类甲应. 45、“精烘包”属于洁净厂房其耐火等级不低于【 B 】 A、一级 B、 二级 C、三级 D、 四级 反应器题目补充

1、自催化反应宜采用____B____。 A、 间歇操作搅拌釜 B、 单釜连续操作搅拌釜

C、 多个串联连续操作搅拌釜 D、 管式反应器

2、对于热效应很大的反应，若仅从有利于传热的角度考虑，则宜采用( D )。

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

3、对于反应速度较慢，且要求的转化率较高的液相反应，宜选用____A____。

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

4、对于反应级数较低，且要求的转化率不高的液相或自催化反应，宜选用 ____B____。

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

5、对于平行反应，若主反应级数低于副反应级数，则宜选用____A____。 A、 单台连续釜式反应器 B、 管式反应器 C、 多台串联连续操作搅拌釜 6、对于平行反应，若主反应级数高于副反应级数，则不宜选用____A____。A、 单釜连续反应器 B、 管式反应器 C、 歇釜式反应器 D、多釜连续反应器

10、 对于平行反应，若主反应级数高于副反应级数，则宜选用____D____。A、 多釜连续反应器 B、 管式反应器 C、 间歇釜式反应器 D、 A、B、C 均可 11、正常操作时，物料呈阶跃变化的反应器是____C____。

A、 间歇操作搅拌釜 B、 单釜连续操作搅拌釜 C、 多个串联连续操作搅拌釜 D、 管式反应器 12、理想管式反应器中进行的反应，反应器的空间时间τC与物料在反应器中的停留时间τ之间的关系为：____D____。 A、τ>τC B、τ=τC C、τ<τC D、 不能确定

13、对于等温等容过程，同一反应在相同条件下，为了达到相同转化率，在间歇理想釜式反应器内所需要的反应时间τ与在管式理想流动反应器中所需要的空间时间τC之间的关系为：____B____。 A、τ>τC B、τ=τC C、τ<τC D、 不能确定

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、若忽略间歇釜式反应器的辅助操作时间，则间歇釜式反应器的生产能力 ____B____管式反应器的生产能力。 A、 大于 B、 等于 C、 小于

16、对于等温变容过程，同一反应在相同条件下，为了达到相同转化率，在间歇理想釜式反应器内所需要的反应时间与在管式理想流动反应器中所需要的空间τ时间tC之间的关系为____D____。 A、τ>τC B、τ=τC C、τ<τC D、 不能确定

17、某气相反应在等温管式反应器中进行。若随着反应的进行，气相物质的摩尔量逐渐减小，则达到规定转化率时，反应时间τ与空间时间τC之间的关系为 ____C____。

A、τ<τC B、τ=τC C、τ>τC D、 不能确定

18、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τ与空间时间τC之间的关系为( A )。

A、τ>τC B、τ=τC C、τ<τC D、不能确定 19、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)=C(g)+D(g)，则反应时间τ与空间时间τC之间的关系为：____C____。 A、τ>τC B、τ=τC C、τ<τC D、 不能确定

20、对于反应级数大于零的同一反应，达到一定转化率时，理想管式流动反应器所需要的反应器体积与理想连续釜式反应器所需要的有效容积之比(称为容积效

率η)为____E____。

A、η=1 B、η≥1 C、η=0 D、η≤0 E、 0≤η＜1

21、 对于同一反应，达到一定转化率时，理想管式流动反应器

所需要的反应器体积与理想连续釜式反应器所需要的有效容积之比(称为容积效率η)为____E____。 A、η=1 B、η≥1 C、η=0 D、η≤0 E、 0≤η≤1

二、 填空题：

1、化学制药工艺学是研究药物 研究 与开发、 生产过程中，设计和研究经济、 安全、高效的化学合成工艺路线的一门学科，包括制备工艺 和质量控制。

2、新药开发的历程为靶标的确定、先导物的发现、先导物的优化、临床前开发I期、临床开发lI期、临床开发Ⅲ期、临床开发IV期、上市。 3、药物合成工艺路线设计， 应从剖柝药物化学结构着手。

14、基于生产工艺过程的各项内容归纳写成的一个或一套文件称为生 产工艺规程，包括起始原料和包装材料的数量，以及工艺、加工说明、注意事项、生产过程控制。

4、试验设计及优选方法是以概率论和数理统计为理论基础，安排试验的应用技术；其常用实验方法有单因素平行试验优选法、多因素正交设计和匀设计优选法。

5、制药工艺的研究可分为小试、中试及工业化生产三个步骤，分别在实验室、中试车间和生产车间进行。

6、中试放大研究方法包括：逐级经验放大、相似模拟放大、数学模拟放大、 化学反应器放大、生物反应器放大 。

7、影响中试的因素包括放大效应、原辅料的杂质、反应规模、影响放大的其他因素有原料输送、设备腐蚀、搅拌效率等工程问题。

8、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成为基元反应。凡反应物分子要经过若干步，即若干个基元反应才能转化为生成物的反应，称为非基元反应。 9、化学反应速率决定于反应物和过渡态之间的能量差，此能量差成为活化能。

10、化学合成药物的工艺研究中往往遇到多条不同的工艺路线，不同的化学反应存在两种不同的化学反应类型，分别为平顶型和 尖顶型 。 11、化学反应步骤的总收率是衡量不同合成路线效率的最直接的方法，其装配方式有直线方式和汇聚方式。

12、药物合成和过汇程聚中的催化技术有酸碱催化、金属催化、酶催化和相转移催化。所涉及相转移催化剂按化学结构可以分为鎓盐类、冠醚类和开链聚醚。 13、按催化剂的活性组分是否负载在载体上可分为：非负载型金属催化剂、 负载型金属催化剂；按催化剂活性组分是一种或多种金属元素分类：单金属催化剂和多金属催化剂。

14、化学方法制备手性药物包括化学拆分、化学不对称合成法

15、手性药物合成过程中，对于外消旋体的拆分有直接结晶法和生 成非对映异构体，其中直接结晶法中常用途径有自发结晶拆分和优先结晶拆分、逆向结晶拆分、外消旋体的不对称转化和结晶拆分。 16、化学需氧量为在一定条件用强氧化剂 (KmnO4)使污染物被氧化所需要的氧量分别用 C0DMn表示。

17、生化需氧量值反映水体中可被微生物分解的有机物总量，其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。

18、生化需氧量值值反映水体中可被微生物分解的有机物总里量，其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。

19、头孢氨苄的生产国内主要有 三 条工艺路线，即苯甘氨酰氯与 7-ADCA 缩合法、和苯甘氨酸无水酰化法、微生物酶酰化法。

20、半合成头孢菌素类与半合成青霉素的生产工艺路线相似，主要有微生物酰化法和化学酰化法以工业生产的廉价青霉素为原料的青霉素扩环法三种。

21、基因工程菌发酵制药工艺过程可分为上游过程和下游过程。上游过程主要包括基工程菌的构建与发酵培养，核心是高效表达。下游过程包括分离纯化、药物制剂与质量控制等。

22、常用的灭菌方法有化学灭菌、辐射灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌和培养基过滤灭菌。

23、维生素 C的工业生产路线有莱氏合成法和两步发酵法。

24、塞来克西流为Ⅱ型环氧化酶抑制剂，该化含物可以甲苯为原料进行合成，请完成以下反应流程路线：

CH3OO(CH3CO)2/AlCl3CH3H3COCF3H3COOHClSOOSOOH2NH2NNH2CFN3HNNCH3H3C?4mol/L HCl/MTBE/MeOH/EtOHH?3C

25、按压力等级对压力器进行分类，压力在0.1-1.6MPa范围内容器属于低压容器；在1.6-l0 MPa范围内容器属于中压容器；压力在10-98MPa范围内容器属于高压容器；超压容器的压力范围为>98 Mpa。

三、 简答题

1、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；(3)pH值不稳定；(4) 化学需氧量高。

2、列举理想的药物工艺路线的 5个特征 (每个1分，列举 5项即可)。 1) 化学合成途径简易， 即原辅材料转化为药物的路线要简短： 2) 需要的原辅材料少而易得，量足；

3) 中间体易纯化，质量可控，可连续操作； 4) 可在易于控制的条件下制备，安全无主毒 5) 设备要求不苛刻；6) 三废少，易于治理； 7) 操作简便，经分离易于达到药用标准： 8) 收率最佳，成本最低，经济效益最好。 3、 影响中试放大的因素有哪些？

(l)物理方法，利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污染物分离出来，在分离过程中不改变化学性质； (2) 化学方法，利用化学反应原理处理废水中各种形态的污染物分离出来。(3)物理化学方法，综台利用物力和化学的作用除去废水中污染物。

(4)生物方法，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。 4、中试放大试验中应注意的问题。

(1) 原辅材料的过渡试验； (2) 设备材质和腐蚀试验；(3)反应条件限度试验；(4) 原辅材料、中间体及新产品质量的分析方法研究； (5) 反应后处理方法的研究。 5、列举药物生产工艺研究的七个重大课题中的任五项，每答对一项4得分。 药物生产工艺研究的七个重大课题：(1)配料比；(2)溶剂；(3)催化； (4)能量供给；(5)反应时间及其监控；（6)后处理； (7)产 。 品的纯化和检验

6、物料衡算的基准是什么？什么是转化率、收率和选择性，三者之间的关系怎样？

料衡算可以以每批操作为基准，也可以为单位时间、每千克产品为基准；选择性即各种主、副产物中，主产物所占的比率或百分数，可用符号φ表示；转化率对于某一组分A来说，生成产物所消耗掉的物料量与投入反应物料量之比简称为该组分的转化率，一般以百分率表示，用符号XA表示；收率是主要产物实际产量与投入原料理论产量之比值，也用百分率表示，用符号Y表示； 三者间的关系为 Y=Xφ。 7、试述如何确定配料比及意义

答：有机反应很少是按照理论值定量完成，配料比主要根据反应过程的类型来考虑：

1)不可逆没应：可采取增加反应物之一浓度 (即增加其配料比)， 或从反应系统中不断去除生成物之一， 以提高反应速度和增加产物的收率。 2)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。最适合的配料比应是收率最高，同时单耗较低的某一范围内。 3)若反应中，有一反应反物物不稳定，则可增加其用量，以保证有足够的量能参与主反应。

4) 当参与主、副反应的反应物不尽相同时，应利用这一差异，增加某一反应当量，以增加主反应当竞争力。

5)为防止连续反应 (副反应)的发生，有此反应的配料比应该小于理论量，使反应进行到一定程度，停下来，即提限制反应时间。 确定配料比与反应应物浓度意义，提高收率、降低成本、减少后处理负担。

8、什么是催化剂的活性，其影响因素有哪些？ 催化剂的活性就是催化剂的催化能力。在工业上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到的产品量来表示。 影响催化剂活性的因素：

(1) 温度：温度对化剂活性影响很大，温度太低时，催化剂的活性小，应

速度很慢，随着温度上升，反应速度逐增大，但达到最大反应速度后，又开始降低。绝大多数催化剂都都有活性温度范围。

(2) 助催化剂：在制备助催化剂时，往往加入少量物质 (<1%。)，这种物质活性很小，但却能显著提高催化剂的活性、稳定性或选择性。 (3)载体 (担体)：常把催化剂负载在某种惰性定物性质上，这种物质成为载体。

常用的载体活性碳、 硅藻土、 氧化铝、 硅酸等。使用载体可以使催化剂分散，从而使有效面积增大，既可以提高其活性，又可以节约其用量。同时还可以增加催化剂的机械强度，防止其活性组分在高温下发生熔结现象，影响催化剂的使用寿命。

(4) 毒化剂：对于催化剂的活性有抑制作用的物质，叫做催化毒物。有些催化剂对毒物非常敏感，微量的催化毒物即可以使催化剂的活性减少甚至消失。

9、简答三废防治的措施。

生产工艺绿色化；循环使用与无害化工艺；资源回收综合利用；加强设备管理；

10、写出 BHC公司因发明以异丁基苯经合三成步布洛芬的新方法而获得1997年度美国“总统绿色化学挑战奖”的变更合成路线奖的布洛芬合成路线（三步反应）

O(CH3CO)2OCOOHHFRaney NiH2

9、简述反应器的概念及其作用。

是用来进行化学或生物反应的装置，是一个能为反应提供适宜的反应条件，以实现将原料转化为特定产品的设备；其作用是为化学或生物反应提供可人为控制的、 优化的环境条件。 10、简述反应器设计的主要任务。 1) 选择反应器的形式和操作方法；

2) 根据反应及物料的特点，计算所需的加料速度、操作条件以及反应器体积，并以此确定反应器主要构件尺寸；3) 同时还应考虑经济效益和环境保护等方面的要求。

11、简述氯霉素的以乙苯为起始原料经对硝基苯乙酮合成路线的优缺点？

优点：起始原料易得，各步反应收率高，技术条件要求不高，在化学合成上巧妙了利用了前手性元素和还原剂的特点，进行手性合成。

缺点：合成步骤较多，产生大量的中间体和副产物，如无妥善的综合利用途径，必将增加生产负担和巨大的环境污染。 . 12、简述氯霉素包括哪几条合成路线？

以对硝基苯甲醛为起始原料的合成路线，以苯甲醛为起始原料的合成路线；以乙苯为原料的含成路线；以苯乙烯为起始原料的合成路线。 5.中试放大的研究内容。

生产工艺路线的复审；设备材质与形式的选择；搅拌器形式与搅拌速度考

察；反应条件的进一步研究；工艺流程与操作方法的确定。 13、如何解决氯霉素立体构型问题？

采用刚性结构的原料或中间体，具有指定空间构型圜刚体结构进行反应

时，不易产生差向异构体；利用空间位阻效应； 使用具有立体选择性的试剂。

14、简述乙苯硝化用混酸中硫酸的作用。

1)使硝酸产生硝基正离子NO2+,后者与乙苯发生亲电取代反应； 2) 使硝酸的用量减少至近于理论量： 3) 浓硝酸与浓硫酸混合后，对铁的腐蚀性很少，故硝化反应可以在铁制反应器中进行。

15、以下为宜苯乙烯出发经α-羟基对硝基苯乙胺制备氯霉素的合成路线，请根据反应以流下程为填写中间体及反应试剂，每空 1分。

HCCH2OCH3ClClOCH32/CH3OHHNO3/H2SO4ClNHH3CCH2OHO2NONHO3NH2Ac2N2O/AcOHOHHON2NOHNaN2CrO7OO2NOO2N

四、分析题

1、液体联苯混合物自然循环加热装置的工艺流程如附图所示。请简要指

出图中设备3、4、5、7设备名称及作用。

答： 设备3： ； 设备4： ；

设备5： ； 设备7： ； 设备3-贮存联苯混合物，当温度较低而使联苯混合物凝固时，可利用其中

的加热装置，使联苯混合物熔化。

设备4-用于回收联苯混合物蒸汽，减少挥发损失 设备5-联苯混台物在被加热的过程中体积

将发生膨胀，因此，系统不能采用封闭操作。 此投备用于贮存因体积膨胀而增加的联苯

混合物。此外该设备还可观察液体联苯的液位。 设备7-当出现紧急情况，需要立即停止设备1的

加热时，可将联苯混合物泄入该设备中，以防设备l发生 事故。

2、用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成为：HNO347%、

HO24%；氯苯与混酸中摩尔比为 1：1.1；反应开始温度为40-55℃，并逐渐升温80℃；硝化时间为2h；硝化废酸中含硝酸小于工1.6 %,含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯的1%。现设计 A、B、C 三种工艺流程，试以混合硝基氯苯的收率及硫酸、硝酸、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：仅指出那一种流程最好或最差而不说明理由者不得分。 ) 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，而且存在废酸中的硝酸和硝基氯苯还会使废酸的用途受到限制。 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

产硝基氯，从而回收了废酸中的硝酸，降低了硝酸的单耗。同时，生成的混合物硝基氯苯与硝化混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。

与比方案A相比，方案B可降低硝硫的单耗，提高了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，不仅使增加氯苯的单耗居高不下，而且还会增加氯苯的单耗。此外，存在于废酸中的氯苯也会使废酸的用途收到限制。

C方案：在萃取从之而后，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，从而大大又降增低了硫酸的单耗。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。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。

五、问答题：

1、怎样通过青霉菌培养基的控制来提高青霉素产量？

在主霉素霉素生产过程中，让培养基中的主要营养物只够维持青霉菌在前4h生长,而40h的后生产中，靠低速连续补加葡萄糖和氮源等，使菌半饥饿，延长青霉素的合成期，大大提问了产量。所需营养物限量的补加常用来控制营养缺陷型突变菌种，使代谢产物积累到最大。青霉素发酵中采用补料分批操作法，对葡萄糖、铵、苯乙酸进行缓慢流加，维持一定的最适浓度。葡萄糖的流加，浓度过乙低使抗生素合成速度减慢或停止，过高则导致呼吸活性下降，甚至引起自溶，葡萄糖浓度调节是根据PH，溶氧或CO2释放率予以调节。

碳源的选择：生产菌能利用多种碳源,乳糖，蔗糖,葡萄糖,甘露糖、淀粉和天然油脂。经济核算问题，生产成本中碳源占 12%以上，对工艺影响很大；糖与结合形成糖基-6-APA，影响青霉素的产量。葡萄醣、 乳糖粘合能力强，而且随时间延长而增加延长。通常采用葡萄糖和乳糖。发酵初期，利用快效的葡萄糖进行菌丝生长。当葡萄糖。耗竭后，利用缓效的乳糖，使pH稳定，分泌青霉素。可根进据行形态变化，滴加葡萄糖，取代乳糖。目前普遍采用淀粉的酶水解产物，葡萄糖化液流加。降低成本。

氮源：玉米浆是最好的，是玉米淀粉生产时的副产品，含有多种氨基酸及其前体苯乙酸和衍生物。玉米浆质量并不稳定，可用花生饼粉或棉籽饼粉取代。补加无机氮源。无机盐：硫、磷、镁、钾等。铁有主母，控制在30ug/ml以下。

流加控制：补糖，根据残糖、pH、尾气中CO2和O2含量。残糖在0.6%左右，pH开始升高时加糖。补氨：流加酸酸铵、氨水、尿素，控制氨基氮0.05% 。

添加前体：合成阶段，苯乙酸及其衍生物，苯乙酰胺、 苯乙胺、 苯乙酰甘氨酸等均可为青霉素侧链的前体，直接掺入青霉素分子中。也具有刺激青霉素合成作用。但浓度大于 0J9%时对细胞和合成有毒性。还能被细胞氧化。策略是流加低浓度前体，一次加入屋里低于 0.l%，保持供应速率略大于生物合成的需要。

2、手性紫杉醇侧链的合成有哪些代表性的方法？说明其合成原理，并分别写出合成路线。

手性紫杉醇侧链的方法有许多种，其中具有代表性的方法有双键不对称氧化法和醛反应法。双键不对称氧化法可以从顺式肉桂醇出发，用

Sharpless环氧化法合成出手性的环氧化合物，经叠氮开环等反应最后制得紫杉醇侧链，见(a)。

也可以从反式肉桂酸甲酯出发，在手性催化剂作用下进行双羟基化反应，再将得到的双羟基化合物转化成叠氮化合物，最后也得到紫杉醇侧链，见(b)。醛醇反应法是合成手性紫杉醇恻链的另一种有效的方法。如以苯乙酮为原料在手性催化剂作用下使苯乙酮与烯醇硅醚发生荃醇缩合反应，然后将产物的C-3反式羟基变为顺式氨基，经处理即得紫杉醇侧链，见(C)。

OPhCH. t-BuOOH,Ti(OiPr)2OH14HH(a)2. RuCl3,NaIO4,CH2N2PhCO2CH3NNaN3OO3或TMSN3ZnClPhOCH3PhNHO2OHPhOCH3OHOON（b）PhCOOMeOH3OPhNHO手性催化剂PhOMePhOMeOHPhOMeOHOH

OOTMSOHO(c)+SEtSn(OTf)2OBun-Bu2Sn(OAc)PhSEt2OOBu1.NH3,Ph3P,DEADNH2OPhNHO2.Ph3P,H2O,THFPhSEtOBuPhSEtOBu

六、计算题-物料衡算

1、硝化混酸配制过程的物料衡算。已知混酸组成为H2SO4 46%(质量百分比，下同)、HNO3 46%、H2O 8%，配制混酸用的原料为92.5%的工业硫酸、98%的硝酸及含H2SO4 69%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。

解：混酸配制过程可在搅拌釜中进行。以搅拌釜为衡算范围，绘出混酸配制过程的物料衡算示意图。

解：取设备为衡算体系，1000千克混酸为计算基准

对HNO3进行物料衡算得：0.98 G硝酸= 0.46×1000 (a) 对H2SO4进行物料衡算得：0.925 G硫酸+ 0.69G废酸=0.461000 (b) 对H2O进行物料衡算得：

0.02G硝酸+0.075G硫酸+0.31G废酸=0.08×1000 (c) 解得：G硝酸=469kg, G硫酸=399.5kg, G废酸=131.1kg 混酸配制过程的物料平衡表(见下图 ）

3、甲氧苄氨嘧啶生产中由没食子酸经甲基化反应制备三甲氧苯甲酸工序，测得投料没食子酸25.0kg，未反应的没食子酸2.0kg，生成三甲氧苯甲酸24.0kg，求转化率、选择性和收率。（2012、2013年真题）

解：

X?反应物A的反应消耗量25.0?2反应物A投料量?100%.025.0?100%?92%Y=产物试剂得量按某一主要原料计算的理论产量100% ?24.0?100%?85.125.0?212% 18824.0?188??21225.0?2.0?100%?92.5%

3-1 甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸。已知甲苯的投料量为1000kg，反应产物中含对甲苯磺酸1460kg，未反应的甲苯20kg。试分别计算甲苯的转化率、对甲苯磺酸的收率和选择性。

CH3CH3+ H110~140 0C2SO4+ H2OSO3H分子量929817218

4、用1876kg混酸（HNO3 32%、H2SO4 56%、H2O12%）对1052.6kg含量

为95%的乙苯进行硝化，乙苯的转化率100%，全部生成一硝基乙苯，其中对位、邻位与间位比例为50：44：6。已知硝化反应温度为40 ℃，求硝化过程的物料衡算。 解：反应方程式

C2H5C2H5H+HNO2SO43NOH2+2O1066315118999.97答：反应中共加入混酸的质量为1876 kg，

其中，含HNO3 1876×32%=600.32kg； 含H2SO4 1876×56%=1050.56kg；

含H2O 1876×12%=225.12 kg。

由题意知，乙苯的乙苯的纯度为95%，转化率100%， 则参加反应的乙苯为1052.6×95%×100=999.97kg

151生成的对位、邻位与间位“硝基乙苯”的总量为999.97?1424.5kg

106 则，对硝基乙苯：1424.5 x 50%=712.25kg 邻-硝基乙苯：1424.5 x 44%=626.78kg 磺化物（对+邻+间甲苯磺酸）= 1000?99.9%?98%?172?1830.3kg 92对甲苯磺酸= 1830.3?82%?1500.8kg

邻甲苯磺酸= 1830.3?9.2%?168.4kg 间甲苯磺酸= 1830.3?8.8%?161.1kg 间硝基乙苯：1424.5 x 6%=85.47kg

参与反应的HNO999.97633的量为

106?594.32kg

剩余HNO3的量为600.32-594.32=6kg 剩余H2SO4：1050.56kg 剩余H2O（原混酸中）：225.12kg

594.32?18?169.81kg 硝化反应生成的H2O：63

共有水：225.12+169.81=394.93kg

4-1、在间歇式反应釜中用浓硫酸磺化生产对甲苯磺酸，试对该过程作物料衡算。

已知1000kg，纯度99.9%（质量）；浓硫酸1100kg，纯度98%，甲苯转化率为98%，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行为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，且磺化过程中无物料损失。

解：原料甲苯中的甲苯量为：1000×0.999=999kg

原料甲苯中的水量为：1000-999=1kg 浓硫酸中的硫酸量为：1100×0.98=1078kg 浓硫酸中的水量为：1100-1078=22kg 进料总量为：1000+1100=2100kg ，

其中含甲苯999kg，硫酸1078kg，水23kg。

CH3CH3+H2SO4110～140℃SO3H+H2O分子量929817218

生成水的总量= 1000?99.9%?98%?1892?191.5kg 系统中共有水=23+191.5=214.5kg 脱水器中的水=214.5×90%=193.1kg 磺化液中的水为=214.5×（1-90%）=21.4kg

4-2、乙苯用混酸硝化，原料乙苯的纯为95%，混酸中(HNO332%，H2SO4 56%，H2O12%)，HNO3过剩率（HNO3过剩量与理论耗量之比为）0.052。乙苯的转利率为99%。转化为对邻间分别为52%、43%、4%。若年产300吨对硝基乙苯，年工作日为300天，试以一天为基准作为硝化反应的物料平衡计算。（2013年） 解：（解：（1）每天应生产的对硝基乙苯的量为： 300/300=1t=103kg 则总的\硝化物\ 邻硝基乙苯=1923.08×0.43=826.92kg

间硝基乙苯=1923.08×0.04=76.92kg

杂质1=1923.08×0.01=19.23

C2H5C2H5+HNOH2SO43NO2+H2O1066315118（2）

1350

参加对位反应的乙苯1000?106151?701.99kg 则参加反应的乙苯701.99/0.52=1350 总的纯乙苯为：701.99/0.52/0.99=1363.61

剩余的乙苯 1363.61-1350=13.61 或1363.61×0.01=13.64 工业用乙苯为：1363.61/0.95=1435.38kg，

含杂质2： 1435.38- 1363.61=71.77 或1435.38×0.05=71.77

（3）参加反应的硝酸：1350?63106?802.36kg 则，有总的硝酸 802.36（1+0.052）=844.08 未参加反应的硝酸 802.36×0.052=41.72 混酸有：844.08/0.32=2637.75

H2SO4 2637.75×0.56=1477.14 H2O 2637.69×0.12=316.53

（3）反应生成的H2O 1350?18106?229.25kg

总共有水：229.25+316.53=545.78

5、在催化剂作用下，甲醇用空气氧化可制取甲醛。反应方程式如下：为

保证甲醇有足够的转化率， 在进科中空气过量50%，甲醇的转化率式可达75%。已保知甲醇的流量3200kg/h，试进行物料衡算，并将结果汇总于附表。(2012年真题)

解：用空气氧化甲醇制取甲醛的反应方程式如下：

CH3OH+0.5O2HCHO+H2O分子量 320.5 x 323018

物料衡算示意图如下：

甲醇甲醇： 3200kg/h甲 醇甲醛 空气：氧气空气产物水惰性组分氧化氧气惰性组分

输入：所需氧气的流量为：3200×0.5×32×150%=2400kg/h所需空气的流量为：2400×293232×0.21=10353kg/h其中惰性组分的流量为：10353-2400=7953kg/h

输出：甲醇的流量为：3200×0.25=800kg/h甲醛的流量为：3200×0752×30=2250kg/h水的流量为：3200×0752×18=1350kg/h氧气的流量为：2400-3200×075%×0.5×32=1200kg/h32惰性组分的流量为：7953kg/h

物料衡算计算

结果汇总于附表中 附表甲醇空气氧化物料平衡 物料名称 流量kg/h 物料名称 流量kg/h

甲醇 3200 甲醇 800 输 氧气 2400 输甲醛 2250 空 水 1350 入 气 惰性组分 7953 出 氧气 1200 惰性组分 7953 总计 13553 总计 13553

6、浓度 20%的羟丙哌嗪酒石酸盐，以每小时 l0000 kg 的流速进入一高效蒸发器。浓缩至50%后，放入结晶罐，上层的饱和溶液 (37.8℃时，溶解度0.6kg羟丙哌嗪酒石酸盐/kg水)进行循环进行循环 (见附图)，求物料流速 (M、R)。 （2011年真题）

解：按题意有四个未知数，即 W、M、C和R，而对每一个单元设备均可列出两个组分物料衡算式，因此可得唯一解。

(1) R的质量分率，以lkg为基准，饱和循环物流含 1.6kg溶液， 故组成为0.6/1.6--0.375 羟丙哌嗪酒石酸盐/(kg 溶液)-1。

R 的质量分数为 0.375 羟丙哌嗪酒石酸盐和0.625kg水

(2)以羟丙哌嗪酒石酸盐为联系组分,计算结晶的羟丙哌嗪酒石酸盐的量，即l0000x0.20/96=2083kg/h

(3)计算循环物流R可以来用：①对蒸发器进行计算

②对结晶罐进行计算，但第二种方法比较容易。总物料衡算M=C+R M=2083+R 组分（羟丙哌嗪酒石酸盐）物料衡算 MXM= Cxc+RXR 0.5M=6C+0.375R=2000+0.375R 解上面两个方程得：M=975lkg/h R=7668kg/h

w水 F 进料10000Kg/h蒸发器M 浓缩液148.9℃羟丙哌嗪酒石酸盐 50% 20%水 50%R羟丙哌嗪酒石酸盐 ?? 水 80%结晶罐37.8℃结晶丙哌嗪酒石酸盐 96% 水 4%

附图 丙哌嗪酒石酸盐浓缩结晶流程图

7、今拟用 60%发烟硫酸来磺化硝基苯磺酸。己知该厂的生产任务每天投料1t硝基苯，试作物料衡。已知收率为 90%，硝基苯100%转化。假设过程除了主要反应外，还有5-硝基-1，3苯二磺酸生成，反应损失不计。硝基苯的纯度98%。查得硝基苯磺化时Ⅱ值为82，物料密度为ρ=1173Kg/m3, 60%发烟硫酸ρ=20201173Kg/m3。

解：每天投入硝基苯的量为 1000/123=8.13kmol

SO3SSO3H3HHO+SO3+2SO3NONO2NO2NO22123802031231602837.317x1x2 0.813y1y2

其中 7.317kmol按反应 (l)进行，0.813kmo1按反应 (2) 进行。 所以，消耗 SO3 的量=x1+y1=7.317×80+ 0.813×2×80=715.56kg 生成一磺化物的量=x2=7.317×203=1485.4kg 。 生成二磺化物的量=y2=0.813x283=230.1 KgⅡ

随硝基苯带入杂质的量=1000x2/98=20.4Kg，因此，共投入粗硝基苯的量=l0O0+20.4=1020.4Kg，则粗硝基苯的体积 V=1020.4/11 73=0.870m3。 依据下式：

Ms=McMx 80n(100-N)(S-N)

1、用硫酸为催化剂，把CHP分解成苯酚和丙酮的反应是一级反应，今在一间歇反应釜中进反应，当反应经历30s时取样分析CHP的转化率为90%，欲使转化率达99%， 还需要多少时间？ 解：在闾歇反应釜中进行一级反应，有??式中Ms-----磺化剂用量，Kg；Mc-----被磺化物的用量，Kg S--------以 SO3 量表示的磺化剂浓度，% N-------以 SO3含量表示的废酸浓度，%

M-------被磺化物的分子量；n-------引入磺酸基的个数。

Mc11 lnk(1?xAf)100-n 30?11ln 解得： k=0.0768 s-1 Ms=×80n( )磺化剂的用量：

MS-N

M'cM''cMs=×80n'( )100-n+S-N×80n( )100-nM1MS-N

=7.317X80X1X100-82+0.813X80X2X100-82=1203.5Kg92.7-8292.7-82

其中 60%发烟硫酸的S=60+40x80/98=92.7

式中 Mc’一磺化物的量，Kg ；Mc’’ 二磺化物的量，Kg 投入SO3的量= 1203.5X0.927=115.6Kg 投入H2O的量=1203.5x(1-0.927)=87.9Kg 磺化剂的体积=1203.5/2020= 0.59m3

在废酸中剩下的SO3的量=115.6-715.5=400.1Kg 废酸量=1203.5-715.5=488kg

废酸浓度= 400.1/488X100=82（即N值）

七、计算题-反应器

反应器工艺计算公式（一级反应）： 间歇釜:??1kln1(1?x； 等温液相：?c?1ln1 Af)k(1?xAf)单釜连续：??xAf1k(1?x多釜串联：xAN?1??1?k??N ，C?CA0ANAf)；（1?k?）N注释：?：反应时间；k：反应常数；xAf：反应物A到达终点的转化率

k(1?0.9) t?1kln1(1?0.99) 解得： t=60S ?t=60-30=30S 2、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%所需要的时间为13min。试计算（1）该反应在理想管式反应器中迸行时，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：在闾歇反应釜中进行一级反应，有??11kln(1?x Af) 可知：13?1kln1(1?0.7) ，可得k=0.0926min-1 (1)在理想管式反应器：?c?1kln1(1?x)?13min Af(2)在单台理想连续釜式反应器：??xAf0.7k(1?xAf)?0.0926(1?0.7)?25.2min

3、 当水大量过量时， 醋酐水解反应为一级反应。 己知40oC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%，进试料计算所需反应器的总有效容积。

解：多釜等容串联反应器：xAN?1?1(1?k?)N 代入数据得：

0.99?1?1(1?0.38?)4 解得：?=5.69min VR?4V0??4?50?5.69?1138L 4、 醋酐稀水榕液在 25℃时连续进行水解，反应速度方程式为 rA=0.158CAmol/(cm3.min),醋酐浓度为1.5×l04 mol/cm3，进料流量为500 cm3/min。现有 2个 2.5 L和15L的搅拌反应釜可供利用， 问： (l)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1个5L的管式反应器，转化率为多少？

注意：前2道小题均需通过计算说明，结论正确但无计算过程者，不得分。 解：(1) 1 个5L 搅拌釜连续操作。 由??VRV?xAF1?x得：5?xAF.158(1?x解得： xAF?0.612 0k(AF)500?10?30AF) 2个2.5L 的搅拌釜串联操作，??VRV?2500?5min。N=2，则：0500x?1?1(1?k?)N?1?1AF(1?0.158?5)20.688 故串联转化率较高。

(2) 2 个2.5L 的搅拌釜并联操作

250500?10?3?xAF0.158(1?x 解得AF)xAf=0.612，故2 个2.5L 釜并联操作，不能提高转化率。

(3) 用1 个5L 的管式反应器

由??VR11V?ln?x得5?3?1ln1解得xAf=0.794 0k1AF500?100.1581?xAF5、在两个等容串联釜中进行某一级不可逆反应，A→R+P，反应条件下K=0.0006/S。已知A的初始浓度CAO=4 kmol/m3，A的处理量为Vo=4.5m3/h。欲使最终转化率达到72%，试计算：(1) 该多釜串联系统的总体积；(2) 各

釜的出口浓度。

1解:(1)x1AN=1-(1+Kt)20.72=1-(1+0.0006τ2解得：τ=1483sV=2V1483)T0τ=2×4.5×=3.71m33600C(2)CA0AN=CCA0(1+Kτ)NA1=(1+Kτ)N=4=2.117kmol/m31+0.00006×1483CCA0A2=(1+Kτ)N=42=1.120kmol/m3(1+0.00006×1483)

6、某厂小试用容器V1=9.36L的搅拌釜，搅拌釜直径D1=229mm，采用直径d1=76.3mm的涡轮式搅拌机，在转速n1=1273rpm时获得良好的生产效果。已知该搅拌器可按照叶端周围速度不变的放大准则进行放大，请根据小试实验数据设计一套容积V2=2m3的搅拌釜，即分别计算2m3的搅拌釜的直径D2、搅拌器的直径d2和转速n2。

解：因设备与小型设备几何相似，所以大型搅拌釜的直径为：

、

按照叶端周围速度不变的放大准则进行放大，大型搅拌器的转速为：n2=n1d1d=1273×76.3=213rpm24567、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机。搅拌机的直径d=0.7m，转速n=150rpm，发酵液的密度?=1050kg/m3，粘度μ=0.1Pa×s，求搅拌机所需的功率。

注：对于六叶直叶圆盘涡轮搅拌机，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的计算公式为：

解:Re=d2np0.72μ=×150×105060×0.1=1.29×104>104为完全完全湍流状态所以，P=Kpn3d5=6.1×1050×( )×1500.75=16820W=16.8kW校正系数f为：f=1H60LD3dd=132.13=1.200.70.7

故实际所需的搅拌器的功率为：P=1.20×16.8=20.2kW

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