化学制药工艺学题库有答案修订版精编WORD版

化学制药工艺学题库有答案修订版精编

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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

7、用苯氯化制各一氯苯时以量。已知每l00 mol苯与二氯苯以及38、61 mol未反苯，损失l mol的苯。则苯

A、39%

B、 62%

8、以时间“天”为基准进计算出产品的日产量，再量，并以此为基础进行物来计算，腐蚀较轻或较重艺尚未成熟或腐蚀较重的

A、240

B、280

C、

9、选择重结晶溶剂的经验官能团的化合物时应选用

A、乙醇

B、乙醚 C

10、下面不属于质子性溶

A、乙醚

B、乙酸 C

11、载体用途不包括【

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

A、一个

B、 2个.

C、

18、氯霉素是广谱抗生素

A、伤寒杆菌

B、痢疾杆

19、下列不具有抗癌作用

A、放线菌素

B、博来霉

10、青霉素工业大规模发【 A 】 A、三级 B、二

20、四环素发酵培养工艺

A、100-200mg/L

B、100-

21、甾体化合物的生产工

A、天然提取

B、化学合

22、紫杉醇属于哪类化合

A、三环二萜

B、蒽醌

23、紫杉醇分子结构中有

A、 9

B、 8

C、

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

29、釜式反应器的操作方

A、阃歇操作

B、半连

C、间歇操作和连续操作

30、釜式反应器可采用的

A、连续操作和间歇操作

C、连续操作和半连续操作

31、实际生产中，搅拌充器内的【 A 】

A、温度、组成与位置无关

C、温度、组成既与位置无

32、釜式反应器串联操作

A、2

B、 3

C、

33、对于等温等容过程，率，在间歇理想釜式反应中所需的空间时间τc之间的

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t C之间的关系为【 A 】

A、 t〉t C

B、t=t C

C、t〈t C

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 采用【 B 】

A、螺旋浆式搅拌器

B、螺

38、以下属于发酵焙养基

A、生物学原则

B、高效

C、工艺原则

D、以上

39、发酵过程须检测的参

A、化学物药理参数

B、

40、我国的GMP推荐，一数不少于【 D 】次h-1。

A、10

B、15

C、2

41、对于热可塑性性药物A干法体粉碎 B、湿法粉碎

42、某反应体系的湿度为

A、低压饱和水蒸汽

B、

43、某反应体系的温度为

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____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

4、对于反应级数较低，且用 ____B____。

A、? 间歇釜式反应器

C、? 多台串联连续操作釜

5、对于平行反应，若主反____A____。

A、单台连续釜式作搅拌釜

6、对于平行反应，若主反____A____。

A、? 单釜连续反应器?

C、歇釜式反应器

D、

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同一反应在同一条件下达容积(?? A?? )管式反应器

A、大于

B、等于

15、若忽略间歇釜式反应能力 ____B____管式反应

A、? 大于?

B、? 等于?

16、对于等温变容过程，率，在间歇理想釜式反应器中所需要的空间τ时间

A、??τ>τC

B、??τ=τC

C、

17、某气相反应在等温管质的摩尔量逐渐减小，则之间的关系为 ____C____

A、?τ<τC

B、?τ=τC

C、

18、在管式反应器中进行为：A(g)+2B(g)=C(g)+D(g 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经济、安全、高效的化学量控制。

2、新药开发的历程为靶标前开发I期、临床开发lI期

3、药物合成工艺路线设计1

4、基于生产工艺过程的工艺规程，包括起始原料意事项、生产过程控制。

4、试验设计及优选方法是应用技术；其常用实验方和匀设计优选法。

5、制药工艺的研究可分为验室、中试车间和生产车

6、中试放大研究方法包括大、化学反应器放大、生

7、影响中试的因素包括放的其他因素有原料输送、

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要的氧量分别用 C0D Mn表17、生化需氧量值反映水说明水中有机污染物质越18、生化需氧量值值反映越高说明水中有机污染物19、头孢氨苄的生产国内ADCA 缩合法、和苯甘氨20、半合成头孢菌素类与生物酰化法和化学酰化法法三种。

21、基因工程菌发酵制药程主要包括基工程菌的构括分离纯化、药物制剂与22、常用的灭菌方法有化和培养基过滤灭菌。

23、维生素 C的工业生产

24、塞来克西流为Ⅱ型环合成，请完成以下反应流

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，利用物理作离过程中不改变化学性质(2) 化学方法，利用化学反来。(3)物理化学方法，综(4)生物方法，利用微生物机污染物转化为稳定，无

4、中试放大试验中应注意(1) 原辅材料的过渡试验；验；(4) 原辅材料、中间体理方法的研究。

5、列举药物生产工艺研究分。

药物生产工艺研究的七个 (4)能量供给；(5)反应时间品的纯化和检验

6、物料衡算的基准是什么关系怎样？

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X A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担。

8、什么是催化剂的活性，催化剂的活性就是催化剂量（或单位表面积)的催化影响催化剂活性的因素：(1) 温度：温度对化剂活性速度很慢，随着温度上升又开始降低。绝大多数催(2) 助催化剂：在制备助催质活性很小，但却能显着(3)载体 (担体)：常把催化载体。

常用的载体活性碳、化剂分散，从而使有效面量。同时还可以增加催化熔结现象，影响催化剂的

(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）

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体积，并以此确定反应器境保护等方面的要求。

11、简述氯霉素的以乙苯点？

优点：起始原料易得，各成上巧妙了利用了前手性缺点：合成步骤较多，产用途径，必将增加生产负12、简述氯霉素包括哪几以对硝基苯甲醛为起始原线；以乙苯为原料的含成试放大的研究内容。

生产工艺路线的复审；设考察；反应条件的进一步13、如何解决氯霉素立体采用刚性结构的原料或中时，不易产生差向异构体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。

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混合物。此外该设备还可设备7-当出现紧急情况，需加热时，可将联苯混合物事故。

2、用混酸硝化氯苯制备混HO24%；氯苯与混酸中摩渐升温80℃；硝化时间为氯苯为获得混合硝基氯苯合硝基氯苯的收率及硫酸比较确定三种流程的优劣说明理由者不得分。 )答： A方案：将分离后的使硫酸的单耗居高不下；及少量的硝基氯苯，直接的收率下降，而且存在废限制。

B方案：在硝化分离之后，废酸加入萃取罐，使硝化

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采用补料分批操作法，对的最适浓度。葡萄糖的流止，过高则导致呼吸活性PH，溶氧或CO2释放率予碳源的选择：生产菌粉和天然油脂。经济核算响很大；糖与结合形成糖粘合能力强，而且随时间酵初期，利用快效的葡萄效的乳糖，使pH稳定，分糖，取代乳糖。目前普遍低成本。

氮源：玉米浆是最好基酸及其前体苯乙酸和衍棉籽饼粉取代。补加无机母，控制在30ug/ml以下。

流加控制：补糖，根0.6%左右，pH开始升高时氨基氮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)。

NaN或TMSN

(a)

（b）

六、计算题-物料衡算

1、硝化混酸配制过程的物比，下同)、HNO3 46%、酸、98%的硝酸及含H2SO 1000kg混酸时各原料的用可忽略不计。

解：混酸配制过程可在搅配制过程的物料衡算示意解：取设备为衡算体系，对HNO3进行物料衡算得对H2SO4进行物料衡算得对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：

92%1000

.250.20.25%100A A =?-?=投料量反应物的反应消耗量反应物X 按某一主要原料计算的理论产量

产物试剂得量

100%

%1.85%100188

2120.250

.24=??

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。

4、用1876kg 混酸（HNO 3 32%、H 2SO 4 56%、H 2O12%）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

答：反应中共加入混酸的

其中，含HNO 3 1876×

含H 2SO 4 1876×56%=

含H 2O 1876×12%=22

由题意知，乙苯的乙苯的

则参加反应的乙苯为1052

生成的对位、邻位与间位

则，对硝基乙苯：1424

邻-硝基乙苯：1424.5 x

间硝基乙苯：1424.5 x 6

参与反应的HNO 3的量为

剩余HNO 3的量为600.

剩余H 2SO 4：1050.56kg

剩余H 2O （原混酸中）：

硝化反应生成的H 2O ：

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 。

CH 3

H 2SO 4

110～140℃

CH 3

++H 2O SO 3H 分子量

172

磺化物（对+邻+间甲苯磺酸）= kg 3.183092

172%98%9.991000=?

?? 对甲苯磺酸= kg 8.1500%823.1830=?

邻甲苯磺酸= 3

.1830间甲苯磺酸= 3

.1830生成水的总量= 1000

系统中共有水=23+19

脱水器中的水=214.5×

磺化液中的水为=214

4-2、乙苯用混酸硝化，原

56%，H 2O12%)，HNO 3过

0.052。乙苯的转利率为9

年产300吨对硝基乙苯，

应的物料平衡计算。（20

解：（解：（1）每天应生

则总的"硝化物"1000/0.

邻硝基乙苯=1923.08×0

间硝基乙苯=1923.08×0

杂质1=1923.08×0.01=1

（2）

C 2H 5

HNO 3

C 2H 5

NO 2

+106

63+

H 2O

151

1350

参加对位反应的乙苯kg 99.701151

106

1000=?

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：

kg 36.802106

1350=?

则，有总的硝酸 802.36（1+0.052）

=844.08

未参加反应的硝酸 802

混酸有：844.08/0.32=2637

H 2SO 4 2637.75×0.56=

H 2O 2637.69×0.12=

（3）反应生成的H 2O 13

总共有水：229.25+316.53=

5、在催化剂作用下，甲醇

保证甲醇有足够的转化率

达75%。已保知甲醇的流于附表。(2012年真题)

解：用空气氧化甲醇制取

物料衡算示意图如下：

物料衡算计算

结果汇总于附表中附表甲

6、浓度 20%的羟丙哌嗪酒

蒸发器。浓缩至50%后，

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

M XM= Cxc+R XR 0.5M=6C+0.375R=2000+0.375R

解上面两个方程得：M=975lkg/h R=7668kg/h

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，还有基苯的纯度98%。查得硝基60%发烟硫酸ρKg/m3。解：每天投入硝基苯的量其中 7.317kmol按反应 (l)进所以，消耗 SO3的量=x1+生成一磺化物的量=x2=7.3生成二磺化物的量=y2=0.8随硝基苯带入杂质的量=1 =l0O0+20.4=1020.4Kg，则依据下式：

式中Ms-----磺化剂用量，K S--------以 SO3量表示的 N-------以 SO3含量表示的 M-------被磺化物的分子磺化剂的用量：

Ms=

其中 60%发烟硫酸的S=60+40x80/98=92.7 式中 M c’一磺化物的量，Kg ；M c’’ 二磺化物的量，Kg

投入SO 3的量= 1203.5X0.927=115.6Kg 投入H 2O 的量=1203.5x(1-0.927)=87.9Kg

磺化剂的体积=1203.5/2020= 0.59m 3

在废酸中剩下的SO 3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:)1(1ln

1Af x k -=

τ；等温液相：)

1(1

ln 1c Af x k -=τ 单釜连续：)

1(k Af Af x x -=

τ；多釜串联：()

AN k x τ+-

=11

1 ，N

）

（τk 1C C A0

AN += 注释：τ：反应时间；k ：反应常数；x Af ：反应物A 到达终点的转化率

1、用硫酸为催化剂，把C

一间歇反应釜中进反应，

90%，欲使转化率达99%，

解：在闾歇反应釜中进行

)

9.01(1ln 130-=

k 解 )

99.01(1ln 1t -=

k 解得2、在等温操作的间歇釜式

物转化掉70%所需要的时间

器中迸行时，达到相同转

续釜式反应器中进行时，

解：在闾歇反应釜中进行

可知：)

7.01(1ln 113-=

k (1)在理想管式反应器：c

τ(2)在单台理想连续釜式反