制药工程-03制药反应工程基础与设备.ppt

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1、北京广播电视大学北京广播电视大学制药工程制药工程主讲人：李云巍主讲人：李云巍http:/次数时间主要内容备注（或相关要求）111月10日19:0020:00（第12周）制药工程的学习方法，疑难问题解答2011年秋季学期制药工程课程BBS实时答疑安排表 第二章第二章制药反应工程基础与设备制药反应工程基础与设备第二章第二章制药反应工程基础与设备制药反应工程基础与设备第一节第一节 药物化学合成反应工程基础药物化学合成反应工程基础1第二节第二节 反应器的选择、设计与放大反应器的选择、设计与放大2第三节第三节 生物反应工程基础生物反应工程基础3第四节第四节 生物反应器的选择、设计与放大生物反应器的选择、

2、设计与放大42.1 药物化学合成反应工程基础药物化学合成反应工程基础2.1.1 药物化学合成工业的特点药物化学合成工业的特点（1）药物品种多，更新速度快；）药物品种多，更新速度快；（2）生产技术复杂，工艺流程长，生产成本高；）生产技术复杂，工艺流程长，生产成本高；（3）原辅材料多；）原辅材料多；（4）质量要求严格；）质量要求严格；（5）产量不断扩大，质量标准不断提高。）产量不断扩大，质量标准不断提高。药物化学合成反应工程的药物化学合成反应工程的研究内容研究内容：反应动力学反应动力学反应器结构、设计、放大反应器结构、设计、放大反应器优化反应器优化结构功能与结构功能与GMP要求一致要求一致P13多

3、选题多选题o1.药物化学合成工业的特点（药物化学合成工业的特点（）oA 药物品种多，更新快药物品种多，更新快oB 生生产产技技术术复复杂杂，品品种种多多，工工艺艺流流程程长长，所所需设备种类多，生产成本高需设备种类多，生产成本高oC 原原辅辅材材料料多多，且且有有多多种种易易燃燃、易易爆爆、有有毒毒以及具有刺激性和腐蚀性等的物质以及具有刺激性和腐蚀性等的物质oD 质质量量要要求求严严格格，产产量量不不断断扩扩大大，质质量量标标准准不断提高不断提高判断题判断题o1.新药研发是一项综合性的探索工作，需要新药研发是一项综合性的探索工作，需要多学科相互配合，难度大、周期长、耗资多。多学科相互配合，难度

4、大、周期长、耗资多。1.1 1.1 化学以及生物反应动力学化学以及生物反应动力学 反应速率：单位时间、单位反应区中物质量的变化（反应量或产物的生成量）。反应体积：反应体积：固相、液相或催化剂的堆体积固相、液相或催化剂的堆体积反应表面积：反应表面积：气固相催化反应中催化剂的内表面积气固相催化反应中催化剂的内表面积 或非均相反应中的相界面积或非均相反应中的相界面积反应系统的质量：固体或催化剂的质量反应系统的质量：固体或催化剂的质量反应区反应区1.1.1 反应速率反应速率1 化学反应动力学研究（排除传递过程影响的）化学反应速率的快慢和反应进行的方式，讨论反应本身的速率变化规律和反应机理。生物反应动力

5、学还要基于影响反应的生物量进行研究，生物量在发酵过程中是变化的。因此，比化学反应动力学要复杂。（2-1）1.1.化学以及生物反应动力学化学以及生物反应动力学1.1.1 反应速率反应速率(1)间歇过程 反应期间没有物料进出反应速率以单位时间内单位反应体积中组分i的物质量的变化量来表示：riV 组分i的单位体积反应速率，kmol/(m3h)或mol/(Ls)V反应体积，m3或Lni 组分i的瞬间量，kmol或molt反应时间，h或s（2-2）对间歇均相恒容反应有对间歇多相反应体系，反应仅在相界面上发生，有对间歇流固相反应体系，反应区可用单位质量固体（催化剂）表示，有（）（）（）1.1.化学以及生物

6、反应动力学化学以及生物反应动力学1.1.1 反应速率反应速率（2）连续过程 反应期间物料同时连续进出，稳态下物料在反应器内没有积累，反应体系中某一微元内的温度、浓度等参数不随时间而变。反应速率以单位反应体积中（或单位反应面积及单位质量固体或催化剂上）某一反应组分的摩尔流量的变化来表示：(2-4.2)(2-4.1)(2-4.3)式中，Fi-组分i的摩尔流量，mol/s或mol/h；VR-反应体积，m3与间歇过程的反应时间不同，在连续过程引入空间时间（停留时间、接触时间）概念：Fi/Q0 Q0进入反应器原料混和物的体积，m3/s(2-5)依化学计量式（2-6），可用不同组分表示反应速率(其中的ai

7、是A、B或S、R的计量系数)（2-6）化学计量方程仅表示由于反应而引起的各个参与反应的物质之间量的变化关系，方程本身与反应的实际历程无关，同时规定各计量数之间不应含有除1以外的任何公因子。实际反应投料比经常不是按计量式确定的！这样会改变物料的浓度，会影响反应速度，有时会改变反应的选择性。1.1.化学以及生物反应动力学化学以及生物反应动力学1.1.2 化学反应速率方程化学反应速率方程1.1.化学以及生物反应动力学化学以及生物反应动力学1.1.2 化学反应速率方程化学反应速率方程速率常数：速率常数：（2-7）（2-8）对于不可逆的基元反应，化学反应速率与浓度等参数之间的关系或浓度等参数与时间关系-

8、化学反应的速率方程（rate equation）可直接由质量作用定律表示：事实上，绝大多数反应都是非基元反应，式（2-7）可表示为：式（2-8）中的产物级数是负值。同时，非基元反应可分解为若干个基元反应，由反应机理导出该反应的速率方程。同样可用式（2-2）描述耗氧发酵过程的反应速度：（2-9）由于生物反应中的化学计量系数具有不确定性，通常难以得到严格意义上的反应速率。对生物反应过程来说，常用比消耗或比形成速率，尤其是具有自我催化性质的发酵过程。比速率是一个相对速度，它与生物量（以细胞干重表示）或有催化活性物质量（如酶量）有密切的关系。1.1.化学以及生物反应动力学化学以及生物反应动力学1.1.

9、3 生物反应速率方程生物反应速率方程 在生物发酵过程中，细胞在利用各种底物（原料）进行自身繁殖的同时生产各类产品。对于耗氧发酵，通常可用带有化学计量系数i的反应方程表示：细胞生长的比速率：底物消耗的比速率：对O2产物形成的比速率：对CO2对热（）（）（）细胞反应过程本质是复杂的酶催化反应体系。细胞如同一微小的反应容器，原料中的反应物透过细胞周围的细胞壁和细胞膜，进入细胞内，在酶的作用下进行催化反应，把反应物转化为产物，接着这些产物又被释放出来。细胞的生长过程包括下列阶段：延迟期、指数生长期、减速期、静止期和衰亡期。每阶段都有自己的动力学特点，尤以指数生长期和减速期最为重要。o所谓复合反应是必须

10、用两个以上化学计所谓复合反应是必须用两个以上化学计量方程方能确定各反应在反应时量的变量方程方能确定各反应在反应时量的变化关系。化关系。o在复合反应系统中同时存在几个独立发在复合反应系统中同时存在几个独立发生的化学反应，其数目与独立的计量方生的化学反应，其数目与独立的计量方程数相同。程数相同。P13P20判断题判断题o2.所谓复合反应是必须用两个以上化学计量所谓复合反应是必须用两个以上化学计量方程方能确定各反应在反应时量的变化关系。方程方能确定各反应在反应时量的变化关系。（）o4.在复合反应系统中同时存在几个独立发生在复合反应系统中同时存在几个独立发生的化学反应，其数目与独立的计量方程数可的化学

11、反应，其数目与独立的计量方程数可能并不相同。（能并不相同。（）3反应转化率和反应程度反应转化率和反应程度转化率：转化率：反应程度：反应程度：2-52-6通常采用组分通常采用组分K的转化率的转化率xK来表示反应进行的程度。来表示反应进行的程度。如果用各组分在反应前后的物质的量的变化如果用各组分在反应前后的物质的量的变化与其计量数的比值来定义反应程度，则与其计量数的比值来定义反应程度，则无论对于哪个组分，其值均是一致的，且恒为正数。无论对于哪个组分，其值均是一致的，且恒为正数。判断题判断题o3.人们通常用组分人们通常用组分K的转化率来确切地表示的转化率来确切地表示反应进行的程度。（反应进行的程度。

12、（）o单选题单选题o1.利利用用组组分分在在反反应应前前后后的的物物质质的的量量变变化化与与其其计计量量数数的的比比值值来来定定义义反反应应程程度度，则则对对于于各各个组分来说（个组分来说（）oA 各组分各组分值不一致，且恒为正数值不一致，且恒为正数oB 各组分各组分值不一致，且恒为负数值不一致，且恒为负数oC 各组分各组分值一致，且恒为正数值一致，且恒为正数oD 各组分各组分值一致，且恒为负数值一致，且恒为负数4反应速率方程反应速率方程表示反应速率与浓度等参数之间的关系，或表示浓度等参表示反应速率与浓度等参数之间的关系，或表示浓度等参数与时间关系的方程成为化学反应的速率方程（数与时间关系的方

13、程成为化学反应的速率方程（rate rate equationequation）。）。速率常数：速率常数：2-72-8反应级数反应级数o反应级数不能独立的预示反应速率的大小，它只是表明反反应级数不能独立的预示反应速率的大小，它只是表明反应速率对各组分浓度的敏感程度。应速率对各组分浓度的敏感程度。a和和b的值越大，则的值越大，则A的的浓度和浓度和B的浓度对反应速率的影响也越大的浓度对反应速率的影响也越大o反应级数反应级数a和和b的值是凭借实验来获得的，它既与反应机理的值是凭借实验来获得的，它既与反应机理无直接的关系，也不等于各计量数。只有当化学计量方程无直接的关系，也不等于各计量数。只有当化学计

14、量方程与反映实际历程的反应机理式一致时，反应级数与计量数与反映实际历程的反应机理式一致时，反应级数与计量数才会相等，对于这类反应我们称之为基元反应，它可以直才会相等，对于这类反应我们称之为基元反应，它可以直接应用质量所用定律来列出其反应速率方程。接应用质量所用定律来列出其反应速率方程。o由于反应级数是由实验获得的经验值，所以只能在获得其由于反应级数是由实验获得的经验值，所以只能在获得其值的实验条件范围内加以应用；它们在数值上可以是整数、值的实验条件范围内加以应用；它们在数值上可以是整数、分数或零，亦可以是负数，但总反应级数在数值上很少是分数或零，亦可以是负数，但总反应级数在数值上很少是达到达到

15、3的。的。单选题单选题o2.对于反应级数，以下说法错误的是（对于反应级数，以下说法错误的是（）oA 反应级数不能独立预示反应速率的大小反应级数不能独立预示反应速率的大小oB 反应级数反应级数a和和b的值与反应机理无直接关系的值与反应机理无直接关系oC 反反应应级级数数a和和b的的值值越越大大，则则A和和B的的浓浓度度对反应速率的对反应速率的影像影像越小越小oD 反应级数反应级数a和和b的值可以是整数、分数或零，的值可以是整数、分数或零，也可以是负数也可以是负数二、单一反应二、单一反应不可逆反应：不可逆反应：反应速率式:对于等温恒容均相反应对于等温恒容均相反应:其积分式为：2-92-102-11

16、可逆反应：可逆反应：均相催化反应：均相催化反应：2-122-13单选题单选题o3.方程式方程式-rA=kcAacBb为（为（）的表达式）的表达式oA 不可逆反应的反应速率不可逆反应的反应速率oB 可逆反应的反应速率可逆反应的反应速率oC 均相催化反应的反应速率均相催化反应的反应速率oD 复合反应的反应速率复合反应的反应速率单选题单选题o4.方程式方程式-rA=kcA-kcS为（为（）的表达式）的表达式oA 不可逆反应的反应速率不可逆反应的反应速率oB 可逆反应的反应速率可逆反应的反应速率oC 均相催化反应的反应速率均相催化反应的反应速率oD 复合反应的反应速率复合反应的反应速率单选题单选题o5

17、.方程式方程式-rA=(kcC)cA为（为（）的表达式）的表达式oA 不可逆反应的反应速率不可逆反应的反应速率oB 可逆反应的反应速率可逆反应的反应速率oC 均相催化反应的反应速率均相催化反应的反应速率oD 复合反应的反应速率复合反应的反应速率三、复合反应三、复合反应收率收率p：生成的目的产物：生成的目的产物P的摩尔数与反应掉的反应组份的摩尔数之比的摩尔数与反应掉的反应组份的摩尔数之比得率得率Xp：生成的目：生成的目标产标产物物P的摩的摩尔尔数与反数与反应应物的起始摩物的起始摩尔尔数之比数之比选择选择性性Sp：目的：目的产产物物P所生成的摩所生成的摩尔尔数与某副数与某副产产物物S生成的摩生成的

18、摩尔尔数之比数之比 2-142-152-16所所谓谓复合反复合反应应就是必就是必须须用两个以上化学用两个以上化学计计量方程方能确定量方程方能确定各反各反应应在反在反应时应时量的量的变变化关系。化关系。单选题单选题o6.生生成成的的目目的的产产物物P的的物物质质的的量量与与反反应应掉掉的的反应组分反应组分A的物质的量之比值是（的物质的量之比值是（）oA PoB XPoC SPoD rP单选题单选题o7.生生成成的的目目的的产产物物P的的物物质质的的量量反反应应物物A的的起起始物质的量之比值是（始物质的量之比值是（）oA PoB XPoC SPoD rP单选题单选题o8.目目的的产产物物P所所生生

19、成成的的物物质质的的量量与与某某副副产产物物S生成的物质的量之比值是（生成的物质的量之比值是（）oA PoB XPoC SPoD rP2.2反应器的选择、设计与放大反应器的选择、设计与放大反应器是生产工艺过程与设计的起始中心，是化学合成、生物发酵与转化及反应分离提取的关键设备。反应器不仅关系设计方案的经济性，而且影响环境。制药工业的反应器及提取分离设备均是一个复杂的系统，这就要求设备安全、可控。在大的容器中，存在多种过程，任一过程可以受这些因素中的某一或多种因素的作用。反应器的类型很多。一、反应器种类一、反应器种类按物料相按物料相态态分分类类(1)均相反均相反应应器（反器（反应应物与生成物均属

20、同一相）：物与生成物均属同一相）：气相、液相气相、液相(2)非均相反非均相反应应器（反器（反应应体系多于一相）：气液、体系多于一相）：气液、液液、气固、液固、气液固液液、气固、液固、气液固按按结结构形式分构形式分类类釜式反釜式反应应器、管式反器、管式反应应器、塔式反器、塔式反应应器、流化床器、流化床式反式反应应器、固定式反器、固定式反应应器等器等按操作方式分按操作方式分（1）分批（或称）分批（或称间间歇）操作反歇）操作反应应器器（2）连续连续操作反操作反应应器器（3）半）半连续连续操作反操作反应应器器按流体流按流体流动动及混合形式分及混合形式分（1）平推流（活塞流、柱塞流、理想置）平推流（活塞

21、流、柱塞流、理想置换换）（2）理想混合流）理想混合流（3）中）中间间流型流型实际反应器实际反应器搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器管式反应器管式反应器（填料）塔式反应器（填料）塔式反应器固定床催化反应器固定床催化反应器固定床非催化反应器固定床非催化反应器流化床催化反应器流化床催化反应器流化床非催化反应器流化床非催化反应器釜式反应器的结构、特点及应用釜式反应器的结构、特点及应用釜体一般是由钢板卷焊而成的圆筒体，再焊上钢制标准釜釜体一般是由钢板卷焊而成的圆筒体，再焊上钢制标准釜底，配上封头、搅拌器等零部件而制成。标准釜底一般为椭底，配上封头、搅拌器等零部件而制成。标准釜底一般为椭圆形，可用平底、半球底或

22、锥形底等圆形，可用平底、半球底或锥形底等按釜盖与釜体连接方式的不同，搅拌釜式反应器可分为开按釜盖与釜体连接方式的不同，搅拌釜式反应器可分为开式（法兰连接）和闭式（焊接）两大类式（法兰连接）和闭式（焊接）两大类罐体的内壁可内衬耐腐蚀材料，外壁常设有传热夹套，或罐体的内壁可内衬耐腐蚀材料，外壁常设有传热夹套，或内部安装传热蛇管内部安装传热蛇管在搅拌良好的下，可视为理想混合反应器，操作灵活，适在搅拌良好的下，可视为理想混合反应器，操作灵活，适应性强，便于控制和改变反应条件，尤其适用于制药工业的应性强，便于控制和改变反应条件，尤其适用于制药工业的小批量、多品种生产特点。小批量、多品种生产特点。釜釜式式

23、反反应应器器v搅拌装置搅拌装置v轴封轴封v搅拌罐搅拌罐（釜体釜体）v搅拌装置搅拌装置v轴封轴封v罐体罐体v附件附件多选题多选题o2.釜式反应器主要由（釜式反应器主要由（）组成）组成oA 搅拌装置搅拌装置oB 轴封轴封oC 搅拌罐搅拌罐oD 下放料装置下放料装置两个重要的物理量空时、空速两个重要的物理量空时、空速1.空时空时-衡量生产能力（只针对连续反应器而言），其定义为：衡量生产能力（只针对连续反应器而言），其定义为：，生产能力（比较时QO应在相同的T，P下求得，即在同一基准下进行比较。)生产能力dV=0的过程，=，即物料在反应器内的停留时间等于空时。2.空速-单位反应体积、单位时间内所处理的

24、物料量，可表示为空时的倒数，即s时，生产能力。为了便于比较，通常采用标准情况下的体积流量。对于有固体催化剂参与的反应，用催化剂空速（往往以催化剂质量或体积衡量）。o釜式反应器分批式操作的反应过程中釜式反应器分批式操作的反应过程中随着反应物转化率的提高，反应速率随着反应物转化率的提高，反应速率将下降，反应器的效率也随之下降。将下降，反应器的效率也随之下降。oo若两个连续反应器，进出口物料组成若两个连续反应器，进出口物料组成相同，则空时小者，空速（相同，则空时小者，空速（SV）大，）大，生产能力大。生产能力大。P24P26o5.釜式反应器分批式操作的反应过程中随着釜式反应器分批式操作的反应过程中随

25、着反应物转化率的提高，反应速率将下降，反反应物转化率的提高，反应速率将下降，反应器的效率也随之下降。（应器的效率也随之下降。（）oo6.若两个连续反应器，进出口物料组成相同，若两个连续反应器，进出口物料组成相同，则空时大者，空速（则空时大者，空速（SV）大，生产能力大。）大，生产能力大。（）图图3-5连续釜式反应器体积的几何图示连续釜式反应器体积的几何图示从图中看出，对于正常动力学，多釜串联有利；对于反常动力学，则使用单釜有利，如使用多釜，则采用并联。连续釜式反应器的串联和并联对于釜式反应器的并联，如图3-6所示。操作中有分配加入每个反应器中物料量的问题，那么如何分配呢？并联的釜式反应器并联的

26、釜式反应器通常可以采取1=2，这时整个反应系统最优。即要这时有假设假设N个串联的釜式反应器如图所示。可以通过对每个个串联的釜式反应器如图所示。可以通过对每个釜进行物料衡算，得到系统的计算方程。釜进行物料衡算，得到系统的计算方程。串联的釜式反应器串联的釜式反应器现在针对1级不可逆反应进行计算（针对其他级数反应的计算方法相同），动力学方程为：rA=kCA=kCAO(1-XA)单一反应：单一反应：原料产品，r=kC。宜采用理想间歇反应器、活塞流（平推流）反应器平行反应：平行反应：原料产品+副产品与连续全混流反应器相比，间歇或平推流反应器中反应物的平均浓度较高，如果主反应的级数1副反应级数2，则反应物

27、浓度C高对主反应有利；若12，用间歇或平推流反应器12，用间歇或平推流反应器11从小釜从小釜大釜排列最优；大釜排列最优；01从大釜从大釜小釜排列最优小釜排列最优=1釜体积相等时最优釜体积相等时最优=0 rA与CA无关,多釜串联没有必要0单釜优于多釜串联单釜优于多釜串联判断题判断题o7.当采用单釜，反应体积过大而难以加工制造当采用单釜，反应体积过大而难以加工制造时就必须用若干个体积较小的反应釜，具有正时就必须用若干个体积较小的反应釜，具有正常动力学的反应，应采用并联方式。（常动力学的反应，应采用并联方式。（）oo8.当采用单釜，反应体积过大而难以加工制造当采用单釜，反应体积过大而难以加工制造时就

28、必须用若干个体积较小的反应釜，具有反时就必须用若干个体积较小的反应釜，具有反常动力学的反应，应采用并联方式。（常动力学的反应，应采用并联方式。（）o9.对于一级反应，选择各釜体积相同，可使对于一级反应，选择各釜体积相同，可使总总Vr最小。（最小。（）oo10.对于零级反应，选择小釜在前，大釜在对于零级反应，选择小釜在前，大釜在后，可使总后，可使总Vr最小。（最小。（）常用搅拌器：o影响搅拌器功率的因素影响搅拌器功率的因素o（1）搅拌器的几何参数搅拌器的几何参数和和运转参数运转参数o（2）搅拌反应器的几何参数搅拌反应器的几何参数o（3）搅拌介质的物性参数搅拌介质的物性参数搅拌功率的计算方法搅拌功

29、率的计算方法o用用Rushton算图方法计算搅拌功率算图方法计算搅拌功率o1，当当Re10时时为为层层流流区区，功功率率因因数数随随Re变变化化为为直直线线，各种搅拌器各种搅拌器有相同的斜率。有相同的斜率。o2，当当10104时时为为湍湍流流区区，同同样样的的Re情情况况下下，轴轴流流型型搅搅拌器的所需功率最小拌器的所需功率最小o使使用用Rushton算算图图要要求求所所选选用用的的搅搅拌拌器器的的桨桨径径和和桨桨宽宽的的比比例例要要与与算算图图上上规规定定的的一一致致；搅搅拌拌器器的的安安装装位位置置都都在在反反应器的中心且垂直放入。应器的中心且垂直放入。多选题多选题o3.影响搅拌器功率的因

30、素包括（影响搅拌器功率的因素包括（）oA 搅拌器的几何参数搅拌器的几何参数oB 搅拌器的运转参数搅拌器的运转参数oC 搅拌反应器的几何参数搅拌反应器的几何参数oD 搅拌介质的物性参数搅拌介质的物性参数单选题单选题o9.用用Rushton算图方法计算搅拌功率，以下说法错误算图方法计算搅拌功率，以下说法错误的是（的是（）oA当当Re10时为层流区，各种搅拌器的功率曲线为平时为层流区，各种搅拌器的功率曲线为平行的直线行的直线oB当当10104时为湍流区，同样的时为湍流区，同样的Re情况下，轴流型情况下，轴流型搅拌器的所需功率最小搅拌器的所需功率最小oD使用使用Rushton算图要求所选用的搅拌器的桨

31、径和桨算图要求所选用的搅拌器的桨径和桨宽的比例要与算图上规定的一致。宽的比例要与算图上规定的一致。金属材料金属材料-合金钢合金钢o1、碳（、碳（C）：钢中含碳量增加，）：钢中含碳量增加，屈服点屈服点和抗拉强度升和抗拉强度升高，此外，碳能增加钢的冷高，此外，碳能增加钢的冷脆性脆性和时效敏感性。和时效敏感性。o2、硅（、硅（Si）：可提高钢的强度、高温疲劳强度、耐热）：可提高钢的强度、高温疲劳强度、耐热性及耐性及耐H2S等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。性和冲击韧性。o3、铬（、铬（Cr）：能提高金属耐腐蚀性能，也能提高抗氧）：能提高金属耐腐

32、蚀性能，也能提高抗氧化性能。当铬含量达到化性能。当铬含量达到13%时，能使钢的耐腐蚀性能时，能使钢的耐腐蚀性能显著提高，并增加钢的强热性。铬能提高钢的淬透性，显著提高，并增加钢的强热性。铬能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但使其塑性和韧性显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但使其塑性和韧性降低降低o4、钨、钨(W)：可显著提高红硬性和热强性，作：可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。切削工具及锻模具用。o5、铜、铜(Cu)：铜能提高强度和韧性，特别是大：铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆o6、硼、硼

33、(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。密性和热轧性能，提高强度。o7、稀土、稀土(Xt)：改善了钢的各种性能，如韧性、：改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。焊接性，冷加工性能。多选题多选题o4.合金钢中加入铬的目的是（合金钢中加入铬的目的是（）oA 提高金属耐腐蚀性能和抗氧化性能提高金属耐腐蚀性能和抗氧化性能oB 提高金属的淬透性提高金属的淬透性oC 显著提高金属的强度、硬度和耐磨性显著提高金属的强度、硬度和耐磨性oD 增加金属的热强性增加金属的热强性判断题判断题o11.合金钢中加入铬会使钢的塑性和韧性降合金钢中加入铬会使钢

34、的塑性和韧性降低。（低。（）oo12.合金钢中加入硅可提高钢的强度、耐热合金钢中加入硅可提高钢的强度、耐热性和冲击韧性。（性和冲击韧性。（）非金属材料非金属材料o化工陶瓷化工陶瓷具有良好的耐腐蚀性，足够的不透性、耐热性具有良好的耐腐蚀性，足够的不透性、耐热性和一定的机械强度。主要的原料是黏土、瘠和一定的机械强度。主要的原料是黏土、瘠性材料和助溶剂性材料和助溶剂o化工搪瓷化工搪瓷化工搪瓷由含硅量高的瓷釉通过化工搪瓷由含硅量高的瓷釉通过900度左右的度左右的高温煅烧，使得瓷釉密着在金属表面。具有高温煅烧，使得瓷釉密着在金属表面。具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和电绝缘性能，优良的耐腐蚀性能、力学性能

35、和电绝缘性能，但易破裂。但易破裂。o玻璃玻璃化工用的玻璃不是一般的钠钙玻璃，而是硼玻化工用的玻璃不是一般的钠钙玻璃，而是硼玻璃或高铝玻璃，它们有良好的热稳定性和耐璃或高铝玻璃，它们有良好的热稳定性和耐腐蚀性。玻璃在化工生产上用来做管道或管腐蚀性。玻璃在化工生产上用来做管道或管件，也可以做容器、反应器、泵、热交换器、件，也可以做容器、反应器、泵、热交换器、隔膜阀等。玻璃虽然有耐腐蚀性、清洁、透隔膜阀等。玻璃虽然有耐腐蚀性、清洁、透明、阻力小、价格低等特点，但质脆、耐温明、阻力小、价格低等特点，但质脆、耐温度差变性差，不耐冲击和震动。目前采用在度差变性差，不耐冲击和震动。目前采用在金属管内衬玻璃或

36、用玻璃钢加强玻璃管道，金属管内衬玻璃或用玻璃钢加强玻璃管道，来弥补其不足。来弥补其不足。单选题单选题o10.（）由含硅量高的瓷釉通过）由含硅量高的瓷釉通过900高高温煅烧，使瓷釉密着在金属表面，因而具有温煅烧，使瓷釉密着在金属表面，因而具有优良的耐腐蚀能力、力学性能和电绝缘性能，优良的耐腐蚀能力、力学性能和电绝缘性能，但容易破碎。但容易破碎。oA化工陶瓷化工陶瓷oB化工搪瓷化工搪瓷oC辉绿岩铸石辉绿岩铸石oD玻璃玻璃判断题判断题o13.化工用的玻璃是硼玻璃或者或高铝玻璃，化工用的玻璃是硼玻璃或者或高铝玻璃，利用在金属管内衬玻璃或用玻璃钢加强玻璃利用在金属管内衬玻璃或用玻璃钢加强玻璃管道来弥补其

37、质脆、耐温度急变性差的缺点。管道来弥补其质脆、耐温度急变性差的缺点。（）多选题多选题o6.属于有机非金属材料的有：（属于有机非金属材料的有：（）oA化工陶瓷化工陶瓷oB工程塑料工程塑料oC玻璃玻璃oD不透性石墨不透性石墨设备的防腐措施设备的防腐措施o1，衬覆保护层，衬覆保护层（1）金属涂层）金属涂层（2）非金属涂层）非金属涂层o2，电化学保护，电化学保护o3，腐蚀介质的处理，腐蚀介质的处理缓蚀剂按使用情况分三种缓蚀剂按使用情况分三种酸性介质：硫脲、若丁、乌洛托品酸性介质：硫脲、若丁、乌洛托品中性介质：重铬酸钠、亚硝酸钠、磷酸盐等中性介质：重铬酸钠、亚硝酸钠、磷酸盐等碱性介质：硝酸钠碱性介质：硝

38、酸钠均匀腐蚀速度常用单位时间内单位面积的腐蚀质均匀腐蚀速度常用单位时间内单位面积的腐蚀质量或单位时间的腐蚀深度来评定量或单位时间的腐蚀深度来评定o5.常用的设备防腐措施有（常用的设备防腐措施有（）oA 金属涂层金属涂层oB 非金属涂层非金属涂层oC 电化学保护电化学保护oD 加入缓蚀剂加入缓蚀剂o6.属于有机非金属材料的有：（属于有机非金属材料的有：（）oA 化工陶瓷化工陶瓷oB 工程塑料工程塑料oC 玻璃玻璃oD 不透性石墨不透性石墨o11.在碱性介质中常用的缓蚀剂是（在碱性介质中常用的缓蚀剂是（）oA 硫脲硫脲oB 硝酸钠硝酸钠oC 乌洛托品乌洛托品oD 重铬酸钠重铬酸钠o12.在中性介质

39、中常用的缓蚀剂是（在中性介质中常用的缓蚀剂是（）oA 硫脲硫脲oB 硝酸钠硝酸钠oC 乌洛托品乌洛托品oD 重铬酸钠重铬酸钠o13.设备材料在选择需要考虑：（设备材料在选择需要考虑：（）oA 材料的物理、力学性能材料的物理、力学性能oB 材料的耐腐蚀性材料的耐腐蚀性oC 材料的经济性材料的经济性oD 以上全部以上全部o14.均匀腐蚀速度常用单位时间内单位面积均匀腐蚀速度常用单位时间内单位面积的腐蚀质量或者单位时间的腐蚀深度来评定。的腐蚀质量或者单位时间的腐蚀深度来评定。（）oP47oP48o7.合合理理选选择择和和正正确确使使用用设设备备材材料料需需要要注注意意的的是（是（）oA 材料的物理、

40、力学性能材料的物理、力学性能oB 材料的耐腐蚀性材料的耐腐蚀性oC 材料的经济性材料的经济性oD 压压力力容容器器的的材材料料选选择择应应根根据据容容器器的的操操作作条条件、腐蚀情况及制造加工要求等件、腐蚀情况及制造加工要求等o8.下下列列有有关关于于生生物物反反应应工工程程的的说说法法正正确确的的是是（）oA 生生物物反反应应工工程程包包括括酶酶催催化化反反应应工工程程、细细胞胞反反应工程以及废水的生物处理工程应工程以及废水的生物处理工程oB 生生物物反反应应工工程程是是利利用用化化学学工工程程原原理理和和方方法法对对实验室所取得的生物技术成果加以开发实验室所取得的生物技术成果加以开发oC

41、生生物物反反应应工工程程是是生生物物学学技技术术和和化化学学工工程程技技术术融合的学科融合的学科oD 生物反应工程是化学工程发展的前沿学科生物反应工程是化学工程发展的前沿学科o15.酶反应过程和细胞培养的区别在于酶反酶反应过程和细胞培养的区别在于酶反应应工程工程中酶不会生长。（中酶不会生长。（）o培养基主要成分和常用原料培养基主要成分和常用原料o碳源碳源直接作培养基的常用碳源物有葡萄糖、蔗糖、淀粉、糖蜜直接作培养基的常用碳源物有葡萄糖、蔗糖、淀粉、糖蜜等，其中应用最广泛的是葡萄糖。等，其中应用最广泛的是葡萄糖。o氮源氮源培养基的氮源可以分为有机氮和无机氮培养基的氮源可以分为有机氮和无机氮有机氮

42、：酵母抽提物、蛋白胨、玉米浆和黄豆饼粉有机氮：酵母抽提物、蛋白胨、玉米浆和黄豆饼粉无机氮：硫酸铵、硝酸钾、氨水（或液氮）和尿素无机氮：硫酸铵、硝酸钾、氨水（或液氮）和尿素o生长因子生长因子生长因子可以纯化合物形式加入培养基中生长因子可以纯化合物形式加入培养基中o14.在碳源中，应用最广泛的是（在碳源中，应用最广泛的是（）oA 蔗糖蔗糖oB 淀粉淀粉oC 葡萄糖葡萄糖oD 糖蜜糖蜜o15.以下物质为常用无机氮源的是（以下物质为常用无机氮源的是（）oA 甲醇甲醇oB 纤维素纤维素oC 淀粉糖淀粉糖oD 液氨液氨o9.以下物质为常用碳源的是（以下物质为常用碳源的是（）oA 葡萄糖葡萄糖oB 酵母抽提

43、物酵母抽提物oC 尿素尿素oD 纤维素纤维素o10.以下物质为常用有机氮源的是（以下物质为常用有机氮源的是（）oA 酵母抽提物酵母抽提物oB 蛋白胨蛋白胨oC 油脂油脂oD 黄豆饼粉黄豆饼粉o11.以下物质为常用无机氮源的是（以下物质为常用无机氮源的是（）oA 尿素尿素oB 油脂油脂oC 硫酸铵硫酸铵oD 硝酸钾硝酸钾o16.生长因子不能以纯化合物的形式加入到生长因子不能以纯化合物的形式加入到培养基当中。（培养基当中。（）影响培养基灭菌的因素影响培养基灭菌的因素o1，pH值值培养基的培养基的pH值越低所需灭菌时间也越短值越低所需灭菌时间也越短o2，培养基成分，培养基成分浓度较高的培养基相对需要

44、较高温度和较长时浓度较高的培养基相对需要较高温度和较长时间灭菌，而高浓度的盐类、色素则减弱其耐间灭菌，而高浓度的盐类、色素则减弱其耐热性，故较易灭菌热性，故较易灭菌o3，培养基中的颗粒物质，培养基中的颗粒物质培养基中的颗粒物质大，灭菌困难；反之，灭培养基中的颗粒物质大，灭菌困难；反之，灭菌容易。菌容易。o18.高浓度的盐类、色素提高细菌耐热性，高浓度的盐类、色素提高细菌耐热性，需要较高温度和较长时间。（需要较高温度和较长时间。（）o19.当培养基的当培养基的pH值越低，灭菌时间也就越值越低，灭菌时间也就越短。（短。（）o20.培养基中的颗粒物质越大，灭菌越困难；培养基中的颗粒物质越大，灭菌越困

45、难；反之，灭菌容易。（反之，灭菌容易。（）微生物发酵基本方法微生物发酵基本方法o分批发酵（培养）分批发酵（培养）o补分批发酵补分批发酵o连续发酵连续发酵优点：连续进料和排料，细胞浓度、基质浓度和代谢产物优点：连续进料和排料，细胞浓度、基质浓度和代谢产物浓度稳定，细胞生长和代谢旺盛，产物质量稳定，所需浓度稳定，细胞生长和代谢旺盛，产物质量稳定，所需的发酵罐容积小，便于自动控制，下游的分离纯化设备的发酵罐容积小，便于自动控制，下游的分离纯化设备投资小，生产效率高。投资小，生产效率高。缺点：发酵周期长，细胞容易突变；在长时间维持无杂菌缺点：发酵周期长，细胞容易突变；在长时间维持无杂菌污染是相当困难的

46、，尤其对大规模的工业生产污染是相当困难的，尤其对大规模的工业生产o大部分发酵产品仍采用间歇发酵工艺大部分发酵产品仍采用间歇发酵工艺o12.微生物发酵的方法有（微生物发酵的方法有（）oA 分批发酵分批发酵oB 补料分批发酵补料分批发酵oC 连续发酵连续发酵oD 间歇发酵间歇发酵o13.关于连续发酵，以下说法正确的是（关于连续发酵，以下说法正确的是（）oA 连连续续进进料料排排料料，细细胞胞生生长长和和代代谢谢旺旺盛盛，产产物的质量和产量稳定物的质量和产量稳定oB 所所需需发发酵酵罐罐容容积积小小，便便于于自自动动控控制制，生生产产效率高效率高oC 发酵周期长，细胞易突变发酵周期长，细胞易突变oD

47、 对对于于大大规规模模的的工工业业生生产产来来说说长长时时间间维维持持无无杂菌污染相当困难杂菌污染相当困难oP59oP60o17.固固化化酶酶反反应应器器型型式式与与操操作作方方法法对对应应关关系系中中正确的是：（正确的是：（）oA 搅拌罐搅拌罐连续连续oB 固定床或填充床固定床或填充床间歇间歇oC 流化床流化床半连续半连续oD 膜式膜式间歇间歇o14.关于米氏方程的说法正确的是（关于米氏方程的说法正确的是（）oA 米米氏氏常常数数Km的的物物理理含含义义为为当当Km就就是是酶酶促促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度oB vmax是最大反应速率是最大反

48、应速率oC 酶酶反反应应速速率率会会随随着着底底物物浓浓度度下下降降而而下下降降，称为底物抑制称为底物抑制oD 抑制剂的存在会降低酶反应速率抑制剂的存在会降低酶反应速率o15.温度对酶反应速率的影响（温度对酶反应速率的影响（）oA 温度越高反应速率越快温度越高反应速率越快oB 温度越低反应速率越快温度越低反应速率越快oC 有一个最佳反应温度有一个最佳反应温度oD 在在适适宜宜温温度度范范围围内内，反反应应速速率率基基本本符符合合阿阿伦尼乌斯定律伦尼乌斯定律o对酶反应速率的影响（对酶反应速率的影响（）oA 存存在在最最佳佳pH范范围围，此此范范围围内内反反应应速速率率达达最最大大oB 通通过过基

49、基团团的的离离解解和和所所带带电电荷荷的的变变化化影影响响酶酶的活性，从而对酶的反应速率产生影响的活性，从而对酶的反应速率产生影响oC pH值越高反应速率越低值越高反应速率越低oD pH值越低反应速率越低值越低反应速率越低o17.酶固定化方法有（酶固定化方法有（）oA 包埋法包埋法oB 吸附法吸附法oC 交联法交联法oD 共价结合法共价结合法o18.对于固定化酶的特性变化有（对于固定化酶的特性变化有（）oA 酶活力的改变，稳定性的提高酶活力的改变，稳定性的提高oB 最适作用温度、最适最适作用温度、最适pH值的改变值的改变oC 反应动力学常数的改变反应动力学常数的改变oD 相对酶活力与半衰期的改

50、变相对酶活力与半衰期的改变空气净化除菌方法空气净化除菌方法o1，热杀菌，热杀菌o2，辐射杀菌，辐射杀菌应用最广泛的为紫外线，波长在时杀菌效力最强。应用最广泛的为紫外线，波长在时杀菌效力最强。o3，静电除菌，静电除菌o4，过滤除菌，过滤除菌纤维介质过滤除菌纤维介质过滤除菌o纤纤维维介介质质过过滤滤除除菌菌的的作作用用机机理理包包括括惯惯性性冲冲击击滞滞留留作作用用机机理理、拦拦截截滞滞留留作作用用机机理理、步步布布朗朗扩扩散散作作用用机机理理、重重力力沉沉降降作作用用机机理理和和静电吸附作用机理静电吸附作用机理o当当空空气气流流过过过过滤滤介介质质的的时时候候五五种种除除菌菌机机理理同同时时其其