精细化工期末复习2.doc

第一章 绪论一 知识脉络 精细化工的定义精细化工的范畴和分类 精细化工的特点发展精细化工的战略意义精细化工的发展的重点和动向本课程的性质与内容 绪 论二、基本要求与主要内容（一）名词解释1. 精细化工产品：又称精细化学品，精细化学品是与大宗化学品相对应的一类化工产品，是指对化学工业生产的初级或次级产品进行深加工而制成的具有某些或某些种特殊功能、特定用途、小批量生产的系列产品。 表1 化工产品的C.H.Kline分类固定资产投资产量大小通用化学品（非）：如 硫酸，碳酸钠，烯烃，芳烃等有差别的通用化学品（差），如合成树脂，合成橡胶，合成纤维，表面活性剂等。价格低高科技开发投资精细化学品（非）：如中间体，医药和农药的原料等。专用化学品（差）：如农药制剂，各种助剂，水处理剂等。2. 精细化工：生产精细化学品的工业称精细化学工业，简称精细化工。3. 投资效率：（%）=（附加值/固定资产）100% 4. 精细化率（精细化工在整个化学工业中所占的比重） =（精细化工产值/化工产品总值）100%5. 产品附加值：产品产值中扣去原材料、税金、设备和厂房的折旧 费后剩余部分的价值，包括：利润、工人的工资、动力消耗 以及技术开发费用。（二）简答题1. 化工产品的C.H.Kline分类答：（1）通用化学品（2）拟通用化学品（3） FC-Fine Chemicals精细化学品（4） SC-Specialty Chemicals专用化学品2. 简述中国和日本的精细化工产品的范畴和分类。答：（1）中国: 1986年3月6日，11大类（2）日本：1984：35个；1985：51个（三）概念理解及综合1. 对精细化学品定义的理解答：（1）概念：精细化工产品是指对化学工业生产的初级或次级产品进行深加工而制成的具有某些或某些种特殊功能、特定用途、小批量生产的系列产品。（2）功能：这些功能可以是自身具有或赋予他物具有，突出功能可以是化学功能、物理功能或生物活性。（3）组成：它可以是单一组份的纯物质，也可以是多元复配的产物。一般其产量相对较小的、附加价值相对较高。2. 精细化工的特点答：（1）生产特性多品种小批量 综合生产流程和多功能生产装置 高技术密集度 大量采用复配技术 （2）经济特性：精细化学品具有投资率高、附加价值高、利润率高的特点（3）商业特性：精细化学品在产品规格、质量、性能、交货期、服务和技术指导等方面有较高的要求，因此商业性很强。（4）产品特性：是具有一定的功能，如化学功能、物理功能或某些生物功能的化学品。3. 精细化工重要性的理解（1）精细化工是当今世界各国发展化学工业的战略重点。（2）精细化工是一个国家综合技术水平的重要标志之一。（3）精细化工是以高新技术为依托。（4）精细化工产品是高质量、多品种、专用或多功能的精细化学品。4. 精细化工的形成和发展（1）精细化工是当今世界各国发展化学工业的战略重点，也是一个国家综合技术水平的重要标志之一。（2）其基本特征是以高新技术为依托，为全球经济和人民生活生产提供高质量、多品种、专用或多功能的精细化学品。（3）精细化学品十九世纪以前即已有，如药物、油漆、肥皂、农药等等。天然物为原料。 （4）在20世纪初，随着石油化工的发展，以合成化学品为原料的精细化学品产生了第一次飞跃。 （5）在20世纪中叶，随着高分子化学的发展和高分子材料的大量出现，为精细化学品带来了第二次飞跃，其特征之一是部分老行业更新换代，如合成洗涤剂的出现，油漆扩展为涂料；其另一特征是新生行业崛起如合成聚合物胶粘剂、合成材料用助剂、信息化学品、功能高分子等。 （6）进入本世纪，精细化学品发展的基本特征是以高新技术为依托，为全球经济和人民生活提供高质量、多品种、专用或多功能的精细化学品。（7）同时，伴随着人们对环保的认识，对可持续发展的共识，人们认识到：传统的化学工业必须变革，以适应可持续发展的要求。精细化学品工业也必须朝着低污染甚至无污染的“绿色”方向发展，并且应该成为整个化学工业的典范。除“绿色”外，近年来，精细化工已经向追求更高功能化方向发展。第二章 精细化工工艺学基础及技术开发一、 知识脉络 概述化学计量学精细化工产品的经济核算精细化工开发的一般步骤精细化工的配方原理精细化工的技术开发绪 论二、基本要求与主要内容（一）名词解释1. 过量百分数2. 限制反应物：以最小化学计量数存在的反应物3. 过量反应物：用量超过“限制反应物”完全反应的理论量4. 转化率：某一种反应物反应掉的量占其向反应器中输入的量的百分数称作该反应物的转化率。5. 选择性：指某一反应物转变成目的产物，其理论消耗的摩尔数占该反应物实际消耗掉的总摩尔数的百分比。6. 理论收率：指生成的目的产物的摩尔数占输入的反应物摩尔数的百分数。7. 原料消耗定额：指每生产一吨产品需要消耗多少吨（或公斤）各种原料。8. 固定成本: 是指工厂不管是否开工，只要它存在一天就必须支付的，例如，行政管理人员工资，厂房及设备的折旧费，必须上交的税金，基建投资贷款的利息，保险费等；可变成本: 则与产品生产有关，例如，工人的工资，原材料 以及能源消耗等。9. 不盈亏点： 产品的价格下降到只够抵偿固定及可变成本的总和。在经济学上称为不盈亏点。 关厂点： 如果售价跌到只能抵偿可变成本，也就是所谓的关厂点。10. 正交表中的因素和水平：把准备考察的有关影响试验指标的条件称为因素，例如配方中的组分。把在试验中准备考察的各种因素的不同状态称为水平，例如配方试验中某组分的不同含量(或比例)。 （二）简答题1. 配方研究人员的任务答：根据一项具体应用要求出发，以企业生产的某一种化工产品为科研对象，通过大量筛选式的复配试验，确定需要加入的助剂或添加剂的种类及数量，最佳应用工艺等。2. 配方研究和设计的基本原则答：从产品设计的用途出发，在要求产品配方的全部性能指标均应达到规定标准前提下，使得产品配方综合性能(特别是主要性能)指标达到最优化。3. 配方优化设计方法答：常用的有单因素优选法,多因素、多水平优选法（包括全面试验法、正交试验法、均匀设计法等）。4. 精细化工过程开发的的主要步骤答：实验室研究：提出新的技术路线、实验室实验、测定数据、探索工艺条件。中间试验：中间实验的目的在于检验实验室研究成果的实用性和工艺合理性，并在实际应用过程中不断完善产品性能。工业化阶段 5. 精细化工新产品开发的的主要阶段答：原型发现阶段、雏形发明阶段、性能改良阶段、功能产品扩展阶段（三）概念理解及综合1. 精细化工工艺学主要内容 具体产品：选择和确定技术和经济上的最佳合成路线及工艺路线。 单元反应：最佳工艺条件、合成技术、反应方法，以得到高质量（优质）、高产率（高产）的产品。 其他：了解该产品的主要应用及发展方向。2. 配方优化设计过程答：将产品主要性能作为进行配方设计的目标函数；将参与反应的主要组分按照反应机理的计量关系选择，其他组分按互相作用原则选择，用主要性能指标作为评价标准，进行配方试验、性能测试，最终确定优化配方。3. 正交试验表的主要作用？答：(1)确定试验因素中哪个因素起主要作用，哪个因素是次要的；(2)确定各个因素中哪个水平最好；(3)利用实验结果确定最优工艺方案。4. 对最简单的正交表是L4(23)的理解。答：含意如下：“L”代表正交表；L下角的数字“4”表示有4横行，简称行，即要做四次试验；括号内的指数“3”表示有3纵列，简称列，即最多允许安排的因素是3个；括号内的数“2”表示表的主要部分只有2种数字，即因素有两种水平l与2.选择正交表的原则，应当是被选用的正交表的因素数与水平数等于大于要进行试验的因素数与水平数，并且使试验次数最少。4. 化学计量学相关（1）（2）100 mol苯胺（分子量93）在用浓硫酸进行焙烘磺化时，产物中含2 mol未反应苯胺，87 mol对氨基苯磺酸（分子量231.2），另外有一定数量的焦油物。试求苯胺转化率、生成对氨基苯磺酸的选择性、生成对氨基苯磺酸的理论收率及重量收率。 4. 正交试验法在催化酯化反应中，影响酯收率的因素主要有：催化剂用量、醇酸配比、反应时间(反应温度一定）三个因素，进行实验设计时每个因素选取3个实验值（水平）： A：催化剂用量(g)， A1：0.5，A2：1.0， A3：1.5； B：醇酸配比（mol比）， B1: 1， B2: 1.2， B3: 1.5；C：反应时间(h) ， Cl: 0.5，C2: 1.0， C3: 1.5。表头设计ABC试验结果试验号12312345678911122233312312312312323131288.589.392.586.790.293.888.591.891.5i(1水平试验指标总和）i（2水平试验指标总和） i（3水平试验指标总和）270.3270.7271.8263.7271.2277.8274.2267.6271.2 / i=I/3 / i=I/3 / i=I/390.190.290.687.990.492.691.489.290.4 Ri0.54.72.2(1)确定同一因素的不同水平对试验指标的影响：分别确定三因素最好水平(2)极差分析，确定各因素对试验指标的影响最好水平与最差水平之差称为极差，用R表示。(3)最优工艺方案的确定：B3C1A3，即：醇酸摩尔比为1.5，反应时间0.5小时，催化剂用量1.5克的方案。 第三章 表面活性剂一、 知识脉络 概述阴离子表面活性剂阳离子表面活性剂两性离子表面活性剂绪 论二、基本要求与主要内容（一）名词解释1. 界面与表面界面：不同聚集状态，即不同相的物质相互接触，形成相与相的分界面，称之为“界面”。表面：由于人们的眼睛通常看不见气相，所以经常把由气相组成的界面(即气液、气固界面)称做表面。 2. 表面活性剂：习惯上把显著降低溶液表面张力，改变体系界面状态的物质，称为表面活性剂3. 亲水一亲油平衡值：是指表面活性剂的亲水基和疏水基之间在大小和力量上的平衡关系。反映这种平衡程度的量被称为亲水一亲油平衡值(简称HLB值)。（二）简答：1. 表面活性剂分子结构特点答：（1）表面活性剂一般都是线型分子，其分子中同时含有亲水(憎油)性的极性基团和亲油(憎水)性的非极性基团，从而使表面活性剂既具有亲水又具有亲油的双亲性。（2）表面活性剂分子，可以看作是碳氢化合物分子上的一个或几个氢原子，被极性基团取代而构成的物质。其中极性取代基可以是离子，也可以是非离子基团。（3）极性基易溶于水即具有亲水性质，故叫亲水基；长链烃基(非极性基)不溶于水，易溶于“油”，具有亲油性质，故叫亲油基，也叫疏水基。2. 表面活性剂的分类答：（1）表面活性剂溶于水时，凡能离解成离子的叫做离子型表面活性剂；又分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂。（2）不能离解成离子的叫做非离子型表面活性剂。（3）一些具有特殊功能或特殊组成的新型表面活性剂，未按离子性、非离子性划分，而是根据其特殊性列入特殊表面活性剂类。 3. 表面活性剂的应用性能答：（1）润湿作用；（2）乳化作用；（3）分散作用；（4）起泡与消泡；（5）增溶作用；（6）洗涤作用4. 乳状液的分类答：（1）若与水不相混溶的油状液体呈细小的油滴分散在水里，所形成的乳状液称为水包油型乳状液，记作“油/水”(或“O/W”)。牛奶就属此类。在这种乳状液中，水是分散介质、油是分散相。O/W型乳状液可以用水稀释。（2）若水以很细小的水滴被分散在油里，则叫油包水型乳状液，记作“水/油”(或“W/O”)。原油即属此类。在这种乳状液中，油是分散介质，水是分散相。W/O型乳状液只能用油稀释，而不能用水稀释。5. 乳状液的制备方法常用的有哪些？答：逆转乳化法、相转变乳化法、机械乳化法、低能乳化法6. 液体洗涤剂的生产方法 答：其过程为：按配方要求，将各种液体原料经配料送入液体洗涤剂配料罐，然后按配方要求加入少量固体组分、液体组分，经搅拌或混合器充分混合后，经pH控制仪等检验仪器设备测定合格后送入成品包装工序，进行包装。（三）概念理解及综合：1.液体表面张力的形成答：表面上的分子所处的状态与体相内部分子所处的状态不同，体相内部分子受到周围分子的作用力，总的来说是对称的。表面上的分子，由于两相性质的差异，所受的作用力是不对称的。 因此，表面分子比起液相内部分子来说相对地不稳定，它有向液体内迁移的趋势，即有缩小表面积的趋势。而作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力称为表面张力。2. 如何理解表面活性剂的整体亲水性要求答：（1）要求分子中亲水基的亲水性和疏水基的疏水性要有一定的比例，即整体亲水性应适当。（2）如果亲水基的亲水性太强，在水中溶解度太大，就不利于界面吸附。（3）如若疏水性太强表面亲水性太小，就不能溶于水。3. “基团数”（各基团数值见下表）法可计算出表面活性剂太古油的HLB值。解：HLB值7+(亲水基基团数)十(亲油基的基团数) 太古油HLB值7十(11十1.3十2.1)十17(-0475)13.34. 洗涤作用的基本过程及洗涤剂的主要作用答：以纤维织物为例，去除污垢的过程大致分为如下几个步骤： (1) 吸附 (2) 润湿与渗透 (3) 污垢的脱落 (4) 污垢的分散与稳定一种优良的洗涤剂应具有两种作用：（1）降低污垢与物体表面的结合力，具有使污垢脱离物体表面的能力；（2）具有防止污垢再沉积的能力。5. 肥皂的生产工艺流程图6. 烷基苯磺酸钠的生产路线第四章 合成材料助剂一、 知识脉络 概论增塑剂阻燃剂抗氧化剂热稳定剂绪 论二、基本要求与主要内容（一）名词解释：1. 助剂：是指某些广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维、涂料等工业产品和材料的生产和加工过程或使用过程中所需添加的各种辅助化学品，用以改善生产工艺和提高产品性能。2. 增塑剂：凡添加到聚合物体系中能使聚合物玻璃化温度降低，塑性增加，使之易于加工的物质均可称为增塑剂。3. 氧指数（OI）：为使聚合物样品在氮-氧混合气流中持续燃烧的所必须的最低氧气浓度百分数。（二）简答：1. 助剂的分类答： 抗老化作用的稳定化助剂 改善机械性能的助剂 改善加工性能的助剂 柔软化和轻质化的助剂 改进表面性能和外观的助剂 助燃添加剂2. 助剂的作用答：（1）加工过程：改善聚合物的工艺性能，影响加工条件，提高加工效率（2）产品：改进产品的性能，提高使用价值和寿命3. 增塑剂的主要作用答：削弱聚合物分子间的次价键，即范德华力，从而增加聚合物分子链的移动性，降低聚合物分子链的结晶性，亦即增加聚合物塑性。表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，伸长率、曲挠性和柔韧性提高。4. 增塑剂的主要品种答：主要有邻苯二甲酸酯类、脂肪酸酯类、磷酸酯类、柠檬酸酯类、环氧酯类、聚酯类、偏苯三酸酯类、含氯增塑剂。5. 采用阻燃剂目的答：使可燃性材料成为难燃性，即在接触火源时燃 烧速度很慢，当离开火源时能很快停止燃烧而熄灭。6. 阻燃改性的目的答：. 降低材料的着火性. 减慢火焰传播速度. 抑制燃烧时的发烟量（三）概念理解及综合：1. 增塑剂中微量杂质对其性能影响答：微量杂质对增塑剂品质影响，体现在塑化物变色、发臭、出汗和体积电阻值降低等。 . 水分：促进增塑剂分解，酸值上升. 酸分：耐热稳定性差易分解，体积电阻显著下降. 重金属和无机物：促进氧化分解，体积电阻下降. 着色物质. 低沸组分：发臭，体积电阻下降2. 从聚乙烯燃烧的三个阶段理论来理解聚合物燃烧的机理。答：第一个阶段：热引发阶段：来自外部热源(或火源)的热量首先导致聚乙烯的相态变化，即热熔化。第二个阶段：聚乙烯的热降解过程：聚乙烯吸收一定的热量，当吸收的热量以克服聚乙烯分子内原子间键合能时，聚乙烯开始降解或热解。第三个阶段：引燃阶段：. 热降解阶段产生的可燃性气体与大气氧充分混合，当达到着火极限或受外界因素的影响，如火焰、火花、炽热余烬刺激或环境温度足以使可燃性气体自燃，都能诱发聚乙烯的燃烧。. 燃烧的聚乙烯部分所释放的部分热量可通过传导、辐射和对流的方式被 另一部分聚乙烯分子吸收，导致热降解过程发生并挥发可燃性气体。. 如果到达热降解聚乙烯部分的热量足以保持可燃性气体挥发，即使移去最初热源(火源)，燃烧过程仍将继续进行。第五章 食品添加剂一、 知识脉络概论主要品种及生产方法介绍乳化剂甜味剂鲜味剂食用食素 绪 论二、基本要求与主要内容（一） 名词解释1. 食品添加剂：是为改善食品品质和色香味以及加工工艺的需要而加入食品中的天然或者化学合成物质。2. ADI (Acceptable Daily Intake)值（人体每日摄入量）：它指人一生连续摄入某物质而不致影响健康的每日最大摄入量，以每公斤体重摄入的毫克数表示，单位是mg/kg。3. LD50(50%Lethal dose)值：指能使一群被试验动物中毒而死亡一半时所需的最低剂量，其单位是mg/kg（体重）。4. 防腐剂：是抑制微生物活动，防止食品腐败和变质，使食品在生产、运输、贮藏和销售过程中减少因腐败而造成经济损失一类添加剂。 5. 乳化剂凡是添加少量即能使互不相溶的液体（如油和水）形成稳定乳浊液的食品添加剂称为乳化剂。（二）简答：1. 添加食品添加剂的目的：答：. 色，香，味及营养价值. 延长食品的货架期。. 方便食品的加工. 确保微生物的安全性2. 食品添加剂按来源分类答：. 天然添加剂. 化学添加剂. 半天然食品添加剂3. 食品添加剂的主要种类答：主要有：. 防腐剂. 乳化剂. 增稠剂. 调味剂4. 影响防腐剂防腐效果的因素答：. pH. 溶解与分散 . 食品的染菌情况. 热处理5.简述食品乳化剂的分类答：. 来源：天然合成；. 溶解性：水溶性油溶性；. 离解性：离子型非离子型；. 水中活性部分：阴离子型、阳离子型及两性型；. 作用：油包水水包油。（三）概念理解及综合1. 由下图简述山梨酸钾的生产工艺答：主要工艺过程为：. 反应釜中投入175克巴豆醛、250克吡啶、250克丙二酸，缓升温至90；. 90100反应5 h，反应毕降至10以下；. 缓慢加入10%稀硫酸，控制不超过20，至反应物弱酸性，pH约45；. 冷冻过夜，过滤，结晶用水冲洗，得山梨酸粗产品；. 60%乙醇34倍量重结晶，得山梨酸75克。用碳酸钾或氢氧化钾中和，得山梨酸钾。第六章 黏合剂一、名词解释1. 胶粘剂（黏合剂）：使物质与物质粘接成一体的媒介，是赋予各物质单独存在时所不具有的功能的材料。二、简答：1. 胶粘剂的组成答：. 粘料 . 稀释剂. 填料. 固化剂和固化促进剂 . 增塑剂和增韧剂 . 偶联剂 和其他助剂 2. 胶粘剂的性能要求答：. 耐温性. 低污染性. 轻质性. 粘接无破坏性3. 简述接头的受力情况：答：相当复杂，主要为机械力，存在以下几种力：剪切力、拉伸力、剥离力和不均匀扯离力。4. 粘接的基本原理答：. 吸附理论. 机械结合理论. 静电理论. 扩散理论. 化学键理论5. 胶接工艺具体步骤答：. 表面处理. 胶粘剂的涂刷. 粘接的实施. 胶粘剂的固化. 粘接接头的后处理6. 聚醋酸乙烯酯乳液生产工艺流程图第七章 染料一、名词解释1. 染料：是能使其它物质获得鲜明而坚牢色泽的化合物。 2. 偶合显色：将已打底的织物浸轧显色液，显色液中的重氮化合物就和打底织物上的色酚进行偶合反应，生成不溶性偶氮染料，织物呈现出颜色，这个过程工艺上称为显色。二、简答：1. 简述我国的染料命名体系 答：实行的是三段命名法，规定如下： 第一段为冠称，表示染料根据应用方法或性质分类的名称，为了使染料名称能细致地反应出染料在应用方面的特征，将冠称分为31类，如酸性、弱酸性等 第二段为色称，表示染料在被染物上色泽的名称，色泽的形容词采用“嫩”、“艳”、“深”三字。第三段是尾称(字尾)，以英文字母结合阿拉伯数字补充说明染料的色光、形态、强度、特殊性能及用途等。 2. 简述染料的性能及评价指标答：主要从外形、溶解度、强度、色光、染色牢度、渗透度等指标进行。3. 还原染料染色过程 答：（1）染料还原 染料的还原过程，也就是还原染料隐色体的生成过程，一般都是在碱性介质中进行的。 （2）隐色体上染 还原染料经保险粉、烧碱还原溶解成隐色体钠盐后，即对纤维素纤维产生直接性，先吸附于纤维表面，然后再向纤维内部扩散而完成对纤维的上染。 （3）隐色体氧化 上染纤维的隐色体需经空气或氧化剂氧化，转变为原来的不溶性还原染料并回复原来的色泽（4）皂煮后处理 皂煮能将吸附在纤维表面已氧化的浮色去除，使染色织物具有鲜艳的色泽和较好的摩擦牢度。 第八章 香料一、 知识脉络 概述天然香料的生产合成香料的生产调香绪 论二、基本要求与主要内容（一）名词解释香料：又称香原料，是一种能被嗅感嗅出气味或味感品出香味的物质，是用于调制香精的原料。调香：为了使产品具有与某种天然产物相同或相近的香气，有时为了制造芳香设计师理想中的香气，必须按一定的原则将多种香料，包括天然的和人造的（单离、合成和半合成的）香料，组成在一起，得到的调和香料（即香精）。这种将多种香料调合配制成香精的过程即调香。 （二）简答：1. 香产生的相关因素。答：（1）人的嗅觉生理结构；（2）发香团的种类；（3）香物质的分子结构2. 1959年，日本学者小幡弥太郎提出有香物质的必备条件有哪些？答：（1）具有挥发性；（2）在类脂类、水等中有一定溶解性；（3）分子量为26300的有机物；（4）折射率大多在1.5左右；（5）R