聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)提綱2

1、僅供個(gè)人參考第一章緒論1. 說明聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)研究內(nèi)容及其重要性.研究內(nèi)容： 以工業(yè)規(guī)模的聚合過程為對象，以聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和聚合體系傳遞規(guī)律為基礎(chǔ)； 將一般定性規(guī)律上升為數(shù)學(xué)模型，從而解決一般技術(shù)問題到復(fù)雜反應(yīng)器設(shè)計(jì),放大等提供定量分析方法和手段；For pers onal use only in study and research; not for commercial use 為聚合過程的開發(fā)，優(yōu)化工藝條件等提供數(shù)學(xué)分析手段簡而言之:聚合反 應(yīng)工程研究內(nèi)容為：進(jìn)行聚合反應(yīng)器最佳設(shè)計(jì)；進(jìn)行聚合反應(yīng)操作的最佳設(shè)計(jì)和 控制.第二章化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ)一、概念1間歇反應(yīng)器、連續(xù)反應(yīng)器間歇反應(yīng)器：物

2、料一次放入，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)化率后即取出反應(yīng)物，其濃 度隨時(shí)間不斷變化，適用于小規(guī)模，多品種，質(zhì)量不均。連續(xù)反應(yīng)器：連續(xù)加料，連續(xù)引出反應(yīng)物，反應(yīng)器內(nèi)任一點(diǎn)的組成不隨時(shí)間 而改變，生產(chǎn)能力高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。2. 平推流、平推流反應(yīng)器及其特點(diǎn)：當(dāng)物料在長徑比很大的反應(yīng)器中流動(dòng)時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)每一位原體積中的流體均 以同樣的速度向前移動(dòng)，此時(shí)在流體的流動(dòng)方向上不存在返混， 這種流動(dòng)形態(tài)就 是平推流。具有此種流動(dòng)型態(tài)的反應(yīng)器叫平推流反應(yīng)器。特點(diǎn)： 在穩(wěn)態(tài)操作時(shí)，在反應(yīng)器的各個(gè)截面上，物料濃度不隨時(shí)間而變 化， 反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度沿著流動(dòng)方向而改變， 故反應(yīng)速率隨時(shí)間位置而改 變，及反應(yīng)

3、速率的變化只限于反應(yīng)器的軸向。3. 理想混合流、理想混合流反應(yīng)器及其特點(diǎn)：反應(yīng)器中強(qiáng)烈的攪拌作用使剛進(jìn)入反應(yīng)器的物料微元與器內(nèi)原有物料微元間瞬時(shí)達(dá)到充分混合，使各點(diǎn)濃度相等，且不隨時(shí)間變化，出口流體組成與器內(nèi) 相等這種流動(dòng)形態(tài)稱之為理想混合流。與理想混合流相適應(yīng)的反應(yīng)器稱為理想混合流反應(yīng)器。特點(diǎn)： 反應(yīng)器內(nèi)物料濃度和溫度是均一的，等于出口流體組成 物料質(zhì)點(diǎn)在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間有長有短 反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)參數(shù)不隨時(shí)間變化。4膨脹率：反應(yīng)中某種物料全部轉(zhuǎn)化后體系的體積變化率5. 容積效率：指同一反應(yīng)在相同的溫度、產(chǎn)量、和轉(zhuǎn)化率的條件下，平推 流反應(yīng)器與理想混合反應(yīng)器所需的總體積比6停留時(shí)間分布密度函數(shù)、停

4、留時(shí)間分布函數(shù)、平均停留時(shí)間停留時(shí)間分布密度函數(shù)：系統(tǒng)出口流體中，已知在系統(tǒng)中停留時(shí)間為t到dt間的微元所占的分率E(t)dt停留時(shí)間分布函數(shù) F(t):系統(tǒng)出口流體中，已知在系統(tǒng)中停留時(shí)間小于t的微元所占的分率F(t)7. 返混指反應(yīng)器中不同年齡的流體微元間的混合8. 宏觀流體、微觀流體宏觀流體：流體微元均以分子團(tuán)或分子束存在的流體；微觀流體：流體微元均以分子狀態(tài)均勻分散的流體；9. 宏觀流動(dòng)、微觀流動(dòng)宏觀流體指流體以大尺寸在大范圍內(nèi)的湍動(dòng)狀態(tài)，又稱循環(huán)流動(dòng)；微觀流體指流體以小尺寸在小范圍內(nèi)的湍動(dòng)狀態(tài)10. 混合時(shí)間指經(jīng)過攪拌時(shí)物料達(dá)到規(guī)定均勻程度所需的時(shí)間11. 微觀混合、宏觀混合P70微

5、元尺度上的均勻化稱為宏觀混合；分子尺度上的均勻化稱為微觀混合。二、問題1. 按物料的相態(tài)、結(jié)構(gòu)形式、操作方式和流體流動(dòng)及混合形式分類，反應(yīng) 器可分為那幾類？按物料相態(tài)來分：均相反應(yīng)器、非均相反應(yīng)器；按結(jié)構(gòu)形式來分：管式反應(yīng)器、釜式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、 流化床反應(yīng)器等；按操作方式來分：間歇反應(yīng)器、連續(xù)反應(yīng)器、半連續(xù)反應(yīng)器按流體流動(dòng)及混合形式來分：平推流反應(yīng)器（或稱活塞流、柱塞流、理想置 換反應(yīng)器）、理想混合流反應(yīng)器（或稱完全混合反應(yīng)器）、非理想流動(dòng)反應(yīng)器2. 形成返混的主要原因有哪些？ 由于物料與流向相反運(yùn)動(dòng)所造成， 由于不均勻的速度分布所引起的， 由于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)所引起死角，短路,

6、溝流,旁路等.3. 理想反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本原理是什么？ 提供反應(yīng)物料進(jìn)行反應(yīng)所需的容積，保證設(shè)備有一定的生產(chǎn)能力 具有足夠的傳熱面積，保證反應(yīng)過程中熱量的傳遞，使反應(yīng)控制在適宜 的溫度下進(jìn)行 保證參加反應(yīng)的物料均勻混合不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考4. 反應(yīng)器的流動(dòng)模型有哪些？各有何特點(diǎn)理想流動(dòng)模型(平推流模型、理想混合流模型)、非理想流動(dòng)模型(多級理 想混合模型、層流流動(dòng)時(shí)的速度分布模型、擴(kuò)散模型、帶死角和短路的理想混合 模型)平推流模型：流體以平推流流動(dòng)，全部物料的停留時(shí)間都為V/V。不存在返混理想混合流模型：物料的停留時(shí)間分布最寬，返混最大多級理想混合模型：可用來描述偏離平推流不太大的非理想

7、流動(dòng)反應(yīng)器，只 需要一個(gè)參數(shù)來表示返混大小層流流動(dòng)時(shí)的速度分布模型：流體不發(fā)生軸向返混；流體的返混僅僅是由于 管中流體的不同流速所引起的；流體為牛頓流體擴(kuò)散模型：介于理想混合流和平推流之間的，用來描述具有不同返混程度的 非理想流動(dòng)模型5. 平推流及理想混合反應(yīng)器的停留時(shí)間分布有何特點(diǎn)？平推流停留時(shí)間分布特點(diǎn)：tT寸，F(xiàn) (t) =1; t< T寸，F(xiàn) (t) =0理想混合停留時(shí)間分布特點(diǎn)：t=0時(shí)，F(xiàn) (t) =0, t= x時(shí)，f (t) =1，停留 時(shí)間分布寬。6. 返混對簡單反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)和連串反應(yīng)各有何影響？返混對簡單反應(yīng)無影響，因?yàn)榇蠖鄰拈g歇反應(yīng)中得到恒溫恒容的簡單反應(yīng)； 返混

8、影響到復(fù)雜反應(yīng)的產(chǎn)物分布，從而可以采用不同的操作方式來提高目的 產(chǎn)物的收率；返混會(huì)影響到連串反應(yīng)的物料平均停留時(shí)間，因此為提高目的產(chǎn)物的收率， 首先應(yīng)選擇平推流反應(yīng)器或間歇反應(yīng)器，然后才考慮理想混合反應(yīng)器。7. 描述連續(xù)式反應(yīng)器的重要性質(zhì)有哪些？停留時(shí)間分布密度函數(shù)E (t)，停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)，數(shù)學(xué)期望，方差， 不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考返混8. 微觀混合和宏觀混合對理想混合反應(yīng)器各有何影響？宏觀混合與微觀混合對不同級數(shù)的化學(xué)反應(yīng)的影響是不同的。只有一級反應(yīng)時(shí)，微觀混合與宏觀混合的反應(yīng)結(jié)果是一樣的；當(dāng)n<1時(shí)，微觀混合能提高轉(zhuǎn)化率，有利反應(yīng)當(dāng)n>1時(shí)，宏觀混合有利于反應(yīng)9

9、. 影響容積效率的因素有哪些？反應(yīng)器類型，反應(yīng)級數(shù)，生產(chǎn)過程中轉(zhuǎn)化率10. 停留時(shí)間的測定方法有哪些，各適用于什么具體情況？階躍示蹤法試驗(yàn)裝置；脈沖示蹤法工業(yè)反應(yīng)器11. 停留時(shí)間分布和返混之間有什么關(guān)系 ？研究流動(dòng)模型有何意義？返混造成停留時(shí)間分布，二者有密切關(guān)系，可用停留時(shí)間分布定量描述同類 反應(yīng)器中返混程度，而同一停留時(shí)間分布可由不同情況的返混程度與之相適應(yīng)意義：流動(dòng)模型是為了研究反應(yīng)器內(nèi)流體的實(shí)際流動(dòng)形態(tài) ，在不改變其性質(zhì) 的前提下，對其加以適當(dāng)?shù)睦硐牖?，這種適當(dāng)理想化的流動(dòng)形態(tài)稱為流動(dòng)模型，所 以流動(dòng)模型是反應(yīng)器中液體流動(dòng)形態(tài)的近似概括 ，是設(shè)計(jì)和放大反應(yīng)器的基礎(chǔ).12. 動(dòng)力學(xué)方程

10、建立時(shí)，數(shù)據(jù)收集方式和處理方式有哪些 ？收集方式：化學(xué) 分析方法,物理化學(xué)分析方法 處理方式：積分法,微分法13. 反應(yīng)器基本要求有哪些？ 提供反應(yīng)物料進(jìn)行反應(yīng)所需容積，保證設(shè)備一定生產(chǎn)能力；具有足夠傳 熱面積；保證參加反應(yīng)的物料均勻混合14. 基本物料衡算式,熱量衡算式 物料衡算：反應(yīng)物A流入速度-反應(yīng)物A流出速度-反應(yīng)物A反應(yīng)消失速度+ 反應(yīng)物A積累速度=0（簡作:流入量-流出量-消失量-積累量=0） 熱量衡算：隨物料流入熱量-隨物料流出熱量-反應(yīng)系統(tǒng)與外界交換熱量+ 反應(yīng)過程的熱效應(yīng)-積累熱量=015. 實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的熱穩(wěn)定操作需滿足哪些條件 ？Qr=Qc,體系放出熱量；QrdQc/dT&

11、gt;dQr/dT,除熱量；QcT=T-Tw<RT2/E, E反應(yīng)活化能,T反應(yīng)器溫度,Tw冷卻液溫度第三章聚合反應(yīng)工程分析1. 在雙分子熱引發(fā)和雙基終止時(shí)，間歇式和連續(xù)全混式反應(yīng)釜對產(chǎn)物的轉(zhuǎn) 化率、累計(jì)平均聚合度有何影響?彳1間歇式：X_ / 0 51+kp(2%) .MoQ1 +1 + 4kp(2%t)0.5MoQF22kp2kikt 2MoQ故連續(xù)全混式轉(zhuǎn)換率高，但平均聚合度小。連續(xù)全混式：X=1 +2. 在連鎖聚合中，采用間歇操作和連續(xù)操作對其轉(zhuǎn)化率和平均聚合度和 分子量分布有何影響？同一歧化終止，無鏈轉(zhuǎn)移時(shí)，理想混合流操作的瞬間聚合度及聚合度分布與 間歇操作相同；平均聚合度及聚

12、合度分布不同。單基終止，無鏈轉(zhuǎn)移時(shí)，理想混合流操作的聚合度分布比間歇操作的窄；平推流操作：平均聚合度和聚合度分布與間歇操作相同。對于理想混合反應(yīng)器，分子量分布窄；（濃度不變）對于間歇反應(yīng)器，分子量分布寬。（濃度從高到低）3. 要制取高分子量的縮聚物時(shí)，在理論上和操作方式上可采取哪些措施? 應(yīng)將反應(yīng)產(chǎn)生的低分子物質(zhì)排出體系外； 要盡量保證嚴(yán)格的原料官能團(tuán)等當(dāng)量比， 配料要準(zhǔn)，原料要純，防止物料中混 入能終止縮聚的單官能團(tuán)雜質(zhì)。 在反應(yīng)到一定程度時(shí)，外加一定量的單官能團(tuán)物質(zhì)以實(shí)行“端機(jī)封鎖”而使縮 聚終止。4間歇操作的和連續(xù)全混反應(yīng)釜對縮聚反應(yīng)的分子量分布有何影響？間歇操作或接近平推流的塔式反應(yīng)器

13、可獲得分子量分布窄的縮聚物； 理想混合操作時(shí)，產(chǎn)物的分子量分布要比間歇操作時(shí)寬。5. 返混和混合對聚合度分布的影響 。當(dāng)活性鏈的壽命較物料在反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間短時(shí)， 濃度歷程是影響聚 合度分布的主要因素，聚合度分布由窄至寬為：理想混合反應(yīng)器，非理想混合反 應(yīng)器，平推流反應(yīng)器；當(dāng)活性鏈的壽命較平均停留時(shí)間長時(shí)，停留時(shí)間分布是決定聚合度分布的主 要原因。上述情況正好相反。6. 粘度對聚合物反應(yīng)的影響。粘度增加，鏈自由基卷曲，活性端基被包裹，雙基擴(kuò)散終止困難，鏈終止速 率下降，產(chǎn)生凝膠效應(yīng)，出現(xiàn)自加速現(xiàn)象。第四章化工流變學(xué)基礎(chǔ)1. 流體分類按流體力學(xué)觀點(diǎn)：分為理想流體和實(shí)際流體兩大類理想流體又稱

14、為無黏性 流體,實(shí)際流體又稱黏性流體，可分為牛頓流體與非牛頓流體2何為牛頓流體，非牛頓流體？非牛頓流體又有哪些類型？流動(dòng)曲線通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一直線的流體稱為牛頓流體 ；凡流動(dòng)曲線不是直線或雖為直線但不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的流體稱為非牛頓流體 非牛頓流體分為三大類：非依時(shí)性（假塑性，脹塑性，賓漢流體）；依時(shí)性（觸 變性,震凝性）；粘彈性流體（入口效應(yīng),彈性回縮,爬桿效應(yīng),*）3. 高分子流體為什么多屬于假塑性流體大分子鏈的取向原因，大分子鏈為無規(guī)線團(tuán)，彼此纏結(jié)，對流動(dòng)阻力大，表現(xiàn) 出較大的黏度.當(dāng)流動(dòng)而受較大剪切作用時(shí)卷曲纏結(jié)的大分子結(jié)構(gòu)被拉直取向，伸直后大分子在液體層間傳遞動(dòng)量作用較原來小，因而隨丫增加

15、,表現(xiàn)出n減 小,因此多屬于假塑性流體.4. 為什么觸變性流體和震凝性流體有特殊的流變行為？由于在一定剪切條件下，流體的結(jié)構(gòu)隨時(shí)間而受到逐步破壞，受破壞結(jié)構(gòu)在 剪切作用停止作用后又可以恢復(fù)，體現(xiàn)出獨(dú)特流動(dòng)行為.5. 一般對于涂料類流體希望其具有何種流動(dòng)特性，為什么？一般希望具有觸變性.因?yàn)橛|變性可使涂料在受外力作用下變成易流動(dòng)的 液體,而當(dāng)外力消失后又很快恢復(fù)到高黏性不流動(dòng)狀態(tài)，這樣易于涂刷而又能保 持涂刷后不流動(dòng)，尤其適用于垂直面上的涂刷.6. 影響高分子流體流變行為的主要因素有哪些？如何對這些影響進(jìn)行理論分析影響主要因素有高聚物平均分子量，分子量分布，壓力，溫度,以及溶液濃度.存在一臨界分

16、子量Me, M>Mc黏度急劇增加，為非牛頓流體：M<Mc為牛頓流體； 對分子量相近，分子量分布較寬的流體，比分子量分布較窄流體較早出現(xiàn) 非牛頓流體轉(zhuǎn)變，且分子量分布越寬，偏離牛頓流動(dòng)也越遠(yuǎn). 溫度:溫度增加,黏度n下降.對于柔性，溫度對其影響不大，鏈段運(yùn)動(dòng)易， 活化能小. 濃度：聚合物溶液濃度增加，溶液黏度n 0增加.臨界濃度Cc,當(dāng)C<Cc 為牛頓性流體C>Cc,為非牛頓流體，假塑性. 壓力影響：壓力影響流體自由體積，壓力P增加，自由體積下降，引起黏度 增加.7. 非牛頓流體的流動(dòng)行為指數(shù)對流體在圓管中的流動(dòng)行為和聚合反應(yīng)結(jié)果有何 影響？N下降，假塑性流體在管中流速分

17、布比牛頓均勻；反應(yīng)器中C,T,及徑向分布 也越均勻，分子量分布也越窄8. 對非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究有何重要意義？非牛頓流體與牛頓流體不同流動(dòng)特性，二者動(dòng)量質(zhì)量傳遞特性也有所差別, 進(jìn)而影響到熱量傳遞，質(zhì)量傳遞,及反應(yīng)結(jié)果因此對流速分布及壓力降等問題研 究,不僅能決定管中流體輸送量與功率消耗，同時(shí)能了解影響管式反應(yīng)，塔式反應(yīng) 器中物料濃度，溫度分布,進(jìn)而影響反應(yīng)速度和分子量分布情況9何為表觀粘度？剪切應(yīng)力與剪切速率的比值稱為表觀黏度，Ma=Z/r第五章攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動(dòng)與混合1. 攪拌器一般具有哪些功能？混合,攪動(dòng),懸浮,分散等2. 攪拌釜內(nèi)的流體的流動(dòng)分為哪兩個(gè)層次宏觀狀況

18、：循環(huán)流動(dòng);微觀狀況：剪切流動(dòng).3. 循環(huán)流動(dòng)的三個(gè)典型流動(dòng)分別是什么？哪些流動(dòng)對混合有利？哪些需克服？徑向流動(dòng)，軸向流動(dòng)，切線流動(dòng)；徑向和軸向?qū)旌嫌欣?，起混合攪?dòng)及懸浮作用；切線流動(dòng)對混合不利.4何為打旋現(xiàn)象？如何消除打旋現(xiàn)象當(dāng)n不大，攪拌轉(zhuǎn)速較高時(shí)，槳葉放在釜中心線時(shí)，液體將隨槳葉旋轉(zhuǎn)的方向沿 著釜壁滑動(dòng)，釜內(nèi)液體在離心力的作用下，涌向釜壁，使液面沿壁上升，中心部分 液面下降,形成一個(gè)旋窩，通常稱打旋現(xiàn)象.消除打旋現(xiàn)象：偏心安裝可減弱漩渦，安裝擋板，加導(dǎo)流筒可有效消除5. 試說出幾種攪拌器的構(gòu)型，特點(diǎn)和應(yīng)用？ 槳式攪拌器：槳葉構(gòu)型為平槳，斜槳,錨形或框形槳者特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速低, 槳葉

19、面積大,平槳,斜槳適用于n為0.1-102Pa s的液體攪拌；錨式,框式對高 n液體. 推進(jìn)式攪拌器：三瓣葉片；適合湍流程度不高，循環(huán)量大.優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單，制造 方便,適用于n低，液量大液體攪拌.剪切作用不大，循環(huán)性能好. 渦輪式攪拌器：槳葉形式很多，有開式和閉式兩類.應(yīng)用較廣并處理程度范圍 廣液體.適用于低粘到中等程度液體混合，液液分散，液固懸浮及促進(jìn)良好傳熱， 傳質(zhì),或化學(xué)反應(yīng). 螺桿及螺帶式攪拌器：適用于高粘度液體.6. 攪拌器應(yīng)滿足哪些基本要求？選擇攪拌器的基本方法是什么？保證物料混合，消耗最小功率，所需費(fèi)用最低，操作方便，易于維修.選擇基 本方法：A. 生產(chǎn)上對攪拌無特殊要求，可參照

20、生產(chǎn)時(shí)所用類似攪拌經(jīng)驗(yàn)地選擇.B. 對攪拌有嚴(yán)格要求，且又無類似過程攪拌型式，應(yīng)對設(shè)備工藝過程的操作類別， 攪拌要求及經(jīng)濟(jì)性全面分析評價(jià)，找到主要控制因素進(jìn)行選擇適應(yīng)型式C. 對于過程開發(fā)或生產(chǎn)規(guī)模很大工程，在一定試驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究出最佳攪拌器槳 葉形式,尺寸及操作條件，再相似模擬放大進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算.選擇攪拌器原則：(1) 均相液體混合：主要控制因素為容積循環(huán)速率.(2) 非均相液體混合：使互不相溶液體能良好分散.(3) 固體懸浮:容積循環(huán)速率和湍流強(qiáng)度.(4) 氣體吸收及液相反應(yīng)：保證氣體進(jìn)入液體后被打散，被氣泡均勻的分散.控制 因素:局部剪切作用，容積循環(huán)速率及高轉(zhuǎn)速.(5) 高粘度體系控制因

21、素:容積循環(huán)速率及低轉(zhuǎn)速7. 攪拌器的功率消耗主要用于那些方面？計(jì)算攪拌器功率有何重要意義 攪拌器所消耗的能量；攪拌軸封所消耗；機(jī)械傳動(dòng)所消耗意義：(1)攪拌功率是衡量攪拌強(qiáng)度的主要物理量；(2) 是攪拌機(jī)械設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)；(3) 根據(jù)攪拌功率的選用攪拌電機(jī)8. 從攪拌器的功率曲線可以得到哪些重要信息 ？功率函數(shù)；功率準(zhǔn)數(shù)；雷諾數(shù)：1. Nre=1-10:曲線斜率為-1,攪拌層流區(qū)；2.Nre=10-1000:攪拌過濾區(qū)；3. Nre1000:攪拌湍流區(qū)，為一水平直線9. 氣液體系的攪拌功率與均相體系相比有哪些特點(diǎn)？液體中通入氣體，降低了被攪拌液體的有效密度，因此也就降低了攪拌功率，攪 拌功率

22、可采用均相液體攪拌功率分析計(jì)算方法并加以修正.而大量通入氣體時(shí)，開始出現(xiàn)大氣泡，功率消耗不再明顯變化，稱"液泛".10. 何為泵送指數(shù)？其對攪拌器計(jì)算有何重要作用qd=Nqd*ND3,Nqd為泵送準(zhǔn)數(shù).包含了流體的流速和攪拌的泵送能力，反映了攪拌 的劇烈程度11. 攪拌級別一般范圍幾個(gè)等級？ 10個(gè)等級12. 常用的攪拌槳葉直徑的大致范圍如何選定槳葉直徑與釜徑比值D/T=0.20.8平槳0.50.83 渦輪0.330.4 推進(jìn)式 0.10.3313. 何為顆粒雷諾數(shù)？其在不同的范圍時(shí)，密度差如何計(jì)算NRe(p)=(dput p )/卩NRe(p)<0.3層流>1

23、03湍流 密度差：(p p- p )/譏層流)(p p- p )/ p (湍流)14. 聚合反應(yīng)的攪拌級別一般選擇幾級？ 一般分為十個(gè)等級15. 懸浮程度與那些因素密切相關(guān)？槳葉轉(zhuǎn)速越高，直徑越大,顆粒沉降速度愈小，所得懸浮程度越高16. 層流和湍流是=時(shí)的攪拌功率如何計(jì)算？為什么？因次分析:P=f(N,D, p ,卩,g)攪拌功率準(zhǔn)數(shù):Np=P/( p N3p5 ),Np=NFrqf(NRe) NRe=DN2/g攪拌弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)層流區(qū):P=KMN2D3重力影響可忽略，即不考慮NFr 影響Np=K NRe-1湍流區(qū):P=Kp N3D5湍流區(qū)功率曲線呈一水平直線與 Re無 關(guān),Np為常數(shù).第六章攪

24、拌聚合釜的傳熱與性質(zhì)1, 聚合速率在聚合過程中一般有三種類型，其中那些對反應(yīng)控制比較有利 ？可采用那些措施實(shí)現(xiàn)這種過程？減速型,加速型,勻速型；勻速型對反應(yīng)控制有利；引發(fā)劑半衰期使用得當(dāng)，也可逐漸或分批加入單體或催化劑使Rp保持均衡.2, 傳熱裝置有哪些類型？夾套,內(nèi)冷件，回流冷凝器，體外循環(huán)冷凝器3, 哪些反應(yīng)不宜采用釜外循環(huán)熱交換？為什么？a對要求嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度的一類聚合反應(yīng)不宜采用液相外循環(huán)熱交換裝置應(yīng)用于polymer,使物料下降510 °Cb懸浮聚合造成結(jié)塊也不宜c而對剪切敏感膠乳體系應(yīng)慎用，因?yàn)檠h(huán)泵r很大，易破壞膠乳穩(wěn)定性d本體 聚合,體系黏度過大，泵送困難,也不宜4

25、, 試概括傳熱速率方程和總傳熱系數(shù)方程，討論提高反應(yīng)釜傳熱能力有效措施？Q=KA(ti tO ) Q:傳熱速率A傳熱面積Ti流體溫度To截?zé)狍w溫度K傳熱 系數(shù)1/K= 1/ a i+1/ a O+ES /入,a i, a 0釜內(nèi)外壁傳熱同類系數(shù)ES /入：導(dǎo)熱部分總熱阻S :厚度 入：導(dǎo)熱系數(shù) 增大傳熱面積，降低冷卻水溫度以擴(kuò)大溫差,提高總傳熱系數(shù)可提高傳熱速率降低體系黏度，改善攪拌效果提高a i和K重要途徑 夾套中冷卻水流提高K重要途徑：例夾套內(nèi)安裝擋板，擾流噴嘴，多點(diǎn)切向進(jìn)水使水處于劇烈 流動(dòng)狀態(tài),提高a 0 E S /入減?。喝胼^高材質(zhì),設(shè)法降低黏釜物和掛膠現(xiàn)象及時(shí) 進(jìn)行清釜,改善冷卻水

26、水質(zhì)以及水垢沉積第七章攪拌聚合釜的放大1. 何為放大效應(yīng)？為什么會(huì)出現(xiàn)放大效應(yīng)？何為冷模試驗(yàn)？反應(yīng)器放大后，一般會(huì)引起大小反應(yīng)器間的熱量，質(zhì)量傳遞及流體流動(dòng)狀況等 物理過程變化，造成兩者速度，溫度,濃度分布及停留時(shí)間分布的差異，影響 反映 結(jié)果效應(yīng)稱之為放大效應(yīng)掌握設(shè)備的幾何尺寸及操作條件對攪拌釜內(nèi)動(dòng)量，熱量,質(zhì)量，停留時(shí)間分布 和微觀混合的定量關(guān)系的試驗(yàn)稱冷模試驗(yàn)2. 在工程上有哪幾種放大方法？簡述各種放大方法基本原理？放大方法有；數(shù)模放大法相似放大法逐級經(jīng)驗(yàn)放大法數(shù)模放大法：通過動(dòng)力學(xué)研究和模式確定催化劑種類，反應(yīng)物濃度，溫度,反 應(yīng)時(shí) 間,剪切等對反應(yīng)速率，產(chǎn)物質(zhì)量和收率的關(guān)系，并綜合以

27、一數(shù)學(xué)模型來描述相似放大：在配方不變的前提下，不論反應(yīng)機(jī)理如何，若工業(yè)反應(yīng)器中速度分布, 濃度分布,溫度分布和停留時(shí)間分布均與反應(yīng)器相同，兩者反應(yīng)后果也必 然相同 四種分布并非獨(dú)立，相互呈復(fù)雜制約關(guān)系，找出對反應(yīng)后果影響最大的關(guān)鍵混合 參數(shù)及其適應(yīng)的范圍，并以此混合物參數(shù)作為放大準(zhǔn)則3. 如何理解和應(yīng)用相似放大？相似放大著眼于如何在工業(yè)反應(yīng)器中復(fù)現(xiàn)模擬反應(yīng)器結(jié)果.相似放大應(yīng)用于攪拌聚合釜.1.攪拌設(shè)備傳熱放大可分為按動(dòng)力相似放大，按傳熱系數(shù)相等放 大,按單位體積傳熱速率不變放大，按攪拌聚合釜攪拌放大.5. 攪拌釜傳熱可采用哪幾種方法放大動(dòng)力相似，葉端速度相等，給熱系數(shù)相等，單位體積輸入攪拌功相

28、等，單位體 積傳 熱速率不變，總傳熱系數(shù)K放大6幾何相似系統(tǒng)中，概括N對幾何相似體系可在數(shù)個(gè)幾何相似但容積不同的攪拌釜中進(jìn)行試驗(yàn)，求出每個(gè)釜中能獲得合格產(chǎn)品的轉(zhuǎn)速。由此確定轉(zhuǎn)速 N和槳徑D的關(guān)系。第八章聚合過程及聚合反應(yīng)器本體法本體法的最大特點(diǎn)是在聚合過程中，除了引發(fā)劑不須加入分散劑、乳化劑等聚合 助劑或溶劑，所以產(chǎn)品的純度高與其他聚合方法相比，工藝簡單，能耗低，成本 低，對環(huán)境污染小。從反應(yīng)器的利用率來看，它是所用聚合方法中最高的。本體聚合困難的問題是如何及時(shí)、 有效地移走反應(yīng)放出的大量反應(yīng)熱。 特別在反 應(yīng)后期，轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)體系的粘度劇增，造成混合、傳熱困難，反映情況惡化。 不及時(shí)帶出反

29、應(yīng)熱，體系溫度上升，聚合度下降，聚合度分布加寬，副反應(yīng)增加。 嚴(yán)重出現(xiàn)爆聚現(xiàn)象。1、間歇反應(yīng)器：物料一次放入，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)化率后即取出反應(yīng)物，其濃 度隨時(shí)間不斷變化，適用于小規(guī)模，多品種，質(zhì)量不均。連續(xù)反應(yīng)器：連續(xù)加料，連續(xù)引出反應(yīng)物，反應(yīng)器內(nèi)任一點(diǎn)的組成不隨時(shí)間而改 變，生產(chǎn)能力高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。2、平推流反應(yīng)器及其特點(diǎn)：當(dāng)物料在長徑比很大的反應(yīng)器中流動(dòng)時(shí)， 反應(yīng)器內(nèi) 每一位原體積中的流體均以同樣的速度向前移動(dòng)，此時(shí)在流體的流動(dòng)方向上不存 在返混，這種流動(dòng)形態(tài)就是平推流。 在穩(wěn)態(tài)操作時(shí)，在反應(yīng)器的各個(gè)截面上， 物料濃度不隨時(shí)間而變化， 反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度沿著流動(dòng)方向而改

30、變， 故反 應(yīng)速率隨時(shí)間位置而改變，及反應(yīng)速率的變化只限于反應(yīng)器的軸向。3、理想混合流反應(yīng)器及其特點(diǎn)：反應(yīng)器中強(qiáng)烈的攪拌作用使剛進(jìn)入反應(yīng)器的物料微元與器內(nèi)原有物料微元間瞬時(shí)達(dá)到充分混合， 使各點(diǎn)濃度相等，且不隨時(shí)間 變化，出口流體組成與器內(nèi)相等這種流動(dòng)形態(tài)稱之為理想混合流。特點(diǎn)：反應(yīng)器內(nèi)物料濃度和溫度是均一的，等于出口流體組成 物料質(zhì)點(diǎn)在反應(yīng)器內(nèi)停 留時(shí)間有長有短 反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)參數(shù)不隨時(shí)間變化。4、數(shù)模放大的基本原理：是通過動(dòng)力學(xué)研究和模試，確定催化劑種類、反應(yīng)物 濃度，反應(yīng)時(shí)間剪切對反應(yīng)速率、產(chǎn)品質(zhì)量和收率的關(guān)系，并綜合從一數(shù)學(xué)模型 來描述5、相似放大的基本原理：在配方不變的前提下，不論反應(yīng)

31、機(jī)理如何。若反應(yīng)器中的速度分布，濃度分布，溫度分布和停留時(shí)間分布均勻與模試反應(yīng)器相同，則兩者的反應(yīng)結(jié)果必然想同6、連續(xù)乳液聚合與間歇乳液聚合的四個(gè)不同點(diǎn) ： 連續(xù)操作得到的粒子數(shù)比間歇操作小，聚合速率也較間歇低 與間歇乳液聚合粒徑分布比連續(xù)聚合寬 間歇乳液聚合中阻聚作用只存在誘導(dǎo)期，而連續(xù)聚合中阻聚作用存在于整個(gè) 過程間歇乳液聚合無瞬態(tài)過程，而連續(xù)聚合有瞬態(tài)過程7、 聚合反應(yīng)器選擇原則：充分考慮并滿足聚合反應(yīng)特性 經(jīng)濟(jì)效益上的 考慮 應(yīng)充分考慮聚合反應(yīng)器特性對聚合物質(zhì)量的影響8、放大原則：在相似放大中，每一個(gè)準(zhǔn)數(shù)代表的放大規(guī)則經(jīng)常是矛盾的，所以 在放大過程中要抓起控制作用的因素，保持與這些因素

32、有關(guān)的準(zhǔn)數(shù)在放大過程中 不變，而對其他因素加以適當(dāng)照顧。9 .反應(yīng)器應(yīng)滿足的三個(gè)要求：提供反應(yīng)物料進(jìn)行反應(yīng)所需的容積，保證設(shè) 備有一定的生產(chǎn)能力 具有足夠的傳熱面積，保證反應(yīng)過程中熱量的傳遞，使 反應(yīng)控制在適宜的溫度下進(jìn)行 保證參加反應(yīng)的物料均勻混合10、 造成返混的主要原因： 物料與流向相反的運(yùn)動(dòng)造成的 由于不均勻的 速度分布所引起 由于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)所引起的死角，短路，溝流，旁路11、返混對聚合度分布的影響：1停留時(shí)間分布：停留時(shí)間分布越窄則聚合度分 布越窄；2濃度歷程的影響：若反應(yīng)器中無聊濃度維持不變則聚合度分布越窄； 當(dāng)活性鏈壽命短時(shí)，濃度歷程是影響的主要原因，此時(shí)理想混合流反應(yīng)器返混程

33、度最大，濃度均一故聚合度分布最窄，平推流反應(yīng)器分布最寬；當(dāng)活性鏈壽命較 長時(shí)，停留時(shí)間分布是決定聚合度分布的主要原因，此時(shí)平推流反應(yīng)器停留時(shí)間 分布分布最窄，故聚合度分布最窄。12粘度對聚合物反應(yīng)的影響：以自由基反應(yīng)為例，在低轉(zhuǎn)化率下，其反應(yīng)速率 受粘度影響較小，但在工業(yè)聚合過程中，通常轉(zhuǎn)化率很高時(shí)，此時(shí)隨粘度的增加， 體系會(huì)產(chǎn)生凝膠效應(yīng)，產(chǎn)生自動(dòng)加速現(xiàn)象，原因是隨著反映的進(jìn)行體系粘度不斷 增加，鏈自由基卷曲，活性端基甚至被包埋，雙基擴(kuò)散終止困難導(dǎo)致終止速率下 降而引發(fā)速率幾乎不因粘度增加而減小，故導(dǎo)致聚合物總體生成速率升高聚合加 速。但當(dāng)轉(zhuǎn)化率很高時(shí)單體的擴(kuò)散也受到阻礙 Kp也下降導(dǎo)致總的聚

34、合速率也下 降，一般當(dāng)T>Tg時(shí)，Kp受擴(kuò)散控制影響較小，可不考慮粘度影響；當(dāng) T-Tg 時(shí)Kt、Kp均受擴(kuò)散控制影響均需考慮粘度變化。13、按槳葉構(gòu)型分?jǐn)嚢杵鞣譃槟膸追N：1槳式攪拌器：結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)速低、槳葉 面積大；2推進(jìn)式攪拌器：結(jié)構(gòu)簡單制造方便，適用于液體粘度低液量大的液體 攪拌。剪切作用不大、循環(huán)性好；3渦輪式攪拌器：較大的剪切力，適用于低粘 度到中粘度的液體混合。4螺桿螺帶式：適用于粘度較大的場合。14、幾何相似體系放大準(zhǔn)則的確定方法：對幾何相似體系可在數(shù)個(gè)幾何相似但容 積不同的攪拌釜中進(jìn)行試驗(yàn)，求出每個(gè)釜中能獲得合格產(chǎn)品的轉(zhuǎn)速。 由此確定轉(zhuǎn) 速N和槳徑D的關(guān)系。15、根據(jù)聚合

35、反應(yīng)器的形式，可將聚合反應(yīng)器分為哪幾類？其中釜式反應(yīng)器由 哪幾部分組成，各自的作用是什么？按形式可分為釜式，塔式，管式和特殊類。釜式反應(yīng)器主要由釜體，攪拌裝置，傳熱裝置，密封裝置四部分組成。釜體是反應(yīng)器的主體，用來剩反應(yīng)物料。攪拌 裝置是使釜里物料均勻混合。傳熱裝置的作用是提供釜內(nèi)物料的反應(yīng)溫度， 熱量并及時(shí)將多余熱量穿成釜外。密封裝置的作用是確保釜內(nèi)反應(yīng)物料在較為密封的狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)，以防物料泄露。16、反應(yīng)放大的方法有那些，各自原理是什么？放大有數(shù)模放大和相似放大。數(shù)模放大的基本原理是通過動(dòng)力學(xué)研究，確定催 化劑種類，反應(yīng)物濃度，溫度，反應(yīng)時(shí)間，剪切等對反應(yīng)速率，產(chǎn)品質(zhì)量，和收 率的關(guān)系，

36、并綜合以數(shù)學(xué)模型來描述，同時(shí)有通過冷模試驗(yàn)掌握設(shè)備的幾何尺寸 及操作條件對攪拌釜內(nèi)動(dòng)量，熱量，質(zhì)量，停留時(shí)間分布和微觀混合的定量關(guān)系。 并相應(yīng)建立傳遞過程模型。相似放大原理是在配方不變的前前提下， 不論反應(yīng)機(jī)理如何，若工業(yè)反應(yīng)器中的 速度分布，濃度分布，和停留時(shí)間分布均與模試反應(yīng)器相同， 則兩者的反應(yīng)結(jié)果 相同。仃攪拌聚合釜傳熱裝置有那些具體要求，傳熱裝置與那些，各自特點(diǎn)是什么？ 攪拌聚合釜對傳熱裝置的要求有：高的傳熱速率，結(jié)構(gòu)簡單，避免有易引起掛膠 的粗糙表面及導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的死角。易于清洗。傳熱裝置有（1）夾套 特點(diǎn)是最常采用的裝置，結(jié)構(gòu)簡單，在處理粘度較高的物料時(shí)由于傳熱系數(shù)下降，可采用提高夾

37、套內(nèi)傳熱介質(zhì)的湍動(dòng)來增加攪拌釜的傳熱系數(shù)。（2）內(nèi)冷件最常采用內(nèi)冷管和內(nèi)冷擋板，內(nèi)冷管管壁較薄，冷卻水流速大，所以傳熱系數(shù)比夾套大的 多，從而改善聚合釜傳熱條件。（3）回流冷凝 特點(diǎn)是以蒸汽冷凝方式傳熱，傳 熱系數(shù)高，傳熱面積不受釜容積限制。（4）體外循環(huán)冷凝器 不用于要求反應(yīng)溫 度的聚合反應(yīng)，對膠乳的剪切穩(wěn)定，提高乳液聚合可采用體外冷卻，但對剪切敏 感的膠乳體系應(yīng)慎用。聚合反應(yīng)之名解釋1、返混：反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間不同的流體微元間的混合；2、膨脹率：反應(yīng)中某種物料全部轉(zhuǎn)化后體系的體積變化率；3、宏觀流體：流體微元均以分子團(tuán)或分子束存在的流體；4、微觀流體：流體微元均以分子狀態(tài)均勻分散的流體 ；5

38、、混合時(shí)間：經(jīng)過攪拌時(shí)物料達(dá)到規(guī)定均勻程度所需的時(shí)間。6、微觀流動(dòng)：流體以小尺寸在小范圍內(nèi)的湍動(dòng)狀態(tài)；7、宏觀流動(dòng)：流體以大尺寸在大范圍內(nèi)的湍動(dòng)狀態(tài)，又稱循環(huán)流動(dòng)；8、容積效率：指同一反應(yīng)在相同的溫度、產(chǎn)量、和轉(zhuǎn)化率的條件下，平推流反 應(yīng)器與理想混合反應(yīng)器所需的總體積比9、聚合反應(yīng)工程：聚合反應(yīng)工程是化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)分支，他是研究聚合物制造 中的化學(xué)反應(yīng)工程問題，他以工業(yè)規(guī)模的聚合過程為研究對象， 以聚合動(dòng)力學(xué)和 聚合物的傳遞過程為基礎(chǔ)，并把二者結(jié)合起來。10、 停留時(shí)間分布密度函數(shù)：系統(tǒng)出口流體中，已知在系統(tǒng)中停留時(shí)間為t到 dt間的微元所占的分率 E(t)dt11、停留時(shí)間分布函數(shù) F(t)

39、系統(tǒng)出口流體中，已知在系統(tǒng)中停留時(shí)間小于t的微元所占的分率F(t)1 、攪拌的功能：混合、攪動(dòng)、懸浮、分散2、大型聚合物生產(chǎn)六大工藝：原料準(zhǔn)備與精制，引發(fā)劑與配制，聚合、分離、 后處理及回收，聚合過程是核心3、按反應(yīng)器結(jié)構(gòu)分：管式、釜式，塔式、固定床、流化床4、放大的標(biāo)志：要保證大小反應(yīng)器中，反應(yīng)結(jié)果一致或近似；其成功的關(guān)鍵是放大技術(shù)的正確與否；5、傳熱裝置：夾套、內(nèi)冷件、回流冷凝器、體外循環(huán)冷卻系統(tǒng)；6、釜式反應(yīng)器的組成：釜體、傳熱裝置、攪拌裝置、密封裝置；7、攪拌的功能：分散、混合、懸浮、攪動(dòng)8、聚合反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生熱穩(wěn)定性問題的本質(zhì)：由于反應(yīng)器內(nèi)物料存在返混。1、反應(yīng)器分類：1)按結(jié)構(gòu)型式分

40、類類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)舉例釜式反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，加工 方便，傳質(zhì)、傳熱效率 高，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈 性大，連續(xù)操作時(shí)溫度、 濃度易控制，產(chǎn)品質(zhì)量 均一，適于多品種、小 批量生產(chǎn)。要求達(dá)到高轉(zhuǎn)化率時(shí)， 反應(yīng)器容積大順丁橡膠，丁苯橡膠， 聚氯乙烯管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、加工方便， 耐高壓，傳熱面大，熱 交換效率咼，容易實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)控制對慢速反應(yīng)管子要求長 且壓降大高壓聚乙烯的生產(chǎn)，石 腦油的裂解，輕油裂解 生產(chǎn)乙烯塔式反應(yīng)器擋板型：適于快速和中 速反應(yīng)過程，結(jié)構(gòu)復(fù)雜固體填充式：結(jié)構(gòu)簡不同塔不同，書上沒說， 具體見老師ppt吧0('口3 )0苯乙烯的本體聚合，已 內(nèi)酰胺的縮聚單，耐腐蝕，適于快速 和瞬間

41、反應(yīng)過程流化床反應(yīng)器傳熱好，溫度均勻，易控制催化劑的磨損大，床內(nèi) 返混大，高轉(zhuǎn)化率難丙烯氨氧化制丙烯腈， 萘氧化制苯酐，聚烯烴的生產(chǎn)2）按操作方式分類間歇反應(yīng)器：在反應(yīng)之前將原料一次性加入反應(yīng)器中，直到反應(yīng)達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)化率，即得反應(yīng)物，通常帶有攪拌器的釜式反應(yīng)器。優(yōu)點(diǎn)是：操作彈性大，主要用于小批量生產(chǎn)。連續(xù)操作反應(yīng)器 ：反應(yīng)物連續(xù)加入反應(yīng)器產(chǎn)物連續(xù)引出反應(yīng)器，屬于穩(wěn)態(tài)過程，可以采用 釜式、管式和塔式反應(yīng)器。優(yōu)點(diǎn)是：適宜于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)能力較強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn) 定易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作 。半連續(xù)操作反應(yīng)器 ：預(yù)先將部分反應(yīng)物在反應(yīng)前一次加入反應(yīng)器，其余的反應(yīng)物在反應(yīng)過程中連續(xù)或斷連續(xù)加入，或者在

42、反應(yīng)過程中將某種產(chǎn)物連續(xù)地從反應(yīng)器中取出，屬于非穩(wěn)態(tài)過程。優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)不太快，溫度易于控制，有利于提高可逆反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。2、連續(xù)反應(yīng)器中物料流動(dòng)型態(tài)平推流反應(yīng)器：各物料微元通過反應(yīng)器的停留時(shí)間相同。物料在反應(yīng)器中沿流動(dòng)方向逐段向前移動(dòng)，無返混。物料組成和溫度等參數(shù)沿管程遞變，但是每一個(gè)截面上物料組成和溫度等參數(shù)在時(shí)間進(jìn)程中不變。連續(xù)穩(wěn)態(tài)操作，結(jié)構(gòu)為管式結(jié)構(gòu)。理想混合流反應(yīng)器：各物料微元在反應(yīng)器的停留時(shí)間不相同。物料充分混合，返混最嚴(yán)重。反應(yīng)器中各點(diǎn)物料組成和溫度相同，不隨時(shí)間變化。連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器 。非理想混合流反應(yīng)器：（主要是由于工業(yè)生產(chǎn)中在反應(yīng)器中的死角、溝流、旁路、短路及不 均勻的速度

43、分布使物料流動(dòng)型態(tài)偏離理想流動(dòng)）3、均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)反應(yīng)速度式反應(yīng)積分式不可 逆反 應(yīng)一級 AT SA = =kCAdtCAo J, 1 、t= In= ln()k CAk 1-xA二級A + Bt S17=dt1CB Cakt=1In -(Ca 不等于 Cb ) C _CC C0BoCA CBCAoCB11小小kt=(Cao=Cbo)CACAo可逆反應(yīng)一級 As RrA - k1CAk2CRdtCA- CA(ki + k2)t=l n( 0e)CA _ CAe二級A + Bs R * SA = kiCACB k2CRCs* KXAe -(“人-1)xakt =ln (m=2)mCAoXAe

44、 - XA復(fù)合反應(yīng)平行反應(yīng)rA = (kl *k2)CACA(k<H k2)t = -lnCAo連串反應(yīng)A klT R J Sr = kiC a k?C bs = k?CRki +k2Cs=CAo(1-e“2t)最大濃度為:Rmax=CA0(kk2)k2 -ki（PS:在連串反應(yīng)中，R的濃度會(huì)有最大值，出現(xiàn)最大值的時(shí)間為:4、理想反應(yīng)器設(shè)計(jì)1)反應(yīng)器設(shè)計(jì)的三個(gè)基本要求：a.提供反應(yīng)物料進(jìn)行反應(yīng)所需要的容積，保證設(shè)備有一定的生產(chǎn)力。b.具有足夠的傳熱面積，保證反應(yīng)過程中熱量的傳遞，使反應(yīng)控制在最適溫度下進(jìn)行。c.保證參加反應(yīng)的物料均勻混合。2)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基本原理：物料衡算：（流入量）一（流

45、出量）一（反應(yīng)消失量）一（累積量）=0熱量衡算：（隨物料流入熱量）一（隨物料流出熱量）一（系統(tǒng)與外界交換熱量）+ （反應(yīng)熱效應(yīng)）一（累積熱量）=03）基本過程：根據(jù)物料衡算、熱量衡算可以得到反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程式，再結(jié)合動(dòng)力學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)器體積。平常我們計(jì)算的是恒溫恒容下的，步驟如下：由反應(yīng)器操作特點(diǎn)，寫出物料衡算式；由物料衡算式和化學(xué)動(dòng)力學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)所需時(shí)間反；由輔助生產(chǎn)時(shí)間T輔和T反，計(jì)算生產(chǎn)周期：生二反輔不得用于商業(yè)用途由及每小時(shí)處理的物料量V 0，求出反應(yīng)器的有效體積Vr =V0.生由反應(yīng)器裝料系數(shù) 0求出反應(yīng)器實(shí)際體積:4） 幾種重要反應(yīng)器的設(shè)計(jì)過程 （在這里只列出主要的幾個(gè)公

46、式，這個(gè)是重點(diǎn)中的重點(diǎn)，建 議大家看書2236頁）反應(yīng)器物料衡算式停留時(shí)間（反應(yīng)時(shí)間）間歇反應(yīng)器、，dxArA V = nA0dtX aC a丄；dxAA dCA""JA0 rACa0 rA平推流反應(yīng)器F/Xa =dVxA fC Afr dXAdCAV00 rACa0 rA理想混合流反應(yīng)器V0CA0 =V0CA +aVVC 人CaCa0Xat V0rArA5）多級串聯(lián)理想混合流反應(yīng)器VCaJXai - XAi）物料衡算式： VoCAi_i = VOCAi * rAiVi 二 Ti =VorAi反應(yīng)器中的A組份）Ca假設(shè)Vi都相等，貝V “ 2二二 n = Cann （ N代

47、表第N級）N （i+eN也可得到i(1 k )NVpm6）容積效率：同一反應(yīng)在相同的溫度、 產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率下，平推流反應(yīng)器和理想混合流反應(yīng) 器所需的總體積比。工業(yè)上用來衡量單位反應(yīng)器體積所能達(dá)到的生產(chǎn)能力。Vm零級反應(yīng)時(shí)，-1，兩種反應(yīng)器體積相等，即反應(yīng)器型式對反應(yīng)速度沒有影響除零級反應(yīng)以外，其他正級數(shù)反應(yīng)的反應(yīng)器容積效率小于1。當(dāng)轉(zhuǎn)化率一定時(shí)，反應(yīng)級數(shù)越高，容積效率越低，故對于反應(yīng)級數(shù)高的反應(yīng)宜采用平推 流反應(yīng)器。5、理想混合反應(yīng)器熱穩(wěn)定性反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性是指當(dāng)反應(yīng)過程的放熱或除熱速率發(fā)生變化時(shí)，過程的溫度等因素產(chǎn)生一系列的波動(dòng)，當(dāng)外擾消除后，過程能恢復(fù)到原來的操作狀態(tài)，則反應(yīng)器具有熱穩(wěn)定性，

48、 或具有自衡能力，否則為熱不穩(wěn)定的或無自衡能力。 體系具有熱穩(wěn)定性必須具備以下 兩個(gè)條件： 放熱速率與除熱速率相等，即：穩(wěn)態(tài)條件Q二Qc穩(wěn)定條件dQc .今dT dT影響熱穩(wěn)定性的因素：1、化學(xué)反應(yīng)的特性，女口H、E等 2、反應(yīng)過程的操作條件女口 Vo、CAo、t等。3、反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，如4、操作條件，如V。、T、Tw、K 等T與Tw的最大溫差:2訂=T .： RT反應(yīng)器內(nèi)的溫度與冷卻劑的溫度差必須小于RT 2，這是熱穩(wěn)定性的又一條件。E6、停留時(shí)間分布返混：不同停留時(shí)間的微元之間的混合。(和前面介紹的是同一個(gè)意思，這個(gè)更簡潔，返混造成了停留時(shí)間的分布。)造成返混的原因：a. 由于物料與流向相反

49、的運(yùn)動(dòng)造成的。b. 不均勻的速度分布。c. 由于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)所引起的死角、短路、溝流、旁路等造成。停留時(shí)間分布密度函數(shù)：E(t)停留時(shí)間分布函數(shù)：F(t)tF(t)E(t)dt0QOF(：)E(t)dt =10停留時(shí)間分布的測定方法：躍遷示蹤法、脈沖示蹤法。(51 頁)平均停留時(shí)間：tE(t)dt0E(t)dt0cdtE(t)dt0t2E(t)、E(t)cd2 2 2方差：二：二 t2E(t)dt - 20t22二 t右以對比時(shí)間作為自變量，則此時(shí)方差為無因次方差2，Zjr Pj2二=0時(shí)，為平推流；_j丄 r MP n -QO21時(shí)，為理想混合流；ZrPjr Pj亠0201時(shí)，為非理想混合流。

50、O0 送 j2rpj_ = 2 =第三章（所有題型） 二為 Jr pj1、聚合度及其分布函數(shù)定義及關(guān)系、J2rpjJ=2rM數(shù)均聚合度:重均聚合度:PnZ均聚合度：C0' jpjJ三CO' Pjj三odv j2Pj2PW 二jPjj =2M。- MPQOv j2Pj一 jMo -MPj=2Pj瞬時(shí)數(shù)均聚合度：PzQO' j3Pjj =2QOv j2Pjj臨瞬時(shí)重均聚合度：瞬時(shí)Z均聚合度:Pn與pn的關(guān)系：PnKdx-pj瞬時(shí)數(shù)基聚合度分布函數(shù):pjj =2瞬時(shí)重基聚合度分布函數(shù):fw(j)jrp、W一者關(guān)糸:fw(j)jfn(j)Pnfn(j)數(shù)基聚合度分布函數(shù):Fn(

51、j)重基聚合度分布函數(shù):Fw(j)積分式:Fn(j)Pn x fn(j)dxPW與Pw的關(guān)系:jrpj（其中rM為聚合速率）x -一 ="f0 PwdxPwrPj' PjjPjjPjPnFw(j)11 fw(j)dx 二jfn(j)PnnjPjPjrMdx2、平均聚合度及聚合度分布與動(dòng)力學(xué)鏈長的關(guān)系歧化終止、無鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)時(shí)：Pn = V ， pw = 2V ， pz = 3V ；其中v為動(dòng)力學(xué)鏈長。fn(j)1jexp( ) vv討p(j)偶合終止、無鏈轉(zhuǎn)移時(shí)：Pn二2V，p = 3v ；fn卡xp(<)fw(j) = 2 2>叱)3、粘度對聚合反應(yīng)的影響：在高轉(zhuǎn)

52、化階段時(shí)，體系粘度增大，產(chǎn)生凝膠效應(yīng)出現(xiàn)了 自加速現(xiàn)象。此現(xiàn)象在自由基本 體聚合和沉淀聚合中尤為明顯。對均相體系產(chǎn)生凝膠效應(yīng)的主要原因是體系粘度增加，鏈自由基卷曲，活性端基被包裹，雙基擴(kuò)散終止困難，kt下降，而引發(fā)速率幾乎不因粘度的增加而減小，故使聚合速率加速。粘度對聚合過程的影響：a. 低轉(zhuǎn)化階段，此時(shí)認(rèn) kp,kt均不受擴(kuò)散控制影響。b. 中間轉(zhuǎn)化階段（從出現(xiàn)凝膠效應(yīng)起），此時(shí)kt受擴(kuò)散控制影響，而 kp末受影響。c. 高轉(zhuǎn)化階段（從kp受擴(kuò)散控制起），此時(shí)kp,kt均受擴(kuò)散控制影響。4、縮聚反應(yīng)反應(yīng)程度：N0N0N （表示已反應(yīng)的官能團(tuán)數(shù)與原始官能團(tuán)數(shù)的比）間歇操作時(shí)：,i -1縮聚反應(yīng)

53、聚合度分布函數(shù)可以寫為：FW（j）= j（P）2P1111 p縮聚產(chǎn)物的平均聚合度為：Pn，F(xiàn)W =Y 1- p1-pP分布指數(shù):D W =pPn由上面的一些式子可以看出，縮聚產(chǎn)物的聚合度分布與溫度無關(guān)，僅僅是反應(yīng)程度p的函數(shù)，隨著p增大，聚合度分布變寬。隨著反應(yīng)程度趨近于1，Pn,PW的值也激增，工業(yè)上為了制的高分子量的縮聚產(chǎn)物，應(yīng)盡可能把反應(yīng)產(chǎn)生的低分子物質(zhì)排出體系外，以使反應(yīng)程度趨近1。理想混合流操作時(shí):(1P2)(1 - p)2Pn1 p21 - p但是重均聚合度比間歇操作高，故理想理想混合流操作時(shí)數(shù)均聚合度與間歇操作相同, 混合流操作時(shí)產(chǎn)物的分子量分布比間歇操作時(shí)寬。5、非均相聚合反應(yīng)（重點(diǎn)，內(nèi)容有點(diǎn)多，都打出來沒多大意思，大家結(jié)合書看看吧）最