聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)復(fù)習題

1、1 、間歇反應(yīng)器：物料一次放入，當反應(yīng)達到規(guī)定轉(zhuǎn)化率后即取出反應(yīng)物，其濃度隨時間不斷變化，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)任一點的組成不隨時間而改變，生產(chǎn)能力高，易實現(xiàn)自動化，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。2 、平推流反應(yīng)器及其特點：當物料在長徑比很大的反應(yīng)器中流動時，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，此時在流體的流動方向上不存在返混，這種流動形態(tài)就是平推流。 在穩(wěn)態(tài)操作時，在反應(yīng)器的各個截面上，物料濃度不隨時間而變化， 反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度沿著流動方向而改變，故反應(yīng)速率隨時間位置而改變，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

2、及其特點：反應(yīng)器中強烈的攪拌作用使剛進入反應(yīng)器的物料微元與器內(nèi)原有物料微元間瞬時達到充分混合，使各點濃度相等，且不隨時間變化，出口流體組成與器內(nèi)相等這種流動形態(tài)稱之為理想混合流。特點： 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)點在反應(yīng)器內(nèi)停留時間有長有短 反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)參數(shù)不隨時間變化。4、數(shù)模放大的基本原理：是通過動力學(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)機理如何。若反應(yīng)器中的速度分布，濃度分布，溫度分布和停留時間分布均勻與模試反應(yīng)器相同，則兩者的反應(yīng)

3、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不同點： 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，每一個準數(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，保持與這些因素有關(guān)的準數(shù)在放大過程中不變，而對其他因素加以適當照顧。 9 . 反應(yīng)器應(yīng)滿足的三個要求： 提供

4、反應(yīng)物料進行反應(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動造成的 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停留時間分布：停留時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；當活性鏈壽命短時，濃度歷程是影響的主要原因，此時理想混合流反應(yīng)器返混程度最大，濃度均一故聚合度分布最窄，平推流反應(yīng)器分布最寬；當活性鏈壽命較長時，停留時間分布是決定聚合度

5、分布的主要原因，此時平推流反應(yīng)器停留時間分布分布最窄，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，此時隨粘度的增加，體系會產(chǎn)生凝膠效應(yīng)，產(chǎn)生自動加速現(xiàn)象，原因是隨著反映的進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。但當轉(zhuǎn)化率很高時單體的擴散也受到阻礙Kp也下降導(dǎo)致總的聚合速率也下降，一般當T>Tg時，Kp受擴散控制影響較小，可不考慮粘度影響；當TTg時Kt 、Kp均受擴散控制

6、影響均需考慮粘度變化。13、按槳葉構(gòu)型分攪拌器分為哪幾種：1槳式攪拌器：結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)速低、槳葉面積大；2推進式攪拌器：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則的確定方法：對幾何相似體系可在數(shù)個幾何相似但容積不同的攪拌釜中進行試驗，求出每個釜中能獲得合格產(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

7、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力學(xué)研究，確定催化劑種類，反應(yīng)物濃度，溫度，反應(yīng)時間，剪切等對反應(yīng)速率，產(chǎn)品質(zhì)量，和收率的關(guān)系，并綜合以數(shù)學(xué)模型來描述，同時有通過冷模試驗掌握設(shè)備的幾何尺寸及操作條件對攪拌釜內(nèi)動量，熱量，質(zhì)量，停留時間分布和微觀混合的定量關(guān)系。并

8、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。17.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由于傳熱系數(shù)下降，可采用提高夾套內(nèi)傳熱介質(zhì)的湍動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

9、善聚合釜傳熱條件。（3）回流冷凝 特點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、混合時間：經(jīng)過攪拌時物料達到規(guī)定均勻程度所需的時間。6、微觀流動：流體以小尺寸在小范圍內(nèi)的湍動狀態(tài)；7、宏觀流動：流體以大尺寸在大范圍內(nèi)的湍動狀態(tài)，

10、又稱循環(huán)流動；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)中停留時間為 t 到 dt 間的微元所占的分率 E(t)dt 11 、停留時間分布函數(shù) F(t) 系統(tǒng)出口流體中，已知在系統(tǒng)中停留時間小于 t 的微元所占的分率 F(t)1 、攪拌的功能：混合、攪動、懸浮、分散 2、大型聚合物生產(chǎn)六大工藝：原料準備與精制，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