聚合物反应

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1、聚合反应工程基础2010/3/5第一章绪论1聚合方法聚合反应原理高分子工艺学高分子化学聚合设备工程控制化工机械聚合反应工程系统工程仪表与自动控制最佳化稳定性高分子物理物理化学化学工程聚合度、结构聚合反应质量、热量、与性能热力学、动力学动量传递聚合反应工程与其它学科的关系（内容）2010/3/5第一章绪论2参考教材：史子瑾《聚合反应工程基础》化学工业出版社陈甘棠《聚合反应工程基础》石化出版社计其达《聚合过程及设备》化学工业出版社2010/3/5第一章绪论32010/3/5第一章绪论42010/3/5第一章绪论52010/3/5第一章绪论62010/3/5第一章绪论7

2、•要点提示学习内容：第一章、第二章、第五章、第六章、第七章重点章节：第二章、第五章、第六章学习要点：(1)化学反应工程基础（动力学、反应器的设计）(2)搅拌聚合釜的设计(3)搅拌釜内流体的搅拌、混合及传热(4)搅拌釜的放大2010/3/5第一章绪论8第一章绪论•了解聚合反应工程的研究对象、主要内容、发展历史和现状•本章内容：1.聚合反应工程的基本概念2.聚合反应工程的研究对象、任务及特点3.聚合反应工程的发展历史及现状4.聚合反应工程主要研究内容2010/3/5第一章绪论9一、概念：聚合反应工程意指针对聚合反应的反应工程，包括聚合反应动力学和聚合物系传递等内容。是

3、由高分子化学和化学工程等学科交叉而成，最终目标瞄准高分子材料。二、聚合反应工程的研究对象和任务1.聚合反应工程的研究对象：以工业规模的聚合反应过程(聚合反应器)为对象。或者说以聚合物工业生产为对象。2.本课程的学习任务和目的：(1)学习化学反应工程领域必需的知识(2)学习聚合反应工程领域必需的知识(3)学习聚合反应器特性、设计、操作稳定性和放大2010/3/5第一章绪论103、聚合反应的特点：①反应极其复杂：多种多样的反应机理、聚合物组成、分子量及其分布和聚合物类别。②粘度大：物料的流动，搅拌，混合面临许多复杂问题，③导热困难：较强的放热效应，放热和排热的矛盾特别

4、尖锐④动力学数据不易得到：…………………..等等。三、聚合反应工程的发展简史：聚合反应工程学是一支非常年轻的学科，是化学反应工程学的一个分支，而化学反应工程学是化学工程学的一个分支。化学工程学→化学反应工程学→聚合反应工程学2010/3/5第一章绪论11促成该分支学科建立的背景是石油化工的蓬勃发展。石油化工为化学工业所提供的丰富原料，绝大部分用来生产聚合物。20世纪40年代以来，聚合物生产迅速发展，领先于理论研究，工业反应器的设计在相当程度上依靠经验，仅有少数几篇关于聚合反应器型式对聚合物分子量分布影响的论文。在1970年第一届国际化学反应工程讨论会上，已出现全面

5、地讨论聚合反应动力学和聚合反应器设计的文章，以后陆续出版了聚合反应工程的专著。故聚合反应工程仅有40年左右的历史，由于聚合动力学和聚合反应器中的传递过程的复杂性，目前该分支仍不成熟，正处在发展阶段2010/3/5第一章绪论12随着高分子化工的发展，对聚合过程的开发和聚合反应器的可靠设计提出了迫切要求，化学反应工程的理论研究，大型电子计算机和凝胶渗透色谱的应用为聚合反应工程的研究提供了有效的方法和工具2010/3/5第一章绪论13•工业上的应用：成功例子不多；多为公司专利•先进国家：德国，美国，日本。•我国聚合反应工程现状和水平：•世界现状和水平：不成熟，复杂。解决

6、工业装置的设计和放大问题时，在相当程度上还是依靠经验。2010/3/5第一章绪论14四、聚合反应工程的研究内容：1.工程分析，即工程层面上的聚合反应动力学分析。目的：提供聚合反应速率与各种浓度（单体、引发剂、链转移剂等等）、温度、压力等参数的定量关系；把聚合产品的物理性质（平均分子量、分子量分布、组成等）与各种浓度（单体、引发剂、链转移剂等等）、温度、压力和反应体系的各种特性关联起来。R=f(T,P,C,t,τ)M=f(T,P,C,t,τ)pw方法：明确反应机理，建立总聚合速率、聚合度及其分布等与基元反应速率常数、温度、组分浓度、反应时间（或转化率）等参数的函数式

7、，最终以这些函数式作为聚合反应器设计或反应操作规划的基础。2010/3/5第一章绪论152.聚合反应器型式及其操作特性①确定聚合反应器的形式和操作方式间歇式（分批式）：釜连续式：管、塔、釜等②确定反应器的大小、尺寸、结构、材质—由反应速度，传质和传热速度确定③搅拌器的形式及特性准数（功率准数、循环准数、搅拌雷诺数、泵送准数等）④设计及最优设计问题⑤停留时间及其分布的测定及计算等2010/3/5第一章绪论163.质量和热量的传递以及温度效应聚合物流体：层流；粘度高（为传递的控制因素）除热控温问题是聚合技术方案优劣和反应器设计成败的关键。了解聚合反应的放热规律，并采取

8、相应的措施