聚合反应工程基础复习提纲介绍.doc

PAGE PAGE 1 第一章 绪论 1. 说明聚合反应工程基础研究内容及其重要性. 研究内容: ①以工业规模的聚合过程为对象,以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础; ②将一般定性规律上升为数学模型,从而解决一般技术问题到 复杂反应器设计,放大等提供定量分析方法和手段; ③为聚合过程的开发,优化工艺条件等提供数学分析手段.简而言之:聚合反应工程研究内容为:进行聚合反应器最佳设计;进行聚合反应操作的最佳设计和控制. 第二章 化学反应工程基础 一、概念 1.间歇反应器、连续反应器 间歇反应器：物料一次放入，当反应达到规定转化率后即取出反应物，其浓度随时间不断变化，适用于小规模，多品种，质量不均。 连续反应器：连续加料，连续引出反应物，反应器内任一点的组成不随时间而改变，生产能力高，易实现自动化，适用于大规模生产。 2. 平推流、平推流反应器及其特点： 当物料在长径比很大的反应器中流动时，反应器内每一位原体积中的流体均以同样的速度向前移动，此时在流体的流动方向上不存在返混，这种流动形态就是平推流。 具有此种流动型态的反应器叫平推流反应器。 特点：① 在稳态操作时，在反应器的各个截面上，物料浓度不随时间而变化， ② 反应器内物料的浓度沿着流动方向而改变，故反应速率随时间位置而改变，及反应速率的变化只限于反应器的轴向。 3. 理想混合流、理想混合流反应器及其特点： 反应器中强烈的搅拌作用使刚进入反应器的物料微元与器内原有物料微元间瞬时达到充分混合，使各点浓度相等，且不随时间变化，出口流体组成与器内相等这种流动形态称之为理想混合流。 与理想混合流相适应的反应器称为理想混合流反应器。 特点：① 反应器内物料浓度和温度是均一的，等于出口流体组成 ② 物料质点在反应器内停留时间有长有短 ③ 反应器内物质参数不随时间变化。 4. 膨胀率：反应中某种物料全部转化后体系的体积变化率 5. 容积效率：指同一反应在相同的温度、产量、和转化率的条件下，平推流反应器与理想混合反应器所需的总体积比 6. 停留时间分布密度函数、停留时间分布函数、平均停留时间 停留时间分布密度函数：系统出口流体中，已知在系统中停留时间为 t 到 dt 间的微元所占的分率 E(t)dt 停留时间分布函数F(t):系统出口流体中，已知在系统中停留时间小于 t 的微元所占的分率 F(t) 7.返混 指反应器中不同年龄的流体微元间的混合 8、宏观流体、微观流体 宏观流体：流体微元均以分子团或分子束存在的流体； 微观流体：流体微元均以分子状态均匀分散的流体 ； 9.宏观流动、微观流动 宏观流体指流体以大尺寸在大范围内的湍动状态，又称循环流动； 微观流体指流体以小尺寸在小范围内的湍动状态 10.混合时间 指经过搅拌时物料达到规定均匀程度所需的时间 11.微观混合、宏观混合 P70 微元尺度上的均匀化称为宏观混合； 分子尺度上的均匀化称为微观混合。 二、问题 1.按物料的相态、结构形式、操作方式和流体流动及混合形式分类，反应器可分为那几类？ 按物料相态来分：均相反应器、非均相反应器； 按结构形式来分：管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等； 按操作方式来分：间歇反应器、连续反应器、半连续反应器 按流体流动及混合形式来分：平推流反应器（或称活塞流、柱塞流、理想置换反应器）、理想混合流反应器（或称完全混合反应器）、非理想流动反应器 2. 形成返混的主要原因有哪些? ①由于物料与流向相反运动所造成, ②由于不均匀的速度分布所引起的, ③由于反应器结构所引起死角,短路,沟流,旁路等. 3.理想反应器设计的基本原理是什么？ ① 提供反应物料进行反应所需的容积，保证设备有一定的生产能力 ② 具有足够的传热面积，保证反应过程中热量的传递，使反应控制在适宜的温度下进行 ③ 保证参加反应的物料均匀混合 4.反应器的流动模型有哪些？各有何特点 理想流动模型（平推流模型、理想混合流模型）、非理想流动模型（多级理想混合模型、层流流动时的速度分布模型、扩散模型、带死角和短路的理想混合模型） 平推流模型：流体以平推流流动，全部物料的停留时间都为V/v0 不存在返混 理想混合流模型：物料的停留时间分布最宽，返混最大 多级理想混合模型:可用来描述偏离平推流不太大的非理想流动反应器，只需要一个参数来表示返混大小 层流流动时的速度分布模型：流体不发生轴向返混；流体的返混仅仅是由于管中流体的不同流速所引起的；流体为牛顿流体 扩散模型：介于理想混合流和平推流之间的，用来描述具有不同返混程度的非理想流动模型 5.平推流及理想混合反应器的停留时间分布有何特点？ 平推流停留时间分布特点：t≥τ时，F（t）=1；tτ时，F（t）=0 理想混合停留时间分布特点：t=0时，F（t）=0，t