1、聚合反應工程復習題名詞解釋間歇反應器理想混合反應器有效容積容積效率返混流體微元宏觀混合表觀粘度軸功率線性放大比流況全擋板條件泵送量反應器的熱穩定性假塑性流體判斷間歇反應器和平推流反應器的基本設計方程相同,所以二者的實際生產能力也相同。（ ）對二級反應rA=kCA2，為完成一定的生產任務，平推流反應器比多級串聯理想混合反應器所需體積小。（ ） 理想混合反應器在熱穩定操作點,其放熱線斜率小于移熱線斜率。（ ）在一連續操作攪拌釜中進行自由基聚合，為了使產物的聚合度分布較窄，應盡量達到宏觀混合。（ ）在間歇反應器中進行自由基聚合，產物的瞬時聚合度與累積聚合度相同。（ ） 多級串聯理想混合反應器，串聯級

2、數越多，其停留時間分布越接近平推流反應器。（ ） 攪拌釜內流體產生的旋渦是徑向流況。（ ） 攪拌高粘度流體宜選用推進式攪拌器。（ ）在間歇反應器中進行自由基聚合，產物的瞬時聚合度與累積聚合度相同。（ ）對二級反應rA=kCA2，為完成一定的生產任務， 平推流反應器比多級串聯理想混合反應器所需體積小（ ）； 單級理想混合反應器比多級串聯理想混合反應器所需體積大（ ）。普遍的物料衡算式包括四項 ： 流入速度 = 流出速度 + 反應掉的速度 + 累積速度 對間歇反應器，只有反應掉的速度 = -累積速度；（ ） 對連續流動反應器，穩態操作時，只有流入速度 = 流出速度。（ ）用脈沖法測定反應器停留時間

3、分布。即在極短時間，向穩定流動流體中加入一定量示蹤劑，同時計時，并 不斷分析出口處示蹤劑濃度，用C/C0對t作圖，可得到停留時間分布函數F（t）。（ ）多級串聯理想混合反應器的模型參數N，代表該模型由N個等容理想混合反應器串聯，N只能是整數 （ ）在間歇反應器中進行自由基聚合，產物的聚合度分布窄，（ ） 在理想混合反應器中進行縮聚反應，產物的聚合度分布窄。（ ）高聚物溶液或熔體多為假塑性流體，其在圓管中流動時的流速分布比小分子牛頓流體不均勻（ ）。三種連續操作反應器：理想混合反應器，平推流反應器，多級串聯理想混合反應器其中返混程度最小的是多級串聯理想混合反應器，（ ）返混程度最大的是理想混合反

4、應器。（ ）選擇題普遍的物料衡算式包括四項 ： 流入速度 = 流出速度 + 反應掉的速度 + 累積速度 在間歇反應器中進行化學反應，只有（ ）， 在連續流動反應器中進行化學反應，穩態操作時，只有（ ）， 對連續流動反應器進行停留時間分布測定，則只有（ ）。 A、流入速度 = 流出速度 B、流入速度 = 流出速度 + 反應掉的速度 C、反應掉的速度 = -累積速度 D、流入速度 = 流出速度 + 累積速度 對二級反應rA=kCA2，為完成一定的生產任務，所需反應器體積最小的是（ ）， 最大的是（ ）。 A、間歇反應器， B、單級理想混合反應器， C、多級串聯理想混合反應器多級串聯理想混合反應器，

5、串聯級數越多，其停留時間分布越接近（ ）。 A、理想混合反應器， B、平推流反應器增加攪拌強度；減少釜串聯級數，可以（ ） A、加強返混， B、減少返混在某反應器中進行自由基聚合，產物的瞬時聚合度與累積聚合度相同，該反應器是（ ）。 A、間歇反應器， B、平推流反應器， C、理想混合反應器在（ ）中進行自由基聚合，產物的聚合度分布窄，在（ ）中進行縮聚反應，產物的聚合度分布窄。 A、間歇反應器， B、理想混合反應器， C、多級串聯理想混合反應器高聚物溶液或熔體多為假塑性流體，其在圓管中流動時的流速分布比小分子牛頓流體（ ）。 A、均勻， B、不均勻， C、相同攪拌釜內流體產生的旋渦是（ ）流況

6、。 A、軸向， B、徑向， C、切向攪拌高粘度流體宜選用（ ）攪拌器。 A、推進式 B、螺帶式， C、透平式在一連續操作攪拌釜中進行自由基聚合，為了使產物的聚合度分布較窄，應盡量達到（ ）混合。 A、宏觀 ， B、微觀三種連續操作反應器： A、理想混合反應器，B、平推流反應器，C、多級串聯理想混合反應器，其中返混程度最小的是（ ），返混程度最大的是（ ）。剪切作用小，以容積循環流動為主的攪拌器是（ ）。 A、推進式 B、槳式 反應物料在反應器內的停留時間分布和濃度變化經歷都影響聚合產物的分子量分布寬窄。 （ ），濃度變化影響大，在理想混合反應器中分子量分布窄； （ ），停留時間分布影響大，在間

7、歇反應器、平推流反應器中分子量分布窄。 A、活性鏈壽命短， B、活性鏈壽命長簡答題攪拌反應釜放大時，能同時實現剪切力、單位體積消耗功率、給熱系數在大小反應器中相等嗎？為什么？簡述怎樣通過測定停留時間分布數據，得到不易精確測定的工業反應器的有效體積VR自由基聚合需要考慮瞬時聚合度及分布，還要考慮累積聚合度及分布。縮聚反應為什么只考慮累積聚合 度及分布而不考慮瞬時聚合度及分布？寫出下面幾個準數的表達式，其代表什么特性？在工程計算中的用處。 NRE NP Nqd在計算懸浮攪動型攪拌的轉速時，需求得設計沉降速度Ud，請簡述得到Ud的步驟。什么是返混？如何反映反應器中返混程度的大小？與理想模型中的平推流

8、反應器和全混流反應器相比，實際反應器的返混程度如何？通常采用什么樣的模型 來替代計算？在一個理想混合攪拌釜中分別進行二種化學反應，A為一級反應；B為二級反應。發現攪拌激烈程度對其 中一個反應的轉化率有影響，而對另一個反應無影響。問：有影響的是哪個反應？為什么？為什么在全混釜和間歇釜中進行自由基聚合和縮聚反應，產物聚合度分布寬窄相反？在強力攪拌下，瞬時能否達到微觀混合？為什么？可以通過怎么樣的計算來判斷攪拌槳的槳葉是循環型的還是剪切型的？若要減少反應器中的返混，可采取哪些措施？對實際連續反應器進行計算時，常采用多級串聯理想混合反應器模型替代，如何確定多級串聯理想混合 反應器模型的串聯級數N？打漩

9、現象有何危害？如何消除？攪拌釜完成混合攪動靠攪拌槳的泵送能力，若知道釜徑和工藝要求的攪拌級別，如何計算泵送量？本書雷諾數有下面四種表達式，各用于何種計算 NRe =ND2/ NRe（n） =ND2/a NRe （p） =dpUt/ NRe =De（U0Ua）0.5/ 攪拌器的剪切力大小與槳葉端速ND有關；攪拌器的循環能力與ND3成正比。N和D在一定范圍內變化， 即采用較大槳徑D較慢轉速N，或采用較小槳徑D較快轉速N都可滿足工藝要求，怎樣選擇有利？計算題一個反應器以脈沖輸入法測得連續輸出示蹤劑濃度數據如下：時間（分） 0 3 6 9 12 15 18 21 出口濃度（mol/l） 0 3 5 5

10、 4 2 1 0 計算該反應器的平均停留時間 ； 方差t2 ； 無因次方差2 ； 計算該反應器相當于多少個全混釜串聯？ 解： = tE(t) /E(t) = tC / C = (3×3 + 6×5 + 9×5 + 12×4 + 15×2 + 18×1)/(3+5+5+4+2+1) = 9 (min) t2=t2E(t) /E(t)2 = t2C / C2 = (32×3 + 62×5 + 92×5 + 122×4 + 152×2 + 182×1)/(3+5+5+4+2+1)9

11、2 = 17.1 2 =t2 /2 = 17.1 / 92 = 0.211 N = 1 /2 = 1 / 0.211 = 4.74 答：該反應器相當于4.74個全混釜串聯. 甲基丙烯酸甲酯用AIBN引發在60下本體聚合,已知Kd=1.16×10-5秒,f=0.52,Kp=367 l/mol.S, Kt=0.93×107 l/mol.S, 雙基歧化終止。若引發劑濃度I=3×10-3 mol/l （可在反應過程中視為常數）。 求：用間歇操作預聚到轉化率10%所需時間 在連續操作攪拌釜中以30 l/min流速進料，達10%轉化率所需釜有效體積 解： t = -ln（1-

12、X）Kt 1/2/（2fKd I Kp ） = -ln（1-0.1）×(0.93×107)1/2/（2×0.52×1.16×10-5×3×10-3×367） = 4602 S = 76.7 min = X / Kp(2fKdI/Kt)1/2(1-X) = 4853 S =80.9 min VR = V0 = 80.9×30 =2427 L在一個間歇釜中進行自由基聚合，假設：反應恒容、穩態條件成立 、無鏈轉移、偶合終止。Kd = 2×10-6 ,f = 0.8 , I= 0.01 mol/l ,

13、kp = 176 l/mol.s, ktc = 7.2×107 l/mol.s,M0=5mol/l 求：轉化率為50%時的瞬時數均聚合度pn；在此瞬時生成的聚合物中，聚合度等于pnn的分子所占的數量分數；在轉化率從0到50%間生成聚合物的累積數均聚合度Pn和累積重均聚合度Pw若聚合反應改在理想混合反應器中進行，其它條件不變，生成聚合物的累積數均聚合度Pn和累積重 均聚合度Pw為多少？解： 2 f kd I = ktc P·2P· = ( 2 f kd I / ktc)1/2= (2×0.8×2×10-6×0.01/7.2&#

14、215;107)1/2 = 2.108×10-8 mol/l0 = kp M0 / (kt P·) = 176×5 / (7.2×107×2.108×10-8) = 580=0(1-X) = 580×0.5 = 290 Pn= 2= 290×2 = 580 Fn (j) = j /2 exp (-j /) Fn(580) = 580/290 2 exp (-580 / 290) = 9.3×10-4 Pn = X /X0 dx / pn = X /X0 dx / 20（1X） = 20 X /X0 dx

15、/ d（1X）/（1X） = 20 X /ln（1X） = 2×580×0.5/ln0.5 = 836.8 Pw = 1/X /X0 pw dx = 1/0.5 /X0 30（1X）dX =3×580/0.5(XX2/2) X0 = 3×580/0.5(0.50.125) = 1305 理想混合Pn = pn = 580在間歇釜中用H2N（CH2）5COOH縮聚制備尼龍-6，反應結束后測得反應程度P=0。99， 求數均聚合度Pn，重均聚合度PW ，分子量分布指數D 若該聚合反應改用連續操作的理想混合反應器進行,反應程度保持不變, 數均聚合度Pn，重均聚合

16、度PW ，分子量分布指數D為多少? 尼龍-6常用來制作成錦綸纖維,紡絲要求聚合物分子量分布盡可能窄, 在哪個反應器中制得的尼龍-6更適合? 若工藝要求尼龍-6制備采用連續操作,要提供適合紡絲的尼龍-6樹脂, 應如何設計反應器?解: Pn= 1 / (1P) =1 / (10.99) = 100 PW = (1P) / (1P) = (1+0.99) / (10.99) = 199 D = PW / Pn =1+P =1+0.99 = 1.99 Pn= 1 / (1P) =1 / (10.99) = 100 PW = (1P2) / (1P)2 = (1+0.992) / (10.99)2 =

17、19801D = PW / Pn =19801/100 = 198.01 間歇釜D理想混合反應器D , 在間歇釜中中制得的尼龍-6更適合紡絲 若需連續操作, 反應器應采用多級串聯.標準釜直徑T=3m ，攪拌器直徑D=1 m ，無擋板，采用六葉園盤平直葉攪拌槳，D：L：b=20:5:4, 流體密度=1200Kg/m3,粘度 =60CP , 攪拌轉數N=60 rpm, 求攪拌功率P 解：NRe = ND2 / = 1200×1×1/0.06 = 2×104NRe 300無擋板查表得 =1, =40q = (lg NRe ) /=( 1lg20000) / 40 = 0

18、.0825 NFr = DN2 / g = 1×12 / 9.81 = 0.102NFrq = 0.102-0.0825 = 1.207由圖查得=1.2 Np = NFrq = 1.2×1.207 = 1.45 P = NpN3D5 = 1.45×1200×13×15 = 1730 W = 1.73 KW 年產1000噸順丁膠反應釜，已知釜體積 V1 = 1.5 m3,釜徑 T1 = 0.9 m,螺帶式攪拌,漿徑 D1 = 0.9 m, 轉數N1 = 100 rpm,實際消耗功率P1 = 5.57 KW,釜內壁傳熱系數1 = 50 Kcal/h

19、m2,要采用相似放大法擴大為年產10000噸規模, V2 = 12 m3，b=0.5，按單位體積功不變( P/V = 常數 )放大,求放大后的反應釜徑 T2、攪拌漿徑 D2、攪拌轉數 N2、消耗功率 P2、釜內壁傳熱系數 2解：V2/V1=12/1.5=8=Lr3 Lr=2 T2= Lr T1=2×0.9=1.8 m D2= Lr D1=2×0.9=1.8 m N2= Lr -2/3N1=2 -2/3×100=62.996 rpm P2= Lr 3 P1=23×5.57= 44.56 kw 2 = Lr 4b/3-1×1=24×0.5

20、/3-1 ×50= 39.685 Kcal/hm2 年產1000噸順丁膠反應釜，已知釜體積 V1 = 1.5 m3,釜徑 T1 = 0.9 m,螺帶式攪拌,槳徑 D1 = 0.9 m,轉數N1 = 100 rpm,實際消耗功P1 =5.57 KW,釜內壁給熱系數1=50 Kcal/hm2,b=0.5,要采用相似放大法擴大為年產10000噸規模, V2 = 12 m3，按給熱系數不變( = 常數 )的準則放大,求放大后的反應釜徑T2、攪拌槳徑D2、攪拌轉數N2、消耗功率 P2解： V2 / V1 = 12/1.5 = 8 = Lr3 Lr = 2 T2 = Lr T1 = 2×

21、;0.9 = 1.8 m D2 = Lr D1 =2×0.9 = 1.8 m 當按( = 常數) 的準則放大時 Nr = Lr 1/b 2 = 21/0.5 2 = 1 N2 = Lr1/b2×N1 = 21/0.5 2×100 = 100 rpm Pr = Lr 3/b 1 = 23/0.5 1 = 32 P2 = P1× Lr 3/b 1 = 5.57×32 = 178.24 kw 釜徑T = 1.2 m的攪拌釜中裝有一個漿徑 D = 0.4 m的六葉圓盤直葉透平攪拌器,（ D：L：B=20：5：4 無擋板），攪拌器轉數N = 120 rp

22、m，釜內有密度=1053 Kg/m3、稠度系數K=56.7 Kg.m-1sn-2、流動行 為指數 n = 0.469的羧甲基纖維素水溶液，請按線圖計算攪拌功率。 解：N = 120 rpm = 2 S-1 aV= ksN=11.5×2=23 S-1 a = KaV n-1= 56.7×230.469-1=10.728 Kg/m S NRe(n) = (1053×2×0.42)/10.728 = 31.409 NRe(n)<300 查(圖5-13)得:= 4.5 =Np P= NpN3D5 =4.5×1035×23×0.

23、45 =388 (W)一個用于預聚的攪拌釜，釜徑T = 1 m，透平式攪拌器，漿葉直徑D = 0.4 m，攪拌器轉數N = 90 rpm， 單體粘度=1 Kg m-1s-1，密度= 871 Kg m-3，問這種條件下，作為混合效果來看，達到了幾級攪拌？ 解：N = 90 rpm = 1.5 S-1 NRe = ND2/= 871×1.5×0.42/1 =209.04 D/T=0.4 查(圖5-17)得: Nqd= 0.44 qd = Nq d ND3 =0.44×1.5×0.43 =0.04224 m3/s u = 4 qd /(T2) = 4×0.4224/(3.1